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Method for Forecasting Ionospheric Electron Content Fluctuations Based on the Optical Flow Algorithm

Monte-Moreno, Enric und Hernandez-Pajares, Manuel und Yang, Heng und Garc´ıa Rigo, Alberto und Jin, Yaqi und Høeg, Per und Miloch, Wojciech J. und Wielgosz, Pawel und Jarmołowski, Wojciech und Paziewski, Jacek und Milanowska, Beata und Hoque, Mainul und Orus Perez, Raul (2021) Method for Forecasting Ionospheric Electron Content Fluctuations Based on the Optical Flow Algorithm. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TGRS.2021.3126888. ISSN 0196-2892.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
10MB

Kurzfassung

We present the Optical Flow algorithm for forecasting the Rate Of total electron content Index (OFROTI). It consists of a method for predicting maps of rapid fluctuations of ionospheric electron content in terms of Global Navigation Satellite Systems (GNSS) dual-frequency phase measurements of the rate of change of total electron content index (ROTI). The forecast is made in space and time, at horizons up to more than 6 hours. These forecast maps will consist of the ROTI spatial distribution in the northern hemisphere above 45 degrees latitude. The prediction method models the ROTI spatial distribution as a pseudo-conservative flux, i.e., exploiting the inertia of the flux of ROTI to determine the future position. This idea is implemented as a modification of the Optical Flow image processing technique. The algorithm has been modified to deal with the non-conservation of the ROTI quantity in time. We show that the method, can predict both; the local value of ROTI and also the regions with ROTI above a given level, better than the prediction using the current map as forecast. I.e., predicting by a current map from horizons of 15 minutes up to 6 hours. The method was tested on 11 representative active and calm days during 2015 and 2018 from the multi-GNSS (GPS, GLONASS, Galileo, and Beidou) multifrequency measurements of more than 250 multi-GNSS receivers above N45 degrees latitude, including the high rate (1Hz) measurements of Greenland GNET network among the International GNSS Service network.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/148773/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Method for Forecasting Ionospheric Electron Content Fluctuations Based on the Optical Flow Algorithm
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Monte-Moreno, EnricEnric Monte Moreno <enric.monte (at) upc.edu>NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hernandez-Pajares, ManuelManuel Hernandez Pajares <manuel.hernandez (at) upc.edu>NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yang, HengNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garc´ıa Rigo, Albertoalberto.garcia.rigo (at) upc.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jin, Yaqiyaqi.jin (at) fys.uio.noNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Høeg, Perper.hoeg (at) fys.uio.noNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Miloch, Wojciech J.w.j.miloch (at) fys.uio.noNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wielgosz, PawelPaweł Wielgosz <pawel.wielgosz (at) uwm.edu.pl>NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jarmołowski, WojciechWojciech Jarmolowski <wojciech.jarmolowski (at) uwm.edu.pl>NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Paziewski, Jacekjacek.paziewski (at) uwm.edu.plNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Milanowska, Beatabeata.milanowska (at) uwm.edu.plNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoque, Mainulmainul.hoque (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Orus Perez, RaulRaul Orus Perez <raul.orus.perez (at) esa.int>NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 November 2021
Erschienen in:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/TGRS.2021.3126888
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:0196-2892
Status:veröffentlicht
Stichwörter:TEC fluctuations, ROTI, forecast, optical flow method, Global Navigation Satelite Systems, scintillation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Ionosphäre
Standort: Neustrelitz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solar-Terrestrische Physik > Weltraumwetterbeobachtung
Hinterlegt von: Hoque, Mohammed Mainul
Hinterlegt am:31 Okt 2022 18:02
Letzte Änderung:03 Nov 2023 13:27

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