Ny forskning i nordlys vil forbedre satellitnavigationsnøjagtigheden

Forskere ved University of Bath har fået ny indsigt i nordlysets mekanismer, giver mulighed for at udvikle bedre satellitteknologi, der kan ophæve afbrydelser forårsaget af dette naturfænomen.

Tidligere forskning har vist, at det naturlige lys fra nordlyset - også kendt som eller Aurora Borealis - interfererer med Global Navigation Satellite Systems (GNSS) signaler, som er stærkt afhængige af i transport- og civil luftfartsindustrien.

Tilstedeværelsen af ​​plasmaturbulens i nordlyset blev traditionelt anset for at være ansvarlig for at forårsage GNSS-unøjagtigheder. Imidlertid, denne seneste forskning fandt, at turbulens ikke eksisterer, foreslår nye, ukendte mekanismer er faktisk ansvarlige for udfald på GNSS-signaler.

Turbulens har vist sig ikke at eksistere

Det er første gang, det har vist sig, at turbulens ikke finder sted i nordlyset, og denne nye viden vil muliggøre nye teknologiske løsninger til at overvinde disse udfald.

Forskerholdet fra University of Bath's Department of Electronic &Electrical Engineering har i samarbejde med European Incoherent Scatter Scientific Association (EISCAT) observeret nordlyset i Tromsø, Nordnorge, hvor de observerede og analyserede nordlyset samtidigt ved hjælp af radar og en samplaceret GNSS-modtager.

GNSS-signaler blev brugt til at identificere, hvordan nordlyset interfererer med GPS-signaler. Radaranalyse gav et visuelt snapshot af sammensætningen af ​​dette berømte og spektakulære fænomen.

GNSS bruges til at lokalisere den geografiske placering af en brugers modtager hvor som helst i verden. Adskillige systemer er i brug over hele verden, herunder det almindeligt kendte USA's Global Positioning System (GPS), den Russiske Føderations Global Orbiting Navigation Satellite System (GLONASS) og Europas Galileo.

Hvert af GNSS-systemerne anvender en konstellation af satellitter, der kredser om Jorden i en højde af 20, 000 km satellitter, arbejder sammen med et netværk af jordstationer. Oprindeligt udviklet af den amerikanske regering til militær navigation, satellitnavigationssystemer er nu meget brugt af alle med en GNSS-enhed, såsom en in-car SatNav, mobiltelefon eller håndholdt navigationsenhed, som kan modtage de radiosignaler, som satellitterne udsender.

Nordlyset forekommer ved nord- og sydmagnetiske poler, og er resultatet af kollisioner mellem gasformige partikler i jordens atmosfære med ladede partikler frigivet fra solens atmosfære.

Informere nye, mere robust teknologi

Forskerne mener, at denne øgede forståelse af nordlyset vil informere skabelsen af ​​nye typer GNSS-teknologi, som er robuste over for forstyrrelser fra nordlyset, og hjælpe med at påvirke GNSS-regler, der bruges i industrier som civil luftfart, arealforvaltning, drone teknologi, mobil kommunikation, transport og autonome køretøjer.

Ledende forsker og underviser i Institut for Elektronik- og Elektroteknik ved University of Bath, Dr. Biagio Forte, sagde:"Med stigende afhængighed af GNSS med den planlagte introduktion af 5G-netværk og autonome køretøjer, som er stærkt afhængige af GNSS, Behovet for nøjagtige og pålidelige satellitnavigationssystemer overalt i verden har aldrig været mere kritisk.

"Den potentielle virkning af unøjagtige GNSS-signaler kan være alvorlig. Selvom udfald i mobiltelefoner måske ikke er livstruende, upålidelighed i satellitnavigationssystemer i autonome køretøjer eller droner, der leverer nyttelast, kan resultere i alvorlig skade på både mennesker og miljøet.

"Denne nye forståelse af de mekanismer, der påvirker GNSS-udfald, vil føre til ny teknologi, der vil muliggøre sikker og pålidelig satellitnavigation."