GNSS Radio Occultation (GNSS-RO) 신호는 저궤도 위성에서 수신되기까지 전리권 및 대류권을 통과하며 굴절 및 지연된다. 특히 전리권 고도에서는 GNSS-RO 신호 지연량으로부터 신호 경로 내 총전자량 (Total Electron Content, TEC)을 산출할 수 있으며, 이는 다양한 역산 기법을 통한 전리권 전자 밀도 분포 모델링에 활용될 수 있다. 일반적으로 전리권 고도에서는 전파가 직선 경로로 전파된다고 가정하며, 이에 근거하여 이 중 주파수 반송파 측정치의 차분을 통해 신호 지연량 및 TEC를 산출한다. 그러나 전리권에서의 전파 굴절 및 분산 효과로 인해 이중 주파수 TEC 추정값에 잔여 오차가 포함되며, 특히 태양 활동 극대기와 같이 고도에 따른 굴절률 변화량이 높을 때 오차가 크게 증가할 수 있다. 현재 태양 활동 극대기에 진입함에 따라 해당 오차를 정량화하고 분석하는 연구의 중요성이 더욱 부각된다. 본 논문에서는 광선 추적 시뮬레이션을 활용하여 태양 활동 극대기의 낮과 밤 조건에서의 잔여 굴절 오차 양상을 분석한다.

Preliminary Assessment of Residual Bending Error in GNSS-RO Total Electron Content Using Ray Tracing Simulation

Jaehee Chang, Jiyun Lee*

GNSS Radio Occultation (GNSS-RO) signals experience propagation delay as they traverse the ionosphere and troposphere before being received by low Earth orbit satellites. At ionospheric altitudes, the GNSS-RO signal delay can be utilized to derive the Total Electron Content (TEC) along the signal path, which can subsequently be applied to ionospheric electron density reconstruction through various inversion techniques. Conventionally, radio wave propagation in the ionosphere is assumed to follow a straight-line path. Based on this assumption, signal delay and TEC are calculated through a simple differencing of dual-frequency carrier phase observations. However, due to refraction and dispersion effects in the ionosphere, residual errors are inherent in dual-frequency TEC estimates, with error magnitudes potentially increasing significantly during periods of high solar activity. As we currently approach solar maximum, the importance of quantifying and analyzing the residual bending error becomes increasingly evident. This study employs ray tracing simulation to examine residual bending errors under daytime and nighttime conditions during solar maximum.

Keywords: GNSS radio occultation, ionosphere, total electron content, residual bending error

Speaker 장재희 한국과학기술원