最近朋友圈多了很多电离层相关的文章,我也收到了很多朋友关于抗电离层闪烁GNSS RTK接收机的咨询和曾经关于IONO+技术讨论的延续。刚好公司网站有一篇相关内容的文章,在这里分享给大家参考和讨论。由于本人翻译水平和相关专业知识的不足,文中如有错谬之处还请大家包容和指正。在这里先说一句,Septentrio的电离层闪烁监测和抑制功能IONO+不是一个新开发的功能,已经过市场多年的检验, 同时也是Septentrio 全系GNSS接收机产品的标配功能。

GNSS卫星信号之电离层闪烁事件
来自GNSS卫星的信号跨越了两万多公里抵达地球,在这段旅程的大半部分时间中这些信号都是畅通无阻的。然而,GNSS信号在地球大气层、尤其是电离层(地球上方100到1000公里之间的带电层)中的折射和衍射可能会导致信号延迟和失真。

顾名思义,电离层包含带电荷或被电离的粒子,这是与太阳发射的高能粒子相互作用的结果。这些电离粒子平稳或均匀分布时,GNSS接收机可以根据模型计算它们对卫星信号的影响。当电离层出现不规则状况时,问题就出现了。这些不规则状况为电离层电子密度的局部波动,可使GNSS信号的相位和振幅失真,产生称为闪烁的波动。电离层闪烁 (IS) 通常用两个指数来表示:
• S4:振幅闪烁指数
• σφ:相位闪烁指数

何时?
太阳活动遵循有据可查的11年周期(以太阳黑子的数量测量)。在太阳活动高峰期,频繁的太阳耀斑释放出强大的高能质子和X射线爆发。这些粒子随后与地球大气相互作用,导致在接近太阳活动高峰的年份闪烁事件增加。
闪烁事件还在每天的历程中出现变化,日落促使电离层活动急剧增加,并可持续数小时之久。

何处?
闪烁事件在赤道周围区域最为频繁和强烈,比如南美洲、非洲、东南亚以及中国南部地区。闪烁事件在两极也有发生,但程度较轻。与其他自然现象类似,闪烁是不可预测的,西欧和美国的中纬度地区也曾报道过闪烁事件。

闪烁对GNSS定位意味着什么?
GNSS接收机使用来自绕地卫星的信号来计算其所在的位置。太阳活动的增加会导致电离层发生闪烁事件,从而降低卫星信号的质量。对于标准GNSS接收机而言,轻微的闪烁便足以使定位精度降低多达几米。更剧烈的闪烁会导致周跳,或者在最极端的情况下,会导致信号完全失锁。在这些情况下,即使是正常的无线电通信也会受到闪烁的严重干扰。因此,无论您是在巴西从事精准农业、在阿拉斯加进行石油勘探、在新加坡开展大型建设项目亦或是在中国南方区域进行无人机植保作业或物流配送,都应该确保您的高精度GNSS接收机具有相对应的电离层抑制机制来保证其定位和定向功能及性能。
打磨我们的IONO+算法
自2010年开始,由于参与了巴西这个经常受闪烁困扰的国家的各种GNSS项目应用,促使Septentrio开发出了IONO+技术。即使是在会降单点GNSS接收机性能的条件下,支持IONO+的Septentrio接收机也可以继续跟踪信号。这项技术还使Septentrio接收机能够识别闪烁事件并降低它们可能对定位精度产生的任何不利影响。

上图显示了闪烁事件期间静态接收机计算出的高度,其中绿色曲线表示受闪烁影响的定位,蓝色曲线表示具有内置抗电离性能的接收机的定位。IONO+算法正确识别并从位置计算中删除了受闪烁影响的信号。
IONO+技术旨在减轻正常活动和电离层闪烁的不利影响。使用IONO+技术,GNSS接收机可以在内部估算电离层延迟,从而实现正常电离层活跃期更长的RTK基线(可达80KM)和更高的RTK定位结果(0.6cm+0.5ppm)以及电离层活跃时稳定可靠的观测值、定位和定向结果输出两大功能。

更多详细信息和实例,请参见我们的技术论文
CALIBRA: Mitigating the impact of ionospheric scintillation on Precise Point Positioning in Brazil

如果您想做电离层闪烁的深入研究,可以使用我们的全星座、全频点GNSS电离层监测接收机 PolaRx5S

关于Septentrio
Septentrio为高性能应用提供多频多模GNSS高精度定位技术。可靠的厘米级定位实现了机器的自动化、保证了操作的连续性、提高了安全性。Septentrio为机器人和机械自动化、建筑、测绘、海事、物流和无人机(UAV)等工业应用提供高精度、高可靠的定位解决方案。
Septentrio总部设在比利时鲁汶,在洛杉矶、上海、首尔和横滨设有分支机构,并在世界各地拥有众多合作伙伴。要了解Septentrio及其产品的更多信息,请访问www.septentrio.com网站。
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