Los actuales conocimientos sobre la ionosfera.

La ionosfera es la capa ionizada de la atmósfera que refleja las ondas hertzianas, comienza a los sesenta kilómetros y llega hasta los cuatrocientos kilómetros. Para su estudio se ha subdivido en otras capas llamadas, capa D, capa E, capa F y capa G, cada una de ellas con unas características. También, se hace un repaso al descubrimiento e investigación de las nebulosas difusas, concentración de materia estelar en el espacio galáctico que forma una especie de losa que coincide con el plano que divide la Vía Láctea longitudinalmente en dos regiones simétricas.

Efeitos de segunda e terceira ordem da ionosfera no posicionamento GNSS no Brasil

O Sistema de Posicionamento Global (GPS) transmite seus sinais em duas freqüências, o que permite eliminar matematicamente os efeitos de primeira ordem da ionosfera através da combinação linear ionosphere free. Porém, restam os efeitos de segunda e terceira ordem, os quais podem provocar erros da ordem de centímetros nas medidas GPS. Esses efeitos, geralmente, são negligenciados no processamento dos dados GPS. Os efeitos ionosféricos de primeira, segunda e terceira ordem são diretamente proporcionais ao TEC presente na ionosfera, porém, no caso dos efeitos de segunda e terceira ordem, comparecem também o campo magnético da Terra e a máxima densidade de elétrons, respectivamente. Nesse artigo, os efeitos de segunda e terceira ordem da ionosfera são investigados, sendo que foram levados em consideração no processamento de dados GPS na região brasileira para fins de posicionamento. Serão apresentados os modelos matemáticos associados a esses efeitos, as transformações envolvendo o campo magnético da Terra e a utilização do TEC advindo dos Mapas Globais da Ionosfera ou calculados a partir das observações GPS de pseudodistância. O processamento dos dados GPS foi realizado considerando o método relativo estático e cinemático e o posicionamento por ponto preciso (PPP). Os efeitos de segunda e terceira ordem foram analisados considerando períodos de alta e baixa atividade ionosférica. Os resultados mostraram que a não consideração desses efeitos no posicionamento por ponto preciso e no posicionamento relativo para linhas de base longas pode introduzir variações da ordem de poucos milímetros nas coordenadas das estações, além de variações diurnas em altitude da ordem de centímetros.

Desempenho do modelo global da ionosfera do IGS: avaliação no posicionamento por ponto na região sul do Brasil em período de alta atividade solar

One of the main drawbacks of the GPS accuracy for L1 users is the error due to ionosphere. This error depends on the total electron content presents in the ionosphere, as well as of the carrier frequency. Some models have been developed to correct GPS observables of the systematic error due to the ionosphere. The model more known and used is the Klobuchar model, which corrected 50-60% of the ionospheric error approximately. Alternatively, IGS (International GNSS Service) also has developed a model called Global Ionospheric Map (GIM). These maps, in format IONEX, are available in the site of the IGS, and one of the applications of them is to correct the GPS observables of the error due to ionosphere. This work aims at evaluating the quality of GPS point positioning using the IGS ionospheric model in the southerm region of Brazil. Tests carried out had shown an average improvement in the horizontal and vertical determination of 44% and 77%, respectively, when GIM is used in the point positioning.

Análise e comparação do comportamento da ionosfera e do posicionamento por ponto em períodos de alta e baixa atividade solar

The ionosphere is a major source of systematic error in the GPS observables. As this error is directly proportional to the TEC (Total Electron Content), the quality of GPS positioning (especially with single frequency receivers) can be significantly affected by regular changes of TEC. The ionosphere factor is even more relevant in the Brazilian region, where ionospheric phenomena, such as the Equatorial Anomaly, intensify these variations. Taking the above mentioned factors into account, experiments were conducted in this research to evaluate the daily and seasonal behavior of the TEC and the point positioning with GPS (single frequency) in periods of high and low solar activity in the Brazilian region. The results showed a direct correlation between the decrease in electrons density in the ionosphere (period of low solar activity) and improvement in positioning accuracy, as well as a large influence of Equatorial Anomaly on the results of point positioning.

Análise da ionosfera usando dados de receptores GPS durante um período de alta atividade solar e comparação com dados de Digissondas

Cada vez mais é crescente o uso do GPS (Global Positioning System ) em estudos da atmosfera terrestre. Neste artigo, a atmosfera superior da Terra, denominada ionosfera, foi estudada durante um período de alta atividade solar (ano de 2001) usando dados de receptores GPS de dupla freqüência localizados na região brasileira, pertencentes à RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo). A partir dos dados GPS foram calculados os valores de TEC (Total Electron Content - Conteúdo Total de Elétrons) da ionosfera. Adicionalmente foram incluídos no estudo dados de freqüência crítica da camada F2 advinda de Digissondas localizadas em São Luís/MA (3ºS; 44ºW) e Cachoeira Paulista/SP (22ºS; 45ºW), para fins de comparação. de uma forma geral, os resultados mostraram maiores valores de TEC durante os meses próximos aos equinócios e menores durante os meses de inverno. Quanto à variação diária do TEC, os menores valores foram verificados por volta das 4-6 HL (Hora Local) e os maiores durante o período da tarde, com valores um pouco maiores para São Luís. O segundo pico da anomalia equatorial foi verificado em Cachoeira Paulista nos meses próximos aos equinócios e verão. Na maioria dos meses, uma alta correlação linear foi verificada quando realizada a comparação entre os valores de freqüência crítica da camada F2 e os de TEC, principalmente para São Luís.

Modelagem em tempo real do erro sistemático das observáveis GPS devido à ionosfera

Single frequency GPS receivers have been many used in GPS surveys. Among the several applications, one can mention those that are to obtain the receiver's antenna coordinates in real time. One of the main error sources to these applications is the ionosphere systematic error. In the FCT/UNESP a regional ionosphere model (Mod_Ion) was developed. It has been implemented to execute after collecting of GPS data. At real time application two improvements in the Mod_Ion were introduced, consisting of an alteration of the function of modeling and implementation of the Kalman Filter. The results of the experiments showed that the modifications were the most effective in the ionosphere systematic effect's corrections, providing a improvement in the accuracy of point positioning, of 90,75%, in period of the highest ionosphere activity.

Estimativa e análise de índices de irregularidades da ionosfera utilizando dados GPS de redes ativas

Observable GNSS (Global Navigation Satellite System) are affected by systematic errors due to free electrons present in the ionosphere. The error associated with the ionosphere depends on the Total Electron Content (TEC), which is influenced by several variables: solar cycle, season, local time, geomagnetic activity and geographic location. The GPS (Global Positioning System), GLONASS (Global Orbiting Navigation Satellite System) and Galileo dual frequency receivers allow the calculation of the error that affects the GNSS observables and the TEC. Using the rate of change of TEC (ROT - Rate of TEC) indices that indicate irregularities of the ionosphere can be determined, allowing inferences about its behavior. Currently it is possible to perform such studies in Brazil, due to the several Active Networks available, such as RBMC/RIBaC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo/Rede INCRA de Bases Comunitárias) and GNSS Active Network of São Paulo. The proposed research aimed at estimating and analysing of indexes of irregularities of the ionosphere, besides supplying the geosciences of information about the behavior of the ionosphere.

Influência da ionosfera no posicionamento GPS: estimativas dos resíduos no contexto de duplas diferenças e eliminação dos efeitos de 2ª e 3ª ordem

Pós-graduação em Ciências Cartográficas - FCT

Modelo regional da ionosfera (MOD_ION): implementação em tempo real

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Influência de diferentes condições da ionosfera no posicionamento por ponto com GPS: avaliação na região brasileira

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Impacto de tempestade geomagnética na ionosfera e no posicionamento com GNSS: estudo de caso para 20 de novembro de 2003 na região brasileira

The goal of this paper is to analyze the influence of the intense geomagnetic storms in the ionosphere and GNSS (GPS) positioning. It was analyzed the effects of intense geomagnetic storm of November 20th 2003 using GPS data from RBMC (Brazilian Network for Continuous Monitoring) located in different sites in the Brazilian region and ionosphere global maps. While analyzing the results, it can be observed an increase in the electron density of the ionosphere in the regions near to the geomagnetic equator in the afternoon on the day of the storm. In the period after the sunset of the storm day, there is an increase in the density of free electrons and ionospheric irregularities in regions furthest from the geomagnetic equator, when compared to geomagnetically quiet days. When the positioning point is analyzed, it is observed high discrepancies values in planimetry and altimetry at the same position for periods of changes that occurred in the ionosphere, especially for the GPS stations located furthest from the geomagnetic equator in the period after the sunset Sun.

Correlação do posicionamento por ponto GNSS com a ionosfera e com indices de atividade solar no periodo de 2002 a 2011

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Tomografia da ionosfera a partir do GNSS e técnicas algébricas: estudo de caso para a região brasileira

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Diseño e implementación de un receptor multifrecuencia basado en muestreo paso banda aplicado al sistema Galileo

Este trabajo tiene como objetivo diseñar e implementar un receptor multifrecuencia requerido para aplicaciones Galileo centradas a realizar correcciones de errores y estudios de la ionosfera. Estas características obligan a buscar alternativas respecto los receptores superheterodinos convencionales dado que para éstos los retardos de propagación entre las diferentes bandas de interés son inaceptables. Por ello, se presenta un receptor basado en la técnica de muestreo paso banda, que permite trasladar el espectro mediante el conversor ADC a través de un aliasing intencionado, eliminando así los retardos de propagación entre bandas de interés, dado que todas se albergan en un mismo canal. En este trabajo nos hemos centrado únicamente en las etapas críticas del receptor presentado, siendo éstas la etapa de filtrado y conversión digital. La etapa de filtrado requerirá filtros muy selectivos, ya que el ruido existente fuera de banda se solapará a nuestra banda de interés, degradando la SNR del sistema a medida que tenga más potencia. Esta etapa se ha realizado mediante una estructura duplexora conjuntamente con dos filtros de líneas acopladas. La etapa de conversión se ha realizado fabricando el layout de un conversor comercial, del cual se ha validado el correcto funcionamiento para la aplicación requerida.

Ionospheric tomography using GNSS reflections

In this paper, we report a preliminary analysis of the impact of Global Navigation Satellite System Reflections (GNSS-R) data on ionospheric monitoring over the oceans. The focus will be on a single polar Low Earth Orbiter (LEO) mission exploiting GNSS-R as well as Navigation (GNSS-N) and Occultation (GNSS-O) total electron content (TEC) measurements. In order to assess impact of the data, we have simulated GNSS-R/O/N TEC data as would be measured from the LEO and from International Geodesic Service (IGS) ground stations, with an electron density (ED) field generated using a climatic ionospheric model. We have also developed a new tomographic approach inspired by the physics of the hydrogen atom and used it to effectively retrieve the ED field from the simulated TEC data near the orbital plane. The tomographic inversion results demonstrate the significant impact of GNSS-R: three-dimensional ionospheric ED fields are retrieved over the oceans quite accurately, even as, in the spirit of this initial study, the simulation and inversion approaches avoided intensive computation and sophisticated algorithmic elements (such as spatio-temporal smoothing). We conclude that GNSS-R data over the oceans can contribute significantly to a Global/GNSS Ionospheric Observation System (GIOS). Index Terms Global Navigation Satellite System (GNSS), Global Navigation Satellite System Reflections (GNSS-R), ionosphere, Low Earth Orbiter (LEO), tomography.