Errors due to the tropospheric and ionospheric effects on the geographic location of data collection platforms

Abstract

ABSTRACT. The use of the Doppler shift measurements to locate a transmitter has been studied and tested within the Brazilian Environmental Data Collection System.To improve the location of Data Collection Platforms (DCPs) with their transmitters, some effects such as corrections due to the ionosphere and the troposphere have been considered in a previous work (Celestino et al., 2007) using simulated data and some initial error evaluation for one existing DCP. This work presents an evaluation of the impacts on the geographical location due to the ionospheric and the tropospheric effects, however using two meteorological DCPs and covering a longer test period (one year). The seasonal and day-night effects are also analyzed during this test period. The results of the analysis indicated that correction of the ionospheric and tropospheric effects can, on the average, reduce the location errors to the scale between ten and hundred meters for the test conditions independent of the DCP location that was used. Due to the complexity of modeling sources of errors in the location of a platform, still a considerable work need to be done to reduce location errors in the system. Initial analysis indicates that the knowledge of the satellite position can be another significant source of platform position error.Keywords: geographical location, Data Collection Platforms, Doppler shift, tropospheric and ionospheric effects. RESUMO. O uso de medidas do desvio Doppler para localizar um transmissor foi estudado e testado considerando o Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambien-tais. Para melhorar a localização de plataformas de coleta de dados (PCDs), com os seus transmissores, alguns efeitos como a correção devidoà ionosfera eà troposfera, foram considerados no trabalho de Celestino et al. (2007) usando dados simulados e algumas avaliações dos erros iniciais de umaúnica PCD. Este trabalho apresenta uma avaliação dos impactos sobre a localização geográfica, devido aos efeitos da ionosfera e da troposfera, entretanto usando duas PCDs meteorológicas e cobrindo um período mais longo de testes (um ano). Os efeitos, sazonal e dia-noite, também são analisados durante este período experimental. Os resultados das análises indicam que a correção dos efeitos da ionosfera e da troposfera pode, em média, reduzir os erros de localizaçãoà escala entre dez e cem metros para as condições de testes independente da localização da PCD que foi utilizada. Devidoà complexidade da modelagem das fontes dos erros na localização de uma plataforma, um trabalho considerável ainda precisa ser feito para reduzir o erro de localização no sistema. A análise inicial indica que o conhecimento da posição do satélite pode ser outra fonte significativa do erro na posição da plataforma.Palavras-chave: localização geográfica, plataformas de coletas de dados, desvio Doppler, correção dos efeitos da ionosfera e da troposfera. INPE/DSE,