Implementação e operacionalização de algoritmos para detecção e predição de cintilações ionosféricas, desenvolvimento de casos de teste de simulação de cintilação e automatização de armazenamento de dados de receptores de GNSS

• Processo: 24/04184-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Vigência (Início): 01 de maio de 2024
• Vigência (Término): 30 de abril de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Geociências - Geofísica
• Acordo de Cooperação: CNPq - INCTs
• Pesquisador responsável: Eurico Rodrigues de Paula
• Beneficiário: Patrícia Mara de Siqueira Negreti
• Instituição Sede: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 17/50115-0 - INCT 2014: tecnologia GNSS no suporte à navegação aérea, AP.PP
• Assunto(s): Ionosfera
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: cintilações ionosféricas | monitoramento de cintilações ionosféricas | sinais GNSSs | ionosfera

Resumo

O uso de sistemas de posicionamento por satélites (GNSS) para a navegação aérea constitui umatendência mundial na atualidade e será a principal tecnologia adotada no futuro para a determinação de posição das aeronaves em todas as fases do voo. O uso de tecnologia desta natureza apresentainúmeras vantagens com uma considerável redução na necessidade de instalação de equipamentos emsolo, otimização do espaço aéreo com rotas, redução do tempo de voo e consequente economia decombustível, dentre outros. Inserido neste contexto, destaca-se o sistema GBAS (Ground-BasedAugmentation System), tecnologia que faz uso de sistemas GNSS, sobretudo o sistema deposicionamento global americano (GPS) com a transmissão de correções para a melhora da acurácia na determinação de posição visando a conduzir aeronaves para um pouso de precisão. Entretanto, ossinais do sistema GPS, assim como o de qualquer outro sistema de posicionamento por satélite, sofre forte influência da camada ionosférica, com a introdução de erros que podem afetar os requisitos de acurácia, integridade, disponibilidade e continuidade exigidos pela Organização de Aviação Civil Internacional (OACI). A camada ionosférica apresenta comportamentos distintos em função da localização (sobretudo com a variação de latitude), da hora do dia, do período do ano e do ciclo de atividade solar, cujo período é de onze anos. A ionosfera sobre o território brasileiro, em especial nas regiões de ocorrência da anomalia da ionização equatorial, apresenta características singulares com relação ao restante do planeta, pela concentração de fenômenos e anomalias que ali ocorrem, fazendocom que o desempenho de sistemas de posicionamento por satélite na região seja pior quando comparado a regiões como os Estados Unidos e a Europa, por exemplo. Por esta razão, a aplicação detecnologias baseada em GNSS na aviação sobre o território brasileiro exige uma avaliação profundados efeitos da ionosfera. Estudos nesse sentido revestem-se de grande importância em razão doscriteriosos requisitos de segurança envolvidos na aviação, por envolver risco de vidas humanas. Diante deste cenário, a proposta de criação deste INCT visa realizar uma análise detalhada dos modelos de decorrelação de erros devido à ionosfera (modelo de risco), desenvolvidos para uso nos Estados Unidos, que garantem a segurança da operação para sistemas de pouso de precisão, como o GBAS. Tais modelos exigem uma análise de viabilidade para uso no Brasil, uma vez que as condições ionosféricas são bastante distintas daquelas para onde foram desenvolvidos os modelos.Adicionalmente, serão propostas adaptações e melhorias neste modelo de risco a fim de adequá-lo à realidade brasileira de modo a atender os critérios de acurácia, integridade, continuidade edisponibilidade exigidos pela OACI. Para o desenvolvimento do projeto em tela, faz-se necessário um conjunto consistente e abrangente de dados de receptores de GNSS em território nacional a fim de subsidiar as análises das especificidades da ionosférica brasileira e a consequente viabilização do uso de tecnologias GNSS para a navegação aérea. Por isso, propõe-se uma ampliação das redes de monitoramento contínuo existentes compostas por receptores GNSS com capacidade de medição dos parâmetros mais importantes da atividade ionosférica: o Conteúdo Eletrônico Total (CET) e os índices de cintilação ionosférica (S4 e P2). A demanda exposta foi apresentada pelo Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA) para atender a comunidade brasileira com um serviço seguro para procedimentos de pouso de precisão. Os dados de receptores GNSS desta nova rede poderão ser utilizados para a otimização do desempenho dos receptores GNSS durante a incidência de cintilações ionosféricas e ainda para disponibilizar aos usuários mapa em tempo real dos erros causados pelo atraso ionosférico e da ocorrência de cintilação.