Исследование динамики ионосферных возмущений методами GNSS томографии

Грантовый проект ИРН AP19680174

Период реализации проекта: 2023-2025 гг.

Руководитель проекта:  Яковец Артур Федорович

Глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS), благодаря своей доступности для гражданского использования, в последние десятилетия, помимо своего прямого назначения, стали представлять собой глобальное и экономически эффективное средство мониторинга окружающей среды. Существующие спутниковые навигационные системы с сетями наземных приемных станций достаточной плотности позволяют проводить мониторинг полного электронного содержания (ПЭС) ионосферы и содержания водяного пара в тропосфере. Метод GNSS радиотомографии является дальнейшим и последовательным развитием метода определения ПЭС на основе данных GNSS. В настоящем проекте предлагается развить методы и технологию проведения GNSS томографии ионосферы, а так же впервые в Казахстане провести томографическое исследование ионосферных неоднородностей.

Цель проекта: Развитие методов GNSS томографии. Определение параметров трехмерных ионосферных неоднородностей от различных гео-гелиофизических источников методом GNSS томографии.

Задачи проекта:

Достижение цели проекта планируется путем последовательного решения следующих задач:

• Анализ современных методик ионосферной GNSS томографии и их возможностей при различной плотности наземных станций.
• Теоретическое определение разрешающей способности ионосферной томографии для различной плотности сетей GNSS станций, плотности орбитальной группировки навигационных спутников и географической широты. Получение статистических характеристик перемещающихся ионосферных возмущений, потенциально детектируемых при применении различных методов GNSS томографии.
• Разработка программного обеспечения, необходимого для проведения ионосферной GNSS томографии. Модернизация ранее разработанной программной системы сбора и обработки данных полного электронного содержания, добавление возможности обработки данных систем GLONASS и GALILEO. Модернизация методики расчета дифференциальных кодовых задержек (DCB biaces) с возможностью расчета задержек для каждого отдельного дня измерений. Создание программной системы построения томографической картины и визуализации данных.
• Развитие методов ионосферной GNSS томографии на основе результатов теоретического анализа разрешающей способности современных методов томографии.
• Определение трехмерных ионосферных неоднородностей от различных гео-гелиофизических источников методом GNSS томографии. Выявление пространственных характеристик перемещающихся ионосферных возмущений, сгенерированных прохождением солнечного терминатора и мощными землетрясениями.
• Сопоставление параметров трехмерных ионосферных неоднородностей от различных гео-гелиофизических источников, определенных методом GNSS томографии с параметрами, полученными ионосферным радиозондированием.

Ожидаемые результаты

Основными результатами предлагаемого проекта будут: Развитие методов и технологии проведения GNSS томографии ионосферы, на основе использования когерентного накопления для периодических ионосферных возмущений и регулярных источников. Параметры трехмерных ионосферных неоднородностей от различных гео-гелиофизических источников, полученные методом GNSS томографии.

Полученные результаты на 2024 год:            

Выполнена модернизация ранее разработанной программной системы сбора и обработки данных систем GNSS. В системе реализована возможность обработки данных систем GPS, GLONASS и GALILEO. Реализована возможность чтения файлов RINEX версии 3. Разработана программная система построения томографической картины ионосферы и визуализации данных. Создан метод ионосферной GNSS томографии с применением когерентного накопления для периодических возмущений малых масштабов и регулярных источников. Метод основан на учете типичных значений волновых параметров регулярных перемещающихся ионосферных возмущений в данный момент времени и географической точки. Получена статистика распределения параметров перемещающихся ионосферных возмущений по сезонам, локальному времени и географическим координатам.

Исполнители проекта