Para los topógrafos sofisticados, es posible que hayan experimentado un momento en el que el equipo RTK de repente se volvió difícil de reparar, incluso con un equipo perfecto a cielo abierto. Después de eso todo volvió a la normalidad. Lo más probable es que esto se deba a una tormenta solar.
Recientemente, también puede sentir que los dispositivos RTK se han vuelto difíciles de reparar en todo el mundo, como en Vietnam y la India. Porque actualmente es el período activo de las tormentas solares.
Entonces, ¿cómo afectan las tormentas solares a los estudios RTK? ¿Cuál es el impacto de las tormentas solares de 2023? En un período tan especial, ¿qué debemos hacer para que los resultados de las mediciones sean confiables?
¿Qué es el error de la ionosfera?
En la medición RTK, la señal del satélite atravesará la atmósfera y será recibida por el receptor, y se producirán varios errores en el proceso. Entre ellos, debido a las partículas ionosféricas activas de alta energía, tendrá un doble impacto en las señales de los satélites, que no solo puede cambiar el tiempo de propagación de la señal, sino que también afectará la ruta de propagación de la señal.
La ionosfera cambia constantemente. La ionosfera está formada por partículas que se ionizan por la radiación solar, por lo que la ionosfera cambia con el amanecer y el atardecer. Por la noche, cuando no se expone al sol, las partículas previamente ionizadas se recombinan para convertirse en partículas neutras y la ionosfera se vuelve menos concentrada. Además de la radiación solar, la ionosfera está sujeta a muchos cambios impredecibles debido a diversas fuentes de perturbación en el espacio y en la propia Tierra, lo que hace imposible determinar con precisión el patrón ionosférico en un momento determinado.
En los algoritmos RTK, el retraso ionosférico se puede eliminar mediante doble diferencia, que se basa en el supuesto de que el retraso desde el extremo transmisor del satélite hasta el extremo receptor de la estación base terrestre y el extremo transmisor del satélite hasta el extremo receptor de la estación móvil terrestre son consistentes, y la consistencia entre ellos empeorará a medida que crezca la línea de base y aumente la actividad ionosférica. En el cálculo RTK de referencia larga, la combinación lineal actualmente popular de ionosfera libre puede eliminar la influencia del término ionosférico de primer orden, pero al mismo tiempo amplifica el ruido y el efecto de trayectorias múltiples; En el algoritmo de la estación de referencia virtual de la red RTK, también hay estudios de algoritmos de modelos de interpolación basados en la longitud de la línea de base y la actividad ionosférica, pero cuando la ionosfera está demasiado activa, la precisión de los datos de la estación de referencia virtual disminuirá considerablemente cuando la ionosfera está hiperactiva.
¿Cómo afectan las tormentas solares a RTK?
Como se mencionó anteriormente, la ionosfera está formada por partículas que se ionizan por la radiación solar. Por lo tanto, durante el período activo de la tormenta solar, la ionosfera estará muy activa debido a su influencia, lo que aumentará el error de medición RTK, dificultará su corrección y reducirá la precisión.
Impacto de las tormentas solares en los GNSS en 2023
Al juzgar el impacto de las tormentas solares, normalmente utilizamos el índice F10.7, que es el flujo de radio solar de 10,7 cm (10-22w.m-2.Hz-1), que se utiliza para representar el efecto de calentamiento e ionización.
El Centro de Predicción del Medio Espacial publica periódicamente productos de pronóstico a corto y mediano plazo del índice F10.7 y evalúa y valida los resultados de pronóstico a corto plazo del índice F10.7. La cantidad de pronóstico evaluada es el valor de pronóstico F10.7 para los próximos tres días, y el valor medido es el valor diario observado desde la estación de Penticton en Canadá.
La siguiente figura muestra que el valor F10.7 de la ionosfera de la Tierra alcanzará un pico en abril-junio de 2023, lo que afectará la navegación, el posicionamiento y la sincronización de las áreas afectadas por las tormentas solares.
Figura 1: Progresión del flujo de radio del ciclo solar F10,7 cm
Datos del (Centro de Predicción del Medio Ambiente Espacial de la Academia de Ciencias de China)
¿Qué debemos hacer durante una tormenta solar?
Para reducir el impacto de los errores ionosféricos en las señales de los satélites. El sistema de navegación por satélite BeiDou transmite parámetros ionosféricos en el mensaje de navegación para facilitar a los usuarios corregir errores de retraso ionosférico. Las señales B1I/B3I proporcionan parámetros del modelo Klobuchar. Las señales B1C/B2a proporcionan parámetros del modelo ionosférico BDGIM.
El uso de datos de observación global para resolver el retraso ionosférico preciso puede lograr una mayor precisión (2-9TECU).
Figura 2: Mapa de la ionosfera global
Datos del (Centro de Investigación de Pruebas y Evaluación de la Oficina de Navegación por Satélite de China)
Los siguientes gráficos proporcionan la precisión de posicionamiento influenciada por la ionosfera de los tres principales GNSS: GPS, BDS y Galileo a escala global.
Figura 3: Precisión de corrección ionosférica BDGIM actual de BDS a las 07:00 del 23 de abril
Figura 4: Precisión actual de la corrección ionosférica NeQuick de GALILEO a las 07:00 del 23 de abril
Figura 5: Precisión de corrección ionosférica actual de Klobuchar del GPS a las 07:00 del 23 de abril
Datos de (Sistema Internacional de Monitoreo y Evaluación GNSS)
Además de los parámetros ionosféricos del sistema de navegación, para los particulares, también podemos evitar el impacto de las tormentas solares mediante los siguientes métodos:
La actividad de la ionosfera se ve afectada principalmente por la radiación solar, y podemos optar por trabajar de noche cuando la actividad solar es relativamente menos intensa.
Durante el funcionamiento diurno, en el caso de una ionosfera muy activa, las líneas de base cortas entre las estaciones base y los rovers son una forma relativamente fiable de trabajar.
Elija un potente receptor RTK que le ayudará a obtener mediciones de alta precisión durante tormentas solares activas.