使用 Qinertia Ionoshield 模式掌握电离层误差

无论您是在荒野中徒步旅行，还是在繁忙的城市街道上行驶，GNSS 都是您可靠的伙伴，它以最高的精度为您导航。虽然受到电离层活动（即所谓的电离层误差）的强烈影响。我们提供了一种新的解决方案来纠正它：带有 Ionoshield 模式的 Qinertia。

GNSS 简介

全球导航卫星系统（GNSS）是指提供来自太空的信号的卫星星座，这些信号将定位和定时数据传输到GNSS接收器。农业、测绘、运输、导航——GNSS技术在各行各业和日常生活中都有广泛的应用。

目前运行中一些最突出的 GNSS 系统包括：

• 全球定位系统或GPS，由美国国防部开发，是一个绕地球运行的卫星网络。目前有30颗运行中的GPS卫星。这些卫星不断发射信号，其中包含有关其精确位置和时间的信息。
• 全球导航卫星系统或GLONASS是由俄罗斯开发的基于卫星的导航系统。该系统最初由24颗卫星组成。
• Galileo 是欧盟的全球导航卫星系统。它旨在为欧洲和其他地区提供独立的定位系统。
• 北斗卫星导航系统（BDS）是中国的GNSS。 它最初提供区域覆盖，但随着北斗三号星座的完成，它现在提供全球导航服务。

大气误差

GNSS 定位中最重要的误差来源之一可归因于大气。由于卫星和 GNSS 信号接收器相距遥远，因此 GNSS 信号在卫星和接收器之间传输数千公里。在此过程中，信号会穿过大气层。

电离层是地球上方 50 至 1000 公里之间的大气层。地球的这个外层包含带电粒子，称为离子。它们会严重影响 GNSS 信号的传输，导致其失真和延迟。

由于大气误差的性质不断变化，因此很难预测，因此很难确定它们对计算位置的精确影响。

电离层活动引起的延迟可能因以下因素而异：

• 一天中的时间
• 一年中的季节
• 地理位置
• 太阳活动

基线

大气误差也取决于参考基站和漫游器接收器之间的距离。基站和漫游器之间的距离称为基线。如果未考虑基线误差，则会导致严重的定位误差，尤其是在长基线应用中。

基站安装在精确已知的位置。它估计 GNSS 误差并不断将校正发送到漫游器接收器。

然后，漫游器接收器使用此数据来校正所有误差并计算确切位置。当基站和漫游器靠近时，这效果很好。

我们知道，当几个接收器并排放置在空旷区域时，它们往往具有相似的误差。基站和漫游器接收器都因电离层而经历相同的延迟，因此具有相同的误差。这被称为标准 GNSS 误差。

由于这一独特的特性，我们可以更准确地计算接收器之间的相对距离。这使得系统更容易校正大气误差。

为什么现在对长基线特别感兴趣？

当基线较长时，电离层活动会在基站和流动站之间引入显着差异。随着太阳活动的增加，电离层的波动也会增加。

每 11 年，太阳的磁场会完全翻转。

这导致太阳活动增加（2023 年至 2025 年间达到峰值）。许多现代校正软件包都提供解决方案来解决长基线和太阳活动问题。

GNSS 用户如何最大限度地减少电离层活动增加的影响？

为了减少电离层活动增加对 GNSS 操作的影响：

• 请确保您的 GNSS 传感器拥有最新的软件，以便在 GNSS 跟踪和定位方面获得最佳性能。
• 如果可以使用，请利用各种 GNSS 系统，如 GPS、GLONASS、Galileo 和 Baidu。 这可以增加用于定位的观测数量，并引入更广泛的跟踪 GNSS 信号。 更多的数据带来更高的可靠性。
• 在高精度测量任务中，在不同时间和不同的电离层条件下执行两次或多次测量。
• 使用各种 GNSS 校正服务提供商，查看您所在区域电离层的当前影响。
• 选择符合您需求的 GNSS 校正方法。

GNSS 误差校正：RTK vs PPK

想象一下，在一个完美的世界里：接收信号的设备没有错误，卫星没有问题，大气也没有干扰。在这个理想的世界里，GNSS 可以以惊人的精度精确定位。

但在现实中，可能会发生错误。有一种方法可以减少这些错误。这就是各种差分 GPS 或 DGPS 所做的事情。DGPS 通过使用来自多个接收器的信息来估计误差并消除它们。

像测量这样的应用需要更高的精度。这取决于技术和接收机的校正能力。

可以应用各种校正方法来处理接收机侧的误差：

• 实时动态定位（RTK）
• 后处理动态 (PPK)

RTK 校正

RTK 使用一个参考点，例如基站，它靠近我们想要知道位置的 GPS 设备（称为流动站）。

通过知道基站的位置并使用算法，RTK 可以消除基站和流动站共有的误差。这些误差可能来自卫星和/或大气。

为了修正来自大气的误差，流动站和基站需要面对相同的误差。这就是为什么它们必须彼此靠近。

由于 RTK，GPS 的精度可以达到 1 厘米。这种 RTK 方法对于精确的 GPS 解决方案非常有效，尤其是在土地测量方面。

PPK 校正

PPK 允许对 GNSS 数据进行精确的后处理，从而提高位置信息的质量。在 GNSS 信号条件具有挑战性的情况下，它尤其有价值，能够提供更可靠和精确的结果。

它广泛应用于无人机测绘、大地测量和资产管理等应用中。

现在最大的问题是哪种校正方法最好？这取决于许多因素，如位置、基线长度、电离层活动、精度要求、可靠性和预算。

RTK 和 PPK GNSS 误差校正方法

让我们比较两种最流行的校正方法：

标准	RTK	PPK
数据校正	提供对所收集位置数据的实时修正。	首先收集整个位置数据，然后在异地提供校正。
后处理	不需要对数据进行后处理，因此无需使用后处理软件。	需要专门的软件。
基站和移动站之间的信号强度	基站和流动站接收器之间必须有持续的连接。信号丢失会导致数据丢失，从而引入更多误差。	不需要基站和漫游器接收器之间有很强的信号强度。
工作环境	在开阔的天空条件下效果最佳，没有树木、建筑物和山脉等障碍物。当物体阻挡 GNSS 信号时，很难保持可靠的精度。	即使在有障碍物的地方（隧道、桥梁、山谷），也能保持分米级的精度。这可以通过诸如 Backward-Forward 处理等算法实现。
基线	适用于最长 30 公里的基线。	评估并补偿长基线情况下的电离层误差。
损坏的日志恢复	不适用	可以通过使用“长基线后验”来恢复受强烈太阳活动影响的损坏日志。
太阳活动	计算数据时，不考虑太阳活动。	综合考虑太阳活动，以决定长基线模式还是短基线模式。