COMPARACOMPARA ÇÇÃO DOS MODELOS IONOSFÃO DOS MODELOS IONOSFÉÉRICOS RICOS DESENVOLVIDOS NA FCAG/UNLP E NA DESENVOLVIDOS NA FCAG/UNLP E NA

FCT/UNESPFCT/UNESP

Paulo Oliveira Paulo Oliveira CAMARGO; CAMARGO; ClaudioClaudio Antonio BRUNINIAntonio BRUNINIFrancisco Francisco JavierJavier AZPILICUETA; João Francisco Galera AZPILICUETA; João Francisco Galera

MONICOMONICO

SIRGAS SIRGAS –– TallerTaller GTIGTI26 / Maio / 200826 / Maio / 2008

FCT/UNESPPresidente Prudente

Brasil

FCAG/UNLPLa Plata

Argentina

EXPERIMENTOS E ANÁLISES

MODELOS: MOD_ION e LPIM

CONSIDERAÇÕES

CONTEÚDO

CONCLUSÕES

CONSIDERAÇÕES

IONOSFERA

Uma das maiores fontes de

erro nas observáveis GNSS

ERRO DEVIDO À IONOSFERA

NAS OBSERVÁVEIS GNSSÉ

PROPORCIONAL AO

CONTEÚDO TOTAL DE ELÉTRONS (TEC),

PRESENTES NA IONOSFERA, E

INVERSAMENTE PROPORCIONAL AO

QUADRADO DA FREQÜÊNCIA DO SINAL (f 2)..

CONSIDERAÇÕES

� Erro:

� TEC – número de elétrons contidos em uma coluna que se estende desde o satélite até o receptor, e cuja área da base éunitária (1 m2).

•

sf r 2

40,3I TEC

f= − s

g r 2

40,3I TEC

f=

1 TECU = 1x101 TECU = 1x101616 el/mel/m2 2

GPS: GPS: LL11 = = ±± 0,162 m L0,162 m L22 = = ±± 0,267 m0,267 m

GLONASS LGLONASS L11 = = ±± 0,157 m 0,157 m ……………………0,156 m0,156 m

LL22 = = ±± 0,259 m0,259 m………………....0,258 m....0,258 m

CONSIDERAÇÕES

� Variações Temporais:

� Variação diurna: devido à iluminação do Sol;

� Variação sazonal: devido à mudança do ângulo zenital

do Sol;

� Ciclos de longos períodos: estão associados às

ocorrências de manchas solares.

CONSIDERAÇÕES

� Variações Espaciais:

Região de Altas Latitudes

Latitudes Médias

Região Equatorial

Latitudes Médias

Região de Altas Latitudes

CONSIDERAÇÕES

CONSIDERAÇÕES

�� Estratégias: minimizar o efeito da ionosfera:

�Modelo de Klobuchar (Broadcast);

�Modelos derivados das observáveis GNSS:

� Regionais: América do Sul - LPIM e Mod_Ion;

� Global: GIM - IGS (IONEX):

� CODE- Centre for Orbit Determination in Europe;

� ESA –European Space Agency;

� JPL -Jet Propulsion Laboratory;

� UPC –Universidad Politécnica de Cataluña;

CONSIDERAÇÕES

OBJETIVOS

�� AApresentar os modelos ionosféricos desenvolvidos

na Argentina e no Brasil, nos departamentos:

� Geodesia Espacial y Aeronomia da FCAG/UNLP –

LPIM; e

� Cartografia da FCT/UNESP – Mod_Ion.

� Comparar o TEC estimado envoldendo algumas estações da Rede SIRGASdadaAmAmééricarica do do SulSul..

Mod_Ion – Modelo Regional da Ionosfea

� Ionosfera representada - Série de fourier;

� Ajustamento pelo MMQ;

� Estima IFB dos satélites e dos receptores;

� Combinação linear livre da geometria da pseudodistância

suavizada pela fase;

� Latitude => geográfica;

� Altitude da camada ionosférica => 400 km.

Mod_Ion

� Cálculo do TEC a partir da pseudodistância:

≠

22

22

21s

r122

21

22

21ss

r1sr2

f I =

fTEC 40.3 =I -I

ff

fff −−

1p1sp1

sr1

sr

sr1 + R + S +I + P Pερ=

12pp1p2sp1

sp2

sr1

sr2

sr1

sr2 + )R-(R + )S-(S +I -I PP ε=−

2p2sp2

sr2

sr

sr2 + R + S +I + P Pερ=

� Cálculo do TEC a partir da pseudodistância:

TEC s s s TEC s s TEC2r 1r r p2 p1 p2 p1 r P21F (P P ) TEC + F [(S - S ) + (R - R ) ] + F − = ε

sr s

r

VTECTEC sf (z ')VTEC

cos(z )= =

′

TEC 2 2 2 21 2 1 2F f f / 40,3 (f f )= −

Mod_Ion

superfície da Terra

ionosfera

satélite (s)

hmreceptor(r)el

rm

Ponto Ionosférico

Ponto Sub-Ionosférico

O

VTEC = cos(z') TEC

zsen h +

r = z sen

m

m ,

mr

n 4s s s

1 2 j j 1i 1j 2i 1

m 4s s s

n*2 3 j j 1i 1j 2i 10

VTEC a a B {a cos(i h ) a sin(i h )}

a h {a cos(i B ) a sin(i B)}

=

+== +

=

+ +== +

= + + + +

+ +

∑

∑

TEC s s TEC s s TEC2r 1r p2 p1 p2 p1 r P21s

r

VTECF (P P ) + F [(S -S ) + (R -R ) ] + F

cos(z )− = ε

′

Mod_Ion

� Parâmetros: 19+r+s => (estimados a cada 24 hs):

�19 coeficientes da série (a1, a2, .....a19);

� r IFB devido aos receptores, igual ao número de

receptores;

�s IFB dos satélites, igual ao número de satélites

rastreados.

Mod_Ion

Pseudodistância x Pseudodistânia Suavizada pela Fase:

10.7 10.8 10.9 11.0 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.60

20

40

60

80

100

120

140

160

Hora Universal

TE

C (

10E

+16

el/m

2)

Pseudodistância Original

Pseudodistância Filtrada pela fase

Mod_Ion

LPIM – La Plata Ionospheric Model

� Ionosfera representada - Harmônicos esféricos ;

� Ajustamento pelo MMQ;

� Estima IFB dos satélites e dos receptores;

� Combinação linear livre da geometria para a fase e para a

pseudodistância = > combinadas com base na técnica

denominada de “nivelamento” da fase;

� Latitude => Modip (Modified Dip Latitude);

� Altitude da camada ionosférica => 450 km.

LPIM

� Cálculo do TEC

�Carc é constante sobre um arco continuo:

�Medida ionosférica da fase “nivelada” pelo código:

Pk

ik4i bbsTECP ε+++=

Larck

ik

4i CBBsTECL ε++++=

∑ −=−N

14444 )PL(N

1PL

kkiiarcarc44 bBbBCPL −+−+=−

Lk

iarc4444 bbsTECPLLL~ ε+++=−−=

LPIM

� h - ângulo horário no sistema solar fixo;

� ϕ - latitude do ponto ionosférico (IP):

- µ - a latitude modip.

- I é a inclinação magnética.

Lk

ik

i4 bb),h(vTEC)'z(sfL~ ε+++ϕ=

∑∑= =

ϕ

πβ+

πα=ϕL

0l

l

0mlmlmlm )sen(P

24

mh2sen

24

mh2cos),h(vTEC

ϕ=µ

cos

Itan

� Parâmetros: 256 + bi + bk => (estimados a cada 1 hs):

�Série com grau e ordem 15 (α e β);

�bi IFB devido aos receptores, igual ao número de

receptores;

�bk IFB dos satélites, igual ao número de satélites

rastreados.

LPIM

EXPERIMENTOS E ANÁLISES

EXPERIMENTOS E ANÁLISES

EXPERIMENTOS E ANÁLISES

EXPERIMENTOS E ANÁLISES

-0,130,13-0.30-0,09Média

-8,44-4,47-9.81-5,23Mínima

9,609,815.83,42Máxima

Mod_IonLPIMMod_IonLPIM

LPGS – LPG2PPTE – LGE1 Diferenças

STEC

�Diferenças dos modelos:

�Série para representação analítica de TEC;

�Sistema de coordenadas;

�Observáveis: fase nivelada, código filtrado;

�Altitude da camada ionosférica;

�Máscara de elevação utilizada.

CONCLUSÕES

Muito obrigado pela atenção.