Определение ионосферных задержек распространения радиосигналов с помощью трехмерной ассимиляционной модели ионосферы

Рассмотрены возможности применения трехмерной ассимиляционной модели ионосферы для определения задержек распространения радиосигналов. Ассимиляционная модель выполняет расчеты глобальных распределений электронной концентрации в ионосфере в два этапа. Численными методами решается система уравнений химии и динамики ионосферной плазмы на трехмерной сетке, связанной с силовыми линиями магнитного поля, а затем осуществляется корректировка полученных расчетов с помощью фильтра Калмана по данным о полном электронном содержании (ПЭС) на наклонных трассах в ионосфере с сети наземных станций IGS.
Показаны преимущества такого подхода: существенное повышение точности и улучшение пространственного и временного разрешения по сравнению с известными аналогами, использующими эмпирические модели ионосферы. Приведены результаты модельных расчетов распределений плотности электронов в ионосфере с усвоением в схеме ассимиляции экспериментальных данных о ПЭС от достаточно плотной сети наземных станций расположенных на территории Западной Европы. Показано что при этом реализуется высокая чувствительность модели к ионосферным возмущениям, в том числе и локальным и тем самым повышается точность определения временных задержек для конкретных географических регионов.
Одним из возможных практических применений данной ассимиляционной модели является реализация на ее основе схем по определению задержек радиосигналов навигационных систем ГЛОНАСС/GPS при их распространении в ионосфере. Величина такого рода задержек напрямую зависит от электронного содержания вдоль трассы распространения сигнала. На данный момент при учете задержек используются значения вертикального ПЭС, что является физически некорректным и ведет к большим погрешностям. Предлагаемый подход позволит существенно повысить точность определения задержек, значения которых важны для задач навигации.