Das ESA-Projekt "GOCE High Level Processing Facility" (HPF) stellt die wissenschaftliche Datenauswertung (Level 1B- zu Level 2-Daten) der Schwerefeldmission GOCE dar. Diese beinhaltet die Hardware-Ressourcen, die Software-Entwicklung und den operationellen Betrieb in den Auswertezentren, die vom "European GOCE Gravity Consortium" (EGG-C) geleitet werden.

Im Rahmen dieses Projekts leitet das Grazer GOCE-Team die Berechnungen einer optimalen Schwerefeldlösung mittels des "Time-wise"-Ansatzes (WP 6000).

Das dafür entwickelte operationelle Software-System besteht aus zwei Hauptkomponenten:

Quick-Look Gravity Field Analysis: Schnelle approximative Schwerefeldlösung basierend auf SGG- und hl-SST- (high-low Satellite-to-Satellite Tracking) Daten, zur raschen Analyse der Level 1B-Daten und Diagnose der Performance des GOCE-Systems parallel zur laufenden Mission.

Core Solver: Rigorose hochpräzise Lösung der großen Normalgleichungssysteme mittels paralleler Prozessierungstechniken. Der "Core Solver" beinhaltet drei Subkomponenten: den "Final Solver" zur Prozessierung der vollen SGG-Normalgleichungsmatrizen, die so genannte "Tuning Machine" (basierend auf dem pcgma-Lösungsansatz) zur Verifizierung und zum Fein-Tuning des "Final Solvers" und schließlich den "SST-Solver", der auf dem Energieintegral-Ansatz basiert.

Die entwickelten Software-Komponenten sind modular aufgebaut und ermöglichen die Untersuchung zahlreicher spezieller Aspekte, wie z.B. die Datenfilterung, die numerische Stabilität, die optimale Regelung und Gewichtung der komplementären SST- und SGG-Datensätze. Das entwickelte Software-System von WP 6000 wird mit der "Sub-Processing Facility" (SPF) an der TU Graz betrieben.  

Der "Core Solver" basiert auf dem "Time-Wise"-Ansatz zur Prozessierung von SST- und SGG-Daten, maßgeschneidert für die GOCE-Mission mittels Least-Squares Ansatzes, entwickelt und implementiert auf einem Beowulf PC Cluster unter Verwendung der "Scientific Supercomputing"-Ressourcen der TU Graz. Die Parametrisierung des Schwerefeldmodells wird zumindest bis Grad/Ordnung 200 erfolgen, wobei in Abhängigkeit von der Genauigkeit der SGG-Daten als Ziel ein Modell bis Grad/Ordnung 250 vorgesehen ist. Zusätzlich wird die volle Varianz-Kovarianzmatrix zur Beschreibung der Güte der Lösung zur Verfügung gestellt.

Das IWF ist an folgenden Entwicklungen beteiligt:

• "SGG assembling": Bei gegebenem präzisen GOCE-Orbit sind die kalibrierten Schwerefeldgradienten (definiert im Gradiometer Reference Frame) direkt mit den unbekannten Potenzialkoeffizienten der Lösung verknüpft. Dies resultiert in ein lineares Beobachtungsmodell für die entsprechenden Tensorkomponenten, wodurch die hohe Genauigkeit und Auflösung der Daten ausgeschöpft werden können. Die Probleme, die durch das farbige Rauschen des Gradiometers entstehen, werden durch rekursive Filter im Zeitbereich gelöst.

• "Solution" (Löser): Die mathematischen Modelle für die SGG- und SST-Daten werden mittels Superposition der Normalgleichungsmatrizen zum Gesamtmodell kombiniert, unter Anwendung eines optimalen Gewichtsfaktors. Die Lösung des Gesamtsystems erfolgt mittels eines parallelen Cholesky-Algorithmus. Die Singularität der Normalgleichungen auf Grund des polaren Datenloches (resultierend aus dem inklinierten sonnensynchronen GOCE-Orbit) und der Feldfortsetzung werden durch die Anwendung optimaler Regularisierungstechniken kompensiert.