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Characterizing Ionospheric Effects on GNSS Reflectometry at Grazing Angles from Space

Moreno Bulla, Mario Andres und Semmling, Maximilian und Stienne, Georges und Hoque, Mohammed Mainul und Wickert, Jens (2023) Characterizing Ionospheric Effects on GNSS Reflectometry at Grazing Angles from Space. Remote Sensing, 15 (20). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs15205049. ISSN 2072-4292.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2072-4292/15/20/5049

Kurzfassung

Coherent observations in GNSS reflectometry are prominent in regions with smooth reflecting surfaces and at grazing elevation angles. However, within these lower elevation ranges, GNSS signals traverse a more extensive atmospheric path, and increased ionospheric effects (e.g., delay biases) are expected. These biases can be mitigated by employing dual-frequency receivers or models tailored for single-frequency receivers. In preparation for the single-frequency GNSS-R ESA “PRETTY” mission, this study aims to characterize ionospheric effects under variable parameter conditions: elevation angles in the grazing range (5° to 30°), latitude-dependent regions (north, tropic, south) and diurnal changes (day and nighttime). The investigation employs simulations using orbit data from Spire Global Inc.’s Lemur-2 CubeSat constellation at the solar minimum (F10.7 index at 75) in March 2021. Changes towards higher solar activity are accounted for with an additional scenario (F10.7 index at 180) in March 2023. The electron density associated with each reflection event is determined using the Neustrelitz Electron Density Model (NEDM2020) and the NeQuick 2 model. The results from periods of low solar activity reveal fluctuations of up to approximately 300 TECUs in slant total electron content, 19 m in relative ionospheric delay for the GPS L1 frequency, 2 Hz in Doppler shifts, and variations in the peak electron density height ranging from 215 to 330 km. Sea surface height uncertainty associated with ionospheric model-based corrections in group delay altimetric inversion can reach a standard deviation at the meter level.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/200034/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Characterizing Ionospheric Effects on GNSS Reflectometry at Grazing Angles from Space
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Moreno Bulla, Mario Andresmario.moreno (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Semmling, MaximilianMaximilian.Semmling (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5228-8072NICHT SPEZIFIZIERT
Stienne, Georgesgeorges.stienne (at) univ-littoral.frNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoque, Mohammed MainulMainul.Hoque (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wickert, Jenswickert (at) gfz-potsdam.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 Oktober 2023
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:15
DOI:10.3390/rs15205049
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Carreno-Luengo, Hugocarreno (at) umich.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lin, Chun-Liangchunlin (at) narlabs.org.twNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:GNSS-R Earth Remote Sensing from SmallSats
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:GNSS reflectometry; grazing angles; ionospheric delay; ionospheric Doppler shift; NEDM2020 model; NeQuick model; PRETTY mission
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: Moreno Bulla, Mario Andres
Hinterlegt am:04 Dez 2023 09:19
Letzte Änderung:04 Dez 2023 09:19

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