手機(jī)導(dǎo)航會(huì)突然迷路，無人機(jī)會(huì)無故偏航，你可能不知道，這背后的頭號“擾亂者”，離天空的大氣電離層。電離層會(huì)折射衛(wèi)星定位信號，造成干擾，導(dǎo)致定位誤差。

在電離層的強(qiáng)應(yīng)對電離層的強(qiáng)干擾，保證高精度定位效果？

電離層對高精度定位的干擾有多大？

你可能還沒有明顯感覺到，隨著第25個(gè)太陽活動(dòng)周期的到來，電離層干擾越來越強(qiáng)。

在測量測繪、智能駕駛、無人機(jī)等高精度定位相關(guān)領(lǐng)域，最近不可避免地會(huì)遇到類似的問題：“無人機(jī)如何無故偏航”，“為什么RTK在某些區(qū)域的開放環(huán)境中，終端也浮動(dòng)不能固定？”

這是因?yàn)槭茈婋x層活性加劇的影響，容易出現(xiàn)定位精度不準(zhǔn)確甚至無法定位的情況。

電離層變化趨勢圖

眾所周知，影響GNSS定位因素包括衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星軌道誤差、多路徑誤差、電離層誤差、對流層誤差和衛(wèi)星信號接收器誤差。

其中，影響嚴(yán)重、難把握的主要障礙之一是電離層。電離層是距地面約60至1000公里的大氣高層，由太陽輻射的電離顆粒組成。GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）衛(wèi)星信號從太空到地球終端“必經(jīng)之路”。

GNSS當(dāng)衛(wèi)星信號通過電離層時(shí)，其傳輸速度和方向會(huì)發(fā)生變化，傳輸路徑會(huì)輕微彎曲，導(dǎo)致衛(wèi)星信號偏移和延遲，從而影響接收終端的定位精度。

隨著第25個(gè)太陽活動(dòng)周期的到來，電離層變得更加不可預(yù)測。太陽活動(dòng)周期為11年，2019年12月開始加劇，預(yù)計(jì)2025年7月達(dá)到峰值。

太陽活動(dòng)周期圖

隨著電離層活性的加劇，區(qū)域內(nèi)電離層延遲誤差波動(dòng)較大，頻率較快，不規(guī)則加劇。僅憑傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)判斷或傳統(tǒng)的偏差糾正算法很難有效地消除電離層誤差的影響，以滿足高精度定位的需要。平躺還是處理它？為整個(gè)行業(yè)面臨的問題。

處理電離層干擾的前提：優(yōu)化算法模型

優(yōu)化算法模型，獲得更準(zhǔn)確的電離層建模結(jié)果，是應(yīng)對電離層干擾的前提。

自2016年宣布國家北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)正式投入運(yùn)行以來，千尋位置的算法專家開始與電離層競爭。

國家北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)“一張網(wǎng)”在穩(wěn)定運(yùn)行的六年里，千尋積累了行業(yè)內(nèi)獨(dú)特的多維時(shí)空數(shù)據(jù)，涵蓋了不同的地理環(huán)境和大氣環(huán)境，為持續(xù)研究、準(zhǔn)確分析和機(jī)器學(xué)習(xí)能力奠定了基礎(chǔ)。

在保證高精度定位高效、安全、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的前提下，算法專家根據(jù)長周期數(shù)據(jù)積累，分析定位誤差的規(guī)律，構(gòu)建算法模型的變量和常量，嘗試自適應(yīng)、機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，不斷學(xué)習(xí)、培訓(xùn)和優(yōu)化，形成適應(yīng)包括電離層在內(nèi)的多場景算法模型，確保電離層活躍，仍能獲得準(zhǔn)確的電離層建模結(jié)果。

“破題”新思路：云協(xié)作技術(shù)方案

算法專家們并沒有停下來。他們很快發(fā)現(xiàn)，在電離層活躍水平較強(qiáng)的場景中，傳統(tǒng)的建模技術(shù)存在著改進(jìn)空間小、計(jì)算能力成本高的瓶頸。面對升級問題，他們找到了一種新的方法，實(shí)現(xiàn)了行業(yè)云（服務(wù)端）端（用戶端）協(xié)作技術(shù)方案，將電離層活躍期間的固定率提高到95%以上，定位精度穩(wěn)定在厘米級。

千尋位置算法專家陳華博士解釋道：“服務(wù)器和用戶端在電離層處理能力上各有優(yōu)缺點(diǎn)。服務(wù)器側(cè)重于大氣誤差，可以通過建模糾正大部分電離層誤差，利用區(qū)域信息判斷電離層的活性，但無法解決電離層建模的殘余誤差。相比之下，雖然用戶端無法判斷電離層的活性，但可以消除電離層活性期間服務(wù)端的殘余建模誤差?！?/span>

云協(xié)作技術(shù)方案創(chuàng)新性地取長補(bǔ)短，通過從服務(wù)端播放質(zhì)量因素信息，“告訴”目前用戶端的電離層活動(dòng)程度以及是否需要開啟消電離層模式。

經(jīng)過對比測試，在云協(xié)作下，當(dāng)消電離層模式打開時(shí)，RTK設(shè)備的固定率從80%左右提高到95%以上，定位精度從分米級提高到厘米級。在特定的電離層活動(dòng)期，效果對比較為明顯，RTK設(shè)備從基本無法獲得固定解提升到全過程基本保持穩(wěn)定固定解。

采用云協(xié)同技術(shù)方案前后效果對比

電離層查詢平臺，實(shí)現(xiàn)查詢預(yù)警

對于極端活動(dòng)導(dǎo)致無法操作的情況，千尋推出了行業(yè)內(nèi)的電離層查詢平臺，可以實(shí)現(xiàn)對電離層活動(dòng)的感知、預(yù)警和查詢，為戶外操作人員提供操作指導(dǎo)。

電離層查詢平臺通過平靜、中、強(qiáng)、超四個(gè)層次呈現(xiàn)用戶當(dāng)前位置的電離層活動(dòng)程度。并根據(jù)千尋位置對電離層長周期觀測數(shù)據(jù)和實(shí)際影響程度，闡述了不同等級對定位精度的影響。例如，當(dāng)電離層活動(dòng)等級強(qiáng)、超時(shí)，會(huì)對定位精度產(chǎn)生很大甚至很大的影響。此時(shí)，不建議RTK用戶進(jìn)行戶外作業(yè)。

千尋位置電離層查詢平臺

千尋位置的算法專家青城博士介紹：“我們希望在全國范圍內(nèi)建立一個(gè)精細(xì)的電離層電子總含量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。如果該監(jiān)控系統(tǒng)能在未來發(fā)揮更大的應(yīng)用價(jià)值，就像日常天氣廣播一樣?！?/span>

轉(zhuǎn)自千尋位置官網(wǎng)

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