Satelitní navigační systémy a ionosféra. Josef Boška. Ústav fyziky atmosféry AVČR

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.

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

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

Závislost ionosférického zpoždění na TEC a frekvenci signálu.

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 Kratkodobé změny: Geomagnetické bouře TID events a pod.

Korekce ionosférické chyby GNSS pomocí modelů. Korekční modely předpovídají ionosferickou chybu bez měřených dat. Klobucharův model: nejstarší a nejpoužívanější model, sada osmi koefecientů polynomů vysílaných s navigačním signálem. Vytvořený pro jednofrekvenční pozorování na frekvenci L1. Jeho přesnost je ovšem pouze 50%.

NeQuick model plánován pro použití v systému Galileo. Real time ionosferická korekce pro single frequency přijímače používající NeQuick model. NeQuick 2 profily a TEC podél dráhy paprsku pro danný čas,místo a sluneční aktivitu. 900 vertikální profil aTEC. NeQuick model plánován pro použití v systému Galileo.

Geomagnetická bouře 29. 10. – 1. 11. 2003 Kp 9 30. 10. – 31. 10 Geomagnetická bouře 29.10. – 1.11.2003 Kp 9 30.10. – 31.10.2003 (Dst –383).

Ionosferická bouře Říjen - Listopad 2003, kritická frekvence F2 vrstvy. Juliusruh (54.6N, 13.4E) Chilton (51.5N, -1.3E) Athens (38.0N, 23.6E) IRI model data

Geomagnetická bouře 20.11. – 23.11.2003 Kp index (Dst –422).

Ionosférická bouře 20.11. – 23.11.2003 Juliusruh (54.6N, 13.4E) Chilton (51.5N, -1.3E) Athens (38.0N, 23.6E) IRI model data

TEC listopad 2003.

TEC v průběhu ionosférických bouří listopad 2003.

TEC north pole Neustrelitz 20.11.2003

Serie iononogramů pozorovaných na observatoři Průhonice v průběhu bouře 20.11.2003.

Ionosférické Scintilace. Scintilace jsou rychlé fluktuace amplitudy nebo fáze signálu GPS způsobené ionosférickými fluktuacemi.Zdroje: rychlé variace TEC nebo v troposféře např. variace vodních par. Jicamarca radar