Διερεύνηση, αξιολόγηση και μοντελοποίηση ιονοσφαιρικών παραμέτρων

Abstract

The ionosphere is an important error source for the signals of the Navstar Global Positioning System (GPS) satellites which is often treated in the analysis of the GPS measurements as a nuisance. On the other hand we can also determine the error induced by the ionosphere in order to study the temporal and spatial variation of the ionosphere which is the subject of this dissertation. Since ionosphere is not homogeneous, its behaviour exhibits great temporal and spatial variation and the exact estimate of Total Electron Content (TEC) is impossible. So, meaningful predictions should have statistical character. Users of satellite navigation and satellite communication systems need to assess and monitor ionospheric effects which may degrade their performance. In my study, using data from various ionospheric stations in Europe, investigate the variability and behaviour of the following critical ionospheric parameters TEC, foF2 and Est in time and space and in relation of solar and geomagnetic activity. Also, I developed models appropriate for the estimate of "Equivalent Slab Thickness" in Europe.

Η ιονόσφαιρα αποτελεί μια σημαντική πηγή σφάλματος για τα σήματα των δορυφόρων του συστήματος Navstar Global Positioning System (GPS) που αντιμετωπίζεται, συνήθως, στην ανάλυση των μετρήσεων GPS ως θόρυβος. Από την άλλη, βέβαια, είναι δυνατό να προσδιορίσουμε το σφάλμα που εισάγει, ώστε να μελετήσουμε τη χρονική και χωρική μεταβολή της, που είναι και το θέμα της διατριβής μου. Καθώς, όμως, η ιονόσφαιρα δεν είναι ομοιογενής, η συμπεριφορά της επιδεικνύει σημαντικές χωρικές και χρονικές διακυμάνσεις με αποτέλεσμα ο ακριβής προσδιορισμός του αριθμού των φορτισμένων σωματιδίων που περιέχει να καθίσταται αδύνατος. Συνεπώς, οι όποιες προβλέψεις θα πρέπει να έχουν στατιστικό χαρακτήρα. Οι χρήστες των δορυφορικών συστημάτων πλοήγησης και επικοινωνίας χρειάζεται να εκτιμούν και να παρακολουθούν τις ιονοσφαιρικές επιδράσεις, οι οποίες υποβαθμίζουν την απόδοση τους. Στα πλαίσια της διδακτορικής μου διατριβής, χρησιμοποιώντας δεδομένα από διάφορους ευρωπαϊκούς ιονοσφαιρικούς σταθμούς, διερευνάται η μεταβλητότητα και η συμπεριφορά των κρίσιμων ιονοσφαιρικών παραμέτρων TEC, foF2 και Est, στο χώρο και στο χρόνο, αλλά και σε σχέση με την ηλιακή και γεωμαγνητική δραστηριότητα. Επίσης, αναπτύχθηκαν μοντέλα κατάλληλα για τον υπολογισμό του "ισοδυνάμου πάχους στρώματος" της ιονόσφαιρας στον ευρωπαϊκό χώρο.