monitorování ionosféry využitím dat gps systémů
DESCRIPTION
Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů. Josef Bo š ka, J.La š tovi č ka , D.Kouba. Ústav fyziky atmosféry AVČR. Globální družicové polohové systémy:. GPS (USA) GLONASS (Rusko) GALILEO (EU civiln í) COMPASS Regionální (BEIDOU,IRNSS,QZSS). - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052414/56813a77550346895da272c3/html5/thumbnails/1.jpg)
Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů.
Josef Boška, J.Laštovička, D.Kouba.
Ústav fyziky atmosféry AVČR
![Page 2: Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052414/56813a77550346895da272c3/html5/thumbnails/2.jpg)
Globální družicové polohové systémy: • GPS (USA)• GLONASS (Rusko)• GALILEO (EU civilní)• COMPASS • Regionální
(BEIDOU,IRNSS,QZSS).
Signály ze satelitů se šíří různými vrstvami atmosféry. Rychlost šíření se mění se změnami indexu lomu atmosféry. Ionosféra n<1, troposféra n>1. To má zásadní vliv na přesnost systémů.
![Page 3: Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052414/56813a77550346895da272c3/html5/thumbnails/3.jpg)
Zdroje nepřesnosti satelitní navigace:
• Příčina Velikost• Efemeridy družic ± 2,1m• Družicové hodiny ± 2,1m• Ionosférická refrakce ± 4,0m• Troposférické refrakce ± 0,7m• Vícecestné šíření signálu ± 1,4m• Přijímač ± 0,5m
![Page 4: Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052414/56813a77550346895da272c3/html5/thumbnails/4.jpg)
V důsledku existence volných elektronů je klíčovým parametrem pro navigaci TEC, což je obsah elektronů ve sloupci o ploše 1m2 z místa pozorování k satelitu:
Excesivní dráha pro grupové zpoždění, relevantní pro kódová měření
Excesivní dráha pro fázové zpoždění,relevantní pro měření fáze nosné vlny
![Page 5: Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052414/56813a77550346895da272c3/html5/thumbnails/5.jpg)
Závislost ionosférického zpoždění na TEC a frekvenci signálu.
L2
L1
![Page 6: Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052414/56813a77550346895da272c3/html5/thumbnails/6.jpg)
TEC - horizontální gradientyTEC za klidných podmínek, Evropský region, real-time mapa a jednohodinová předpověď from Evr. TEC SWACI server (DLR, Neustrelitz, Germany) – colour scale v TEC a ionosféricka chyba (L1 GPS).http://swaciweb.dlr.de/data-and-products/public/tec/tec-eu/?L=1
Klidná situace – malý TEC gradient.
Monitoring – mapy obnoveny každých 5 minut.
![Page 7: Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052414/56813a77550346895da272c3/html5/thumbnails/7.jpg)
TEC horizontální gradient za porušených podmínek.
TEC mapy nad severním pólem v průběhu silné geomagnetické bouře 20.11. 2003 (Kp = 9), mapy SWACI Web DLR Neustrelitz. Účinek částicové ionizace.
![Page 8: Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052414/56813a77550346895da272c3/html5/thumbnails/8.jpg)
TEC - horizontalní gradient.
Variace VTEC měřené GPS PRN6 mezi 22:00 a 24:00 UT v průběhu silné geomagnetické bouře 30.10. 2003 na Antarktických stanicích SBA, CAS1 and DAV1. (Momani et al., 2010).
TEC in Antarctica during a strong geomagnetic storm – effect of TID/TAD
![Page 9: Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052414/56813a77550346895da272c3/html5/thumbnails/9.jpg)
Změny TEC v průběhu slunečního zatmění.
TEC měřený na stanicích (a)Thiruvananthapura, (b) Bengaluru, (c) Hyderabad, (d) Viskhapatnam v průběhu slunečního zatmění 15.1. 2010 (fialová). Průměr TEC pro klidné dny (modrá) se standartní odchylkou. Šedý úsek – čas zatmění pro každou stanici (Vyas et al, 2012).
![Page 10: Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052414/56813a77550346895da272c3/html5/thumbnails/10.jpg)
Největší poruchy v TEC jsou způsobeny silnými, ovšem naštěstí nepříliš častými, geomagnetickými bouřemi. Ovšem akusticko gravitační vlny šířící se termosférou a ionosférou jsou příčinou menších poruch (TID). Ovšem tyto AGW existují a působí prakticky po naprostou většinu času.
TIDs a akusticko gravitační vlny.
Poruchy TEC nad Evropou 23 May 2002; 12:02 UT (nahoře), 12:12 UT (střed), 12:22 UT (dole). Hřebeny vln – plná čára crestsMinima vln – čárkovaná linie Borries et al. (2009).
ě
![Page 11: Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052414/56813a77550346895da272c3/html5/thumbnails/11.jpg)
TIDs a akusticko gravitační vlny.
Odchylky TEC určené z GPS pozorování v průběhu zemětřesení v Tohoku 11. březen 2011.
Koncentrické vlny vzniklé působením AGW mají epicentrum vzdálené ~170 km od seismického epicentra. (Tsugawa et al., 2011).
![Page 12: Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052414/56813a77550346895da272c3/html5/thumbnails/12.jpg)
TIDs a akusticko gravitační vlny.
Akusticko gravitační vlny, detekované z GPS dat, excitované vlnou tsunami, vyvolanou zemětřesením Samoa Září 2009 .
Vertikákální linie fialová – čas zemětřeseníČerná čárkovaná – čas příchodu tsunami (Galvan et al., 2011).AGW byly pozorovány ~15 minut před příchodem tsunami. Možnost varování a predikce?
![Page 13: Monitorování ionosféry využitím dat GPS systémů](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052414/56813a77550346895da272c3/html5/thumbnails/13.jpg)
Variace TEC:
• 11 letý cyklus sluneční aktivity• Roční variace (zimní anomálie)• 27 denní variace sluneční rotace• Silná denní variace • Regionální variace • Scintilace ionosféry:max. 20° okolo magnetického
rovníku,aurorální oblast
• Krátkodobé změny:• Geomagnetické bouře • TID events a pod.• Detekce AGW excitovaných řadou různých zdrojů