Se publica una herramienta clave para simular el centelleo ionosférico en satélites de posicionamiento en órbita baja
• Los satélites de posicionamiento en órbita baja mejoran la cobertura de los sistemas GNSS en entornos como ciudades con rascacielos o interiores de edificios
• A pesar de sus ventajas, estos satélites son más sensibles a las perturbaciones de la ionosfera, que pueden distorsionar las señales
• La herramienta, llamada IonoSciNN, ha sido desarrollada por investigadores del IEEC en la UPC
Un equipo del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), con la colaboración de investigadores de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), ha desarrollado una herramienta de software que permite simular cómo afecta la ionosfera a las señales de los satélites. Esta herramienta, llamada IonoSciNN, es especialmente relevante para los futuros sistemas de Posicionamiento, Navegación y Tiempo (PNT) en órbita baja (LEO, por sus siglas en inglés), conocidos como sistemas LEO-PNT. De este modo, complementará al tradicional sistema global de navegación por satélite (GNSS, por sus siglas en inglés), pero desde órbitas más bajas: de hasta 1.000 km de altitud.
Las constelaciones LEO-PNT ofrecen diversas ventajas. Entre otras, su proximidad a la Tierra hace que las señales lleguen con mayor intensidad y menor retraso, mejorando la cobertura en entornos difíciles como ciudades con rascacielos o interiores de edificios, y convirtiéndolas así en un sistema complementario para los servicios de posicionamiento y navegación.
A pesar de estos beneficios, los satélites LEO-PNT afrontan nuevos retos relacionados con el impacto ionosférico. La ionosfera es la capa de la atmósfera situada mayoritariamente entre los 100 y los 600 km de altitud. Estos satélites emitirán en frecuencias presumiblemente inferiores a las de los sistemas GNSS, y la velocidad a la que se moverán respecto a la ionosfera será mucho más alta.
Estas dos condiciones intensifican las perturbaciones ionosféricas que afectan a la señal recibida desde el satélite, en particular el centelleo ionosférico: el aparente cambio rápido en la fase y la intensidad de las señales al atravesar la ionosfera, de forma similar a cómo las estrellas “parpadean” cuando se observan a través de la atmósfera.
Para abordar estos efectos, los investigadores de la UPC y miembros del IEEC, Carlos Molina y Adriano Camps, han desarrollado la herramienta IonoSciNN, en el marco del proyecto INTREPID (“IoNospheric propagaTion foR LEO Positioning navIgation anD timing”). IonoSciNN utiliza redes neuronales para calcular los parámetros de centelleo necesarios como valores de entrada del modelo de Rino. Según este modelo, las fluctuaciones ionosféricas pueden simularse mediante una distribución estocástica y turbulenta que incorpora un cambio de fase en una o varias pantallas situadas a la altura del máximo de densidad electrónica de la ionosfera.
IonoSciNN ha sido desarrollada en lenguaje Python y es accesible como una aplicación web abierta, lo que permite a cualquier usuario obtener datos de simulación para anticipar cómo afectará la ionosfera a las señales de los satélites.
Más información
Esta investigación se presenta en un artículo titulado “An Improved Neural-Network to Estimate the Inputs of Rino’s Ionospheric Scintillation Model”, de C. Molina y A. Camps, publicado en la revista IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing (JSTARS).
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