Prediction of ionospheric disturbance generation for improving GNSS positioning accuracy: Multi-scale observations

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K14544
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: Takahashi Toru 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 電子航法研究所, 主任研究員 (40759833)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 電離圏擾乱 / ビーコン観測 / 観測ロケット / 衛星測位

Outline of Final Research Achievements

We developed a beacon signal receiver based on the Software Defined Radio (SDR) to observe the 1 km-scale ionospheric disturbances. This receiver has been installed in Kirishima, Kagoshima. The sounding rocket S-520-32, which aimed to observe irregularities associated with the sporadic E (Es) layer, was launched from Uchinoura Space Center, JAXA, at 23:20:00 JST on 11 August 2022. It transmitted the dual-band beacon signals (150 and 400 MHz). We installed the beacon receivers at Uchinoura, Tarumizu, Kirishima, and Satsumasendai to derive the horizontal structure of the Es layer by means of the tomography technique. The represented horizontal structure of the Es layer was well consistent with the ground-based and in-situ observation. We will compare the horizontal structure of the Es layer and the ionospheric disturbances in the F-region to discuss the E-F coupling process.

Free Research Field

電離圏物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで、数100 mスケールの電離圏擾乱によるGNSS信号の振幅及び位相の揺らぎを観測することで、電離圏擾乱の研究が進められてきた。本研究ではこれより大きいkmスケールの電離圏擾乱の観測が可能なビーコン受信機を作成し、実際に観測を始めたことや、ロケット観測キャンペーンに参加した。これにより複数のスケールの電離圏擾乱を観測できる下地を確立したことは、様々なスケールで出現する電離圏擾乱の生成メカニズムの解明に貢献したものと考えられる。
また、本観測を継続することでGNSS信号に揺らぎを与える電離圏擾乱の発生が予測できれば、衛星測位の精度及び信頼性の向上が見込まれ、その社会的意義は大きい。