Qi Liu defiende su tesis sobre Mapas Ionosféricos Globales basados en GNSS: combinación en tiempo real, resolución temporal y aplicaciones en la vigilancia meteorológica espacial

La investigación de esta tesis doctoral se centra en los mapas ionosféricos globales (GIM) basados en el Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS), incluyendo la combinación, validación, resolución temporal y aplicaciones. La novedad de este trabajo puede resumirse como sigue:

La investigación de esta disertación se centra en los mapas ionosféricos globales (GIM) basados en el sistema satelital de navegación global (GNSS), que incluye combinación en tiempo real, validación, resolución de tiempo y aplicaciones. La novedad de estos trabajos se puede resumir de la siguiente manera:

La primera contribución es conectar los métodos de evaluación GIM en el modo de posprocesamiento y en tiempo real, incluida la evaluación del contenido total de electrones verticales (VTEC) del altímetro Jason, la evaluación de las diferencias GNSS del contenido total de electrones inclinado (dSTEC) y el dSTEC en tiempo real (RT- evaluación dSTEC). Con la evaluación RT-dSTEC, podemos evaluar la precisión y calcular el peso de diferentes GIM en tiempo real para combinarlos en modo de tiempo real. La evaluación VTEC del altímetro Jason y la evaluación dSTEC se pueden utilizar para evaluar GIM sobre océanos y regiones continentales, respectivamente. Además, los GIM precisos que se muestran en los métodos de evaluación pueden considerarse representaciones confiables de VTEC global.

La segunda contribución es aplicar la evaluación RT-dSTEC en modo de tiempo real para la combinación de diferentes GIM en tiempo real del Servicio GNSS Internacional (IGS). El GIM en tiempo real combinado de IGS se genera para proporcionar correcciones ionosféricas precisas para posicionamiento GNSS en tiempo real y distribución VTEC global confiable para observaciones de la Tierra. Se resume y compara el estado actual de los GIM en tiempo real de IGS de diferentes centros. La evaluación VTEC del altímetro Jason y la evaluación dSTEC en el modo de postproceso se utilizan para la validación de los GIM en tiempo real de IGS. La sensibilidad de la técnica de ponderación en tiempo real por evaluación RT-dSTEC también se verifica.

La tercera contribución es investigar la influencia de la resolución temporal en el rendimiento de los GIM. La variación de la ionosfera generalmente se asume como lineal entre dos mapas deTEC consecutivos en un marco de referencia fijo en el sol durante unas pocas horas. Sin embargo, la variación del TEC ionosférico es irregular debido a la ocurrencia de eventos meteorológicos espaciales. Se ha tomado un ciclo solar y medio del IGS GIM con mayor resolución y precisión de tiempo (el GIM rápido de resolución de un cuarto de hora de UPC-IonSAT, UQRG) como referencia para reducir la muestra a todos los periodos subdiarios posibles, asociados a la resolución temporal. El rendimiento de los GIM resultantes se evaluó teniendo en cuenta la posición geográfica, la actividad solar y geomagnética mediante la evaluación VTEC del altímetro Jason y la evaluación dSTEC.

La cuarta contribución es proponer una nueva forma de estimar los componentes espacial y temporal del gradiente VTEC. La determinación de los grados de perturbación ionosférica puede ser útil para garantizar el nivel de seguridad de los servicios del sistema de aumento basado en satélites (SBAS) y el sistema de aumento basado en tierra (GBAS). Para estimar los componentes espaciales y temporales del gradiente VTEC a escala global, se selecciona UQRG. Los índices de gradiente VTEC derivados de UQRG GIM (VgUG) permiten a los usuarios obtener valores completos (no relativos) de gradientes espaciales TEC y variaciones temporales por separado. Los índices de gradiente espacial regional VTEC, basados en UQRG (RVGU, RIDU) se proponen para estimar el grado de perturbación ionosférica regional en regiones seleccionadas. Además, también se introducen los componentes espaciales y temporales del gradiente VTEC en puntos de la cuadrícula de UQRG a escala global.

La quinta contribución es definir una nueva escala de tormentas ionosféricas. La respuesta ionosférica a la alta actividad geomagnética, la tormenta ionosférica, puede aumentar los errores de posicionamiento del GNSS por el aumento de la densidad de electrones de la ionosfera y deshabilitar las comunicaciones de alta frecuencia por la disminución de la densidad de electrones de la ionosfera. Caracterizar la escala del estado ionosférico a nivel mundial junto a una distribución global confiable de VTEC es esencial. Según estudios previos, UQRG es uno de los GIM más precisos. En este sentido, se propone la nueva escala de tormentas ionosféricas basada en UQRG, IsUG.