Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 1. С. 88-98
Влияние ионосферной и магнитосферной возмущенности на сбои глобальных навигационных спутниковых систем
Ю.В. Ясюкевич
1 , И.В. Живетьев
2, 1 , А.С. Ясюкевич
1 , С.В. Воейков
1 , В.И. Захаров
3, 1 , Н.П. Перевалова
1 , Н.Н. Титков
4 1 Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск, Россия
2 Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, п. Паратунка, Камчатский край, Russia
3 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
4 Камчатский филиал Единой геофизической службы РАН, Петропавловск-Камчатский, Россия
Одобрена к печати: 21.11.2016
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-1-88-98
Изучена динамика сбоев радиофизических параметров сигналов ГЛОНАСС и GPS, а также сбоев определения полного электронного содержания (ПЭС) на станциях средне- и высокоширотного регионов в различных геофизических условиях за период ноября 2014 г. – июля 2015 г. Показано, что плотность сбоев измерения псевдодальности P1 на высоких широтах для системы ГЛОНАСС ниже, чем для GPS. На средних широтах средняя плотность сбоев ПЭС N1 TECU/мин в спокойных геомагнитных условиях практически не зависит от поведения индексов Kp и AE и не превышает 12%. На высоких широтах N1 TECU/мин зимой в целом выше, чем летом, и может достигать 50–60%. Изменение N1 TECU/мин на высоких широтах коррелирует с поведением геомагнитных индексов, однако зависит от Kp и AE существенно разным образом. В возмущенных условиях N1 TECU/мин увеличивается с ростом AE медленнее, чем в спокойных, а увеличение N1 TECU/мин с ростом Kp в возмущенных условиях, напротив, происходит в 1,5 раза быстрее, чем в спокойной геомагнитной обстановке. Зависимости величины N1 TECU/мин от индекса ионосферной возмущенности Wtec на средних и высоких широтах похожи. Возрастание плотности сбоев ПЭС N1 TECU/мин с ростом Wtec в зимний период происходит в 1,5 раза быстрее, чем в летний. При этом на высоких широтах увеличение N1 TECU/мин с ростом Wtec происходит примерно в 2–2,5 раза быстрее, чем на средних.
Ключевые слова: ГНСС, ГЛОНАСС, GPS, сбой, ионосфера, полное электронное содержание
Полный текстСписок литературы:
- Демьянов В.В., Ясюкевич Ю.В. Механизмы воздействия нерегулярных геофизических факторов на функционирование спутниковых радионавигационных систем. Иркутск: Изд-во ИГУ, 2014. 349 с.
- Aarons J., Lin B.J. Development of high latitude phase fluctuations during the January 10, April 10–11, and May 15, 1997 magnetic storms // J. Atm. Solar-Terr. Phys. 1999. Vol. 61. P. 309–327. DOI: 10.1016/S1364-6826(98)00131-X.
- Afraimovich E.L., Demyanov V.V., Kondakova T.N. Degradation of GPS performance in geomagnetically disturbed conditions // GPS Solutions. 2003. Vol. 7. No. 2. P. 109–119. DOI: 10.1007/s10291-003-0053-7.
- Astafyeva E., Yasyukevich Y., Maksikov A., Zhivetiev I. Geomagnetic storms, super-storms, and their impacts on GPS-based navigation systems // Space Weather. 2014. Vol. 12. No. 7. P. 508–525. DOI: 10.1002/2014SW001072.
- Basu S., Basu S., MacKenzie E., Whitney H.E. Morphology of phase and intensity scintillations in the auroral oval and polar cap // Radio Sci. 1985. Vol. 20. No. 3. P. 347–356. DOI: 10.1029/RS020i003p00347.
- Béniguel Y., Forte B., Radicella S.M., Strangeways H.J., Gherm V.E., Zernov N.N. Scintillations effects on satellite to Earth links for telecommunication and navigation purposes // Annals of Geophys. 2004. Vol. 47. No. 2/3. P. 1179–1199. DOI: 10.4401/ag-3293.
- Demyanov V.V., Yasyukevich Yu.V., Jin S. Effects of Solar Radio Emission and Ionospheric Irregularities on GPS/GLONASS Performance // Geodetic Sciences – Observations, Modeling and Applications. InTech, 2013. P. 177–222.
- Dow J.M., Neilan R.E., Rizos C. The International GNSS Service in a changing landscape of Global Navigation Satellite Systems // J. Geodesy. 2009. Vol. 83. P. 191–198. DOI: 10.1007/s0019000803003.
- Gurtner W., Estey L. RINEX: The Receiver Independent Exchange Format Version 2.11 // 2005. URL: ftp://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/data/format/rinex211.txt.
- Kazimirovsky E.S. Coupling from below as a source of ionospheric variability: a review // Ann. of Geophys. 2002. Vol. 45. No. 1. P. 1–29. DOI: 10.4401/ag-3482.
- Ledvina B.M., Makela J.J., Kintner P.M. First observations of intense GPS L1 amplitude scintillations at midlatitude // Geophys. Res. Lett. 2002. Vol. 29. No. 14. DOI: 10.1029/2002GL014770.
- Meggs R.W., Mitchell C.M., Honary F. GPS scintillation over the European arctic during the November 2004 storms // GPS Solut. 2008. Vol. 12. P. 281–287. DOI: 10.1007/s10291-008-0090-3.
- Mushini S.C., Jayachandran P.T., Langley R.B., Pokhotelov D. Improved amplitude- and phase-scintillation indices derived from wavelet detrended high-latitude GPS data // GPS Solut. 2012. Vol. 16. P. 363–373. DOI: 10.1007/s10291-011-0238-4.
- Perevalova N.P., Edemsky I.K., Timofeeva O.V., Katashevtseva D.D., Polyakova A.S. Dynamics of the level of total electron content disturbance at high and middle latitudes according to GPS // Solar-Terrestrial Physics. 2016. Vol. 2. Issue 1. P. 50–60. DOI: 10.12737/19878.
- Pi X., Mannucci A.J., Lindqwister U.J., Ho C.M. Monitoring of global ionospheric irregularities using the worldwide GPS network // Geophys. Res. Lett. 1997. Vol. 24. No. 18. P. 2283–2286. DOI: 10.1029/97GL02273.
- Rama Rao P.V.S., Gopi Krishna S., Vara Prasad J., Prasad S.N.V.S., Prasad D.S.V.V.D., Niranjan K. Geomagnetic storm effects on GPS based navigation // Ann. Geophys. 2009. Vol. 27. P. 2101–2110. DOI: 10.5194/angeo-27-2101-2009.
- Skone S., de Jong M. The impact of geomagnetic substorms on GPS receiver performance // Earth, Planets and Space. 2000. Vol. 52. P. 1067–1071. DOI: 10.1186/BF03352332.
- Stankov S.M., Jakowski N., Tsybulya K., Wilken V. Monitoring the generation and propagation of ionospheric disturbances and effects on Global Navigation Satellite System positioning // Radio Sci. 2006. Vol. 41. RS6S09. DOI: 10.1029/2005RS003327.
- Voeykov S.V., Berngardt O.I., Shestakov N.V. Use of the index of TEC vertical variation disturbance in studying ionospheric effects of the Chelyabinsk meteorite // Geomagnetism and Aeronomy. 2016. Vol. 56. Issue 2. P. 219–228. DOI: 10.1134/S0016793216020122.
- Yeh K.C., Liu C.H. Radio wave scintillations in the ionosphere // Proc. IEEE. 1982. Vol. 70. No. 4. P. 24–64. DOI: 10.1109/PROC.1982.12313.
- Zakharov V.I., Yasyukevich Yu.V., Titova M.A. Effect of magnetic storms and substorms on GPS slips at high latitudes // Cosmic Research. 2016. Vol. 54. Issue 1. P. 20–30. DOI: 10.1134/S0010952516010147.