Фазоразностный подход к построению глобальных ионосферных карт полного электронного содержания по данным глобальных навигационных спутниковых систем

В работе предложен оригинальный метод построения глобальных ионосферных карт полного электронного содержания, основанный на фазоразностном подходе к анализу измерений фаз радиосигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) на паре когерентных рабочих частот на распределенной сети наземных приёмников мировой сети IGS. В предложенном подходе используется представление ионосферы в виде тонкого слоя с распределением полного электронного содержания, заданным усечённым разложением в ряд по сферическим гармоникам в солнечно-синхронной геомагнитной системе координат. Коэффициенты разложения при этом определяются методом наименьших квадратов с ограничением на положительность полного электронного содержания, что реализовано за счёт решения задачи линейной дополнительности. Предложенный метод не требует оценки дифференциальных кодовых задержек аппаратуры спутников и приёмников, что позволяет комбинировать в рамках одного алгоритма данные различных ГНСС, например GPS, ГЛОНАСС и Galileo. Представлены результаты тестирования предложенного метода на данных синтезированных наблюдений с использованием реальной геометрии спутников ГНСС, приёмников IGS и ионосферы, заданной на основе модели NeQuick2. Приводятся результаты сопоставления реальных глобальных ионосферных карт, полученных предложенным методом, и карт центра CODE.

На английском языке

Phase-difference approach for GNSS global ionospheric total electron content mapping

Padokhin A.M.

Andreeva E.S.

Nazarenko M.O.

Kalashnikova S.A.

The paper proposes an original method for constructing global ionospheric maps of total electron content (TEC) based on a phase-difference approach to the analysis of phase measurements of GNSS signals at a pair of coherent frequencies on a distributed network of ground-based receivers of the global IGS network. The proposed approach uses the representation of the ionosphere as a thin layer with the TEC distribution given by a truncated expansion into a series of spherical harmonics in the Sun-fixed geomagnetic coordinate system. The expansion coefficients are determined by the least squares technique with a TEC positivity constraint, which is implemented by solving the corresponding linear complementarity problem. The proposed method does not require estimation of the differential code biases of both satellites and receivers, which makes it possible to combine data from various GNSS, such as GPS, GLONASS, and Galileo, within a single algorithm. The results of testing the proposed method on the data of synthesized observations using the real geometry of GNSS satellites, IGS receivers, and the ionosphere given by the NeQuick2 model, are presented. The results of comparing the real global ionospheric maps obtained by the proposed method and maps of the CODE center are reported.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2022_65_07_527

Пример ссылки для цитирования:

Падохин А.М., Андреева Е.С., Назаренко М.О., Калашникова С.А. Фазоразностный подход к построению глобальных ионосферных карт полного электронного содержания по данным глобальных навигационных спутниковых систем // Изв. вузов. Радиофизика. 2022. Т. 65, № 7. C. 527–543.