电离层闪烁对GNSS的影响
电离层闪烁对ＧＮＳＳ的影响
徐彬 ，刘 钝
（１．海军频谱管理办公室，北京１００８４６，２．中国电波传播研究所，山东青岛２６６１０７）
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 ＧＮＳＳ载噪比降低，测量误差增大，载波周跳次数增多，电离层修正精度降低，定位用精度因子
变大等影响。中国南方区域是全球电离层闪烁多发区之一，电离层闪烁影响的时空范围和程 度较大，是我国卫星导航应用应关注的问题。针对电离层闪烁影响，提出了我国卫星导航系统
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；性能；精度
中图分类号：Ｐ２２８．４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８—９２６８（２０ｌ１）０３—０００５－０５
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，这种现象称为电离层闪烁。对于卫星导航系 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，影响信号的测量精度，闪
烁强烈时会导致接收机跟踪信号的失锁，严重影响
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 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
烈，我国南方区域正处于磁赤道异常区的北峰区
域，是全球范围内电离层闪烁出现最频繁、影响最 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、通信系统的建设都具有重要意义。重
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 严重性，最后提出我国卫星导航系统建设中建议采
取的针对性减缓措施。
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
收稿日期：２０１ｌ—Ｏ５一ｌＯ 联系人：刘钝Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｕｎ．１＠ｌ６３．ｃｏｒｎ ２０１１．３／全球定位系统 烁的影响更为复杂。这种复杂性一方面表现在电
离层闪烁造成卫星信号的衰减，影响接收机接收信 号的强度，因此将引起测量精度降低、空中可视卫
星数减少等一系列影响，并最终影响用户定位精
度；另一方面，造成闪烁的电离层不均匀体将引起 电离层局域性的密度梯度变化，这种变化难以用电
离层修正模型进行补偿，造成用户定位精度降低。
下面将按接收机测量定位的实现流程，对电离层闪 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 电离层闪烁将引起穿越其中的无线电信号的 快速起伏，表现在卫星导航接收机接收的信号上，
使信号载噪比快速抖动、信噪比下降，甚至卫星信 号的中断。图１给出了闪烁期间，卫星信号的典型
变化。
∞ 基 棼 坦 信燎比变化（ＰＲＮ８）一海Ｄ ２００３－】０—１４
・ ５ ・
７０
６０ Ｉ ＰＲ
、
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（ｂ） 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（海口，２００３年ｌ０月ｌ４日）
从图中可以看出，电离层闪烁使得接收的卫星 信号信噪比下降，从典型的信号强度５Ｏ ｄＢ／Ｈｚ下
降到４Ｏ ｄＢ／Ｈｚ甚至更低，信号衰落幅度可达ｌ３～ ２０ ｄＢ，严重情况下还可以发生卫星信号跟踪的中
断。尤其从ＰＲＮ ８号卫星的影响可以看出，电离
层闪烁造成的信号中断持续时间较长，达５分钟左 右；信号受闪烁影响期间，卫星仰角较高，表明该卫
星信号受到强电离层闪烁影响。 １．２ 电离层闪烁对测量精度的影响
ＧＮＳＳ接收机伪距测量精度与卫星信号的载 噪比密切相关，随载噪比的降低和闪烁影响的增
大，接收机环路跟踪误差增大。无电离层闪烁时，
ＧＮＳＳ接收机接收的信号载噪比一般为４５～５Ｏ ｄＢ／Ｈｚ，对于高精度测量接收机而言，码伪距测量
精度可优于２０ ｃｍ．强闪烁情况下，接收机接收的 卫星信号载噪比将下降到３Ｏ～３５ ｄＢ／Ｈｚ．由文献
［６］的仿真结果可知，此时接收机的伪距测量精度 将降至米级。当信号的载噪比进一步降低时，接收
机一般处于失锁的临界状态，其输出的伪距具有很
大的不确定性。闪烁期间实际测量数据的分析也 表明，此时单频用户定位误差可以达到几百米甚至 上千米的量级，定位结果已不可信 ］。
文献［５］中闪烁期间的实测数据分析表明，存
在电离层闪烁情况下，ＧＰＳ接收机码伪距的测量
精度普遍较低，并且，强烈的电离层闪烁造成了卫
星信号中断。
１．３ 电离层闪烁对载波周跳的影响 电离层闪烁造成的ＧＮＳＳ接收机载噪比降低，
同样将影响接收机的载波测量。卫星信号载噪比的
・ ・ 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２００１年电离
层闪烁期间我国南方区域ＧＰＳ观测数据的统计分
析表明，发生电离层闪烁时，ＧＰＳ接收机的周跳现象 在一小时内最多可以达到２３０次左右，远大于电离
层平静时的次数（一小时内最多不超过ｌ 次） 。
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，卫星升起时，随仰角变 化，卫星信号穿越电离层的距离变短，电离层延迟
逐渐减小；卫星降落时，电离层延迟变化趋势正好
相反。因此，在平静电离层情况下，卫星的倾斜电 离层延迟应为一条光滑的曲线。
与电离层闪烁相关的电离层不均匀体可造成 局域电离层电子密度增强，卫星信号经过上述区域
时，倾斜电离层延迟将不再遵循上述变化规律。增
强的电子密度使得电离层倾斜延迟随卫星仰角的
升高，没有减小反而增大，这样就使得电离层模型
不能准确描述由于电离层不均匀体造成的电离层 倾斜延迟变化，从而影响了硬件延迟估计精度，并
进一步影响电离层网格模型的实现精度［５ 。
１．５电离层闪烁对ＤＯＰ的影响
电离层闪烁可以造成卫星跟踪中断，从而影响
用户定位中可用的卫星数及卫星的空间分布。尤
其是对于较低仰角的卫星，由于其载噪比较低，因 此更容易受到电离层闪烁的影响。而上述卫星跟
踪的中断，往往引起较大的ＤＯＰ突变 ］，严重影响
接收机的定位精度。
１．６ 电离层闪烁对用户定位性能的影响
电离层闪烁对卫星导航系统定位性能的上述
影响之间是互相影响的，这些影响效应一起造成了
用户最终定位精度的降低。图２给出了闪烁期间，
１０００
５００
Ｏ
＿５００ 删 １０００
．１５００ 定位误差随时间的变化（海口２００３—１０－１４ ｉ １一一ｘｌ＿～Ｚ ｌ
１１ ５ １２ １２ ５ １３ １３ ５ １４ １４ ５ 时间（ＵＴ Ｊ
图２一般导航定位实现中。用户东北天坐标 相对于参考点的偏差
ＧＮＳＳ Ｗｏｒｌｄ ｏｆ Ｃｈｉ
ｎａ／２０１１．３ 单频用户的定位结果。可以看出，用户的位置发生
巨大的位置跳变。进一步的分析表明，电离层闪烁 造成多颗的卫星失锁，引起用户可用卫星数的快速
变化（图３），在这些时间段内，用户定位结果发生
大的位置跳变。
衽 ⅢＩ｝Ｉ ＰＩ 墨 坦 侧 Ｈ’ 旺 Ｉ
图３ ＱＩＯＮ站定位中可用的卫星数
２ 电离层闪烁对我国卫星导航系统
影响的严重性
图４给出了世界范围内电离层闪烁影响区域
的分布，浅黑色表示电离层闪烁高发区域，深黑色 表示电离层闪烁不发生。可以看出，我国低纬地区
是世界范围内的电离层闪烁高发区之一。
图４世界范围内电离层闪烁发生频率的分布
电离层闪烁严重影响我国的卫星导航系统建
设与应用。图５给出了我国２００３年观测的部分电 离层闪烁结果 ］，图中给出的是一个星期（２００３年
ｌ０月６日一２００３年１Ｏ月１２日），海口观测到的电 离层闪烁指数Ｓ４变化。可以看出，在一个星期内，
有６天发生了电离层闪烁，并且多为强电离层闪 烁。由于文中的部分结果及文献［－３－］中的结果主要
利用上述时间段及邻近时间段的数据分析获得，因
此可知，上述时间范围内，电离层闪烁严重影响了 卫星导航系统的性能。 随着２０１２年太阳活动高年的到来，电离层闪
烁又将进入一个高发期。图６利用电离层闪烁预 报模型给出的２Ｏ１２年３月１９日我国南方区域电
２０１１．３／全球定位系统 离层闪烁影响区域分布的预测。可以看出，我国南
方较大区域将可能受到电离层闪烁的影响，其中， 三亚、海口、湛江、广州、厦门等地受电离层闪烁影
响的可能性最大。
时闰ｔ ２００３—１Ｏ一０６ ００，Ｏ０…一２０３３—１Ｏ一１２ Ｏ０：Ｏ０ 数据类型ｌ■座
图５电离层闪烁出现情况（海口２００３／１０／０６－－１０／１２）
￥４７０ ６发生概率预报区域分布图（２０１２—０３—１９ ２１：Ｏ０） ２Ｏ１２年ｏ３月１９Ｂ２１１￣（１５７５ＩＩＨＺ） …
图６电离层闪烁影响区域分布的预报
３我国应采用的针对措施
电离层闪烁将影响整个Ｌ频段，使用该频段 的卫星导航系统（包括ＢｅｉＤｏｕ、ＧＰＳ、ＧＡＬＩＬＥＯ、
ＧＬＯＮＡＳＳ等）都将受到电离层闪烁影响。因此，
电离层闪烁研究对我国卫星导航系统建设具有重 要意义。针对电离层闪烁影响，可采取的应对措施
主要包括： １）ＧＮＳＳ接收机的设计与改进
在ＧＮＳＳ接收机设计开发中，针对电离层闪
烁的影响，从环路设计、信号跟踪及重捕算法实现 等方法，考虑对接收机进行改进。目前，欧洲的
Ｓｅｐｔｅｎｔｒｉｏ公司正在和巴西（位于南美电离层闪烁
高发区）有关单位开展ＣＩＧＡＬＡ项目的合作研究，
其目的是寻求ＧＮＳＳ接收机中有效的电离层闪烁
减缓方法，以满足该区域ＧＮＳＳ用户应用需求嘲。
・
７ 。
电离层作用
电离层作用
电离层作用：
① 电离层位于地球大气层中高度大约六十公里至一千公里之间由太阳辐射引起气体分子电离形成；
② 白天太阳紫外线X射线作用下氧氮分子分解成离子夜间则重新复合恢复中性状态呈现昼夜变化；
③ 该层含有大量自由电子正离子能够反射散射无线电波使得无线电信号能够传播至遥远地区；
④ 短波尤其适合在电离层与地面间多次反射实现远距离通信如国际广播海事通信业余无线电；
⑤ 通过调整发射频率角度可以控制信号覆盖范围如跳频技术用于军事通信防止敌方截获破解；
⑥ 电离层状态直接影响通信质量太阳活动周期内电子浓度变化导致信道特性不稳定需动态调整；
⑦ GPS导航系统依赖于精确时间测量电离层延迟会影响定位精度需采用双频接收机补偿误差；
⑧ 空间天气事件如太阳风暴会导致电离层密度剧增骤减产生闪烁效应干扰卫星通信雷达探测；
⑨ 利用电离层反射特性开展电波探空研究大气物理过程监测电离层结构变化了解地球空间环境；
⑩ 人造卫星运行轨道受到电离层阻力作用影响长期演变需定期变轨维持预定高度执行任务；
⑪ 电离层还是研究地球与空间相互作用天然实验室有助于探索宇宙射线地球磁场相互作用机理；
⑫ 随着技术进步未来可能开发电离层资源如建立太空基站利用其独特性质增强全球通信网络。
我国电离层闪烁初步观测结果
第１９卷增刊２００４年１０月电波科学学报ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＲＡＤＩＯＳＣＩＥＮＣＥＶ０１．１９，Ｓｕｐ．Ｏｃｔｏｂｅｒ，２００４
我国电离层闪烁初步观测结果
陈丽甄卫民马宝田
（中国电波传播研究所青岛分所，ｃｈｅｎｌｉ．ｑｄ＠１６３．ｃｏｒｎｃｒｉｒｐ—ｚｗｍ＠１６３．ｃｏｍ，山东青岛２６６０７１）
摘要电离层闪烁观测是研究电离层闪烁现象及其效应的实验基础。本文中利
用自行研制的电离层闪烁监测仪，开展了在我国中低纬地区的闪烁观测，初步的结果
表明电离层闪烁在中低纬地区发生频繁，且对ＵＨＦ频段通信卫星的影响十分严重。
关键词电离层闪烁，观更’通信影响
１引言２电离层闪烁监测仪的简介
电离层闪烁的效应之一是导致信号幅度的衰
落，使信道的信噪比下降，误码率上升，严重时使卫
星通信链路中断。这种现象在低纬度地区的夜间尤
为频繁，影响也最严重。我国长江（上海、武汉、重
庆）以南的低纬度地区，特别是台湾、福建、广东、广
西、海南及南海地区都是电离层闪烁的高发区，对通
信的影响也比较严重。通过对ＵＨＦ频段用户的调
研得知，信号在夜间经常出现干扰（特别是在南方地
区）甚至出现信号中断的现象。
进行电离层闪烁的观测是研究电离层闪烁现象
及其效应的实验基础。我们利用自行研制的电离层
闪烁监测仪，建立了覆盖我国中低纬重点地区的电
离层闪烁监测网，开展了电离层闪烁的观测。电离层闪烁监测仪分为Ｌ频段和ＵＨＦ频段电
离层闪烁监测仪，都是由工控计算机、卫星信号采集
测量单元、接收天线及运行于主机的监控软件组成，
如图１。Ｌ频段电离层闪烁监测仪监测ＧＰＳ卫星信
号，ＵＨＦ频段电离层闪烁监测仪监测某ＵＨＦ频段
卫星信号。卫星信号监测仪以工控机为中心，卫星
信号采集板以２０Ｈｚ的频率监测卫星信号强度的变
化，并通过串行数据端口将实时测得的信号送至计
算机，由实时监测软件求出信号的平均值、增强最大
值、衰落最小值及闪烁指数，并完成相关的显示、存
贮、回放、闪烁判别等功能。仪器在使用中无需人工
基于GNSS电离层模型研究进展
基于GNSS电离层模型研究进展
摘要：在利用全球导航卫星系统GNSS进行精密定位和导航时，电离层延迟误差是影响其精度和准确度的主要误差源之一，故对电离层模型研究至关重要。本文将电离层模型分成了经典电离层模型和现代电离层模型，重点介绍了目前全世界电离层模型的研究热点、存在问题及研究方向。
关键词：GNSS；电离层；模型
1引言
高出地表面50~1000km的大气层称为电离层。在太阳紫外线、X射线、射线和高能粒子等作用下，大气分子随高度逐渐电离而导致大量自由电子和离子产生，呈现混沌状态，即电离层在时间域和空间域的分布具有随机性、不平衡性、无序性和非线性等特征。当GNSS信号穿越电离层时将导致其传播方向及速度发生改变。对GNSS测量而言，这种延迟误差在天顶方向可达十几米，在高度角为5°时可达50m，故电离层的延迟改正模型研究对GNSS导航定位是不可忽略的，是必须研究的课题之一。
电离层具有弥散性质，GNSS双频接收机的用户可以利用双频观测来消除电离层影响，其有效性将不低于95%，而对于GNSS的单频接收机用户，电磁波传播路径上的总电子含量则需要通过导航电文所提供的电离层模型计算得到，进而对观测量加以改正。目前，为了满足现代空间大地测量，人们根据电离层的各种物理性质和统计性质建立了许多的电离层模型，如国际参考电离层模型(IRI)、klobuchar模型等。尽管电离层延迟改正模型如此之多，但许多模型修正效果只能达到80%，有必要对电离层更加精化。为此，学者们正在研究建立区域型、全球型、多维的和实时的高精度电离层模型。本文将电离层模型分成了经典电离层模型和现代电离层模型，对经典模型进行了比较，重点介绍目前电离层模型的研究热点及研究方向。
2 经典电离层模型
2.1本特(Bent)模型
Bent等人在1978年根据卫星测量结果、F2层峰值模型及地面站位置，推导了更适合用于计算电子总含量的统计经验模型，其顶部采用3个指数函数与1个抛物线函数，底部用双抛物线函数描述电子浓度剖面，其覆盖的高度范围150km-3000km。此模型着眼于尽可能使VTEC值正确，以便获得较准确的电离层延迟量，其输入参数为日期、时间、测站位置、太阳辐射流量及太阳黑子数等。实测的法拉第旋转数据表明，Bent模型计算的电子含量可准确到70%-90%。尽管在使用的方便性方面，Bent模型适用于单频接收机，但同样不能满足各类高精度无线电定位的要求。
电离层对民航卫星导航应用影响分析
电离层对民航卫星导航应用影响分析
朱国辉;石砳;朱衍波
【摘 要】The ionosphere is the most complex factor of GNSS error of the
civil aviation operation. As the character of complex model, disturbance,
scintillation and storm, the ionosphere will bring serious effect to civil
aviation especially at the solar cycles. Now there are the methods of model,
relative positioning, and ICAO also start the work of collecting ionosphere
data and creating regional ionosphere model. This paper is mainly focus
on the ionosphere character, the effect of civil aviation, and bring forward
the way to eliminate the ionosphere effect.%对于应用卫星导航的民用航空运行而言,电离层是一种最为复杂的导航误差影响因素.由于电离层存在模型复杂、异常扰动和闪烁、电离层风暴的特性,尤其在太阳活动期间,可对民航导航带来致命性的影响,影响航空正常运行.国际上针对消除电离层误差提出了单一模型、相对定位以及广域增强等方法,目前国际民航组织也在开展电离层数据收集和构建区域电离层模型的工作.针对电离层形成的原因与特性、消除电离层手段、电离层对民用航空导航的影响以及相应的解决措施,提出了民用航空消除电离层误差的方法和设想.
什么是电离层闪烁？
什么是电离层闪烁？
电离层是地球大气层中的一部分，大约位于地表以上80公里到1000公里的高度之间。电离层闪烁是指在电离层中存在的各种不同频率和强度的无线电信号经过多次反射和散射后，产生的光学现象。这种现象是由于电离层中的电子和离子与电磁波相互作用所导致的。
电离层闪烁现象的原因主要包括以下几点：
1. 太阳活动：太阳活动的变化会对电离层闪烁现象产生影响。当太阳活动剧烈时，会产生大量的带电粒子，这些粒子在进入地球大气层时会与电离层中的电子和离子发生相互作用，从而导致电离层闪烁现象的增强。
2. 地球磁场：地球磁场的变化也会对电离层闪烁现象产生影响。地球磁场的强弱和方向会影响电离层中的电子和离子的运动轨迹，从而改变了它们与无线电波的相互作用方式，进而影响了电离层闪烁的强度和频率。
3. 地理位置：不同地理位置上的电离层闪烁现象也存在差异。在赤道附近的地区，由于地磁场强度较弱，电离层中的带电粒子较多，因此电离层闪烁现象相对较为明显。而在高纬度地区，电离层闪烁现象相对较弱，这是由于地球磁场的影响较大，限制了电子和离子的运动。
电离层闪烁现象对无线电通信和导航系统都会造成一定的影响。在高频通信中，电离层闪烁会导致信号的强度和相位发生突变，从而影响通信质量。在卫星导航系统中，电离层闪烁会造成导航信号的延迟和失真，对导航的准确性和可靠性产生影响。
为了减轻电离层闪烁对通信和导航系统的影响，科学家们正在进行一系列的研究和探索工作。他们通过收集大量的电离层参数数据，建立了电离层闪烁的数学描述模型，并且开发了多种技术手段来校正和抵消电离层闪烁造成的影响。
总之，电离层闪烁是地球大气层中一种常见的光学现象，由太阳活动、地球磁场和地理位置等因素的综合作用所导致。电离层闪烁对无线电通信和导航系统产生一定的影响，但通过科学研究和技术手段的不断进步，已经能够有效地减轻这种影响。
GNSS电离层延迟干扰说明
电离层延迟干扰
一、基本概念
1.电离层（Ionosphere）：是地球大气的一个电离区域。电离层受太阳高能辐射以及宇宙线的激励而电离的大气高层。60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态，电离层是部分电离的大气区域，完全电离的大气区域称磁层。也有人把整个电离的大气称为电离层，这样就把磁层看作电离层的一部分。
2.电离层延迟 （ionospheric delay ）：导航卫星信号通过电离层时，相对于信号在真空传播而言，产生的传输时延，通常以米为单位。
3.TEC（Total Electron Content）：电离层电子总含量，在信号传播路径上,横截面为1平方米柱体所含电子总量。单位为TECU，1TECU 代表10e16 个电子/平方米。
4.ROTI
电离层TEC变化率指数
电离层TEC变化率指数由千寻自建站和千寻算法推导产生，它可能受诸多因素的影响，如建筑物、人类活动、大气变化等。
5.VTEC
电离层垂直总电子含量
电离层垂直总电子含量是表征电离层的一个重要参量，其具体含义为：底面单位面积对应的整个BDS/GNSS信号传播路径的柱体中所包含的总电子数，单位是TECU。
二、电离层影响判断
ROTI 当电离层整体变化比较缓慢时，ROTI值相对较小，定位服务往往比较好；但是当电离层沿时间或空间快速变化时，ROTI值相对较大，定位性能往往迅速劣化。
VTEC
当电离层整体变化比较缓慢时，VTEC值相对较小，定位服务往往比较好；但是当电离层沿时间或空间快速变化时，VTEC值相对较大，定位性能往往迅速劣化。
利用GNSS无线电掩星技术探测地球大气的研究
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GNSS电磁环境信息管理技术研究
第３８卷 第３期 ２０１３年６月 全球定位系统 ＧＮＳＳ Ｗｏｒｌｄ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｖｏ１．３８，ＮＯ．３ Ｊｕｎｅ，２Ｏ１３ ＧＮＳＳ电磁环境信息管理技术研究 马宝田 ，黄建英 ，陈 丽 ，韩 超 ，甄卫民 （１．中国电波传播研究所，山东青岛２６６１０７；２．二炮驻北京地区军事代表局，北京１０００８０） 摘 要：随着我国北斗系统的建成和投入使用，全球卫星导航系统（ＧＮＳＳ）受电磁环境影 响的问题也日益凸显。详细调研分析了国外在此领域已经开展的各项工作，国内在此领域已 经具备的基础条件，提出了我国的ＧＮＳＳ电磁环境信息管理技术方法，并以此为基础编写完 成了初步的演示验证软件。 关键词：ＧＮＳＳ；电磁环境；电离层闪烁；电磁干扰 中图分类号：Ｐ２２８．４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８—９２６８（２０１３）０３－００５６－０５ ０ 引 言 北斗卫星导航系统作为继移动通信和互联网之 后中国的第三次基础信息技术革命，在军用和民用 领域都有着非常广阔的应用前景，北斗系统的安全 性已经引起了广泛关注。目前国内外的研究结果表 明影响卫星导航系统安全性的关键因素之一是复杂 电磁环境。 复杂电磁环境是指由频域、时域、空域与能量域 分布的多类型、全频谱、高密度、动态交迭的电磁辐 射（或信号发射）经耦合、传导或再辐射、波传播等途 径所构成的给定场所或环境。简言之，复杂电磁环 境为电磁辐射源集合（包括人为电磁辐射和自然电 磁辐射）与电波传播环境相互作用的总和。 电磁环境对ＧＮＳＳ的影响已经引起了国内外 的广泛关注。欧美等国已经从理论和实验等方面， 广泛分析了电磁环境对ＧＮＳＳ的影响。“影响卫星 导航系统的因素包括卫星导航系统工作频段附近的 各种直接辐射信号、谐波信号、交互调信号与空间电 波传播环境的电离层闪烁等”ｌ１］。 １ ＧＮＳＳ系统受电磁环境影响情况分 析 ＧＰＳ系统是目前正在运行且获得最广泛应用 的卫星导航系统，由于ＧＰＳ与北斗等系统的工作频 收稿日期ｉ ２０１３—０４—０３ 联系人：马宝田Ｅ—ｍａｉｌ：ｔｉａｎｂａｏ一２０００＠１６３．ｃｏｒｎ 段重合或靠近，因此以ＧＰＳ为例进行详细分析。 １．１ 电磁干扰对ＧＰＳ的影响 ＧＰＳ系统受电磁环境影响的事件极其频繁和 普遍。在美国，ＧＰＳ受干扰事件时有发生，下面是 美国公布的几个有代表性的ＧＰＳ系统受干扰而造 成影响的例子： １）圣路易斯机场干扰事件（９０年代）； ２）巴特蒙大拿连续几天的欺骗式谐波干扰事 件； ３）蒙特利湾连续几个月的ＶＨＦ／ＵＨＦ电视天 线辐射超过了Ｉ 频段的本底噪声事件（～２００１）； ４）圣地亚哥海军测试中心事件（由于事先未通 知，导致周边连续４小时受干扰）（２００４）； ５）圣地亚哥港口受非故意干扰影响事件 （２００７）。 美国国防部专门发表了ＧＰＳ脆弱性报告以应 对ＧＰＳ的受干扰问题。 在欧洲，非故意干扰信号则经常严重干扰军民 机场ＧＰＳ Ｌ１、Ｌ２信号接收；１ ２４０～１ ２４３．２５ ＭＨｚ 频段内的业余无线电信号经常会对Ｌ２信号有干 扰。 目前随着我国北斗系统的运行，正如前文所述， 由于北斗系统与ＧＰＳ的工作频段重合或靠近，北斗
gnss 电离层 多路径含义
gnss 电离层 多路径含义
GNSS电离层多路径含义
GNSS（全球导航卫星系统）是一种基于卫星的导航系统，它可以提供全球范围内的定位、导航和时间服务。然而，GNSS信号在传输过程中会受到电离层的影响，导致信号的多路径效应。本文将介绍GNSS电离层多路径的含义及其影响。
电离层是地球大气层的一部分，它由高能太阳辐射和宇宙射线引起的电离作用形成。电离层中的自由电子会对GNSS信号的传播产生影响，导致信号的多路径效应。多路径效应是指GNSS信号在传播过程中，除了直射路径外，还会经过其他路径到达接收机，这些路径可能是反射、折射或散射等。
电离层多路径效应会导致GNSS信号的延迟和失真，从而影响定位精度和可靠性。在GNSS接收机中，多路径效应会导致信号的干扰和误差，使得接收机无法准确地计算出卫星的位置和时间。此外，电离层多路径效应还会导致信号的强度变化和相位偏移，从而影响信号的相位测量和载波相位同步。
为了减少电离层多路径效应的影响，GNSS系统采用了多种技术。其中，最常用的技术是差分定位和相位平滑技术。差分定位技术是通过比较两个接收机的信号来消除多路径效应，从而提高定位精度。相位平滑技术是通过对信号的相位进行平滑处理来消除多路径效应，从而提高信号的相位测量精度。
GNSS电离层多路径效应是影响GNSS定位精度和可靠性的重要因素。为了减少多路径效应的影响，GNSS系统采用了多种技术来提高信号的质量和精度。未来，随着GNSS技术的不断发展，电离层多路径效应的影响将会得到更好的解决。
电离层闪烁对全球导航卫星系统_GNSS_的定位影响分析_刘钝
电离层闪烁对全球导航卫星系统(GNSS)
的定位影响分析
刘 钝,冯 健,邓忠新,甄卫民
(中国电波传播研究所,山东青岛266107)
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,中国南方区域是全球
电离层闪烁多发区之一,开展电离层闪烁对卫星导航系统性能的影响研究具有重要意义。利
用中国区域的电离层闪烁数据和GPS测量数据,对电离层闪烁情况下的用户定位性能进行了
比较分析,发现电离层闪烁将引起用户定位误差的普遍增大,严重时可能出现定位异常,电离层闪烁对不同的定位应用方式具有不同程度的影响,电离层闪烁对卫星导航系统的多种影响
是卫星导航系统的重要威胁之一。 关键词:电离层闪烁;全球导航卫星系统;定位 中图分类号:TP79 文献标志码:A 文章编号:1008-9268(2009)06-0001-08
0引 言
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。电离层闪烁将引起穿越其中的卫
星信号的快速起伏,使导航接收机接收信号的信号
载噪比快速抖动、信噪比下降,甚至引起卫星信号
的中断[1]。电离层闪烁对卫星导航系统的影响包括接收机码测量精度的降低、载波周跳的有效检
测、电离层延迟的精确修正、DOP因子增大等。上
述各种效应之间又是相互影响的。因此,在对闪烁对卫星导航系统产生上述影响分析的基础上,应进
一步针对用户最终的定位结果进行分析。
对卫星定位方法及精度分析进行了简单的介
绍;对不同用户定位方法在电离层闪烁情况下的结果进行了比较,并针对电离层闪烁影响的各个方面
进行了分析;最后得出一些电离层闪烁影响的结
论。
1 电离层闪烁对卫星导航系统影响的
分析方法
1.1 卫星导航系统定位方法及精度评估卫星导航系统伪距观测方程一般可表示为[2]:
PRi=ρji+bi-Bj+Iji+Ti+Tjgd+MPR+
EPR(1)其中,i=1,2,表示不同观测频率;j为卫星编号,表示不同的卫星;PRi为码伪距测量;ρji为接
收机至卫星的几何距离;bi,Bj分别表示接收机钟