Samenlevingen over de hele wereld zijn nu afhankelijk van satellietnavigatiesystemen, zoals gps-, voor tal van toepassingen, inclusief vervoer, landbouw, militaire munitie, hulpdiensten, en sociale netwerken, onder andere. Echter, natuurlijke gevaren zoals ruimteweer kunnen signalen van deze Global Navigation Satellite Systems (GNSS) verstoren.

Om dergelijke verstoringen beter te begrijpen, Zon et al. hebben een wiskundig model ontwikkeld dat nauwkeurig onderbrekingen van GNSS-signalen nabootst die worden veroorzaakt door een bepaald ruimteweerfenomeen:onregelmatige vlekken met lage dichtheid in het geladen ionenplasma dat de ionosfeer van de aarde vormt.

Deze plasmavlekken met een lage dichtheid vormen zich meestal rond de schemering boven de evenaar van de aarde en staan ​​​​bekend als equatoriale plasmabellen. Wanneer GNSS-signalen ze tegenkomen, de signalen ondergaan een soort wijziging die bekend staat als ionosferische scintillatie, die hun intensiteit kunnen vervagen tot het punt dat ze niet langer worden gedetecteerd door een ontvanger - het signaal kan verloren gaan.

Veel GNSS-satellieten gebruiken signalen op twee verschillende frequenties om ionosferische scintillatiegestuurde vervaging tegen te gaan, waarbij één frequentie als back-up fungeert. Echter, een signaal kan nog steeds verloren gaan als beide frequenties worden onderbroken.

Om de effecten van ionosferische scintillatie vast te leggen en het voordeel van GNSS-signalen met dubbele frequentie te onderzoeken, de onderzoekers ontwikkelden het nieuwe model met behulp van een wiskundige benadering die bekend staat als een Markov-keten. Ze schatten parameters voor het model op basis van gegevens over werkelijke signaalverstoringen veroorzaakt door ionosferische scintillatie boven Hong Kong op 2 maart 2014.

Om het model te testen, de onderzoekers vergeleken zijn voorspellingen met gegevens uit de echte wereld en ontdekten dat het de timing en duur van de werkelijke signaalverstoringen nauwkeurig nabootste en dit nauwkeuriger deed dan een eerder model dat geen Markov-ketenbenadering gebruikte. Modelsimulaties suggereren ook dat GNSS-signalen met dubbele frequentie, inderdaad, de verstorende effecten van sterke scintillatie aanzienlijk tegengaan, specifiek in de context van vliegtuignavigatie.

In de toekomst, deze nieuwe modelleringsaanpak zou kunnen worden uitgebreid om het begrip van andere effecten van ionosferische scintillatie op GNSS-signalen te verbeteren, evenals hun effecten op andere breedtegraden. Een beter begrip van deze verstoringen kan uiteindelijk leiden tot inspanningen om GNSS-satellieten beter bestand te maken tegen scintillatie en andere vormen van ruimteweer.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Eos, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.