Alerte sur les fortes tempêtes géomagnétiques et l’impact de l’activité lonosphérique sur les performances GNSS
Le CME du 23 mars est arrivé vers 24/1411 UTC. De violents orages géomagnétiques (G4) ont été observés et devraient se poursuivre jusqu’à la fin de la journée du 24 mars-UTC et dans la première moitié du 25 mars. L’alerte émise par le Centre de prévision de la météorologie spatiale de la NOAA à Boulder, Colorado.
image de la NASA
Le processus CME s’est produit presque directement à l’opposé de la Terre, donc vu de la Terre, l’éjection a formé une surface circulaire, ce que nous avons mentionné dans le passé comme le « halo complet ». La matière solaire éjectée par ces activités explosives est plus rapide que la terre et a une couverture élevée, ce qui peut provoquer une activité géomagnétique relativement forte.
Les tempêtes géomagnétiques interféreront avec les communications et la navigation. La raison principale est que le rayonnement ionisant pendant les tempêtes géomagnétiques interférera avec l’ionosphère de l’atmosphère terrestre, provoquant une scintillation ionosphérique et un retard ionosphérique, ce qui affectera à son tour les communications radio et les systèmes de navigation et de positionnement, entraînant une erreur ou une interruption de positionnement. Pour les utilisateurs qui dépendent du GNSS pour la navigation et le positionnement, en particulier pour les applications de haute précision, les activités d’exploitation doivent être raisonnablement organisées.
En plus des tempêtes géomagnétiques qui affectent l’activité ionosphérique, l’activité solaire périodique a également un impact énorme sur l’activité ionosphérique, affectant ainsi le positionnement par satellite et les services de navigation.
Introduction à l’activité ionosphérique
L’ionosphère est une région de la haute atmosphère terrestre, s’étendant d’environ 48 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre à plusieurs centaines de kilomètres d’altitude. Il s’agit d’une couche dynamique et en constante évolution caractérisée par la présence de particules ionisées ou chargées, principalement des électrons et des ions chargés positivement. Ces particules chargées sont créées par le processus d’ionisation, qui est principalement entraîné par le rayonnement solaire. Lorsque l’énergie solaire atteint la haute atmosphère de la Terre, elle provoque l’ionisation des gaz neutres, conduisant à la formation de l’ionosphère.
Le cycle actif ionosphérique est généralement associé à des changements cycliques de l’activité solaire, et la durée d’un cycle est d’environ 11 ans. Le cycle actuel de l’activité solaire devrait atteindre son apogée entre 2024 et 2026. Les activités ionosphériques affecteront directement la propagation et la réception des signaux des satellites GNSS, ce qui peut entraîner une diminution de la précision du positionnement. D’une manière générale, l’activité ionosphérique est plus active aux latitudes plus basses, de sorte que l’impact sur les utilisateurs de haute précision autour de l’équateur peut être plus important.
Centre de prévision météorologique spatiale de la NOAA
Les effets de l’activité ionosphérique sur les performances du GNSS
L’activité ionosphérique, influencée par des facteurs tels que le rayonnement solaire et les tempêtes géomagnétiques, peut avoir plusieurs effets sur les performances du GNSS. Comprendre ces effets est crucial pour un positionnement et une navigation précis. Voici les principaux impacts de l’activité ionosphérique sur le GNSS :
L’ionosphère provoque des retards dans les signaux GNSS lorsqu’ils traversent les couches ionisées. Le retard dépend de la fréquence, les signaux à haute fréquence subissant des retards plus importants. Ce retard peut entraîner des inexactitudes dans le calcul du temps de parcours du signal, ce qui affecte l’estimation de la position.
Les signaux GNSS à haute fréquence, tels que ceux de la bande L2, sont plus sensibles à la dispersion ionosphérique. La dispersion fait que les différentes fréquences du signal se déplacent à des vitesses différentes, ce qui entraîne une propagation et une distorsion du signal. La dispersion de fréquence peut entraîner des inexactitudes dans les mesures de phase et la précision du positionnement de l’impact.
La scintillation ionosphérique fait référence aux fluctuations rapides de l’amplitude et de la phase du signal causées par des irrégularités dans l’ionosphère. Les effets de scintillation sont plus prononcés dans les régions équatoriales et de haute latitude. La scintillation peut entraîner une perte de signal, des erreurs de suivi et une incertitude accrue dans les mesures GNSS.
Les tempêtes géomagnétiques, déclenchées par l’activité solaire, peuvent intensifier les perturbations ionosphériques. Pendant les tempêtes géomagnétiques, l’augmentation de la densité électronique dans l’ionosphère peut entraîner des retards de signal et une scintillation plus importants. Les perturbations induites par les tempêtes peuvent entraîner des pannes temporaires du service GNSS et une dégradation de la précision.
Atténuer les effets de l’activité ionosphérique
Il est conseillé aux utilisateurs de tenir compte des recommandations suivantes lors de l’utilisation du positionnement GNSS afin d’utiliser pleinement les derniers algorithmes et de réduire l’impact de l’activité ionosphérique :
Assurez-vous que le micrologiciel du récepteur est mis à jour vers la dernière version pour optimiser les performances de positionnement pendant l’activité ionosphérique à l’aide des algorithmes les plus récents.
Les récepteurs à double ou triple fréquence peuvent utiliser des signaux de différentes fréquences pour calculer et corriger les retards ionosphériques, améliorant ainsi la précision du positionnement.
En plus du système GPS, envisagez d’utiliser les signaux satellites d’autres systèmes GNSS tels que GLONASS, Galileo, BeiDou, etc. L’utilisation de plusieurs systèmes satellitaires peut augmenter la quantité de données d’observation, améliorant ainsi la fiabilité et la précision du positionnement.
Le réglage de l’angle d’élévation du satellite à 10 degrés peut réduire l’impact de l’ionosphère sur les satellites les plus proches de l’horizon. Le réglage d’un angle d’élévation plus élevé du satellite peut atténuer les retards de propagation du signal causés par l’ionosphère.
En résumé, en mettant en œuvre des mesures telles que la mise à jour du micrologiciel du récepteur, l’utilisation de récepteurs à double ou triple fréquence, l’utilisation de plusieurs systèmes à satellites et l’ajustement des angles d’élévation des satellites, les utilisateurs peuvent mieux traiter les erreurs de positionnement pendant l’activité ionosphérique, améliorant ainsi la précision et la fiabilité du positionnement GNSS.
À propos de ComNav Technology
ComNav Technology développe et fabrique des cartes et des récepteurs GNSS OEM pour les applications de positionnement de haute précision. Sa technologie a déjà été utilisée dans un large éventail d’applications telles que l’arpentage, la construction, le contrôle des machines, l’agriculture, le transport intelligent, le chronométrage précis, la surveillance des déformations, les systèmes sans pilote. Avec une équipe dédiée à la technologie GNSS, ComNav Technology fait de son mieux pour fournir des produits fiables et compétitifs à des clients du monde entier. ComNav Technology a été cotée à la Bourse de Shanghai (Science and Technology Board), valeurs mobilières :ComNav Technology (Compass Navigation), Code boursier : 688592.
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