Es publica una eina clau per simular el centelleig ionosfèric en satèl·lits de posicionament a òrbita baixa
• Els satèl·lits de posicionament en òrbita baixa milloren la cobertura dels sistemes GNSS en entorns com ciutats amb gratacels o interiors d’edificis
• Tot i els avantatges, aquests satèl·lits són més sensibles a les pertorbacions de la ionosfera, que poden distorsionar els senyals
• L’eina, anomenada IonoSciNN, ha estat desenvolupada per investigadors de l’IEEC a la UPC
Un equip de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), amb la col·laboració d’investigadors de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), ha desenvolupat una eina de software que permet simular com afecta la ionosfera als senyals de satèl·lit. Aquesta eina, anomenada IonoSciNN, és especialment rellevant per als futurs sistemes de Posicionament, Navegació i Temps (PNT) en òrbita baixa (LEO, per les seves sigles en anglès), coneguts com a sistemes LEO-PNT. Així, complementarà el tradicional sistema global de navegació per satèl·lit (GNSS, per les seves sigles en anglès), però des d’òrbites més baixes: fins a 1000 km l’alçada.
Les constel·lacions LEO-PNT ofereixen diversos avantatges. Entre d’altres, la proximitat a la Terra fa que els senyals arribin amb més intensitat i menys retard, millorant la cobertura en entorns difícils com ciutats amb gratacels o interiors d’edificis, i convertint-les així en un sistema complementari per a serveis de posicionament i navegació.
Tot i aquests beneficis, els satèl·lits LEO-PNT afronten nous reptes relacionats amb l’impacte ionosfèric. La ionosfera és la capa de l’atmosfera situada majoritàriament, entre els 100 i els 600 km. Aquests satèl·lits emetran en freqüències presumiblement inferiors als GNSS i la velocitat a què es mouran respecte a la ionosfera serà molt més alta.
Aquestes dues condicions afecten negativament les pertorbacions ionosfèriques del senyal rebut des del satèl·lit, en particular al centelleig ionosfèric: l’aparent canvi ràpid de la fase i la intensitat dels senyals creuant la ionosfera, de manera similar a com les estrelles “pampalluguen” quan s’observen a través de l’atmosfera.
Per abordar aquests efectes, els investigadors de la UPC i membres de l’IEEC Carlos Molina i Adriano Camps han desenvolupat l’eina IonoSciNN, en el marc del projecte INTREPID (‘IoNospheric propagaTion foR LEO Positioning navIgation anD timing’). IonoSciNN utilitza xarxes neuronals per calcular els paràmetres de centelleig necessaris com a valors d’entrada del model de Rino. Segons aquest model, les fluctuacions ionosfèriques es poden simular amb una distribució estocàstica i turbulenta que incorpora un canvi de fase en una o diverses pantalles situades a l’alçada del màxim de densitat electrònica de la ionosfera.
IonoSciNN ha estat desenvolupada en llenguatge Python i és accessible com a aplicació web oberta, permetent a qualsevol usuari obtenir dades de simulació per anticipar com afectarà la ionosfera als senyals de satèl·lit.
Més informació
Aquesta recerca es presenta en un article titulat «An Improved Neural-Network to Estimate the Inputs of Rino’s Ionospheric Scintillation Model», de C. Molina, A. Camps, a la revista IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing (JSTARS).
Contactes
Oficina de Comunicació de l’IEEC
Castelldefels, Barcelona
Correu electrònic: comunicacio@ieec.cat
Autor Principal a l’IEEC
Carlos Molina
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Grup de Recerca en Ciències i Tecnologies de l’Espai – CTE (UPC)
Correu electrònic: molina@ieec.cat
Sobre l'IEEC
L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) promou i coordina la recerca i el desenvolupament tecnològic espacial a Catalunya en benefici de la societat. L’IEEC fomenta les col·laboracions tant a nivell local com mundial, i és un eficient agent de transferència de coneixement, innovació i tecnologia. Com a resultat de més de 25 anys de recerca d’alta qualitat, duta a terme en col·laboració amb les principals organitzacions internacionals, l’IEEC es troba entre els millors centres d’investigació internacionals centrats en àrees com: l’astrofísica, la cosmologia, les ciències planetàries i l’observació de la Terra. La divisió d’enginyeria de l’IEEC desenvolupa instrumentació per a projectes terrestres i espacials, i té una àmplia experiència treballant amb organitzacions privades i públiques del sector aeroespacial així com altres sectors d’innovació.
L’IEEC és una fundació del sector públic sense ànim de lucre, fundada el febrer de 1996. Està regit per un Patronat compost per la Generalitat de Catalunya, la Universitat de Barcelona (UB), la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). L’IEEC és també un centre CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).