The Impact of Solar Cycle and Ionosphere on GNSS measurements

Abstract

Článek se zabývá vlivem Slunce (naší nejbližší hvězdy) na ionosféru Země a následně vlivem ionosféry na měření GNSS. Slunce obecně vykazuje nepravidelné chování, ale dochází také ke změnám v úrovni jeho aktivity s periodou přibližně 11 let. Aktivita Slunce je sledována již téměř 275 let a v současné době se nacházíme v sestupné fázi 25. slunečního cyklu. První komerční přijímače GPS RTK se na trhu objevily na počátku 90. let a od té doby jsme byli svědky maxima 22., 23., 24. a 25. slunečního cyklu. Během těchto let se technologie vyvíjela a byly navrženy algoritmy pro zmírnění dopadů, které chrání měření GNSS RTK před ionosférickými poruchami. Článek představí výsledky dvou případových studií jednozákladnových GNSS RTK měření s různými délkami základny, které byly provedeny v 11/2024 a 05/2025 za podmínek zvýšené ionosférické aktivity 25. slunečního cyklu. Tento článek navazuje na výzkum a terénní testování provedené u příležitosti 27. konference GNSS, kterou v únoru 2025 uspořádal Ústav geodézie Fakulty stavební Vysokého učení technického v Brně (VUT).

The article is addressing the impact that the Sun (our closest star) has on the Earth's ionosphere, and subsequently, the latter has on the GNSS measurements. The Sun generally exhibits erratic behavior, but there are also changes in the level of its activity with a period of approximately 11 years. The activity of the Sun has been monitored for almost 275 years, and we are currently in the descending phase of Solar Cycle 25. The first commercial GPS RTK receivers appeared on the market in the early 1990s, and since then, we have witnessed the maxima of Solar Cycles 22, 23, 24, and 25. Over all those years, the technology has evolved and the mitigation algorithms have been designed to protect GNSS RTK measurements from ionospheric disturbances. The article will show the results of two case studies of GNSS RTK single-base measurements with different baseline lengths carried out in 11/2024 and 05/2025 under the conditions of increased ionospheric activity of Solar Cycle 25. This is a follow-up article of the research and field testing on the occasion of the 27th GNSS Conference, organized by the Institute of Geodesy, Brno University of Technology (BUT), Faculty of Civil Engineering (FCE) in February 2025.