OCENA DOKŁADNOŚCI PRECYZYJNEGO POZYCJONOWANIA PUNKTÓW NA PODSTAWIE DANYCH MULTI-GNSS PRZY SILNYM WPŁYWIE ROZBŁYSKÓW SŁONECZNYCH
##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Abstrakt
Wahania aktywności Słońca modyfikują górną warstwę atmosfery Ziemi, zwaną jonosferą. Jest to szczególnie niepokojące dla sektora lotnictwa ze względu na wpływ, jaki może to mieć na jego systemy łączności i nawigacji. Jednocześnie jednym z najbardziej złożonych efektów atmosferycznych jest reakcja obszarów jonosfery na burze geomagnetyczne. Reakcja jonosfery podczas tej samej burzy może zmieniać się w czasie w różnych lokalizacjach, co może powodować znaczne błędy/przemieszczenia (rzędu kilku metrów) we względnym pozycjonowaniu GNSS przy jednej częstotliwości (technologia DGNSS). Efekt resztkowy można w pewnym stopniu złagodzić, stosując dwu- lub wieloczęstotliwościowy GNSS, jednak podwójna częstotliwość nie gwarantuje zapobiegania degradacji wyników względnych obserwacji, szczególnie podczas silnych burz geomagnetycznych. Pod tym względem skuteczna może być technologia pozycjonowania absolutnego PPP. Jednak inny efekt atmosferyczny – scyntylacja jonosferyczna może mieć znaczący wpływ na dokładność obu podejść do pozycjonowania GNSS. Głównym celem pracy była analiza wpływu opóźnienia jonosferycznego drugiego rzędu podczas burz geomagnetycznych i scyntylacji jonosferycznych na pozycjonowanie GNSS metodą PPP. Dane GNSS skorygowane i nieskorygowane pod kątem opóźnienia jonosferycznego wyższego rzędu przetworzono statyczną metodą PPP-AR z wykorzystaniem oprogramowania PRIDE-PPPAR wersja 2.2.6 dla wybranych okresów burz geomagnetycznych. Z analizy wpływu błędów jonosferycznych drugiego rzędu wynika, że ich wartości mogą sięgać prawie 4 cm dla sygnałów pierwszej częstotliwości w różnych stanach zaburzeń jonosferycznych dla konstelacji GPS i prawie o rząd wielkości mniej dla kwadrokonstelacji GNSS. Pojawienie się silniejszych burz geomagnetycznych zwiększa błędy jonosferyczne drugiego rzędu o kilka milimetrów.
##plugins.generic.usageStats.downloads##
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Użycie niekomercyjne – Bez utworów zależnych 4.0 Międzynarodowe.
Bibliografia
Bassiri S., Hajj G.A., Higher-order ionospheric effects on the global positioning system observables and means of modeling them, “Manuscr. Geod.” 1993, vol. 18.
Brunner F.K., Gu M., An improved model for the dual frequency ionospheric correction of GPS observations, “Manuscr. Geod.” 1991, vol. 16, https://doi.org/10.1134/S0016793207020120.
Elmas Z.G., Aquino M., Marques H.A., Higher order ionospheric effects in GNSS positioning in the European region, “Ann. Geophys.” 2011, vol. 29, http://doi.org/10.5194/angeo-29-1383-2011.
Elsobeiey M., El-Rabbany A., Impact of second-order ionospheric delay on GPS precise point positioning, “J. Appl. Geophys.” 2011, vol. 5, http://doi.org/10.1515/jag.2011.004.
Fritsche M., Dietrich R., Knöfel C., Rülke A., Vey S., Rothacher M., Steigenberger P., Impact of higher-order ionospheric terms on GPS estimates, “Geophys. Res. Lett.” 2005, vol. 32, https://doi.org/10.1029/2005GL024342.
Garcia-Fernandez M., Desai S., Butala M., Komjathy A., Evaluation of different approaches to modeling the second-order ionospheric delay on GPS measurements, “J. Geophys. Res. Space Phys.c” 2011, vol. 118, http://doi.org/10.1002/2013JA019356.
Geng J., Chen X., Pan Y. et al., PRIDE PPP-AR: an open-source software for GPS PPP ambiguity resolution, “GPS Solutions” 2019, vol. 23, https://link.springer.com/article/10.1007/s10291-019-0888-1.
Grunwald G., Ciećko A., Kozakiewicz T., Krasuski K., Analysis of GPS/EGNOS Positioning Quality Using Different Ionospheric Models in UAV Navigation, “Sensors” 2023, vol. 23, https://doi.org/10.3390/s23031112.
Hadas T., Krypiak-Gregorczyk A., Hernández-Pajares M., Impact and implementation of higher‐order ionospheric effects on precise GNSS applications, “J. Geophys. Res. Solid Earth” 2017, vol. 122, http://doi.org/10.1002/2017JB014750.
Hang Li, Zemin Wang, Xiangbin Cui, Jingxue Guo, Lin Li, Bo Sun, The effect of the second-order ionospheric term on GPS positioning in Antarctica, Arctic, Antarctic, and Alpine, “Research” 2020, vol. 52(1), https://doi.org/10.1080/15230430.2020.1742062.
Haukka H., Harri A.M., Kauristie K., Andries J., Gibbs M., Beck P., Berdermann J., Perrone L., van den Oord B., Berghmans D., Bergeot N., De Donder E., Latocha M., Dierckxsens M., Haralambous H., Stanislawska I.M., Wilken V., Romano V., Kriegel M., Österberg K., PECASUS - ICAO Designated Space Weather Service Network for Aviation, EGU General Assembly 2020, 4–8 May 2020, EGU2020-7650, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-7650.
Hernández-Pajares M., Juan J.M., Sanz J., Orus R., Garcia-Rigo A., Feltens J., Komjathy A., Schaer S.C., Krankowski A., The IGS VTEC maps: A reliable source of ionospheric information since 1998, “Journal of Geodesy” 2009, vol. 83 (3–4), https://doi.org/10.1007/s00190-008-0266-1.
Hoque M.M., Jakowski N., Higher order ionospheric effects in precise GNSS positioning, “J. Geod.” 2007, vol. 81, https://doi.org/10.1007/s00190-006-0106-0.
Hubert G., Aubry S., Study of the impact of past extreme solar events on the modern air traffic, “Space Weather” 2021, vol. 19, e2020SW002665, https://doi.org/10.1029/2020SW002665.
ICAO, Annex 3 to the Convention on International Civil Aviation-Meteorological Service for International Air Navigation, Technical report, Canada, Montréal 2018.
Kauristie K., Andries J., Beck P., Berdermann J., Berghmans D., Cesaroni C., de Donder E., de Patoul J., Dierckxsens M., Doornbos E., et al., Space Weather Services for Civil Aviation—Challenges and Solutions, “Remote Sens.” 2021, vol. 13, https://doi.org/10.3390/rs13183685.
Keshin M., A new algorithm for single receiver DCB estimation using IGS TEC maps, “GPS Solut.” 2012, vol. 16, http://doi.org/10.1007/s10291-011-0230-z.
Liu Z., Li Y., Guo J., Li F., Influence of higher-order ionospheric delay correction on GPS precise orbit determination and precise positioning, “Geod. Geodyn.” 2016, vol. 7, http://doi.org/10.1016/j.geog.2016.06.005.
Marque C., Klein K.L., Monstein C., Opgenoorth H., Pulkkinen A., Buchert S., Krucker S., van Hoof R., Thulesen P., Solar radio emission as a disturbance of aeronautical radionavigation, “J. Space Weather Space Clim.” 2018, vol. 65, http://doi.org/10.1051/swsc/2018029.
Thébault E., Finlay C.C., Beggan C.D., Alken P., Aubert J., Barrois O., Canet E., International geomagnetic reference field: The 12th generation, “Earth, Planets and Space” 2015, vol. 67(1), https://doi.org/10.1186/s40623-015-0228-9.
Yankiv-Vitkovska L., Savchuk S., Monitoring the Earth Ionosphere by Listening to GPS Satellites. In: Knowledge Discovery in Big Data from Astronomy and Earth Observation, AstroGeoInformatics. Book, ed. P. Škoda, A. Fathalrahman, 2020, https://doi.org/10.1016/C2018-0-02187-8.
Zhang W., Zhang D.H., Xiao Z., The influence of geomagnetic storms on the estimation of GPS instrumental biases, “Ann Geophys” 2009, vol. 27, https://doi.org/10.5194/angeo-27-1613-2009.
Zhang Y., Wu F., Kubo N., Yasuda A., TEC measurement by single dual-frequency GPS receiver, Proceedings of the 2003 International Symposium on GPS/GNSS, Tokyo, Japan, 15–18 November 2003.
Zus F., Deng Z., Wickert J., The impact of higher-order ionospheric effects on estimated tropospheric parameters in Precise Point Positioning, “Radio Sci.” 2017, vol. 52.
GPS-TEC RINEX analysis website, https://seemala.blogspot.com/search/label/GPS-TEC%20RINEX%20analysis [access: 25.08.2023].
Precise products, ftp://igs.gnsswhu.cn/pub/whu/phasebias/ [access: 25.08.2023].