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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(dá)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(jī)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

• σφ：相位閃爍指數(shù)

      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(qiáng)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(jī)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(jī)，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(jìn)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(jī)，能夠在阻擾標(biāo)準(zhǔn)型接收機(jī)的條件下持續(xù)跟蹤信號。它還使Septentrio接收機(jī)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(jī)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(jìn)行插補(bǔ)，在流動站對它們進(jìn)行補(bǔ)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(dá)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(dá)80km。

更多詳細(xì)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