20.500.12556/DKUM-91323 Modelling and analysis of the ionospheric impact on observables in low earth orbit monitoring systems for gnss master's thesis Modeliranje in analiza ionosferskega vpliva na opazovanja v sistemih za spremljanje nizke zemljine orbite za GNSS Ionospheric errors in the ionosphere are a major source of signal delays in Global Navigation Satellite System (GNSS) propagation, particularly in the 250-400 km region of the ionosphere, where high electron density occurs. This thesis develops a model to estimate electron density at 300 km, focusing on improving predictions of ionospheric delays in signal paths between Medium Earth Orbit (MEO) and Low Earth Orbit (LEO) satellites. The model utilizes simulated orbits on specific dates to account for varying solar flux strengths and compares results with data from the Swarm mission. The findings aim to enhance GNSS delay estimation and navigation accuracy regarding ionospheric errors. V kontekstu propagacije GNSS signalov ionske napake predstavljajo enega od največjih dejavnikov, ki vplivajo na zakasnitve teh signalov. Ionosfera, dinamična in kompleksna plast Zemljine atmosfere, je sestavljena iz prostih elektronov in ionov, katerih gostote hitro nihajo pod vplivom sončne in geomagnetne aktivnosti. Ta nihanja povzročajo spremenljive zakasnitve pri signalih GNSS, ko prehajajo skozi ionsfero, še posebej v območju med 250 in 400 km, kjer gostota elektronov doseže svoj vrhunec. To območje, ki sovpada z operativnimi višinami številnih LEO satelitov, je posebej zanimivo za opazovanje in razumevanje obnašanja ionsfere. Zavedajoč se pomena spremljanja ionsfere, je ESA lansirala misijo Swarm, ki obsega tri satelite (A, B in C). Misija Swarm ima ključno vlogo pri tem raziskovanju, saj razkriva magnetno polje, enega izmed najbolj skrivnostnih vidikov našega planeta. Čeprav je nevidno, magnetno polje ustvarja sile, ki pomembno vplivajo na propagacijo GNSS signalov. Z analizo značilnosti tega polja Swarm prinaša nove vpoglede v naravne procese – od tistih, ki potekajo globoko znotraj Zemlje, do pojavov vesoljskega vremena, ki jih sproža sončna aktivnost. Sončna aktivnost, v kombinaciji z Zemljinim magnetnim poljem, ključno vpliva na tok delcev v ionosferi, kar povzroča spremenljivost zakasnitev GNSS signalov, zlasti v zgornji ionosferi, kjer je gostota elektronov največja. Čeprav je glavni cilj misije Swarm merjenje Zemljinega magnetnega polja, misija prav tako zagotavlja dragocene podatke o gostotah elektronov in spremenljivosti ionosfere v tem ključnem območju. Osredotočenost te naloge je razvoj modela za ocenjevanje gostote elektronov v ionosferi na višini 300 km, kjer delujejo LEO sateliti kot sprejemniki signalov GNSS. Meritve misije ESA in podatki iz simulacijskega okolja se primerjajo in sproti ocenjujejo. Medtem ko obstoječi modeli zakasnitve v ionosferi večinoma obravnavajo poti signalov med sateliti MEO in zemeljskimi postajami, raziskave o signalnih poteh med sateliti MEO in LEO ostajajo omejene. Zaradi naraščajočega števila natančnih navigacijskih misij je natančno napovedovanje zakasnitev v ionosferi ključnega pomena za njihov uspeh. Takšne izboljšave bi koristile številnim aplikacijam, vključno z zračnim, pomorskim in vesoljskim prometom ter navigacijo avtonomnih vozil. Delo je razdeljeno na naslednje poglavja: V poglavju 2 bodo predstavljeni temelji GNSS navigacije, vključno s satelitskimi konstelacijami, strukturo signalov in orbitalno dinamiko, relevantno za simulacijske namene. V poglavju 3 bodo obravnavani Zemljino magnetno polje, ionosfera in računalniški modeli, uporabljeni za simulacijo ionsferne TEC (skupna gostota elektronov) in ustreznih zakasnitev za različne frekvenčne pasove GNSS, s poudarkom na F2 plasti (250-400 km) in zgornji ionosferi (do 1000 km). V poglavju 4 bo predstavljena metodologija za simulacijo orbit, sončnih mrkov in drugih ključnih vidikov analize. Poglavje 5, v odsekih 5.1 in 5.2, bo predstavilo izračunane opazovalne vrednosti, vključno s koordinatami LLA (geografska širina, dolžina in višina), elevacijo in azimutskimi koti satelitov MEO in LEO ter vrednostmi TEC, gostotami elektronov in zakasnitvami ionsfere. Poglavje 6 primerja rezultate modela z meritvami gostote elektronov v okviru misije Swarm ter analizira vpliv geomagnetnih in klimatskih pojavov na zakasnitve v ionosferi. Na koncu bo poglavje 7 predstavilo zaključke na podlagi analize, poudarjajoč učinkovitost modela in potencialne izboljšave, medtem ko poglavje 8 ponuja vpogled v prihodnje raziskovalne možnosti. ionosphere GNSS model MEO LEO ionosfera GNSS model MEO LEO true true false D. Zdelar Angleški jezik Slovenski jezik Magistrsko delo/naloga 2024-12-12 13:22:02 2025-02-06 09:26:00 2026-08-26 21:51:06 0000-00-00 00:00:00 2024 0 Maribor 0 Maribor 1 spletni vir (1 datoteka PDF (XVI, 97 str.)) 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 629.056.8:52-853(043.2) 226884099 MAG_Zdelar_Dominik_2025.pdf MAG_Zdelar_Dominik_2025.pdf 1 F93C693971E9B5A2686AB6800F767781 4c107a252566abcb5dbe284fff96d95803860646f60652f90d5dd439ce682d1b 10406ef5-dca4-11ef-9f3b-00155d000105 https://dk.um.si/Dokument.php?lang=slv&id=188167 Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko 0 0 0