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Multi-layer ionosphere mapping function for ground and LEO GNSS data and its performance analysis

Hoque, Mohammed Mainul und Yuan, Liangliang und Nykiel, Grzegorz und Frauenberger, Olaf und Paziewski, Jacek und Sieradzki, Rafal und Wielgosz, Pawel und Dhital, Narayan und Perez, R Orus (2025) Multi-layer ionosphere mapping function for ground and LEO GNSS data and its performance analysis. Satellite Navigation. Springer Nature. doi: 10.1186/s43020-025-00182-9. ISSN 2662-9291.

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

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1186/s43020-025-00182-9?utm_source=rct_congratemailt&utm_medium=email&utm_campaign=oa_20251215&utm_content=10.1186%2Fs43020-025-00182-9

Kurzfassung

When estimating ionospheric total electron content (TEC) using Global Navigation Satellite System (GNSS) observations, one of the significant error sources is the mapping error introduced by slant to vertical TEC conversion and vice versa. A single-layer mapping function (MF) based on a thin-shell assumption of the Earth’s ionosphere is commonly used for TEC conversion. However, the accuracy of single-layer MF is susceptible to the inaccurate fixing of the ionospheric single-layer height. In order to find a mapping approach less sensitive to the choice of ionospheric effective height we defined a multi-layer ionosphere mapping function and investigated its performance in comparison with the single-layer model. We found that the multi-layer MF outperforms the single-layer MF when computing GNSS receiver differential code biases (DCBs) especially at low latitude and equatorial regions where ionosphere is highly dynamic and difficult to model. When compared with the International GNSS Services (IGS) products, we found that the mean receiver DCB estimation is improved (closer to benchmark) by about 0.14 – 0.27 ns and 0.30 – 0.78 ns during days in 2019 and 2023, respectively. We found that the receiver DCB estimation improves for about 66-87% receivers. This is also reflected in Global Ionosphere Maps (GIMs) showing better performance for the multi-layer MF when comparing with IGS GIMs. Our investigation using GNSS observations onboard Low Earth Orbiting (LEO) satellites shows that the multi-layer MF can be successfully applied in computing satellite and receiver DCBs accurately.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221254/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Multi-layer ionosphere mapping function for ground and LEO GNSS data and its performance analysis
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hoque, Mohammed MainulMainul.Hoque (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yuan, Liangliangllyuan (at) shao.ac.cnNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nykiel, Grzegorzgrzegorz.nykiel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6827-0205200137596
Frauenberger, OlafOlaf.Frauenberger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5836-8578NICHT SPEZIFIZIERT
Paziewski, Jacekjacek.paziewski (at) uwm.edu.plNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sieradzki, Rafalrafal.sieradzki (at) uwm.edu.plNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wielgosz, Pawelpawel.wielgosz (at) uwm.edu.plNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dhital, NarayanNarayan.Dhital (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Perez, R Orusraul.orus.perez (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Dezember 2025
Erschienen in:Satellite Navigation
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1186/s43020-025-00182-9
Verlag:Springer Nature
ISSN:2662-9291
Status:veröffentlicht
Stichwörter:GNSS, ionosphere, multi-layer mapping function, differential code biases DCBs, LEO DCBs
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:18 Dez 2025 14:45
Letzte Änderung:18 Dez 2025 14:45

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