千寻位置如何应对卫星定位头号“扰乱者”

手机导航会突然迷路，无人机会无故偏航，你可能不知道，这背后的头号“扰乱者”，离天空的大气电离层。电离层会折射卫星定位信号，造成干扰，导致定位误差。

在电离层的强应对电离层的强干扰，保证高精度定位效果？

电离层对高精度定位的干扰有多大？

你可能还没有明显感觉到，随着第25个太阳活动周期的到来，电离层干扰越来越强。

在测量测绘、智能驾驶、无人机等高精度定位相关领域，最近不可避免地会遇到类似的问题：“无人机如何无故偏航”，“为什么RTK在某些区域的开放环境中，终端也浮动不能固定？”

这是因为受电离层活性加剧的影响，容易出现定位精度不准确甚至无法定位的情况。

电离层变化趋势图

众所周知，影响GNSS定位因素包括卫星钟差、卫星轨道误差、多路径误差、电离层误差、对流层误差和卫星信号接收器误差。

其中，影响严重、难把握的主要障碍之一是电离层。电离层是距地面约60至1000公里的大气高层，由太阳辐射的电离颗粒组成。GNSS（全球导航卫星系统）卫星信号从太空到地球终端“必经之路”。

GNSS当卫星信号通过电离层时，其传输速度和方向会发生变化，传输路径会轻微弯曲，导致卫星信号偏移和延迟，从而影响接收终端的定位精度。

随着第25个太阳活动周期的到来，电离层变得更加不可预测。太阳活动周期为11年，2019年12月开始加剧，预计2025年7月达到峰值。

太阳活动周期图

随着电离层活性的加剧，区域内电离层延迟误差波动较大，频率较快，不规则加剧。仅凭传统的经验判断或传统的偏差纠正算法很难有效地消除电离层误差的影响，以满足高精度定位的需要。平躺还是处理它？为整个行业面临的问题。

处理电离层干扰的前提：优化算法模型

优化算法模型，获得更准确的电离层建模结果，是应对电离层干扰的前提。

自2016年宣布国家北斗地基增强系统正式投入运行以来，千寻位置的算法专家开始与电离层竞争。

国家北斗地基增强系统“一张网”在稳定运行的六年里，千寻积累了行业内独特的多维时空数据，涵盖了不同的地理环境和大气环境，为持续研究、准确分析和机器学习能力奠定了基础。

在保证高精度定位高效、安全、准确、稳定的前提下，算法专家根据长周期数据积累，分析定位误差的规律，构建算法模型的变量和常量，尝试自适应、机器学习等方法，不断学习、培训和优化，形成适应包括电离层在内的多场景算法模型，确保电离层活跃，仍能获得准确的电离层建模结果。

“破题”新思路：云协作技术方案

算法专家们并没有停下来。他们很快发现，在电离层活跃水平较强的场景中，传统的建模技术存在着改进空间小、计算能力成本高的瓶颈。面对升级问题，他们找到了一种新的方法，实现了行业云（服务端）端（用户端）协作技术方案，将电离层活跃期间的固定率提高到95%以上，定位精度稳定在厘米级。

千寻位置算法专家陈华博士解释道：“服务器和用户端在电离层处理能力上各有优缺点。服务器侧重于大气误差，可以通过建模纠正大部分电离层误差，利用区域信息判断电离层的活性，但无法解决电离层建模的残余误差。相比之下，虽然用户端无法判断电离层的活性，但可以消除电离层活性期间服务端的残余建模误差。”

云协作技术方案创新性地取长补短，通过从服务端播放质量因素信息，“告诉”目前用户端的电离层活动程度以及是否需要开启消电离层模式。

经过对比测试，在云协作下，当消电离层模式打开时，RTK设备的固定率从80%左右提高到95%以上，定位精度从分米级提高到厘米级。在特定的电离层活动期，效果对比较为明显，RTK设备从基本无法获得固定解提升到全过程基本保持稳定固定解。

采用云协同技术方案前后效果对比

电离层查询平台，实现查询预警

对于极端活动导致无法操作的情况，千寻推出了行业内的电离层查询平台，可以实现对电离层活动的感知、预警和查询，为户外操作人员提供操作指导。

电离层查询平台通过平静、中、强、超四个层次呈现用户当前位置的电离层活动程度。并根据千寻位置对电离层长周期观测数据和实际影响程度，阐述了不同等级对定位精度的影响。例如，当电离层活动等级强、超时，会对定位精度产生很大甚至很大的影响。此时，不建议RTK用户进行户外作业。

千寻位置电离层查询平台

千寻位置的算法专家青城博士介绍：“我们希望在全国范围内建立一个精细的电离层电子总含量实时监控系统。如果该监控系统能在未来发挥更大的应用价值，就像日常天气广播一样。”

转自千寻位置官网

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