Jednobázová měření GNSS RTK při vyšší ionosférické aktivitě: výsledky, analýza a technologie zmírnění ovlivnění
Loading...
Date
2025-03-24
Authors
Šugar, Danijel
Jelić, Pekar
ORCID
Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně,Fakulta stavební
Altmetrics
Abstract
V současné době se nacházíme ve 25. cyklu sluneční aktivity, který má podle předpovědi dosáhnout maxima v roce 2025. Aktivita Slunce má přímý dopad na elektricky nabitou ionosféru, což je ionizovaná vrstva atmosféry rozprostírající se od 50 km do více než 1000 km nad povrchem Země. Na cestě k přijímačům na Zemi signály GNSS procházejí ionosférou, která je disperzním prostředím pro nosné frekvence v L-pásmu. Zpoždění je úměrné celkovému obsahu elektronů (TEC) a je nepřímo úměrné nosné frekvenci. Ionosférická refrakce představuje největší individuální zdroj chyb při GNSS určování polohy a navigaci. Rozdíl ve vlivu ionosféry na různé nosné frekvence byl využíván duálními nebo trojitými technikami ke zmírnění ionosférického efektu vytvářením iono-free kombinací. Z důvodu prostorové dekorelace chyb je metoda RTK omezena na rozsah 10 až 20 km. Prostorová dekorelace ionosférického zpoždění je zvláště výrazná při vysoké ionosférické aktivitě, která znesnadňuje nebo znemožňuje fixované řešení ambiguit. Navíc vysoká ionosférická aktivita nebo poruchy mohou způsobit špatné sledování signálu a dokonce úplnou ztrátu příjmu signálu. Pro zmírnění tohoto efektu vyvinul Trimble technologii IonoGuard implementující algoritmus sledování fáze s cílem zkrátit dobu potřebnou k obnovení sledování nosné fáze a minimalizovat potenciální rušení. Tato technologie byla integrována do RTK modulu v nejnovějších Trimble GNSS přijímačích Pro testování výsledků RTK určování polohy s jednou bází při vysoké ionosférické aktivitě byl použit nejnovější přijímač Trimble R980 implementující technologii IonoGuard ve vzdálenosti přibližně 24 km od základnové stanice. RTK měření bylo prováděno v různých časových oknech a se zapnutou nebo vypnutou technologií IonoGuard na roveru a základnové stanici, což poskytlo čtyři různé kombinace řešení. Výsledky byly vyhodnoceny a analyzovány spolu s I95 ionosférickým indexem uvedeným pro síť CROPOS v 1 hodinových intervalech.
Currently, we are in the 25th cycle of Solar activity which is predicted to have its maximum in 2025. The activity of the Sun has a direct impact on the electrically charged ionosphere which is in turn the ionized layer of the atmosphere extending from 50 km up to more than 1000 km above the surface of the Earth. On the way down to the receivers on the Earth, GNSS signals pass through the ionosphere which is a dispersive medium for the carrier frequencies in L-band. The delay is proportional to the Total Electron Content (TEC) and inversely proportional to the carrier frequency. The ionospheric refraction presents the largest individual error source in GNSS positioning and navigation. The difference in the ionospheric impact on different carrier frequencies has been leveraged by dual or triple techniques to mitigate the ionospheric effect by the creation of the Iono-free combination. Due to the spatial decorrelation of errors, the RTK method is limited to the range of 10 to 20 km. The spatial decorrelation of the ionospheric delay is especially pronounced under high ionospheric activity hindering or disabling the fixed ambiguity resolution. Moreover, high ionospheric activity or disturbances can cause poor signal tracking and even a complete loss of signal lock. To mitigate this effect, Trimble has developed the IonoGuard technology implementing a phase tracking algorithm to reduce the time taken to recover carrier phase tracking and minimize potential disturbances. This technology has been integrated into the RTK engine in the newest Trimble GNSS receivers. To test the performance of single-base RTK positioning under high ionospheric activity, the newest Trimble R980 receiver implementing the IonoGuard technology was used at a distance of approx. 24 km away from the base station. RTK positioning was carried out in different time windows and with IonoGuard technology being enabled or disabled at the rover and base receivers providing four different solution combinations. The solutions were assessed and analyzed along with the I95 Ionospheric index given for the CROPOS network in 1-hour intervals.
Currently, we are in the 25th cycle of Solar activity which is predicted to have its maximum in 2025. The activity of the Sun has a direct impact on the electrically charged ionosphere which is in turn the ionized layer of the atmosphere extending from 50 km up to more than 1000 km above the surface of the Earth. On the way down to the receivers on the Earth, GNSS signals pass through the ionosphere which is a dispersive medium for the carrier frequencies in L-band. The delay is proportional to the Total Electron Content (TEC) and inversely proportional to the carrier frequency. The ionospheric refraction presents the largest individual error source in GNSS positioning and navigation. The difference in the ionospheric impact on different carrier frequencies has been leveraged by dual or triple techniques to mitigate the ionospheric effect by the creation of the Iono-free combination. Due to the spatial decorrelation of errors, the RTK method is limited to the range of 10 to 20 km. The spatial decorrelation of the ionospheric delay is especially pronounced under high ionospheric activity hindering or disabling the fixed ambiguity resolution. Moreover, high ionospheric activity or disturbances can cause poor signal tracking and even a complete loss of signal lock. To mitigate this effect, Trimble has developed the IonoGuard technology implementing a phase tracking algorithm to reduce the time taken to recover carrier phase tracking and minimize potential disturbances. This technology has been integrated into the RTK engine in the newest Trimble GNSS receivers. To test the performance of single-base RTK positioning under high ionospheric activity, the newest Trimble R980 receiver implementing the IonoGuard technology was used at a distance of approx. 24 km away from the base station. RTK positioning was carried out in different time windows and with IonoGuard technology being enabled or disabled at the rover and base receivers providing four different solution combinations. The solutions were assessed and analyzed along with the I95 Ionospheric index given for the CROPOS network in 1-hour intervals.
Description
Citation
Družicové metody v teorii a praxi 2025, s. 28-38. ISBN 978-80-86433-86-8.
http://geodesy.fce.vutbr.cz/konference/gnss-seminar/
http://geodesy.fce.vutbr.cz/konference/gnss-seminar/
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Comittee
Date of acceptance
Defence
Result of defence
Document licence
© Vysoké učení technické v Brně,Fakulta stavební