Cristhian Timoté defiende su tesis sobre contributciones en el modelado ionosférico en tiempo real

La tesis doctoral es la colección de artículos científicos publicados durante mi formación académica como estudiante de doctorado, y que se centran en la implementación de herramientas para monitorizar la ionosfera terrestre por medio del uso de señales GNSS. Si bien se puede encontrar una literatura bastante amplia sobre el modelado de la ionosfera, son reducidos los trabajos y desarrollos relacionados con aplicaciones en tiempo real, particularmente si se busca cumplir con requerimientos especifícos vínculados con la precisión, el rendimiento, el cubri- miento y la certidumbre de los productos generados. En este sentido, la principal contribución de esta tesis doctoral es la generación en tiempo real de productos para monitorizar el estado de la ionosfera.

Las primeras dos publicaciones presentadas se centran en el desarrollo de una nueva metodolo- gía fundamentada en un detector de Fulguraciones Solares (SF) basado en mediciones GNSS para la confirmación de los efectos de un SF (SFe) detectados por sensores geomagnéticos. En el primer artículo científico, se expone el procedimiento para el diseño y ajuste del detector GNSS de SF (GNSS-SF), empleando para ello un periodo de once años de datos con los cuales correlacionar estadísticamente SF detectados por medio del detector GNSS y los eventos SFe detectados en magnetismo. Los resultados demuestan que el detector GNSS-SF es capaz de confirmar eventos SFe cuando estos últimos no son categóricamente validados por los instru- mentos magnéticos. La segunda publicación detalla el efoque metodológico desarrollado para definir el detector GNSS-SF que se propone en el artículo, prestando atención especialmente a la formulación teorica de cómo es calculado el principal dato de entrada del detector (llamado, en inglés Slant Total Electron Content (STEC)).

La tercera publicación emplea señales GNSS para detectar la presencia de perturbaciones de escala media que se desplazan en la ionosfera (MSTID, por sus siglas en inglés) en una red de estaciones GNSS fijas que brindan servicios de posicionamiento muy preciso, conocido como NRTK. Los efectos de una MSTID pueden ser caracterizados por medio de la fluctuación en la densidad de electrones en la ionosfera, experimentado de manera diferente por cada una de las esaciones GNSS usadas como referencia dentro del servicio NRTK, ocasionando una degradación en el posicionamiento de cualquier usuario del servicio. Se propone entonces el índice MSTIDidx con el objetivo de advertir a los usuarios del servicio NRTK de la presencia de efectos ocasionados por MSTID, implementando para ello una nueva metodología basada en la determinación de ambigüedades en observaciones sin diferenciar basadas en la fase de la portadora de la señal GNSS. Los resultados tras la implementación del índice MSTIDidx de- muestran ser eficientes en terminos de reducir los errores en el posicionamiento de los usuarios, descartando observaciones GNSS afectadas por los efectos de MSTID. Los niveles de precisión que se logran en toda la red NRTK por medio de esta estrategia son similares a los obtenidos por un usuario ubicado muy cerca de una estación de referencia (y por tanto, afectada muy poco por los efectos de la MSTID).

Por último, la cuarta publicación que se presenta en este documento representa el contenido central de mi tesis doctoral, fundamentado en la implementación en tiempo real de un sistema de correcciones para la ionosfera basado en la técnica de rápido posicionamiento preciso (FPPP, por sus siglas en inglés), adecuado para satisfacer los requerimientos HAS del sistema de navegación por satélite Galileo. El sistema de correcciones ionosféricas expuesto en el artículo se destacan las caracterítiscas de la técnica FPPP, tales como la fijación en números enteros de las ambigüedades en la fase de la portadora de la señal GNSS para obtener mediciones sin ambigüedad, de manera que puedan servir como dato de entrada para la generación de las co- rrecciones ionosféricas obtenidas por el modelo FPPP. Adicionalmente, este artículo resalta las características tanto del modelo geométrico implementado como del conjunto de datos usado. En terminos de evaluar los errres de las correcciones ionosféricas generadas, el 99% los errores en GPS y Galileo estan por debajo de un TECU, en zonas de notable densidad de estaciones GNSS localizadas en media latitud. Estos resultados se corresonden con los requerimientos exigidos por el servicio HAS de Galielo para correcciones de ionósfera. De igual forma, se presentan algunos porductos adicionales generados por la misma Unidad de Procesamiento de Central (Central Processing Facility (CPF), por sus siglas en inglés) que genera las correcciones ionósfericas, calculados en tiempo real y con niveles de precisión apropiados para cualquier aplicacion HAS.