TEC - Digitale Bibliothek der Hochschule Neubrandenburg

1.2. Einfluss der Ionosphäre auf die Ausbreitung elektromagnetischer Signale
Effekte und Korrekturen des Instituts für Kommunikation und Navigation des Deutschen
Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) am Standort Neustrelitz im operationellen
Betrieb Rekonstruktionen der Elektronendichteverteilung der oberen Ionosphäre und
Plasmasphäre. In den Jahren 2002 bis 2009 wurden die GPS-Messungen an Board des
LEO-Satelliten CHAMP eingesetzt. Seit 2011 basieren die Rekonstruktionen auf den
GPS-Messungen der GRACE-Satelliten.
Der erste Schritt auf dem Weg von den LEO-GPS-Messungen zur dreidimensionalen
Elektronendichteverteilung ist die Berechnung des Gesamtelektronengehalts entlang des
Signalweges. Zwei wesentliche Punkte dabei sind:
• Qualitätsicherung der GPS-Messungen
• Bestimmungen des differentiellen Codebias des GPS-Empfängers
Im Rahmen dieser Arbeit werden zunächst gängige Ansätze der Detektion und Korrektur
von Cycle-Slips auf deren Qualität und Stabilität insbesondere in Hinblick auf den
operationellen Einsatz untersucht und mit der zur Zeit von der Arbeitsgruppe verwendeten
Methode verglichen. Des Weiteren wird die aktuelle Methodik zur Bestimmung
des differentiellen Codebias von GNSS-Empfängern an Board von LEO-Satelliten nach
C++ portiert und erweitert. Ausgehend von den Untersuchungsgebieten wird ein Konzept
zur modularen und erweiterbaren softwaretechnischen Umsetzung für den Einsatz
in operationellen Umgebungen zu entwickelt und prototypisch umgesetzt.
1.2. Einfluss der Ionosphäre auf die Ausbreitung
elektromagnetischer Signale
Durchlaufen elektromagnetische Signale die Erdatmosphäre, so erfahren sie durch den
sich mit der Höhe variierenden Brechungsindex in den jeweiligen atmosphärischen Schichten
Richtungsänderungen im Ausbreitungsweg. Durch diese Richtungsänderungen entstehen
längere Signallaufwege und damit einhergehend Laufzeitveränderungen. Der Brechungsindex
n ist definiert als
n = c
(1)
v
Hierbei entspricht c der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und v der Ausbreitungsgeschwindigkeit
im entsprechenden Medium.
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