Abstract: A prototype system has be

Abstract: A prototype system has been developed to
monitor the instantaneous global distribution of ionospheric
irregularities, using the worldwide network of Global
Positioning System (GPS) receivers, Case studies in this paper
indicate that GPS receiver loss of lock of signal tracking may
be associated with strong phase fluctuations. It is shown that a
network-based GPS monitoring system will enable us to study
the generation and evolution of ionospheric irregularities
continuously around the globe under various solar and
geophysical conditions, which is particularly suitable for
studies of ionospheric storms, and for space weather researcand applications.
1. Introduction
For decades, studies of ionospheric irregularities have been
based on measurements taken from single, or chains of,
stations, including the effects on radar and satellite signals,
rocket in situ measurements as well as auroraJairglow features.
Some recent research can be found in the literature, such as the
assessments of onset conditions and longitudinal morphology
of equatorial irregularities [e.g., Mendillo et al., 1992; Aarons,
1993], and the relation between F region irregularities and the
dynamical processes in the high latitude regions of auroral
boundary, cusp/cleft and polar cap [e.g., Basu et al., 1994;
Aarons et al., 1995; Kersley et al., 1995; Pryse et al., 1996].As the Global Positioning System (GPS) is in full operatio which is composed of 24 orbital satellites transmitting modulated dual frequency L-band signals, continuous
monitoring of the generation and evolution of irregularities on
global-scales now becomes possible. This can be achieved
using GPS data collected from the ground-based global GPS
network overseen by the International GPS Service for
Geodynamics. Recently, Aarons et al. [1996] has shown the
GPS network's capability in a regional study of equatorial
ionospheric irregularities. In this paper an index is defined
first that characterizes differential phase fluctuations of the GPS signals due to the effects of ionospheric irregularities.Several cases are then presented that show characteristics fo ionospheric sintillation effects in different latitude regions.Global pictures of the irregularity activity, captured using the
GPS network during a geomagnetic storm, are also presented
that demonstrate the network's capability of monitoring
ionospheric irregularities continuously on global-scales.
2. The GPS Network and GPS Data
The present GPS network includes more than 165
permanent stations (the number is still increasing). About 80
stations are well distributed around the globe. Containing 8 to
12 parallel channels for each of the dual frequency L-band
signals (1.57542 GHz and 1.2276 GHz), each of these
receivers is capable of receiving the GPS signals from 8+
satellites in different directions simultaneously. As the fleet of
GPS satellites move in different orbits with a period of 12 hours, GPS data can be recorded using this network with a fairly
good global coverage. Figure 1 shows the present global
distribution of selected stations of this network.
The primary GPS data collected from this network inclu. de
receiver-to-satellite carrier phase, pseudorange, and signal-tonoise
ratio (SNR) of the dual frequency signals. The receivers
are configured to smooth the SNR and pseudorange data over
30-second intervals, and to fit (least-squares) the phase data
over 10-second intervals. The data are collected at a 30-second
sampling rate. The recorded GPS data are then uploaded from
the entire network to NASA's Jet Propulsion Laboratory,
California, through Internet and commercial telephone lines
either hourly or daily, depending on the available
communications infrastructure at the site in question.
3. GPS Carrier Phase Fluctuations and The ,
Measurements of Irregularities
It is known, through the past studies of wave propagation
in random media and scintillation spectral analyses [e.g.,
Ishimaru, 1978; Yeh and Liu, 1982], that phase scintil, lation'at
frequencies much lower than the Fresnel frequency is caused by
irregularities with scale-sizes that are much larger than the
scale-size of the first Fresnel zone. Under such conditions, th,e
radio signals can be treated with geometric optics, and the
phase fluctuations are due to the optical path changes of a radio wave. On the other hand, when the irregularity scale-sizes are comparable or smaller than the first Fresnel zone, diffraction effects and scattering of a radio wave can cause amplitude and
phase scintillation at frequencies higher than the Fresnel
frequency.
For a GPS receiver, the scale-size of the first Fresnel zone
for the dual frequency signals is between 145 to 310 meters
(D r. =.•J•, where • is the radio wave length, and Z is the
altitude of the irregularity layer) for irregularities at an altitude
between 110 and 400 km (E and F regions). For a GPS satellite
moving in a circular orbit at 20,200 km with a period of 12 s. hours, the horizontal speed of

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อ: ได้รับการพัฒนาระบบต้นแบบเพื่อตรวจสอบการกระจายกำลังทั่วโลกของ ionosphericความผิดปกติ เครือข่ายทั่วโลกของทั่วโลกตำแหน่งผู้รับระบบ (GPS) กรณีศึกษาในเอกสารนี้ระบุว่า เสียที่ตัวรับสัญญาณ GPS ล็อคสัญญาณติดตามพฤษภาคมสามารถเชื่อมโยงกับความผันผวนระยะที่แข็งแรง มันเป็นแสดงที่เป็นเครือข่ายที่ใช้ GPS ระบบตรวจสอบจะช่วยให้เราสามารถศึกษาสร้างและวิวัฒนาการของความผิดปกติ ionosphericอย่างต่อเนื่องทั่วโลกภายใต้ต่าง ๆ พลังงานแสงอาทิตย์ และสภาพธรณี ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาพายุ ionospheric และสำหรับพื้นที่อากาศ researcand1. บทนำได้รับการศึกษาความผิดปกติ ionospheric ทศวรรษตามมาจากเดียว หรือเครือข่าย การวัดสถานี รวมทั้งลักษณะพิเศษบนสัญญาณเรดาร์และจานดาวเทียมจรวดในซิวัดคุณลักษณะ auroraJairglowบางการวิจัยล่าสุดสามารถพบได้ในวรรณคดี เช่นการประเมินเงื่อนไขเริ่มและสัณฐานวิทยาระยะยาวของความผิดปกติที่เส้นศูนย์สูตร [เช่น Mendillo et al., 1992 อารอนส์1993], และความสัมพันธ์ระหว่างภูมิภาค F ความผิดปกติและกระบวนการในภูมิภาคละติจูดสูงของ auroral dynamicalขอบเขต cusp/เพดาน และฝาครอบขั้วโลก [เช่น Basu et al., 1994อารอนส์และ al., 1995 Kersley และ al., 1995 Pryse et al., 1996] เป็นโลกตำแหน่งระบบ (GPS) ใน operatio เต็มซึ่งประกอบด้วย 24 ของวงโคจร ดาวเทียมที่ส่งสันทัดสัญญาณสองความถี่วง L ต่อเนื่องสร้างและวิวัฒนาการของความผิดปกติในการตรวจสอบระดับโลกตอนนี้จะไป นี้สามารถทำได้ใช้ GPS ข้อมูลรวบรวมจากโลก GPS ตามพื้นดินรับการดูแลจากบริการจีพีเอสอินเตอร์เนชั่นแนลในเครือข่ายGeodynamics ล่าสุด อารอนส์ et al. [1996] ได้แสดงการความสามารถของเครือข่ายจีพีเอสในการศึกษาภูมิภาคทอเรียลความผิดปกติ ionospheric มีกำหนดดัชนีในเอกสารนี้ก่อน ที่ระบุลักษณะความผันผวนระยะที่แตกต่างของสัญญาณจีพีเอสเนื่องจากผลกระทบของความผิดปกติ ionospheric หลายกรณีแล้วจะนำเสนอที่แสดงลักษณะผล ionospheric sintillation รวดเร็วในภูมิภาคละติจูดต่าง ๆ รูปภาพโลกผิดปกติของกิจกรรม บันทึกการใช้นอกจากนี้ยังมีแสดงเครือข่ายจีพีเอสในช่วงพายุ geomagneticที่แสดงให้เห็นถึงความสามารถของเครือข่ายตรวจสอบความผิดปกติ ionospheric อย่างต่อเนื่องในระดับสากล2. เครือข่าย GPS และข้อมูล GPSเครือข่ายจีพีเอสที่ปัจจุบันมีกว่า 165สถานีถาวร (จำนวนยังคงเพิ่มขึ้น) ประมาณ 80สถานีดีกระจายทั่วโลก ประกอบด้วย 8ช่องคู่ขนาน 12 สำหรับแต่ละความถี่สองวง Lสัญญาณ (1.57542 GHz และ 1.2276 GHz), แต่ละเหล่านี้ผู้รับมีความสามารถในการรับสัญญาณ GPS จาก 8 +ดาวเทียมในทิศทางที่แตกต่างกัน เป็นเรือของย้ายดาวเทียมจีพีเอสในวงโคจรต่าง ๆ มีระยะเวลา 12 ชั่วโมง ข้อมูล GPS สามารถบันทึกโดยใช้เครือข่ายนี้ด้วยความเป็นธรรมครอบคลุมทั่วโลกดี รูปที่ 1 แสดงปัจจุบันทั่วโลกกระจายของสถานีที่เลือกของเครือข่ายนี้เก็บข้อมูล GPS หลักจาก inclu เครือข่ายนี้ เดอขั้นตอนการขนส่งผ่านตัวรับสัญญาณดาวเทียม pseudorange และสัญญาณ tonoiseอัตรา (SNR) ของสัญญาณสองความถี่ ผู้รับการกำหนดค่าให้เรียบ SNR และ pseudorange ข้อมูลผ่านช่วงเวลา 30 วินาที และ ให้พอดี (น้อยจัตุรัส) ข้อมูลระยะช่วงนี้ 10 วินาที มีการรวบรวมข้อมูลที่ 30-2อัตราการสุ่มตัวอย่าง บันทึกข้อมูล GPS จะอัพโหลดจากนั้นเครือข่ายห้องปฏิบัติการเจ็ทแรงขับของ NASA ทั้งหมดแคลิฟอร์เนีย ผ่านอินเตอร์เน็ตและสายพาณิชย์รายชั่วโมงหรือรายวัน ตามที่มีโครงสร้างพื้นฐานสื่อสารไซต์ในคำถาม3. ความผันผวนระยะขนส่ง GPS และประเมินความผิดปกติเป็นที่รู้จัก ผ่านการศึกษาการแพร่กระจายคลื่นผ่านมาในสื่อแบบสุ่มและสเปกตรัม scintillation วิเคราะห์ [เช่นIshimaru, 1978 Yeh และหลิว 1982], ที่ระยะ scintil, lation'atความถี่มากที่ต่ำกว่าความถี่ Fresnel สาเหตุความผิดปกติ มีขนาดมาตราส่วนที่มีขนาดใหญ่กว่านี้ขนาดขนาดของ Fresnel โซนแรก ภายใต้เงื่อนไข th อีเช่นสัญญาณวิทยุสามารถได้รับแสงรูปทรงเรขาคณิต และระยะความผันผวนเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเส้นทางแสงของคลื่นวิทยุได้ บนมืออื่น ๆ เมื่อการผิดปกติของขนาดขนาดเทียบเท่า หรือน้อยกว่าเขตพื้นที่ Fresnel แรก ผลการเลี้ยวเบนและ scattering ของคลื่นวิทยุสามารถทำให้เกิดคลื่น และscintillation เฟสที่ความถี่สูงกว่า Fresnelความถี่สำหรับเครื่องรับ GPS ขนาดมาตราส่วนของ Fresnel โซนแรกสำหรับความถี่ที่สอง สัญญาณอยู่ระหว่าง 145-310 เมตร(D r. =. •J• ที่•ความยาวคลื่นวิทยุ และ Zความสูงของชั้นอาการตีบ) สำหรับความผิดปกติที่ระดับความสูงระหว่าง 110 และ 400 กม (ภูมิภาค E และ F) สำหรับดาวเทียมจีพีเอสในวงโคจรวงกลม 20,200 กิโลเมตรด้วยระยะ s ได้ 12 ชั่วโมง ความเร็วในแนวนอนของ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อ:
ระบบต้นแบบที่ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อตรวจสอบการจัดจำหน่ายทั่วโลกที่รวดเร็วของionospheric
ผิดปกติโดยใช้เครือข่ายทั่วโลกของทั่วโลกระบบกำหนดตำแหน่ง (GPS) รับ, กรณีศึกษาในงานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าการสูญเสียการรับสัญญาณGPS ล็อคของการติดตามสัญญาณอาจจะเชื่อมโยงกับความผันผวนของเฟสที่แข็งแกร่ง มันแสดงให้เห็นว่าจีพีเอสเครือข่ายที่ใช้ระบบการตรวจสอบจะทำให้เราสามารถศึกษารุ่นและวิวัฒนาการของความผิดปกติionospheric อย่างต่อเนื่องทั่วโลกภายใต้แสงอาทิตย์และพลังงานต่างๆสภาพทางธรณีฟิสิกส์ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาของพายุionospheric และสำหรับพื้นที่สภาพอากาศการใช้งาน researcand . 1 ความรู้เบื้องต้นสำหรับทศวรรษที่ผ่านมาการศึกษาของความผิดปกติ ionospheric ได้รับขึ้นอยู่กับการวัดที่นำมาจากเดียวหรือเครือข่ายของสถานีรวมทั้งผลกระทบต่อเรดาร์และสัญญาณดาวเทียมจรวดในแหล่งกำเนิดวัดเช่นเดียวกับคุณสมบัติauroraJairglow. บางงานวิจัยล่าสุดที่สามารถพบได้ใน วรรณกรรมเช่นการประเมินผลของเงื่อนไขการโจมตีและสัณฐานวิทยายาวของความผิดปกติเส้นศูนย์สูตร[เช่น Mendillo et al, 1992. Aarons, 1993] และความสัมพันธ์ระหว่างความผิดปกติ F ภูมิภาคและในกระบวนการที่มีพลังในพื้นที่ละติจูดสูงของแสงอรุณขอบเขตcusp / แหว่งและหมวกขั้วโลก [เช่นซึ et al, 1994;. Aarons et al, 1995. Kersley et al, 1995. Pryse et al., 1996] .As ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก (GPS) อยู่ในการดำเนินการเต็มรูปแบบซึ่งประกอบด้วย 24 ดาวเทียมโคจรส่งสัญญาณปรับความถี่สัญญาณคู่ L-วงดนตรีอย่างต่อเนื่องการตรวจสอบรุ่นและวิวัฒนาการของความผิดปกติเกี่ยวกับการชั่งน้ำหนักทั่วโลกในขณะนี้จะเป็นไปได้ นี้สามารถทำได้โดยใช้ข้อมูล GPS ที่เก็บได้จากจีพีเอสภาคพื้นดินทั่วโลกเครือข่ายควบคุมดูแลโดยบริการจีพีเอสนานาชาติเพื่อการGeodynamics เมื่อเร็ว ๆ นี้แอรอน et al, [1996] ได้แสดงให้เห็นความสามารถของเครือข่ายจีพีเอสในการศึกษาในระดับภูมิภาคของเส้นศูนย์สูตรผิดปกติionospheric ในกระดาษดัชนีนี้จะกำหนดแรกที่ลักษณะความผันผวนระยะที่แตกต่างกันของจีพีเอสสัญญาณเนื่องจากผลกระทบของกรณี irregularities.Several ionospheric จะนำเสนอแล้วว่าลักษณะการแสดงสำหรับผลกระทบ sintillation ionospheric ในภาพ regions.Global ละติจูดที่แตกต่างกันของกิจกรรมที่ผิดปกติที่ถูกจับ โดยใช้เครือข่ายจีพีเอสในช่วงพายุgeomagnetic จะนำเสนอที่แสดงให้เห็นถึงความสามารถของเครือข่ายการตรวจสอบความผิดปกติอย่างต่อเนื่องionospheric บนตาชั่งทั่วโลก. 2 จีพีเอสจีพีเอสเครือข่ายและข้อมูลเครือข่ายจีพีเอสในปัจจุบันมีมากกว่า 165 สถานีถาวร (จำนวนยังคงเพิ่มขึ้น) ประมาณ 80 สถานีที่มีการกระจายกันทั่วโลก มี 8 ที่จะ12 ช่องคู่ขนานสำหรับแต่ละความถี่คู่ L-วงสัญญาณ(1.57542 GHz และ 1.2276 GHz), แต่ละเหล่านี้รับมีความสามารถในการรับสัญญาณจีพีเอสจาก8 + ดาวเทียมในทิศทางที่แตกต่างกันไปพร้อม ๆ กัน ในฐานะที่เป็นเรือเดินสมุทรของดาวเทียม GPS ย้ายไปในวงโคจรที่แตกต่างกันด้วยระยะเวลา 12 ชั่วโมงข้อมูล GPS สามารถบันทึกโดยใช้เครือข่ายนี้มีค่อนข้างครอบคลุมทั่วโลกที่ดี รูปที่ 1 แสดงให้เห็นทั่วโลกในปัจจุบันการกระจายตัวของสถานีที่เลือกของเครือข่ายนี้. ข้อมูลจีพีเอสที่เก็บรวบรวมจากหลัก inclu เครือข่ายนี้ เดอรับการดาวเทียมขั้นตอนการให้บริการ pseudorange และสัญญาณ tonoise อัตราส่วน (SNR) ของสัญญาณความถี่คู่ ผู้รับมีการกำหนดให้เรียบ SNR และข้อมูล pseudorange มากกว่าช่วงเวลา30 วินาทีและให้พอดี (น้อยสี่เหลี่ยม) ข้อมูลระยะที่มากกว่าช่วงเวลา10 วินาที ข้อมูลจะถูกเก็บรวบรวมใน 30 วินาทีอัตราการสุ่มตัวอย่าง ข้อมูลจีพีเอสที่บันทึกไว้จะถูกอัปโหลดแล้วจากเครือข่ายทั้งหมดจะนาซา Jet Propulsion Laboratory, แคลิฟอร์เนียผ่านทางอินเทอร์เน็ตและสายโทรศัพท์ในเชิงพาณิชย์ทั้งรายชั่วโมงหรือรายวันขึ้นอยู่กับที่มีโครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารที่เว็บไซต์ในคำถาม. 3 ความผันผวนของจีพีเอสผู้ให้บริการเฟสและการวัดความผิดปกติเป็นที่รู้จักกันผ่านการศึกษาที่ผ่านมาของการบริหารจัดการคลื่นในสื่อแบบสุ่มและการวิเคราะห์สเปกตรัมประกาย[เช่นIshimaru 1978; Yeh และหลิว 1982] scintil เฟสที่ lation'at ความถี่ต่ำกว่าความถี่เฟรสเกิดจากความผิดปกติที่มีขนาดขนาดที่มีขนาดใหญ่กว่าขนาดขนาดของโซนFresnel แรก ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว ณ อีสัญญาณวิทยุสามารถรักษาได้ด้วยเลนส์เรขาคณิตและความผันผวนระยะนี้เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงเส้นทางแสงของคลื่นวิทยุ ในทางกลับกันเมื่อความผิดปกติขนาดขนาดที่มีการเทียบเคียงหรือขนาดเล็กกว่าโซน Fresnel แรกผลการเลี้ยวเบนและกระเจิงของคลื่นวิทยุอาจทำให้เกิดคลื่นและเฟสประกายที่ความถี่สูงกว่าเฟรสความถี่. สำหรับรับสัญญาณจีพีเอสขนาด -size ของเขตเฟรสแรกสำหรับสัญญาณความถี่คู่อยู่ระหว่าง145-310 เมตร(D r. =. •• J ที่•มีความยาวคลื่นวิทยุและ Z เป็นระดับความสูงของชั้นผิดปกติ) สำหรับความผิดปกติที่ ระดับความสูงระหว่าง110 และ 400 กม. (E และภูมิภาค F) สำหรับดาวเทียมจีพีเอสไปในวงโคจรเป็นวงกลมที่ 20,200 กม. มีระยะเวลา 12 วินาที ชั่วโมงความเร็วในแนวนอนของ