Moduł modelowania i predykcji stanu jonosfery

Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
BUDOWA MODUŁÓW WSPOMAGANIA SERWISÓW CZASU RZECZYWISTEGO SYSTEMU ASG-EUPOS
Projekt rozwojowy MNiSW nr NR09-0010-10/2010
Moduł modelowania i predykcji
stanu jonosfery
A. Krankowski, A. Drożyner, R. Sieradzki
A. Krypiak-Gregorczyk, I. Zakharenkova, P. Wielgosz
Katedra Astronomii i Geodynamiki,
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
Plan wystąpienia
Wykonawcy
Moduł monitorowania, modelowania i
predykcji stanu jonosfery z wysoką
rozdzielczością czasowo-przestrzenną
Stworzenie modułu modelowania stanu jonosfery z wysoką
rozdzielczością czasowo-przestrzenną
Stworzenie modułu predykcji stanu jonosfery z wysoką
rozdzielczością czasowo-przestrzenną
Stworzenie modułu zasilania serwisów systemu ASG-EUPOS
modelami stanu jonosfery (quasi-model i prognoza)
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
Wykonawcy
Katedra Astronomii i Geodynamiki, UWM w Olsztynie
dr hab. inż. Andrzej Krankowski, prof. UWM – Lider Zespołu,
prof. dr hab. Andrzej Drożyner,
dr inż. Rafał Sieradzki,
dr inż. Paweł Wielgosz,
dr Irina Zakharenkova,
mgr inż. Anna Krypiak-Gregorczyk.
Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie
dr hab. Hanna Rothkaehl, prof. nadzw.
prof. dr hab. Andrzej Wernik
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
Moduł modelowania stanu jonosfery z wysoką rozdzielczością
czasowo-przestrzenną
Moduł mapowania TEC w oparciu
wszystkie stacje sieci ASG-EUPOS.
Rozdzielczość przestrzenna – 70 km
Rozdzielczość czasowa – <5 min.
Moduł mapowania wielko- i
średnioskalowych nieregularności
jonosfery (fluktuacje TEC) w oparciu
wszystkie stacje sieci ASG-EUPOS.
Wykorzystanie indeksów ROT i ROTI
Odbiorniki scyntylacyjne
Moduł mapowania małoskalowych
nieregularności jonosfery
(scyntylacje) w oparciu o pięć
odbiorników scyntylacyjnych (100 Hz)
Javad Sigma G3T
Septentrio PolaRx3
Wykorzystanie indeksu S4
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
Moduł modelowania stanu jonosfery z wysoką rozdzielczością
czasowo-przestrzenną
Cały moduł powstanie w oparciu o długoletnie doświadczenia
pracowników Katedry Astronomii i Geodynamiki UWM w Olsztynie
zakresie:
- tworzenia finalnych produktów jonosferycznych dla służby IGS w
oparciu o założone IGS/UWM Ionosphere Combination and
Validation Centre,
- regionalnego, z wysoka rozdzielczością czasowo-przestrzenną,
monitorowania stanu jonosfery nad Europą, Ameryka Północną,
Japonia oraz obszarami okołobiegunowymi.
Naukowe wsparcie, szczególnie w zakresie monitorowania
drobnoskalowych nieregularności jonosfery (scyntylacje), udzielą
pracownicy Zespołu Fizyki Plazmy CBK PAN w Warszawie.
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
Modułu modelowania stanu jonosfery z wysoką
rozdzielczością czasowo-przestrzenną
Finalny produkt jonosferyczny służby IGS
IGS/UWM Ionosphere Combination and Validation Centre
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
Modułu modelowania stanu jonosfery z wysoką
rozdzielczością czasowo-przestrzenną
Regionalne monitorowanie stanu jonosfery nad Europą, z wysoką rozdzielczością
czasowo-przestrzenną
Stan jonosfery w okresie rozbłysków słonecznych
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
Monitorowanie pogody kosmicznej nad
obszarami okołobiegunowymi
High latitude TEC fluctuations
For fast detecting phase fluctuation occurrence the rate of TEC
(dTEC/dt) is more preferred:
ROT = 9.52 ⋅ 1016 el/m ⋅ (∆Φ
∆Φi - ∆Φk)
∆Φki - differential carrier phase sample with 30 sec interval
∆t = tk – t i= 1 min.
As a measure of ionospheric activity we used also the Rate of TEC Index
(ROTI) based on standard deviation of ROT:
ROTI =
ROT 2 − ROT
2
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław
disturbed day
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
Oval of irregularities
quiet day
quiet day
disturbed day
disturbed day
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
czerwca 2011, Wrocław
Dynamic of02-04
the irregularity
oval for quiet and disturbed days.
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
Moduł mapowania małoskalowych nieregularności
jonosfery (scyntylacje)
Index S4 wyznaczany jest na podstawie zależności (1), zwykle dla
jednominutowych interwałów.
S4
(1)
gdzie I oznacza moc sygnału, natomiast A jego amplitudę
Do określania scyntylacji fazy wykorzystuje się miarę odchylenia
standardowego obserwacji fazowych, także wyznaczaną w
jednominutowych okresach.
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
Moduł mapowania małoskalowych nieregularności
jonosfery (scyntylacje)
LAMKÓWKO, 19 maja 2011
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
Modułu predykcji stanu jonosfery z wysoką
rozdzielczością czasowo-przestrzenną
IGS prediction model
On day T : Last available IONEX file on day T-1
Prediction of day T+1
Training of the model with data [ T-(7+366):T-8 ]
Prediction set with data [ T-7:T-1 ]
T - (7+366)
T-7
Training set
Prediction set
T
T+1
Pred
Every IONEX file contains 13 TEC maps (2h resolution)
All IONEX maps in Training set and Prediction set are transformed using
the Discrete Cosinus Transform (DCT)
= Σ CoefDCT i,j .
Basis set (each element is a matrix)
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
Modułu predykcji stanu jonosfery z wysoką
rozdzielczością czasowo-przestrzenną
Predykowane mapy TEC służby IGS ( z 2 dniowym wyprzedzeniem)
Finalne mapy TEC służby IGS
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław
IGS ionex predicted
IGS ionex final
0.1
0.1
mean residual:
dN =-0.024 m
dE =-0.035 m
STD N = 0.143 m
STD E = 0.130 m
0.08
0.06
0.04
mean residual:
dN =-0.010 m
dE =-0.022 m
STD N = 0.045 m
STD E = 0.049 m
0.08
0.06
0.04
0.02
dN [m]
0.02
0
-0.02
0
-0.02
-0.04
-0.04
-0.06
-0.06
-0.08
-0.08
-0.1
-0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0
0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
dE [m]
-0.1
-0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0
0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
dE [m]
0.25
0.25
0.2
0.2
0.15
0.15
0.1
0.1
0.05
0.05
dH [m]
dH [m]
dN [m]
joze-(12.8 km)-cbka-(29 km)-bogi
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
Moduł zasilania serwisów systemu ASG-EUPOS
modelami stanu jonosfery (quasi-model i prognoza)
0
-0.05
-0.05
-0.1
-0.1
mean residual:
dH =0.020 m
STD H = 0.131 m
-0.15
-0.2
-0.25
0
10
20
30
40
50
60
session no
70
80
90
mean residual:
dH =0.015 m
STD H = 0.126 m
-0.15
-0.2
-0.25
10
20
30
40
50
60
session no
70
80
90
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
IGS/UWM Ionosphere Combination and Validation Centre
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Astronomii i Geodynamiki
Konferencje w Olsztynie w latach 2012-2013
IGS Workshop 2012
Conference
Center
IRI Workshop 2013
Beacon Satellite Symposium 2013 ?
KONFERENCJA Komisji Geodezji Satelitarnej Komitetu Badań Kosmicznych i Satelitarnych PAN
„SATELITARNE METODY WYZNACZANIA POZYCJI WE WSPÓŁCZESNEJ GEODEZJI I NAWIGACJI, Krankowski i inni
02-04 czerwca 2011, Wrocław