Les sociétés du monde entier dépendent désormais des systèmes de navigation par satellite, comme le GPS, pour une multitude d'applications, y compris le transport, agriculture, munitions militaires, service d'urgence, et réseaux sociaux, entre autres. Cependant, les aléas naturels tels que la météo spatiale peuvent perturber les signaux de ces systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS).

Pour mieux comprendre ces perturbations, Soleil et al. ont développé un modèle mathématique qui émule avec précision les interruptions des signaux GNSS causées par un phénomène météorologique spatial particulier :des taches irrégulières de faible densité dans le plasma d'ions chargés qui composent l'ionosphère terrestre.

Ces plaques de plasma de faible densité se forment généralement au-dessus de l'équateur terrestre au crépuscule et sont connues sous le nom de bulles de plasma équatoriales. Lorsque les signaux GNSS les rencontrent, les signaux subissent un type de modification appelé scintillation ionosphérique, qui peuvent faiblir leur intensité au point qu'ils ne sont plus détectés par un récepteur - le signal peut être perdu.

De nombreux satellites GNSS utilisent des signaux à deux fréquences différentes pour contrer l'évanouissement provoqué par la scintillation ionosphérique, avec une fréquence agissant comme une sauvegarde. Cependant, un signal peut encore être perdu si les deux fréquences sont perturbées.

Pour capturer les effets de la scintillation ionosphérique et explorer les avantages des signaux GNSS bifréquence, les chercheurs ont développé le nouveau modèle en utilisant une approche mathématique connue sous le nom de chaîne de Markov. Ils ont estimé les paramètres du modèle à partir de données sur les perturbations réelles du signal causées par la scintillation ionosphérique au-dessus de Hong Kong le 2 mars 2014.

Pour tester le modèle, les chercheurs ont comparé ses prédictions avec des données du monde réel et ont découvert qu'il émulait avec précision le moment et la durée des perturbations réelles du signal et le faisait avec plus de précision qu'un modèle précédent qui n'utilisait pas une approche de chaîne de Markov. Les simulations de modèles suggèrent également que les signaux GNSS à double fréquence peuvent, En effet, contrecarrer de manière significative les effets perturbateurs d'une forte scintillation, spécifiquement dans le cadre de la navigation aérienne.

À l'avenir, cette nouvelle approche de modélisation pourrait être étendue pour améliorer la compréhension d'autres effets de la scintillation ionosphérique sur les signaux GNSS, ainsi que leurs effets à d'autres latitudes. Une meilleure compréhension de ces perturbations pourrait à terme éclairer les efforts visant à rendre les satellites GNSS plus résistants à la scintillation et à d'autres formes de météorologie spatiale.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation d'Eos, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.