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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2002.tde-30102002-163432
Document
Author
Full name
Edvaldo Simoes da Fonseca Júnior
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2002
Supervisor
Committee
Blitzkow, Denizar (President)
Abdu, Mangalathayil Ali
Cintra, Jorge Pimentel
Lachapelle, Gerard
Monico, Joao Francisco Galera
Title in Portuguese
O sistema GPS como ferramenta para avaliação da refração ionosférica no Brasil.
Keywords in Portuguese
conteúdo total de elétrons
geodésia
geodésia espacial
GPS
ionosfera
Abstract in Portuguese
Após a desativação da disponibilidade seletiva, ocorrida em maio de 2000, a maior fonte de erro presente no sistema GPS passou a ser a refração ionosférica. Os seus efeitos provocam um avanço na fase de batimento da portadora e um atraso no código. Na região equatorial onde o Brasil está inserido, a refração ionosférica apresenta variações que decorrem de diversos fatores tais como: o ciclo solar, o movimento aparente do Sol, as estações do ano, o campo geomagnético, entre outras. Desta forma, a refração ionosférica é um fator limitante pois, degrada a determinação de posições, principalmente, se o usuário estiver utilizando um receptor de apenas uma freqüência. Para avaliar o efeito da refração ionosférica no Brasil, no período compreendido entre janeiro de 1997 a dezembro de 2001, foram utilizados dados coletados com receptores providos de duas freqüências e que integram a Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo do Sistema GPS. Todos os dados foram preparados e inseridos em um programa científico de processamento das observáveis do sistema GPS. Devido à grande massa de dados foi necessário o desenvolvimento de um programa para verificar a integridade dos mesmos, converter as efemérides precisas e os dados para o formato de entrada do programa científico e preparar os arquivos de lote. Além das características apresentadas, este programa foi desenvolvido para automatizar o processo de cálculo do conteúdo total de elétrons. Ao final do processamento o programa exibe os parâmetros que representam a refração ionosférica ou seja, os valores calculados para o Conteúdo Total de Elétrons. Tais valores permitiram a criação de uma série histórica do comportamento da refração ionosférica abrangendo um intervalo de tempo que contempla um período em que o ciclo solar apresentava atividade mínima e um outro período em que o ciclo solar alcançou a máxima atividade. Estes dados indicam o comportamento da ionosfera para um período de cinco anos em uma das regiões do planeta que apresenta as maiores variações, comportamento este, que permitirá um melhor conhecimento da ionosfera e a melhoria ou desenvolvimento de modelos mais adequados. Foram gerados ainda, mapas da ionosfera que poderão auxiliar na melhoria da acurácia posicional.
Title in English
Using the GPS system to estimate the ionospheric refraction in Brazil.
Keywords in English
geodesy
ionosphere
space geodesy
total electron content
Abstract in English
Since the US president decided to turn off the selective availability (SA) one of the biggest error in the GPS system has been the ionosphere refraction. The refraction effect on GPS signals are: delay for the code and an advance for the phase. In the equatorial region, where Brazil is, the refraction presents the biggest variations that are caused by the solar cycle, the time of the day, the season, the geomagnetic field and many others phenomena. In this case, the ionosphere refraction is a limitation because it increases the degradation of the position, specially if the user is using a single frequency receiver. To evaluate the ionospheric effects in Brazil, between January 1997 and December 2001, data from the Brazilian Continuous GPS Monitoring Network were used, provided by double frequency GPS receivers. All data were prepared and used by a scientific software to process the GPS observations. The volume of data was so big that it was necessary to write a software to manage the data integrity, to transform the precise ephemeris and the observations to scientific program format and to create batch files. Also, the program was used to process the data and to compute the total electron content automatically. At the end of the process, the software shows the TEC parameters. These parameters were used to create a historical series of the ionosphere refraction in Brazil. This series represents a period of minimal solar cycle, 1997, and a maximum period of the solar cycle, 2000 / 2001 in one of the most active regions of the planet. This series will improve the knowledge on the ionosphere and will allow to improve models or create new ones. Ionospheric maps that can be used to improve the positional accuracy, were also generated.
 
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EDV_PHD_PTR.pdf (3.98 Mbytes)
Publishing Date
2002-12-10
 
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