Space weather forecasting and its importance for the power and communication industry have inspired research related to TEC forecasting lately. Research has attempted to establish an empirical model approach for TEC prediction. In this paper, artificial neural networks (ANNs) have been applied in total electron content using GPS Ionospheric Scintillation and TEC Monitor (GISTM) data from UKM Station. The TEC prediction will be useful in improving the quality of current GNSS applications, such as in automobiles, road mapping, location-based advertising, personal navigation or logistics. Hence, a neural network model was designed with relevant features and customised parameters. Various types of input data and data representations from the ionospheric activity were used for the chosen network structure, which was a three-layer perceptron trained by feed forward back propagation method and tested on the chosen test data. We found that the optimum RMSE occurred with 10 nodes as the best NN for GISTM UKM station for the studied period with RMSE 1.3457 TECU. An analysis was made to compare the TEC from the measured TEC with neural network prediction and from IRI-corr model. The results showed that the NN model forecast the TEC values close to the measured TEC values with 9.96% of relative error. Thus, the forecasting of total electron content has the potential to be implemented successfully with larger data set from multi-centred environment.
Ionosfera merupakan satu lapisan atmosfera bumi yang mengandungi elektron bebas dan boleh memberi kesan ralat
kepada perambatan gelombang elektromagnetik terutama kepada sistem kedudukan global (GPS). Kesan jumlah
kandungan elektron (TEC) dan fenomena melibatkan sistem suria-magnetosfera-ionosfera-termosfera kepada isyarat
satelit dan komunikasi radio sentiasa berubah. Kajian ini memfokuskan kepada perubahan TEC ketika aktiviti suria
di tahap minimum. Objektif utama kajian ini adalah untuk mengkaji variasi TEC di rantau Malaysia terhadap masa
harian, perubahan musim, aktiviti suria dan medan magnet bumi. Isyarat GPS yang disebarkan pada dua frekuensi
jalur L1 dan L2 mengandungi data kod dan fasa membolehkan pengiraan TEC diperoleh menggunakan GPS. Data GPS
pada tahun 2007 yang diperoleh daripada Jabatan Ukur dan Pemetaan Malaysia (JUPEM), digunakan dalam kajian ini.
Hasil kajian di Asia Tenggara menunjukkan ketika musim ekuinoks, nilai purata TEC dicatatkan tinggi iaitu 35 TEC unit
(TECU) berbanding dengan nilai purata TEC pada soltis yang mencatatkan bacaan 25 TECU. Aktiviti suria didapati lebih
memberi kesan kepada perubahan TEC berbanding dengan medan magnet bumi dengan faktor kolerasi antara aktiviti
suria adalah lebih tinggi iaitu 0.64 berbanding dengan medan magnet bumi iaitu 0.34 sahaja. Kajian ini tertumpu ketika
aktiviti suria di tahap minimum dengan keadaan medan magnet bumi secara puratanya adalah senyap. Ini seterusnya
membolehkan hasil kajian ini menjadi asas kepada maklumat mengenai ionosfera di Malaysia.
Lapisan ionosfera berhampiran kawasan khatulistiwa geomagnetik sering terdedah kepada gangguan pada waktu malam yang dikenali sebagai gelembung plasma (PBB). Kehadiran PBB boleh meningkatkan kadar perubahan amplitud dan fasa isyarat radio yang melaluinya dan memberi kesan terhadap sistem komunikasi dan navigasi. PBB biasanya terjadi secara berturutan dengan satu demi satu struktur muncul pada waktu senja. Walau bagaimanapun, waktu dan lokasi kemunculan PBB tidak dapat diramal kerana punca awal pembentukannya masih belum dikenal pasti. Walaupun pelbagai peralatan telah dibangunkan untuk mencerap PBB, namun setiap alat pengukuran dibataskan oleh resolusi ruang dan masa. Dalam kajian ini, struktur PBB dalam dua dimensi (2D) dicerap menggunakan rangkaian penerima GPS dengan kepadatan yang tinggi di Asia Tenggara. Data GPS dikumpulkan daripada 127 stesen penerima dengan jarak sekitar 30 hingga 120 km di antara satu sama lain. Jumlah kandungan elektron (TEC) diperoleh berdasarkan perbezaan antara dua isyarat yang dipancarkan oleh setiap satelit GPS. Kehadiran PBB dikesan menggunakan indeks kadar perubahan TEC (ROTI) bagi semua laluan isyarat dari satelit kepada penerima. Struktur 2D PBB diperoleh dengan mempuratakan data GPS ROTI ke dalam grid bersaiz 0.45o latitud× 0.45o longitud dan dipetakan pada ketinggian 300 km. Kajian kes pada malam 18 Mac 2011 menunjukkan kemunculan enam struktur PBB yang berturutan pada waktu senja apeks di sepanjang longitud 95oT hingga 120oT. Struktur-struktur PBB tersebut muncul dengan jarak di antara 100 hingga 550 km. Jarak kemunculan sturuktur PBB memainkan peranan penting dalam menentukan punca pembentukannya yang dipercayai berbentuk seakan gelombang.