科普 | 關于電離層閃爍對GNSS的影響
受近日劇烈日冕物質(zhì)拋射活動影響，11月5日夜間至6日凌晨，地球發(fā)生G3等級地磁暴，多位攝影愛好者和游客在祖國最北端的黑龍江漠河市北極村拍攝到了神奇的極光美景。
此次出現(xiàn)的極光持續(xù)了七個多小時。在北緯79度的中國北極黃河站，也觀測到了強烈的極光活動，這表明這次磁暴影響范圍巨大。
這次（太陽）活動非常強烈，極光離漠河還是比較近，所以才有機會看到極光比較低的部分，也就是綠色的部分，這就是看見綠色極光的原因。G3級的磁暴是比較強烈，漠河正好是黑天的時候，大概率能看到。
極光（Aurora），是一種絢麗多彩的等離子體現(xiàn)象。極光的形成原因是由于太陽帶電粒子流（太陽風）進入地球磁場，在地球南北兩極附近地區(qū)的高空，夜間出現(xiàn)的燦爛美麗的光輝。在南極被稱為南極光，在北極被稱為北極光。地球的極光是來自地球磁層或太陽的高能帶電粒子流（太陽風）使高層大氣分子或原子激發(fā)（或電離）而產(chǎn)生。
GNSS信號在地球大氣層、尤其是電離層（地球上方100到1000公里之間的帶電層）中的折射和衍射可能會導致信號延遲和失真。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。當電離層出現(xiàn)不規(guī)則狀況時，問題就出現(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。
GNSS接收機使用來自繞地衛(wèi)星的信號來計算其所在的位置。太陽活動的增加會導致電離層發(fā)生閃爍事件，從而降低衛(wèi)星信號的質(zhì)量。對于標準GNSS接收機而言，輕微的閃爍便足以使定位精度降低多達幾米。更劇烈的閃爍會導致周跳，或者在最極端的情況下，會導致信號完全失鎖。在這些情況下，即使是正常的無線電通信也會受到閃爍的嚴重干擾。
電離層的活躍情況也呈現(xiàn)日變化性和季節(jié)性。一般來說,發(fā)生在春夏之交和秋冬之交。4月至7月間,北京時間20:00至02:00頻繁活躍;10月至11月間,北京時間12:00至18:00頻繁活躍,20:00至02:00偶爾活躍。隨著第25個太陽活動周期的到來，電離層變得更加難以預測。這場太陽活動周期以11年為單位，于2019年12月開始加劇上升，預計2025年7月達到峰值這種影響都會延續(xù)。
為了避免因電離層閃爍對無人機、無人車等應用終端的接收機帶來干擾，造成定位精度下降、信號失鎖、無法定位定向的情況。小編強烈推薦幾款具備電離層抑制閃爍抑制功能技術的接收機。
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