19-31

МЕТОДЫ КОМПЕНСАЦИИ ИОНОСФЕРНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ОШИБКИ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДАННЫХ ПОЛНОГО ЭЛЕКТРОННОГО СОДЕРЖАНИЯ GPS/ГЛОНАСС

Ю. В. Ясюкевич¹, В. Б. Оводенко², А. А. Мыльникова¹, И. В. Живетьев³, А. М. Веснин¹, И. К. Едемский¹, Д. С. Котова^4
1 Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН,
Российская Федерация, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 126 а
E-mail: yu.yasyukevich@gnss-lab.org
² ОАО «Научно-производственный комплекс «Научно-исследовательский институт дальней радиосвязи»,
Российская Федерация, 127083, Москва, ул. 8 Марта, 10
E-mail: ovodenko@gmail.com
³ Институт космофизических исследований и распространения радиоволн
Дальневосточного отделения РАН,
Российская Федерация, 684034, Камчатский край, Елизовский район, c. Паратунка, ул.Мирная, 7
E-mail: i.zhivetiev@gmail.com
⁴ Калининградский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн
им. Н.В. Пушкова,
Российская Федерация, 236010, Калининград, пр. Победы, 41
E-mail: darshu@ya.ru

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены методы компенсации ионосферной составляющей ошибки радиотехнических систем (радиотелескопов, радиоинтерферометров, РЛС) с использованием данных глобальных навигационных спутниковых систем по полному электронному содержанию. Проанализированы преимущества и недостатки методов. Отмечен ряд проблем, возникающих при использовании тех или иных методов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

компенсация ионосферной ошибки; GPS; ГЛОНАСС; полное электронное содержание; ионосферные модели; ассимиляция данных; радар.

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ (pdf)

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 16-35-00590 мол_a, гранта Президента РФ № МК-1097.2017.5, гранта № НШ-6831.2016.8 Президента РФ государственной поддержки ведущих научных школ РФ, программы повышения конкурентоспособности «5-100» БФУ им. И. Канта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.     Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H., Collins J. Global Positioning System: Theory and Practice. Springer-Verlag, Wien, New York, 1992. 327 p.

2.     Афраймович Э.Л., Перевалова Н.П. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли. Иркутск: Изд-во ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН, 2006. 480 с.

3.     Ionospheric sounding support of OTH radar / B.W. Reinisch, D.M. Haines, Bibl K et al. // Radio Science. 1997. Vol.32. No 4. P. 1681–1694.

4.     Gordon W.E. Incoherent Scattering of Radio Waves by Free Electrons with Applications to Space Exploration by Radar // Proceedings of the IRE. 1958. Vol. 46. Iss. 11. P. 1824–1829. doi:10.1109/JRPROC.1958.286852.

5.     Development of diagnostic capabilities of the Irkutsk incoherent scattering radar / A.P. Potekhin, A.V. Medvedev, A.V. Zavorin et al. // Cosmic research. 2008. Vol. 46. No 4. Pp. 347–353. DOI: 10.1134/S0010952508040102.

6.     Reber G., Ellis G.R. Cosmic radio-frequency radiation near one megacycle // Journal of geophysical research. 1956. Vol. 61. No 1. Pp. 1–10. doi: 10.1029/JZ061i001p00001.

7.     Lovell A.C.B. Radio Astronomical Measurements from Earth Satellites // Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1959. Vol. 253. No 1275. P. 494-500. doi: 10.1098/rspa.1959.0212.

8.     Allen R., Donatelli D., Picardi M. Correction for ionospheric refraction for COBRA DANE. AFGL-TR-77-0257, Air Force Geophysics Laboratory, Hanscom AFB MA, 1977. 18 p.

9.     A computer code for calculating tropospheric and ionospheric refraction effects on radar systems / R. Daniell, C.S. Carrano, G. Fishman et al. // Proceedings of the 2007 IEEE Radar Conference, Waltham, MA, 2007. Pp. 17–20.

10. Equatorial atmospheric and ionospheric modeling at Kwajalein missile range / S.M. Hunt, S. Close, A.J. Coster et al. // Lincoln Laboratory Journal. 2000. Vol. 12. No 1. Pp. 45–64.

11. Papagiannis M.D., Mendillo M. Low frequency radio astronomy through an artificially created ionospheric window // Nature. 1975. Vol. 255. Pp. 42–43.

12. Афраймович Э.Л., Ясюкевич Ю.В. Адаптивная радиоастрономия. I – коррекция фазового запаздывания и поворота плоскости поляризации в ионосфере по данным GPS зондирования и ионосферного моделирования // Радиофизика и радиоастрономия. 2007. Т. 7. № 4. С. 357–374.

13. Afraimovich E.L., Yasukevich Yu.V. Using GPS-GLONASS-GALILEO data and IRI modeling for ionospheric calibration of radio telescopes and radio interferometers // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2008. Vol. 70. No 15. Pp. 1949–1962.

14. Investigating range error compensation in UHF radar through IRI-2007 real-time updating: Preliminary results / V.B. Ovodenko, V.V. Trekin, N.A. Korenkova et al. // Advances in Space Research2015. Vol. 56. Iss. 5. Pp. 900-906. doi 10.1016/j.asr.2015.05.017.

15. Методы диагностики характеристик ионосферы для заданного региона и коррекция моделей ионосферы в интересах повышения точности прогнозирования распространения радиоволн декаметрового диапазона / В.И. Арефьев, К.М. Константиновна, А.Б. Талалаев и др. // Вестник Тверского государственного университета. Серия: прикладная математика. 2016. № 1. С. 33–51.

16. Schaer S., Beutler G., Rothacher M. Mapping and predicting the ionosphere // Proc. IGS AC Workshop. Darmstadt, Germany. February 9–11, 1998. Pp. 307–320.

17. A global mapping technique for GPS-derived ionospheric TEC measurements / A.J. Mannucci, B.D. Wilson, D.N. Yuan et al. // Radio Science. 1998. Vol. 33. No 3. Pp. 565–582.

18. The IGS VTEC maps: a reliable source of ionospheric information since 1998 / M. Hernandez-Pajares, J.M. Juan, J.Sanz et al. // Journal of Geodesy. 2009. Vol. 83. No 3–4. Pp. 263–275.

19. Ionospheric radio tomography based on the GPS/GLONASS navigation systems / V.E. Kunitsyn, I.A. Nesterov, A.M. Padokhin et al. // Journal of Communications Technology and Electronics. 2011. Vol. 56. Iss. 11. Pp. 1269–1281.

20. Куницын В.Е., Терещенко Е.Д., Андреева Е.С. Радиотомография ионосферы. М: Физматлит, 2007. 255 с.

21. Calais E., Minster J.B. GPS detection of an ionospheric perturbation following the January 17, 1994, Northridge earthquake // Geophysical Research Letters. 1995. Vol. 22. Pp. 1045-1048.

22. Review of GPS/GLONASS studies of the ionospheric response to natural and anthropogenic processes and phenomena / E.L. Afraimovich, E.I. Astafyeva, V.V. Demyanov et al. // Journal of Space Weather and Space Climate. 2013. Vol. 3. A27. doi:10.1051/swsc/2013049.

23. Determining receiver biases in GPS-derived total electron content in the auroral oval and polar cap region using ionosonde measurements / D.R. Themens, P.T. Jayachandran, R.B .Langley et al. // GPS Solut. 2013. Vol. 17. No 3. Pp. 357−369.

24. Variability of GPS/GLONASS differential code biases / A.A. Mylnikova, Yu.V. Yasyukevich, V.E .Kunitsyn et al. // Results in Physics. 2015. Vol. 5. Pp. 9–10.

25. Влияние дифференциальных кодовых задержек GPS/ГЛОНАСС на точность определения абсолютного полного электронного содержания ионосферы / Ю.В. Ясюкевич, А.А. Мыльникова, В.Е. Куницын и др. // Геомагнетизм и аэрономия. 2015. Т. 55, № 6. С. 790–796. DOI: 10.7868/S0016794015060176.

26. Cуточная динамика вертикального полного электронного содержания над городами Иркутск и Йошкар-Ола по данным GPS/ГЛОНАСС и модели IRI-2012 / Ю.В. Ясюкевич, А.А. Мыль­никова, В.В. Демьянов и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2013. № 3 (19). С. 18–29.

27. Klobuchar J.A. Ionospheric time-delay algorithm for single-frequency GPS users // IEEE Transactions on Aerospace and Electronics System. 1986. Vol. 23. No 3. Pp. 325–331.

28. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. М.: Мир, 1973. 502 с.

29. Лебедев В.П., Ратовский К.Г., Ясю­кевич Ю.В. Проблема коррекции ионосферной ошибки определения радиолокационной дальности с использованием информации о полном электронном содержании // Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды: труды II Всероссийской научной конференции. Санкт-Петербург, 2012. Т. 2. С. 231-236.

30. The International Reference Ionosphere 2012 - a model of international collaboration / D. Bilitza, D. Altadill, Y. Zhang et al. // Journal of Space Weather and Space Climate. 2014. Vol. 4. A07. Pp. 1–12. doi:10.1051/swsc/2014004.

31. Nava B., Coisson P., Radicella S.M. A new version of the NeQuick ionosphere electron density model // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics.. 2008. Vol. 70. Iss. 15. P. 1856-1862. doi:10.1016/j.jastp.2008.01.015.

32. Ясюкевич Ю.В., Мыльникова А.А., Иванов В.Б. Определение абсолютного полного электронного содержания по одночастотным спутниковым радионавигационным данным GPS/ГЛОНАСС // Солнечно-земная физика. 2017. Т. 3. № 1. С. 9–103. DOI: 10.12737/23509.

33. Демьянов В.В., Ясюкевич Ю.В. Механизмы воздействия нерегулярных геофизических факторов на функционирование спутниковых радионавигационных систем: монография. Иркутск : Изд-во ИГУ, 2014. 349 с. (Солнечно-земная физика).

34. Захаров В.И., Ясюкевич Ю.В., Титова М.А. Влияние магнитных бурь и суббурь на сбои навигационной системы GPS в высоких широтах // Космические исследования. 2016. Т. 54, № 1. С. 23–33. doi: 10.7868/S0023420616010143.

Для цитирования: Ясюкевич Ю. В., Оводенко В. Б., Мыльникова А. А., Живетьев И. В., Веснин А. М., Едемский И. К., Котова Д. С. Методы компенсации ионосферной составляющей ошибки радиотехнических систем с применением данных полного электронного содержания GPS/ГЛОНАСС // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2017. № 2 (34). С. 19-31