Radio waves including GPS signals, various TV communications, and radio broadcasting can be disturbed by a strong solar storm, which may occur due to solar flares and produce an ionospheric delay anomaly in the ionosphere according to the change of total electron content. Electron density irregularities can cause deep signal fading, frequently known as ionospheric scintillation, which can result in the positioning error using GPS signal. This paper proposes a detection algorithm for the ionosphere delay anomaly during a solar storm by using multi-reference stations. Different TEC grid which has irregular electron density was applied above one reference station. Then the ionospheric delay in zenith direction applied different TEC will show comparatively large ionospheric zenith delay due to the electron irregularity. The ionospheric slant delay applied an elevation angle at reference station was analyzed to detect the ionospheric delay anomaly that can result in positioning error. A simulation test was implemented and a proposed detection algorithm using data logged by four reference stations was applied to detect the ionospheric delay anomaly compared to a criterion.
Determination of an ionospheric delay scale factor, which converts ground-based ionospheric delay into low Earth orbit ionospheric delay, using the international reference ionosphere model is proposed. Ionospheric delay from international GNSS service model combined with IRI-derived scale factor is evaluated with NASA GRACE satellite data. At approximately 480km altitude, mean and standard deviation of the scale factor are 0.25 and 0.01 in 2004. The scale factor reaches high in night time and Spring and Fall seasons. Ionospheric delay error by the proposed method has a mean of 3.50 TECU in 2004.
So, Hyoungmin;Jang, Jaegyu;Lee, Kihoon;Song, Kiwon;Park, Junpyo
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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v.5
no.4
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pp.213-219
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2016
Most existing studies on the wide-area differential global positioning system (WADGPS) employed a grid ionosphere model for error correction in the ionospheric delay. The present study discusses the application of satellite-based ionospheric delay model that provides an error model as a plane function with regard to individual satellites in order to improve accuracy in the WADGPS. The satellite-based ionospheric delay model was developed by Stanford University in the USA. In the present study, the algorithm in the model is applied to the WADGPS system and experimental results using measurements in the Korean Peninsula are presented. Around 1 m horizontal accuracy was exhibited in the existing planar fit grid model but when the satellite-based model was applied, correction performance within 1 m was verified.
Since the Global Navigation Satellite System (GNSS) signal received from the low Earth orbit (LEO) satellite is only affected by the upper ionosphere, the magnitude of the ionospheric delay of Global Positioning System (GPS) signal received from ground user is different. Therefore, the ground-based two-dimensional ionospheric model cannot be applied to LEO satellites. The NeQuick model used in Galileo provides the ionospheric delay according to the user's altitude, so it can be used in the ionospheric model of the LEO satellites. However, the NeQuick model is not suitable for space receivers because of the high computational cost. A simplified NeQuick model with reduced computing time was recently presented. In this study, the computing time of the NeQuick model and the simplified NeQuick model was analyzed based on the GPS Klobuchar model. The NeQuick and simplified NeQuick model were applied to the GNSS data from GRACE-B, Swarm-C, and GOCE satellites to analyze the performance of the ionospheric correction and positioning. The difference in computing time between the NeQuick and simplified NeQuick model was up to 90%, but the difference in ionospheric accuracy was not as large as within 4.5%.
This paper proposed a method to estimate the vertical delay from the slant delay, which can improve accuracy of the ionospheric correction of SBAS. Proposed method used Chapman profile which is a model for the vertical electron density distribution of the ionosphere. In the proposed method, we assumed that parameters of Chapman profile are given and the vertical ionospheric can be modeled with linear function. We also divided ionosphere into multi-layer. For the verification, we converted slant ionospheric delays to vertical ionospheric delays by using the proposed method and generated the ionospheric correction of SBAS with vertical delays. We used International Reference Ionosphere (IRI) model for the simulation to verification. As a result, the accuracy of ionospheric correction from proposed method has been improved for 17.3% in daytime, 10.2% in evening, 2.1% in nighttime, compared with correction from thin shell model. Finally, we verified the method in the SBAS user domain, by comparing slant ionospheric delays of users. Using the proposed method, root mean square value of slant delay error decreased for 23.6% and max error value decreased for 27.2%.
Kim, Dong-Uk;Han, Deok-Hwa;Yun, Ho;Kee, Chang-Don;Seo, Seung-Woo;Park, Heung-Won
Journal of Advanced Navigation Technology
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v.18
no.4
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pp.260-267
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2014
For the purpose of improving the accuracy of Wide Area Differential GNSS (WA-DGNSS), estimation performance of ionospheric delay error which has a great impact on GPS error sources should be enhanced. This paper applied multi-constellation GNSS which represents GPS in USA, GLONASS in Russia, and Galileo in Europe to WA-DGNSS algorithm in order to improve performance of ionospheric delay estimation. Furthermore, we conducted simulation to analyze ionospheric delay estimation performance in Korean region by increasing the number of reference stations. Consequently, using multi-constellation GNSS to improve performance of ionospheric delay estimation is more effective than increasing the number of reference stations in spite of similar number of measurements which are in use for estimation. We expect this result can contribute to improvement for ionospheric delay estimation performance of single-frequency SBAS (Satellite Based Augmentation System) user.
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.24
no.2
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pp.11-18
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2016
Global Positioning System (GPS) is currently widely used for aviation applications. Single-frequency GPS receivers are highly affected by the ionospheric delay error, and the ionospheric delay should be corrected for accurate positioning. Single-frequency GPS receivers use the Klobuchar model, whose model parameters are transmitted from GPS satellites. In this paper, the long-term accuracy of the Klobuchar model from 2002 to 2014 is analyzed. The IGS global ionosphere map is considered as true ionospheric delay, and hourly, seasonal, and geographical error variations are analyzed. Histogram of the ionospheric delay error is also analyzed. The influence of solar and geomagnetic activity on the Klobuchar model error is analyzed, and the Klobuchar model error is highly correlated with solar activity. The results show that the Klobuchar model estimates 8 total electron content unit (TECU) over the true ionosphere delay in average. The Klobuchar model error is greater than 12 TECU within $20^{\circ}$ latitude, and the error is less than 6 TECU at high latitude.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.2
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pp.195-198
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2006
One of the major sources of error in precise GPS positioning since the turn-off the Selective Availability(SA) is the ionospheric propagation delay. For the last decades, a lot of the ionospheric researches based on a GPS network have been implemented throughout the world. Especially researches of the ionospheric modeling for Wide Area Argumentation System(WAAS) have been undertaken and published. In mid-latitude regions, typical spatial and temporal variations in ionospheric models delay tend to minimal. The developed ionospheric model calls for a 1.25 degree grid at latitudes and a 2.5 degree grid at longitudes. The precise grid TEC estimated by the inversion technique is also compared with global ionosphere maps(GIMs) which have been provided by several analysis centers(ACs). The results of initial investigations into the suitability of the proposed ionospheric modeling scheme in north-east Asia are presented.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.2
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pp.199-202
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2006
One of the major sources of error in precise GPS positioning since the turn-off the Selective Availability(SA) is the ionospheric propagation delay. For the last decades, a lot of the ionospheric researches based on a GPS network have been implemented throughout the world. Especially researches of the ionospheric modeling for Wide Area Argumentation System(WAAS) have been undertaken and published. In mid-latitude regions, typical spatial and temporal variations in ionospheric models delay tend to minimal. The developed ionospheric model calls for a 1.25 degree grid at latitudes and a 2.5 degree grid at longitudes. The precise grid TEC estimated by the inversion technique is also compared with global ionosphere maps(GIMs) which have been provided by several analysis centers(ACs). The results of initial investigations into the suitability of the proposed ionospheric modeling scheme in north-east Asia are presented.
For ionospheric correction of low earth orbiter (LEO) satellites using single frequency global navigation satellite system (GNSS) receiver, ionospheric scale factor should be applied to the ground-based ionosphere model. The ionospheric scale factor can be calculated by using a NeQuick model, which provides a three-dimensional ionospheric distribution. In this study, the ionospheric scale factor is calculated by using NeQuick G model during 2015, and it is compared with the scale factor computed from the combination of LEO satellite measurements and international GNSS service (IGS) global ionosphere map (GIM). The accuracy of the ionospheric delay calculated by the NeQuick G model and IGS GIM with NeQuick G scale factor is analyzed. In addition, ionospheric delay errors calculated by the NeQuick G model and IGS GIM with the NeQuick G scale factor are compared. The ionospheric delay error variations along to latitude and solar activity are also analyzed. The mean ionospheric scale factor from the NeQuick G model is 0.269 in 2015. The ionospheric delay error of IGS GIM with NeQuick G scale factor is 23.7% less than that of NeQuick G model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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