Using GNSS radio occultation data to derive critical frequencies of the ionospheric sporadic E layer in real time
Using GNSS radio occultation data to derive critical frequencies of the ionospheric sporadic E layer in real time
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利用 GNSS 无线电掩星数据实时推导电离层零星 E 层的临界频率
DOI：
10.1007/s10291-020-01050-6
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发表时间：
2020-11
期刊：
影响因子：
4.9
通讯作者：
Dou Xiankang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yu Bingkun;Scott Christopher J.;Xue Xianghui;Yue Xinan;Dou Xiankang
电离层中的小尺度电子密度不规则现象对全球导航卫星系统导航的中断和全球导航卫星系统定位技术的准确性有着重大影响。零星的电离层E（Es）层对全球导航卫星系统跟踪环路的信号瞬时中断（失锁）有很大贡献。这些对全球导航卫星系统无线电掩星（RO）信号的影响，可以用来推导全球位置和强度的Es层作为补充地面观测。在这里，我们进行的Es层的强度的统计分析，根据闪烁指数S4 max从FORMOSAT-3/COSMIC在2006-2014年期间。通过与5个中低纬电离层探测站的同步观测资料比较，发现COSMIC的S4 max指数与Es层的临界频率（foEs）呈线性关系，尤其是小值。需要小于1小时的累积周期来获得实时电离层Es层的短期变化。分别有30.22%、69.57%和98.13%的小时foEs值重合，相对差异小于10%、30%和100%。总体而言，全球导航卫星系统的RO测量有可能提供精确的每小时的观测Es层。S4 max < 0.4（foEs < 3.6 MHz）的观测值占COSMIC S4测量值的66%，以前没有得到充分利用，因为它们在地基电离层探测仪数据中不容易看到。
The small-scale electron density irregularities in the ionosphere have a significant impact on the interruptions of Global Navigation Satellite System (GNSS) navigation and the accuracy of GNSS positioning techniques. The sporadic ionospheric E (Es) layer significantly contributes to the transient interruptions of signals (loss of lock) for GNSS tracking loops. These effects on the GNSS radio occultation (RO) signals can be used to derive the global location and intensity of Es layers as a complement to ground-based observations. Here we conduct statistical analyses of the intensity of Es layers, based on the scintillation index S4max from the FORMOSAT-3/COSMIC during the period 2006–2014. In comparison with simultaneous observations from an ionosonde network of five low-to-middle latitude ionosondes, the S4max indices from COSMIC, especially the small values, are linearly related to the critical frequency of Es layers (foEs). An accumulated period of less than 1 h is required to derive the short-term variations in real-time ionospheric Es layers. A total of 30.22%, 69.57% and 98.13% coincident hourly foEs values have a relative difference less than 10%, 30% and 100%. Overall, the GNSS RO measurements have the potential to provide accurate hourly observations of Es layers. Observations with S4max < 0.4 (foEs < 3.6 MHz), accounting for 66% of COSMIC S4 measurements, have not been used fully previously, as they are not easily visible in ground-based ionosonde data.
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发表时间：
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X. Xue;Guozhu Li;X. Dou;X. Yue;Guotao Yang;Jinsong Chen;Tingdi Chen;B. Ning;Jihong Wang
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B. Reinisch;I. Galkin
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