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The potential of LEO-PNT mega-constellations for ionospheric 3D imaging: A simulation study

Prol, Fabricio S. und Smirnov, Artem und Hoque, Mohammed Mainul und Kaasalainen, Sanna und Bhuiyan, Mohammad Zahidul H. und Menzione, Francesco (2023) The potential of LEO-PNT mega-constellations for ionospheric 3D imaging: A simulation study. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/JSTARS.2023.3299415. ISSN 1939-1404.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10195923/authors#authors

Kurzfassung

The rapid increase of the number of low Earth orbit (LEO) satellites brings up the possibility of LEO satellite missions transmitting dedicated signals for positioning, navigation, and timing (PNT). Although great attention has been paid in recent years to understand the benefits of LEO satellites for PNT, dense LEO constellations will also provide unique measurements of the Earth's upper atmosphere. The benefits of the highly dense LEO-PNT systems are explored in this work to analyze the potential gains of using total electron content (TEC) measurements derived from LEO-PNT systems for 3-D ionospheric imaging. As a result, we have found obvious improvement in the ionospheric imaging system by including LEO satellites to the system geometry. Furthermore, our investigation has discovered that accurate electron density representations can be obtained even when no horizontal viewing angles are included in the imaging system, which is a unique point to imaging systems. In addition, we propose a method to derive accurate 3-D electron density representation based on ranging measurements from intersatellite links. The method provides accurate electron density estimations with no evident bias, but it still depends on the accuracy of background representations. The results indicate that improvements of over 80% can be achieved for both vertical and horizontal distributions of the ionosphere in comparison to the background.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/200359/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The potential of LEO-PNT mega-constellations for ionospheric 3D imaging: A simulation study
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Prol, Fabricio S.fabricioprol (at) hotmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7206-1705NICHT SPEZIFIZIERT
Smirnov, ArtemGFZhttps://orcid.org/0000-0003-3689-4336NICHT SPEZIFIZIERT
Hoque, Mohammed MainulMainul.Hoque (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaasalainen, SannaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bhuiyan, Mohammad Zahidul H.Finnish Geospatial Research InstituteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Menzione, FrancescoFrancesco Menzione European Commission-Joint Research CentreNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 Juli 2023
Erschienen in:IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/JSTARS.2023.3299415
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1939-1404
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Satellites , Low earth orbit satellites , Extraterrestrial measurements , Global navigation satellite system , Geometry , Three-dimensional displays , Ionosphere
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Solar-Terrestrische Physik SO, R - Ionosphäre
Standort: Neustrelitz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solar-Terrestrische Physik > Weltraumwetterbeobachtung
Hinterlegt von: Hoque, Mohammed Mainul
Hinterlegt am:04 Dez 2023 09:26
Letzte Änderung:29 Jan 2024 12:16

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