ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 1. С. 197-209

Интернет-сервис по созданию GPS/ГЛОНАСС карт полного электронного содержания ионосферы для Европейского региона

И.И. Шагимуратов 1 , Ю.В. Черняк 1 , И.Е. Захаренкова 1 , Г.А. Якимова 1 , Н.Ю. Тепеницына 1 , И.И. Ефишов 1 
1 Калининградский филиал ИЗМИРАН, Калининград, Россия

Одобрена к печати: 26.12.2015
DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-1-197-209 

В работе представлены описание и схема функционирования Интернет-сервиса для создания карт полного электронного содержания ионосферы (TEC – Total Electron Content). Разработанный программный комплекс осуществляет сбор, обработку данных и построение ТЕС карт для Европейского региона. В качестве входных данных используются двухчастотные GPS/ГЛОНАСС наблюдения в формате RINEX. Представлена методология восстановления абсолютной величины ТЕС по исходным измерениям задержек сигналов L1/L2. Описан алгоритм определения задержек сигналов в аппаратуре спутника и приёмника, необходимый для калибровки исходных групповых измерений. Для нахождения неоднозначности фазовых измерений предложен алгоритм совместной обработки групповых и фазовых измерений, который обеспечил получение абсолютной величины ТЕС. При формировании карт ТЕС используются одновременные фазовые наблюдения более 180 GPS станций европейской сети EPN. Карты ТЕС имеют временное разрешение 5 минут. Пространственное разрешение карт составляет 1°×1° по широте и долготе, что позволяет детально исследовать структуру и динамику ионосферы во время различных геофизических событий. В качестве примера продемонстрирована динамика вариабельности ионосферного ТЕС над Европой во время солнечного затмения 20 марта 2015 г.
Ключевые слова: ионосфера, ГЛОНАСС, GPS, полное электронное содержание (ТЕС), карты ТЕС, интернет-сервис
Полный текст

Список литературы:

  1. Афраймович Э.Л., Перевалова Н.П. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли. -Иркутск: ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН. 2006. 480 с.
  2. Шагимуратов И.И., Баран Л.В., Ефишов И.И., Якимова Г.А. Абсолютные ионосферные измерения на основе GPS // Проблемы дифракции и распространения электромагнитных волн. Сборник трудов МФТИ. 1996. С. 111–120.
  3. Шагимуратов И.И., Черняк Ю.В., Захаренкова И.Е., Якимова Г.А. Использование карт полного электронного содержания для анализа пространственно-временной структуры ионосферы // Химическая физика. 2013. Т. 32. № 9. С. 1–8.
  4. Baran L.W., Shagimuratov I.I., Tepenitsyna N.J. The use of GPS for ionospheric studies // Artificial Satellites. 1997. Vol.32. No. 1. P. 49–60.
  5. Ghoddousi-Fard R, Héroux P, Danskin D, Boteler D. Developing a GPS TEC mapping service over Canada // Space Weather. 2011. Т. 9. № 6. doi: 10.1029/2010SW000621.
  6. Liu L., Wan W., Ning B., Zhang M. Climatology of the mean total electron content derived from GPS global ionospheric maps // J. Geophys. Res. 2009. No. 114. (A06308). P. 1–13.
  7. Mannucci A.J., Wilson B.D., Yuan D.N., Ho C.H., Lindqwister U.J., Runge T.F. A global mapping technique for GPS-derived ionospheric total electron content measurements // Radio Science. 1998. Vol. 33. No. 3. P. 565–582.
  8. Meza A., Natali M.P, Fernández L.I. Analysis of the winter and semiannual ionospheric anomalies in 1999–2009 based on GPS global International GNSS Service maps // J. Geophys. Res. 2012. No. 117. (A01319). doi:10.1029/2011JA016882.
  9. Sardon E., Rius A., Zarraoa N. Estimation of the transmitter and receiver differential biases and the ionospheric total electron content from Global Positioning System observations // Radio Science. 1994. Vol. 29. No. 3. P. 577–586.
  10. Shagimuratov I., Chernouss S., Cherniak Iu. Zakharenkova I., Efishov I. Phase Fluctuations of GPS Signals Associated with Aurora // Proceedings of EuCAP 2015. Lisbon 2015. P. 70–74.
  11. Wilson B.D., Mannucci A.J., Edwards C.D. Subdaily northern hemisphere ionospheric maps using an extensive network of GPS receivers // Radio Science. 1995. Vol. 30. № 3. P. 639–648.
  12. Yilmaz A., Akdogan K.E., Gurun M. Regional TEC mapping using neural networks // Radio Science. 2009. No. 44. (RS3007). doi: 10.1029/2008RS004049.
  13. Zhang W., Zhang D.H., Xiao Z. The influence of geomagnetic storms on the estimation of GPS instrumental biases // Ann. Geophys. 2009. No. 27. P. 1613–1623.
  14. Zhao B., Wan W., Liu L., Mao T. Morphology in the total electron content under geomagnetic disturbed conditions: results from global ionosphere maps // Ann. Geophys. 2007. No. 25. P. 1555–1568.