[논문]QZSS TEC Estimation and Validation Over South Korea

Byung-Kyu Choi; Dong-Hyo Sohn; Junseok Hong; Woo Kyoung Lee

doi:10.11003/jpnt.2023.12.4.343

QZSS TEC Estimation and Validation Over South Korea 원문보기

Journal of Positioning, Navigation, and Timing, v.12 no.4, 2023년, pp.343 - 348

Byung-Kyu Choi (Space Science Division, Korea Astronomy and Space Science Institute) , Dong-Hyo Sohn (Space Science Division, Korea Astronomy and Space Science Institute) , Junseok Hong (Space Science Division, Korea Astronomy and Space Science Institute) , Woo Kyoung Lee (Space Science Division, Korea Astronomy and Space Science Institute)

Abstract ▼ AI-Helper

The ionosphere acts as the largest error source in the Global Navigation Satellite System (GNSS) signal transmission. Ionospheric total electron content (TEC) is also easily affected by changes in the space environment, such as solar activity and geomagnetic storms. In this study, we analyze changes in the regional ionosphere using the Qusai-Zenith Satellite System (QZSS), a regional satellite navigation system. Observations from 9 GNSS stations in South Korea are used for estimating the QZSS TEC. In addition, the performance of QZSS TEC is analyzed with observations from day of year (DOY) 199 to 206, 2023. To verify the performance of our results, we compare the estimated QZSS TEC and CODE Global Ionosphere Map (GIM) at the same location. Our results are in good agreement with the GIM product provided by the CODE over this period, with an averaged difference of approximately 0.1 TECU and a root mean square (RMS) value of 2.89 TECU.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. The variations of geomagnetic activity indices Dst and Kp.
그림 Fig. 2. The distribution of GNSS stations for QZSS TEC estimation. The red circles represent the location of GNSS sites.
그림 Fig. 3. The ground trajectories of QZSS satellites. The red, green, and cyan lines represent the sub-trajectories of QZSS IGSO satellites (J02, J03, and J04), respectively. The blue circle represents the ground trajectory of the QZSS GEO satellite (J07)
그림 Fig. 4. IPP distributions of QZSS satellites. IPP is based on DAEJ station.
그림 Fig. 5. Location of the GNSS reference stations and IPP distribution of the QZSS PRN 07 satellite. The blue circles represent the IPPs of the QZSS GEO satellite.
그림 Fig. 6 Diurnal VTEC changes with QZSS satellites (PRN 02, PRN 03, PRN 04, and PRN 07).
그림 Fig. 7. Vertical TEC changes for the QZSS PRN 07 satellites at each reference station from DOY 199 to 206 in 2023. The white circles represent the CODE GIM TEC.
그림 Fig. 8. (a) Comparison of CODE GIM TEC and QZSS PRN 07 TEC at 'DAEJ' station from DOY 199 to 206 in 2023. (b) The difference between two different TEC values as a histogram.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 한반도에서 수신된 QZSS 관측자료를 이용하여 전리층 TEC를 추정하고 변화특성을 분석한다. 또한 추정된 TEC 값의 검증을 위해 국제 GNSS 분석센터인 Center for Orbit Determination in Europe (CODE)에서 제공하는 Global Ionosphere Map (GIM)과 비교하여 분석한다.

제안 방법

QZSS TEC와 CODE GIM과 차이를 좀 더 구체적으로 살펴보기 위해서 DAEJ 기준국에서 추정한 QZSS PRN 07번의 VTEC 값과 DAEJ 기준국의 IPP 지점을 기준으로 산출한 CODE GIM TEC를 비교하였다. Fig.
본 연구에서는 한반도에서 수신된 QZSS 관측자료를 이용하여 전리층 TEC를 추정하고 변화특성을 분석한다. 또한 추정된 TEC 값의 검증을 위해 국제 GNSS 분석센터인 Center for Orbit Determination in Europe (CODE)에서 제공하는 Global Ionosphere Map (GIM)과 비교하여 분석한다.
관측자료 처리기간은 2023년 7월 18일부터 7월 25까지 8일간이다. 전리층 TEC는 지자기활동에 영향을 받기 때문에 먼저 지자기 활동 지수를 분석하였다. Fig.

대상 데이터

QZSS 항법신호를 이용하여 전리층 TEC를 추정하기 위해 한반도에 있는 9개 GNSS 기준국에서 수신된 관측자료를 이용하였다. 관측자료 처리기간은 2023년 7월 18일부터 7월 25까지 8일간이다.
2는 전리층 TEC을 추정하기 위한 선정한 GNSS 기준국의 분포를 보여주고 있다. 선정된 9곳의 기준국들은 QZSS 위성신호를 수신할 수 있고, 또한 QZSS 관측자료를 제공하고 있다.

데이터처리

추정된 QZSS TEC의 검증을 위해 CODE 분석센터에서 제공하는 GIM TEC와 비교하였다. QZSS TEC 값과 CODE GIM 값의 차이에 대한 평균은 약 0.

성능/효과

추정된 QZSS TEC의 검증을 위해 CODE 분석센터에서 제공하는 GIM TEC와 비교하였다. QZSS TEC 값과 CODE GIM 값의 차이에 대한 평균은 약 0.1 TECU이고 그 차이에 대한 RMS 값은 약 2.89 TECU로 산출되었다. 한반도 지역내의 제한된 기준국의 관측자료만으로 추정한 QZSS TEC 값이 CODE GIM과 매우 잘 일치하는 것을 확인했다.
결과적으로 본 연구에서 수행한 QZSS TEC 추정값이 GNSS 분석센터에서 제공하는 GIM TEC와 잘 일치했다.
89 TECU로 산출되었다. 한반도 지역내의 제한된 기준국의 관측자료만으로 추정한 QZSS TEC 값이 CODE GIM과 매우 잘 일치하는 것을 확인했다.

후속연구

결론적으로 QZSS GEO 위성신호는 특정지역의 전리층 TEC 변화를 연속적으로 관측하는데 매우 유용하며, 향후 타 항법시스템의 TEC 검증을 위한 기준값으로 충분히 활용이 가능하리라 판단한다.

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