Alerta sobre fuertes tormentas geomagnéticas y el impacto de la actividad lonosférica en el rendimiento del GNSS
La CME del 23 de marzo llegó alrededor de las 24/1411 UTC. Se han observado tormentas geomagnéticas severas (G4) y se espera que continúen durante el resto del día 24 de marzo-UTC y en la primera quincena del 25 de marzo. La alerta emitida por el Centro de Predicción del Clima Espacial de la NOAA en Boulder, Colorado.
imagen de la NASA
El proceso de CME ocurrió casi directamente frente a la Tierra, por lo que cuando se ve desde la Tierra, la eyección formó una superficie circular, que es lo que mencionamos en el pasado como el "halo completo". El material solar expulsado por tales actividades explosivas es más rápido que la Tierra y tiene una alta cobertura, lo que puede causar una actividad geomagnética relativamente fuerte.
Las tormentas geomagnéticas interferirán con las comunicaciones y la navegación. La razón principal es que la radiación ionizante durante las tormentas geomagnéticas interferirá con la ionosfera de la atmósfera terrestre, causando centelleo ionosférico y retraso ionosférico, lo que a su vez afectará las comunicaciones por radio y los sistemas de navegación y posicionamiento, lo que provocará un error o interrupción del posicionamiento. Para los usuarios que dependen del GNSS para la navegación y el posicionamiento, especialmente las aplicaciones de alta precisión, las actividades operativas deben organizarse razonablemente.
Además de las tormentas geomagnéticas que afectan a la actividad ionosférica, la actividad solar periódica también tiene un enorme impacto en la actividad ionosférica, afectando así a los servicios de posicionamiento y navegación por satélite.
Introducción a la actividad ionosférica
La ionosfera es una región de la atmósfera superior de la Tierra, que se extiende desde aproximadamente 30 millas (48 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra hasta varios cientos de millas de altitud. Es una capa dinámica y en constante cambio caracterizada por la presencia de partículas ionizadas o cargadas, principalmente electrones e iones cargados positivamente. Estas partículas cargadas se crean a través del proceso de ionización, que es impulsado principalmente por la radiación solar. A medida que la energía solar llega a la atmósfera superior de la Tierra, hace que los gases neutros se ionicen, lo que lleva a la formación de la ionosfera.
El ciclo activo ionosférico generalmente se asocia con cambios cíclicos en la actividad solar, y la duración de un ciclo es de aproximadamente 11 años. Se espera que el ciclo actual de actividad solar alcance su punto máximo entre 2024 y 2026. Las actividades ionosféricas afectarán directamente a la propagación y recepción de las señales de los satélites GNSS, lo que puede dar lugar a una disminución de la precisión de la posicionación. En términos generales, la actividad ionosférica es más activa en latitudes más bajas, por lo que el impacto en los usuarios de alta precisión alrededor del ecuador puede ser más significativo.
NOAA Space weather prediction center
The Effects of Ionospheric Activity on GNSS Performance
Ionospheric activity, influenced by factors such as solar radiation and geomagnetic storms, can have several effects on GNSS performance. Understanding these effects is crucial for accurate positioning and navigation. Here are the key impacts of ionospheric activity on GNSS:
The ionosphere causes delays in GNSS signals as they pass through the ionized layers. Delay is frequency-dependent, with higher-frequency signals experiencing greater delays. This delay can lead to inaccuracies in the calculation of signal travel time, affecting position estimation.
Higher-frequency GNSS signals, such as those in the L2 band, are more susceptible to ionospheric dispersion. Dispersion causes the different frequencies of the signal to travel at different speeds, leading to spreading and distortion of the signal. Frequency dispersion can result in inaccuracies in phase measurements and impact positioning accuracy.
Ionospheric scintillation refers to rapid fluctuations in signal amplitude and phase caused by irregularities in the ionosphere. Scintillation effects are more pronounced in equatorial and high-latitude regions. Scintillation can lead to signal loss, tracking errors, and increased uncertainty in GNSS measurements.
Geomagnetic storms, triggered by solar activity, can intensify ionospheric disturbances. During geomagnetic storms, increased electron density in the ionosphere can lead to stronger signal delays and scintillation. Storm-induced disturbances may result in temporary GNSS service outages and degraded accuracy.
Mitigación de los efectos de la actividad ionosférica
Se recomienda a los usuarios que tengan en cuenta las siguientes recomendaciones al utilizar el posicionamiento GNSS para utilizar plenamente los algoritmos más recientes y reducir el impacto de la actividad ionosférica:
Asegúrese de que el firmware del receptor esté actualizado a la última versión para optimizar el rendimiento de posicionamiento durante la actividad ionosférica utilizando los algoritmos más recientes.
Los receptores de doble o triple frecuencia pueden utilizar señales de diferentes frecuencias para calcular y corregir los retardos ionosféricos, mejorando así la precisión de posicionamiento.
Además del sistema GPS, considere la posibilidad de utilizar señales satelitales de otros sistemas GNSS como GLONASS, Galileo, BeiDou, etc. El uso de múltiples sistemas satelitales puede aumentar la cantidad de datos de observación, mejorando la confiabilidad y precisión del posicionamiento.
Establecer el ángulo de elevación del satélite en 10 grados puede reducir el impacto de la ionosfera en los satélites más cercanos al horizonte. El establecimiento de un ángulo de elevación de satélite más alto puede mitigar los retrasos en la propagación de la señal causados por la ionosfera.
En resumen, mediante la aplicación de medidas como la actualización del firmware de los receptores, el uso de receptores de doble o triple frecuencia, la utilización de múltiples sistemas de satélites y el ajuste de los ángulos de elevación de los satélites, los usuarios pueden abordar mejor los errores de posicionamiento durante la actividad ionosférica, mejorando así la precisión y fiabilidad del posicionamiento GNSS.
Acerca de la tecnología ComNav
ComNav Technology desarrolla y fabrica placas y receptores GNSS OEM para aplicaciones de posicionamiento de alta precisión. Su tecnología ya se ha utilizado en una amplia gama de aplicaciones, como topografía, construcción, control de máquinas, agricultura, transporte inteligente, sincronización precisa, monitoreo de deformaciones, sistemas no tripulados. Con un equipo dedicado a la tecnología GNSS, ComNav Technology está haciendo todo lo posible para suministrar productos confiables y competitivos a clientes de todo el mundo. ComNav Technology cotiza en la Bolsa de Valores de Shanghái (Junta de Ciencia y Tecnología), valores: ComNav Technology (Compass Navigation), código bursátil: 688592.
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