電離層、閃爍和衛(wèi)星信號
來自GNSS衛(wèi)星的信號傳播20,000km到達地球,大部分行程基本上暢通無阻。然而,在地球大氣層中,尤其是電離層(地球上方100至1000km之間的帶電層)中,GNSS信號發(fā)生折射和衍射,可導(dǎo)致信號延遲和失真。
顧名思義,電離層包含帶電荷或被電離的粒子,這是與太陽發(fā)射的高能粒子相互作用的結(jié)果。這些電離粒子平穩(wěn)或均勻分布時,GNSS接收機可以根據(jù)模型計算它們對衛(wèi)星信號的影響。當(dāng)電離層出現(xiàn)不規(guī)則狀況時,問題出現(xiàn)了。這些不規(guī)則狀況為電離層電子密度的局部波動,可使GNSS信號的相位和振幅失真,產(chǎn)生稱為閃爍的波動。電離層閃爍(IS)通常用兩個指數(shù)來表示:
S4:振幅閃爍指數(shù),和
何處?
閃爍事件在地磁赤道附近區(qū)域發(fā)生的最多、最密集,南極和北極也會發(fā)生,但是程度較小。與其他自然現(xiàn)象類似,它們的出現(xiàn)是不可預(yù)測的,西歐和美國的中緯度地區(qū)也曾報道過閃爍事件。
何時?
太陽運動用太陽黑子數(shù)量來衡量,大量記錄資料證明存在11年的周期性。太陽活動高峰期的特征是頻繁的太陽耀斑,一陣陣釋放出強大的高能質(zhì)子和X射線。這些粒子然后與地球大氣層相互作用,使接近太陽活動高峰期的年份閃爍事件增加。閃爍事件還在每天的歷程中表現(xiàn)出變化,日落促使電離層活動急劇增加,可持續(xù)數(shù)小時之久。
閃爍事件還在每天的歷程中表現(xiàn)出變化,日落促使電離層活動急劇增加,可持續(xù)數(shù)小時之久。
閃爍對GNSS定位意味著什么?
GPS或者更普遍的GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))接收機利用環(huán)繞地球軌道飛行的衛(wèi)星發(fā)送的信號計算它們的位置。太陽活動的增加會產(chǎn)生所謂的電離層閃爍事件,降低衛(wèi)星信號的質(zhì)量。對于標(biāo)準(zhǔn)型GNSS接收機,溫和的閃爍可使位置精度降低數(shù)米。更嚴(yán)重的閃爍可造成周跳,極端情況下,可導(dǎo)致信號鎖完全缺失。這些時候,即便正常的無線電通信也會被閃爍嚴(yán)重干擾。因此,無論您在巴西從事精準(zhǔn)農(nóng)業(yè),在阿拉斯加進行石油勘探,還是在新加坡經(jīng)營大型建設(shè)項目,最好確保您的精準(zhǔn)GNSS系統(tǒng)具有電離層穩(wěn)健性。
磨礪我們的IONO+算法
巴西是一個經(jīng)常被閃爍困擾的國家,作為在這個國家參與各種項目的直接成果,Septentrio開發(fā)出IONO+技術(shù)。采用IONO+技術(shù)的Septentrio接收機,能夠在阻擾標(biāo)準(zhǔn)型接收機的條件下持續(xù)跟蹤信號。它還使Septentrio接收機能夠識別閃爍事件,限制它們可能對位置精度產(chǎn)生的任何不利影響。上圖表示的是靜態(tài)接收機在閃爍期間計算的高度:IONO+算法正確識別受閃爍影響的信號,將其從位置計算中去除。
IONO+技術(shù)的目的是減輕正?;顒雍烷W爍的電離層的不利影響。采用標(biāo)準(zhǔn)RTK定位技術(shù)時,通常需要參考站網(wǎng)絡(luò),對電離層延遲進行插補,在流動站對它們進行補償。采用IONO+技術(shù)時,電離層延遲在內(nèi)部估算,不需要參考站網(wǎng)絡(luò)。一個基線達40km的參考站就足夠,如果電離層處于平靜狀態(tài),基線甚至可達80km。
更多詳細信息和實例,請參見我們的技術(shù)論文(英文版):CALIBRA:在巴西減輕電離層閃爍對精確定位的影響。
摘錄自:https://www.septentrio.com/zh-hans/ionodianlicengshanshuojiance
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