Одночастотные навигационные приемники смогли в 10 раз точнее определять количество электронов в ионосфере

Ученые из Института солнечно-земной физики СО РАН (Иркутск) и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) сравнили качество одночастотных наблюдений за ионосферой с использованием нового способа кодирования сигналов AltBOC и с использованием традиционных методов кодирования BPSK и QPSK, которые ранее применялись в навигационных системах Galileo и BeiDou и до сих пор используются в GPS и ГЛОНАСС.

«Изначально радиоволна представляет собой обычную синусоиду, которая не несет информацию. Чтобы закодировать с ее помощью данные, надо определенным образом изменить какие-то параметры волны, например, амплитуду, частоту или фазу. И в разных навигационных системах используются разные способы кодирования. Поэтому свойства получаемых сигналов отличаются, и необходимо найти такие, которые будут оптимальны для одночастотных ионосферных измерений», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Юрий Ясюкевич, доктор физико-математических наук, заместитель директора по научно-исследовательской работе Института солнечно-земной физики СО РАН.

Для исследования авторы использовали данные высокоточных приемников, принимающих сигналы различных глобальных навигационных спутниковых систем, в том числе GPS, ГЛОНАСС, Galileo и BeiDou. Такие данные предоставляются международной службой IGS, а также большим числом различных организаций в России и мире. Ученые выбрали наиболее современные приемники с максимальным набором функций для измерения характеристик сигналов. Разные комбинации дальномерных и фазовых измерений позволяют оценить полное электронное содержание — число электронов вдоль линии спутник-приемник. На основе этих данных исследователи моделировали различные ситуации: например, что будет, если регистрировать сигналы с разными характеристиками. В результате исследователи оценивали соотношение уровней сигнала и шума, а также качество ионосферных измерений для стандартных систем кодирования и новых AltBOC. Исследование показало, что одночастотные методы оценки концентрации электронов в ионосфере с использованием кодировки AltBOC позволяют получать такое же качество данных, как при многочастотных измерениях. При этом традиционно используемые схемы кодирования BPSK и QPSK в одночастотном режиме дают на порядок худшие результаты из-за высокого уровня шумов измерений дальности. Такое значительное улучшение качества мониторинга ионосферы при использовании кодировки AltBOC связано с тем, что она позволяет значительно уменьшить уровень шумов при измерениях дальности за счет большей ширины полосы сигнала. Таким образом, полученные результаты показывают, что метод кодирования AltBOC может быть полезен и для отечественной навигационной системы ГЛОНАСС.