ionosphere; model; NeQuick; TEC; mitigation; positioning; GNSS; Galileo; single frequency
Abstract :
[en] The ionosphere plays a crucial role in Global Navigation Satellite Systems (GNSS) accuracy. This electrically charged part of the atmosphere can lead to errors in positioning up to several tens of meters for single frequency receivers. Therefore its modelling constitutes an important field of study.
An empirical model called NeQuick has been chosen to evaluate the ionospheric contribution in GALILEO single frequency users correction. It generates electron densities for given space, time and solar activity conditions from a minimum set of anchor points characteristics. Its use with integration methods allows to calculate total electron contents (TEC) which are directly related to the ionospheric delay.
The current GALILEO baseline version of NeQuick is the one published by the Radiocommunication Sector of the International Telecommunication Union (ITU-R) in 2000. From that time, several improvements have been proposed and some problems have been discovered leading to the need of a better understanding and comparison of these different versions and an analysis of the weaknesses. For example research about new topside formulations is currently performed - a new simple proposal has been tested - and the consequences of the daily effective use of NeQuick, which is designed to work with monthly median situations, have to be better known.
A software tool with a Graphical User Interface (GUI) has then been developed for the analysis and a comparison between different versions and also between modelled and measured data has been performed. Structuring and analysis of the above-mentioned issues and results of the comparison are detailed in the present document. Solutions or possible paths to investigate solutions are also proposed. [fr] L'ionosphère joue un rôle crucial pour la précision des systèmes globaux de navigation par satellite (GNSS). Cette partie de l'atmosphère chargée électriquement peut mener à des erreurs de positionnement de plusieurs dizaines de mètres pour les récepteurs simple fréquence. Par conséquent sa modélisation constitue un domaine d'étude important.
Un modèle empirique appelé NeQuick a été choisi pour estimer la contribution de l'ionosphère à la correction destinée aux utilisateurs simple fréquence de GALILEO. Il génère des densités électroniques pour des conditions d'espace, de temps et d'activité solaire données à partir d'un ensemble minimum de caractéristiques de points d'ancrage. Son utilisation combinée à des méthodes d'intégration permet de calculer des contenus totaux en électrons (TEC) qui sont directement liés au délai ionosphérique.
La référence actuelle pour GALILEO est la version de NeQuick publiée par la Section Radiocommunication de l'Union Internationale des Télécommunications (ITU-R) en 2000. Depuis lors, plusieurs améliorations ont été proposées et certains problèmes ont été découverts d'où le besoin d'une meilleure compréhension et de la comparaison de ces diverses versions et une analyse des faiblesses. Par exemple des recherches au sujet de nouvelles formulations de la couche supérieure sont en cours - une nouvelle proposition simple a été testée - et les conséquences de l'utilisation effective journalière de NeQuick, construit pour fonctionner sur base de situations mensuelles moyennes, doivent être mieux connues.
Un logiciel muni d'une interface graphique (GUI) a donc été développé pour l'analyse et une comparaison entre différentes versions mais aussi entre des données issues de la modélisation et de mesures a été effectuée. La structuration et l'analyse des sujets cités ci-dessus et les résultats de la comparaison sont détaillés dans le présent document. Des solutions ou des pistes aboutissant potentiellement à des solutions sont également proposées.
Bidaine, Benoît ; Université de Liège - ULiège > Faculté des Sciences Appliquées - Faculty of Applied Sciences - FSA > 3ème épreuve du grade d’ingénieur civil physicien - Last year for the master’s degree in physics engineering
Language :
English
Title :
Ionosphere Crossing of GALILEO Signals
Alternative titles :
[fr] Traversée de l'ionosphère par les signaux GALILEO
Defense date :
26 June 2006
Number of pages :
120
Institution :
ULiège - Université de Liège
Degree :
Ingénieur civil physicien – Master in physics engineering
Promotor :
Swings, Jean-Pierre ; Université de Liège - ULiège > Département d'astrophysique, géophysique et océanographie (AGO)
Jury member :
Prieto-Cerdeira, Roberto
Gérard, Jean-Claude ; Université de Liège - ULiège > Département d'astrophysique, géophysique et océanographie (AGO)
Beckers, Pierre ; Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique
