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1 Hz GNSS电离层相位闪烁因子提取及在北极区域的验证

2021-04-01赵东升李宸栋张克非

测绘学报 2021年3期

赵东升,李 旺,李宸栋,唐 旭,张克非

1. 中国矿业大学环境与测绘学院,江苏 徐州 221116; 2. 宁波诺丁汉大学理工学院,浙江 宁波 315100; 3. 南京信息工程大学遥感与测绘学院,江苏 南京 210044

全球导航卫星系统(GNSS)已经成为监测电离层的重要手段[1-4]。电离层闪烁是电离层中的不规则体,是近地磁赤道和地磁极区域频发的一种天文灾害[5],会对穿越其中的GNSS信号造成衍射和散射,进而使得GNSS信号的振幅或者相位剧烈波动,降低GNSS信号的信噪比甚至失锁,给GNSS系统位置、导航与时间(PNT)服务的稳定性带来巨大挑战[6-8]。电离层闪烁因子是电离层闪烁对GNSS信号影响的定量表征,可以反映出电离层闪烁的强弱,是实现电离层闪烁的监测、建模、预报的基础数据[9],对于科学认识电离层闪烁发生规律、修正或减弱电离层闪烁对GNSS的不利影响进而实现高精度定位具有重要意义。

为了测量电离层闪烁对GNSS信号的影响,通常需要电离层闪烁监测接收机(ionospheric scintillation monitoring receivers,ISMR),它可以直接给出两类闪烁因子:振幅闪烁因子(S4)和相位闪烁因子(σφ)。由于ISMR运行在50 Hz的采样频率,使得ISMR可以直接跟踪到由于电离层闪烁而产生的信号振幅和相位的变换,但是这也导致其需要较大的存储空间,且价格较贵,限制了ISMR的布站数量。当前布设ISMR的电离层闪烁监测网络主要有欧洲航天局的Monitor项目、巴西的CIGALA/CALIBRA、ICEA和LISN项目和加拿大高纬度北极电离层闪烁监测网络(CHAIN),共约100个测站。相比于ISMR,采样频率通常在1 Hz及以下的接收机分布十分广泛,基本可以实现对陆……

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