Чи впливає сонячна активність на роботу приймачів ГНСС в режимі RTK?

Сонячний цикл і його активність мають значний вплив на супутникову навігацію, особливо на роботу геодезичних приймачів у режимі RTK (Real-Time Kinematic). Сонячний цикл 25 — це поточний цикл сонячної активності, який почався в грудні 2019 року. Сонячні цикли тривають приблизно 11 років і характеризуються зміною активності Сонця, що включає кількість сонячних плям, спалахи та корональні викиди маси. Максимум активності циклу 25 прогнозують на 2024–2025 роки. Тоді очікується найбільша кількість сонячних плям і зростання рівня сонячної активності. 

Сонячна активність впливає на Землю різними способами. Сонячний вітер може спричинити магнітні бурі. Це впливає на радіозв'язок, GPS та енергомережі. У такі періоди можна спостерігати полярні сяйва навіть на низьких широтах. Магнітні бурі можуть створювати значні незручності для навігаційної техніки.

Як сонячна активність впливає на супутникову навігацію?

Іоносфера як бар'єр. Іоносфера — це шар атмосфери, насичений зарядженими частинками, який впливає на радіосигнали, що передаються між супутниками й приймачами на Землі. Під час високої сонячної активності (наприклад, у періоди сонячних спалахів) кількість заряджених частинок зростає, що викликає іоносферні збурення.

Ефект збурення. Сонячні спалахи та корональні викиди маси (CME) можуть підсилювати іоносферні збурення, створюючи ефект, відомий як TEC (Total Electron Content) — зміна загальної кількості електронів на шляху радіосигналу. Це призводить до затримки сигналу або фазових помилок, які погіршують точність позиціонування.

Вплив на RTK-навігацію у геодезії

RTK-навігація залежить від дуже точних фазових вимірів супутникового сигналу. Сонячна активність може створювати проблеми:

• Погіршення точності. RTK приймачі, які зазвичай забезпечують точність у межах міліметрів чи сантиметрів, можуть втратити цю точність через фазові зміщення сигналу, викликані іоносферними збуреннями.

• Втрата фіксації сигналу. У сильні періоди сонячної активності може статися втрата фіксованого рішення RTK (fixed solution) і перехід на плаваюче рішення (float solution), що знижує точність до декількох десятків сантиметрів або навіть метрів.

• Збільшення часу ініціалізації. Іоносферні збурення можуть значно збільшити час ініціалізації RTK-обчислень, особливо у складних умовах, таких як робота в міських районах або густих лісах.

• Магнітні бурі. Під час сильних магнітних бур може виникати повна втрата можливості приймання корекційних сигналів або зв'язку із RTK-мережами, що унеможливлює виконання геодезичних робіт у реальному часі.

Що можуть зробити геодезисти для зменшення впливу?

• Моніторинг сонячної активності. Використовувати прогнози космічної погоди (зокрема, індекси Kp і Dst), щоб уникати роботи під час пікової активності. Платформи, як-от SWPC NOAA, надають прогнози магнітних бур.

• Використання багаточастотних мультисистемних приймачів. Приймачі, що працюють на декількох частотах (L1, L2, L5) та використовують максимум супутникових систем (GPS, GALILEO, BEIDOU, GLONASS), краще компенсують іоносферні збурення, використовуючи різницю затримок сигналів.

• Корекції іоносферних ефектів. Працюйте від RTK мереж базових станцій, бо програмні комплекси цих мереж зазвичай застосовують алгоритми для обчислення і компенсації іоносферних збурень. Проте під час сильних збурень точність корекцій все ж може знижуватися.

• Вибір часу роботи. Плануйте польові роботи у години з мінімальною сонячною активністю (наприклад, вночі або рано вранці), коли іоносфера менш збуджена.

• Альтернативні технології. Використовуйте PPK (Post-Processing Kinematic), коли реальний час не критично важливий. Цей метод дозволяє коригувати дані постфактум, знижуючи вплив сонячної активності.

Рекомендації від GEOSHOP

Для мінімізації проблем із RTK-навігацією рекомендуємо:

• Використовувати сучасні багаточастотні мультисистемні приймачі, наприклад, приймач AlphaGEO Matrix VI, що продається в GEOSHOP, або інші на вибір в розділі RTK комплекти.
• Працюйте від сучасних мереж базових станцій, які надають послуги мережевого рішення та використовують багаточастотні мультисистемні приймачі.
• Переносьте роботи, які були заплановані на час максимальної сонячної активності, або, за можливості, виконуйте їх іншими типами обладнання — електронні тахеометри, лазерні сканери, теодоліти, нівеліри тощо.

Спираючись на власний багаторічний досвід та досвід наших клієнтів, найліпший спосіб покращити роботу приймача в режимі RTK під час сильній сонячній бурі — не працювати під час сильної сонячної бурі. Якщо інакше не можна — плануйте роботу. Наприклад, робіть геодезичну основу за допомогою обладнання ГНСС рано вранці та далі використовуйте електронний тахеометр для знімання та розбивок.