电离层闪烁对GNSS的影响

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１ ４ 电离层 闪烁 对 电离层 延迟修 正 的影响 ． 无 电离层 闪烁 情 况 下 ， 星 升 起 时 ， 仰 角 变 卫 随
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化， 卫星信 号穿 越 电 离 层 的距 离 变短 ， 电离 层 延迟 逐渐 减小 ； 星降 落 时 ， 卫 电离 层 延迟 变化 趋 势 正 好
收 稿 日期 ： ０ ｌ ５ ｌ ２ １— 一Ｏ Ｏ 联 系 人 ：刘 钝 Ｅ ｍａ ： ｕ ．＠ ｌ ３ ｃ ｒ － ｉ ｄ ｎ １ ６ ．ｏ ｌ ｎ ２ １ ． ／ 球 定 位 系 统 ０ １３ 全
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降低将 影响载 波环 路 的测 量精 度 。闪烁 期 间 ， 载波 周跳 的发生 次数 也 大 幅增 加 。通 过对 ２ ０ ０ １年 电离
应 用 中可行 的针 对性减 缓措 施 。
关键 词 ： 电离层 闪烁 ； 全珠 导航 卫 星 系统 ； 能 ； 性 精度
中 图分类 号 ： ２ ８ ４ Ｐ ２ ．
文献标 志 码 ： Ａ
文章 编 号 ：１ ０ —２ ８ ２ ｌ ） ３０ ０ －５ ０ ８９ ６ （０ １ ０ —０ ５０ 烁 的影响更 为 复 杂 。这 种 复 杂性 一 方 面 表 现在 电
离 层修 正模 型进 行 补偿 ， 成 用 户定 位 精 度 降低 。 造 下 面将按 接 收机测 量定 位 的实 现流程 ， 电离层 闪 对 烁 的各 种影 响方式 进行 分析 。
１ １ 电离 层闪烁 对接 收信 号 强度的影 响 ．
系 统 的导 航 、 定位 和授 时功能 。对 于卫 星通 信系 统
而言， 电离层 闪烁 可 以引起通 信链 路 的 中断 ， 同时 ， 由于通信 网络 在很 大 程 度 上依 赖卫 星导 航 系 统 实
现 网络 内的 时间 同步 ， 电离层 闪烁 对卫 星导航 系 统
电离层 闪烁 将 引起 穿 越 其 中的 无 线 电信 号 的 快 速起伏 ， 现在 卫 星 导 航 接 收机 接 收 的 信号 上 ， 表
相反 。因此 ， 平 静 电 离层 情 况 下 ， 星 的倾 斜 电 在 卫
（ ｂ）
离层 延迟 应 为一条 光滑 的 曲线 。
图 １ 电 离 层 闪 烁 引起 的 卫 星 信 号 幅 度 的 衰 落 及 卫 星 的 仰 角 变 化 （ 口 ，０ ３年 ｌ 海 ２０ ０月 ｌ 日） ４
烈 ， 国南 方 区 域 正 处 于 磁 赤 道 异 常 区 的北 峰 区 我 域， 是全球 范 围 内 电离 层 闪烁 出现 最 频 繁 、 响 最 影
严重 的地 区之 一 。因此 ， 开展 电离 层 闪烁 研究 对 我 国卫 星导 航 、 信 系统 的建 设 都具 有重 要意 义 。重 通 点对 电离 层 闪烁对 卫星 导航 系统 的影 响进行 分析 ， 并进 一步 强调 电离 层 闪烁对 我 国低 纬 区 域影 响 的
电离层 闪烁 对 ＧＮ Ｓ的 影 响 Ｓ
徐 彬 ， 刘 钝
（． 军频 谱 管 理 办 公 室 ， 京 １０ ４ ，． 国 电波 传 播 研 究所 ， １海 北 ０８６２ 中 山东 青 岛 ２ ６ ０ ） ６ １ ７
摘 要 ： 电离层 闪烁是 影 响卫 星导航 系统 定位 性 能 的重要 因素 之 一 。 电 离层 闪烁 可造 成 ＧＮＳ Ｓ载 噪 比降低 ， 测量 误差增 大 ， 波周跳 次数 增 多， 离层修 正精 度 降低 ， 位 用精度 因子 载 电 定 变大等 影 响。 中 国南方 区域 是全 球 电 离层 闪 烁 多发 区之 一 ， 离层 闪烁 影 响 的 时空 范 围和程 电 度较 大 ， 我 国卫 星导航 应 用应 关 注的 问题 。针 对 电 离层 闪烁 影响 ， 出了我 国卫星导航 系统 是 提
使 信号 载噪 比快 速抖 动 、 噪 比下 降 ， 至 卫 星信 信 甚 号 的 中断 。图 １ 出 了闪烁 期 间 ， 给 卫星 信号 的典 型 变化 。
信 燎比变化 （Ｒ ８ 海 Ｄ ０ ３－０ １ Ｐ Ｎ ）一 ２ ０ 】 —４
的影 响也 将形 成对 通信 系统 的潜在 影 响 。 电离层 闪烁 效应 在 低 纬 的赤 道 异 常 区最 为 强
严重 性 ， 后提 出我 国卫 星 导航 系统 建设 中建议采 最 取 的针对 性减缓 措施 。
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ｌ 电离 层 闪 烁 对卫 星 导航 系统 影 响
与电离 层造 成 的信号 延迟 、 电离 层 暴引起 的 电 离层 电子含 量梯 度 变化 等影 响效 应不 同， 电离层 闪
Ｏ 概 述
卫 星信 号穿 越 电离层 时 ， 电离层 中存 在的 不均
匀 体结 构会 引起 信 号 强 度 和相 位 的 快 速 随机 起 伏 变 化 ， 种现 象称 为 电离层 闪烁 。对 于卫 星导航 系 这
离层 闪烁造 成卫 星信 号 的衰减 ， 响接 收机接 收信 影 号 的强 度 ， 因此 将 引起 测量 精 度 降 低 、 中 可视 卫 空
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层闪烁期 间我 国南方 区域 Ｇ Ｓ观 测数 据 的统 计 分 Ｐ
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析表 明 ， 发生电离层 闪烁时 ， Ｐ Ｇ Ｓ接 收机 的周跳 现象
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在一小 时内最多 可 以达 到 ２ ０次 左ຫໍສະໝຸດ Baidu右 ， 大 于 电离 ３ 远 层平静 时的次数 （ 一小 时 内最多不超过 ｌ 次 ） 。
星数 减少 等 一 系 列 影 响 ， 最 终 影 响用 户定 位 精 并 度 ； 一方 面 ， 成 闪 烁 的 电离 层 不 均 匀体 将 引 起 另 造 电离层 局域 性 的密度梯 度 变化 ， 这种 变化难 以用 电
统 而言 ， 电离 层 闪烁将 引起地 面 接收机 接 收到 的信
号 出现误 码 和信 号 畸 变 ， 响信 号 的测 量精 度 ， 影 闪 烁 强烈 时会 导致 接收机 跟踪 信号 的失 锁 ， 重影 响 严