ComNav撰写了以下文章,解释GNSS测量员如何减轻电离层扰动(如太阳黑子和耀斑)对位置测量精度的影响。
全球卫星导航系统,简称GNSS,指的是基于人造卫星的24小时定位和授时系统,可以为用户提供精确的三维坐标、速度和时间。由这些定位系统提供的测量可能有一定程度的误差,这是由大气因素(包括电离层)引起的。太阳活动,如太阳黑子和耀斑,可以不定期地干扰电离层。
什么是电离层?
电离层通常被定义为地球表面以上大约60至1000公里的部分电离大气区域。有些人还把磁层,即大气中完全电离的部分,看作电离层。电离层具有大量的自由带电粒子和离子,它们可以干扰通过电离层传播的电磁波的强度。
电离层如何影响RTK测量?
影响GNSS测量的最大误差之一可归因于电离层延迟,当电离层中的自由电子数量足以影响GNSS信号传输时,就会发生电离层延迟。对GNSS系统的影响程度由载频和TEC(总电子含量)的浓度决定。
电离层延迟引起的距离误差白天可达15米左右,夜间可达3米左右,天顶方向最大可达50米,水平方向最大可达150米。就相对定位而言,电离层相关性在短基线上很强,因此电离层延迟可以在很大程度上被消除。然而,在较长的基线情况下,它会留下显著的残差,使得很难获得精确的整数模糊度。
电离层以两种方式影响RTK定位:
- 在电离层活动强烈时,双差模糊度增大,突出了整数模糊度求解的难度。
- 当电离层或地磁异常时,估算的大气修正值与计算的修正值有一定的偏差。以往的研究表明,超过8 cm的高阶电离层项的残差会对模糊解和坐标估计产生不利影响。
测量员如何减轻电离层效应?
1.测量人员应在太阳耀斑和太阳辐射较弱的时候进行测量,特别是进行高精度测量。一般来说,阳光越强,电离层就越活跃。因此,电离层效应在下午2点左右达到峰值,建议测量员避免在中午工作。
然而,在大多数情况下,电离层效应是复杂和不断变化的,因为它也受到诸如太阳活动和地磁活动等因素的影响。建议用户重复测量几次。
2.建议测量员在电离层效应活跃时采用超短基线测量,以确保定位结果的可靠性。RTK是基于参考站提供的修正,这些修正可以消除火星车站的常见误差,因此如果这两个站的电离层相差较大,则不能消除电离层误差。测量员可以选择使用较长的基线进行测量,或者在夜间进行要求更高精度的测量。对于新的测量点,至少应安排两次不同时段的观测,以达到更可靠的精度。
3.测量人员还可以采用其他有效的方法来消除或纠正电离层效应,例如PPP-RTK,它是基于卫星基地广播电台的绝对修正值,而不依赖于地面基站。