1. Contributions to real-time monitoring of the ionosphere using GNSS signals
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Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Física, González Casado, Guillermo, Escudero Royo, Miguel, Timoté Bejarano, Cristhian Camilo, Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Física, González Casado, Guillermo, Escudero Royo, Miguel, and Timoté Bejarano, Cristhian Camilo
- Abstract
Tesi en modalitat de compendi de publicacions, (English) This document presents the collection of four manuscripts published during my Doctoral academic formation, which main goal has been the real-time implementation of tools to monitor the ionosphere using Global Navigation Satellite System (GNSS) signals. Despite the fact that there is a vast literature on ionospheric modelling, the state-of-the-art becomes narrow when referring to real-time developments, especially fulfilling precise requirements on accuracy, performance, coverage, and confidence in the generated products. The main contribution of this work to the scientific community is the deployment of ionospheric-related products to monitor in real-time the state of the ionosphere. The first and second publications targeted the implementation of a novel strategy based on a definition of a GNSS Solar Flare (SF) monitor to automatically confirm Solar Flare Effects (Sfe) in geomagnetism. In the first scientific article, it is inspected the methodology used to fine-tune (adapt) a SF monitor, working with an eleven years period of data to statistically correlate detected SF using GNSS signals with respect to SFe. The results demonstrated that the proposed GNSS Solar Flare monitor can confirm Sfe events when traditional Sfe detectors are not able to respond categorically. The second publication details the methodological approach for defining the proposed GNSS Solar Flare monitor, focusing on the theoretical formulation of the Slant Total Electron Content (STEC) obtained. The third contribution used GNSS signals to detect the presence of Medium Scale Travelling Ionospheric Disturbance (MSTID) within a network of permanent GNSS stations that provide the high-accuracy positioning service known as Network-Real-Time Kinematics (NRTK). The effects of a MSTID are characterized in terms of fluctuations in the electron density in the iono- sphere, experienced differently by each one of the GNSS stations used as reference receivers within the NRTK, and resulting in a d, (Español) Este documento se centra en la implementación de herramientas para monitorizar la ionosfera terrestre por medio del uso de señales GNSS. Si bien se puede encontrar una literatura bastante amplia sobre el modelado de la ionosfera, son reducidos los trabajos relacionados con aplicaciones en tiempo real, particularmente si se busca cumplir con requerimientos específicos vinculados con la precisión, el rendimiento, el cubrimiento y la certidumbre de los productos generados. La principal contribución de esta tesis doctoral es la generación en tiempo real de productos para monitorizar el estado de la ionosfera. Las primeras dos publicaciones se centran en el desarrollo de una nueva metodología fundamentada en un detector de Fulguraciones Solares (SF) basado en mediciones GNSS para la confirmación de los efectos de un SF (SFe) detectados por sensores geomagnéticos. En el primer artículo, se expone el procedimiento para el diseño y ajuste del detector GNSS de SF (GNSS-SF), empleando para ello un periodo de once años de datos con los cuales correlacionar estadísticamente SF detectados por medio del detector GNSS y los eventos SFe detectados en magnetismo. Los resultados demuestran que el detector GNSS-SF es capaz de confirmar eventos SFe cuando estos últimos no son categóricamente validados por los instrumentos magnéticos. La segunda publicación detalla el enfoque metodológico desarrollado para definir el detector GNSS-SF que se propone en el artículo. La tercera publicación emplea señales GNSS para detectar la presencia de perturbaciones de escala media que se desplazan en la ionosfera (MSTID) en una red de estaciones GNSS fijas que brindan servicios de posicionamiento muy preciso (NRTK). Los efectos de una MSTID pueden ser caracterizados por medio de la fluctuación en el contenido electrónico de la ionosfera, experimentado de manera diferente por cada una de las estaciones GNSS usadas como referencia dentro del servicio NRTK, ocasionando una degradación en el pos, Postprint (published version)
- Published
- 2023