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太阳射电爆发干扰导航通信机理及影响表征分析

董亮 黄文耿 潘业欣

董亮, 黄文耿, 潘业欣. 太阳射电爆发干扰导航通信机理及影响表征分析[J]. 空间科学学报, 2023, 43(2): 321-329. doi: 10.11728/cjss2023.02.220215016
引用本文: 董亮, 黄文耿, 潘业欣. 太阳射电爆发干扰导航通信机理及影响表征分析[J]. 空间科学学报, 2023, 43(2): 321-329. doi: 10.11728/cjss2023.02.220215016
DONG Liang, HUANG Wengeng, PAN Yexin. Analyses for the Mechanism of Solar Radio Burst Interfering Satellite Navigation Signal and Influence Presentation (in Chinese). Chinese Journal of Space Science, 2023, 43(2): 321-329 doi: 10.11728/cjss2023.02.220215016
Citation: DONG Liang, HUANG Wengeng, PAN Yexin. Analyses for the Mechanism of Solar Radio Burst Interfering Satellite Navigation Signal and Influence Presentation (in Chinese). Chinese Journal of Space Science, 2023, 43(2): 321-329 doi: 10.11728/cjss2023.02.220215016

太阳射电爆发干扰导航通信机理及影响表征分析

doi: 10.11728/cjss2023.02.220215016
基金项目: 国家自然科学基金项目天文联合基金培育项目(U2031133),国家自然科学基金天文联合基金重点项目(U1831201),国家自然科学基金专项项目(11941003),云南省应用基础研究计划面上项目(2019FB009)和云南省太阳物理和空间目标监测重点实验室项目(202205AG070009)昆明市对外(国际)科技合作基地项目(GHJD-2021022)共同资助
详细信息
    作者简介:

    董亮:E-mail:dongliang@ynao.ac.cn

  • 中图分类号: P228,TN927

Analyses for the Mechanism of Solar Radio Burst Interfering Satellite Navigation Signal and Influence Presentation

  • 摘要: 太阳射电爆发是一种潜在的导航系统干扰因素。通过导航信号模型推导,分析了其干扰导航信号的机理,提出太阳射电爆发干扰导航通信的影响方程与太阳射电爆发流量、接收机性能以及太阳–天线高度角有关,其中太阳射电流量总功率与信号的信噪比下降呈正相关;同时受到太阳–天线高度角和有效面积的制约,又与接收机环路滤波器响应函数呈卷积关系。通过对2003年10月28日、2006年12月6日和2015年11月4日事件中GPS失锁情况分析,发现同一次事件中同一站点不同接收机的失锁率不同;同一次事件中不同纬度的接收机失锁率不同,以及在同一次事件中L波段(1~2 GHz)太阳射电爆发频谱不均匀的条件下,L1和L2频段信号的信噪比下降情况也不同。 从上述三个事件的观测表征验证了上述影响方程的分析正确性。

     

  • 图  1  典型的GNSS接收天线方向

    Figure  1.  Typical receiving antenna direction of GNSS system

    图  2  2003年10月28日事件中4个IGS台站失锁率随时间的变化情况

    Figure  2.  During 28 October 2003 events, the variation of loss-lock rate of four IGS stations over time

    图  3  2015年11月4日事件中两个GPS工作频点的载噪比损失情况

    Figure  3.  Loss of signal to noise radio of two GPS working frequency bands in the event occurred on 4 November 2015

    图  4  宽带太阳射电爆发显示出的多种频谱形式

    Figure  4.  Different spectrum types emitted from wideband solar radio bursts

    表  1  在太阳射电爆发流量为1000 sfu条件下的不同码元速率载噪比损失

    Table  1.   Noise ratio loss for different symbol rates when SRB flux reaches 1000 sfu

    C/A码P(Y)码M码
    Rc/MHz1.02310.235.115
    通信带宽BW/MHz2.04620.4610.23
    PSRB/dBw–150–140–143
    用户最低可解调接收功率/dBw–158.5–161.5–164.5
    最大影响载噪比/dB8.521.521.5
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    表  2  不同天线面积条件下流量为1000 sfu的太阳射电爆发引起的载噪比影响

    Table  2.   With the different effective area the SRB flux reaches 1000 sfu causing influences results

    Ae/m20.0050.0010.00050.0001
    PSRB/dBw –150 –157 –160 –167
    C/A码/dB最低所需可解调接收功率条件下的载噪比影响 8.5 1.5 0 0
    P(Y)码/dB 最低所需可解调接收功率条件下的载噪比影响 21.5 4.5 1.5 0
    M码/dB最低所需可解调接收功率条件下的载噪比影响 21.5 7.5 4.5 0
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    表  3  2003年10月28日事件中接收机锁定率与接收机种类之间的关系

    Table  3.   Relationship between the phased lock loop and different receiver types during the event occurred on 28 October 2003

    接收机型号考察的接收机数目最强阶段锁定率次强阶段锁定率
    ASHTECH Z-XII34311.622.33
    ASHTECH UZ-12128.330.00
    ASHTECH Z181127.2718.18
    TRIMBLE 4000 SSI3878.9563.16
    TRIMBLE 4700922.2222.22
    TRIMBLE 4000 SSE616.6716.67
    AOA SNR-8000 ACT147.147.14
    AOA BENCHMARK ACT80.000.00
    AOA ROGUE SNR-8000875.0075.00
    JPS LEGACY714.2914.29
     最强阶段时间11:02-11:12 UTC, 次强阶段时间11:42-12:00 UTC。
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    表  4  2003年10月28日事件中几个台站位置分布和失锁率情况

    Table  4.   Loss of lock present and the positions of several stations during the event occurred on 28 October 2003

    台站名称地理位置(经纬度)当时太阳高度角L2频点失锁率情况
    IGS-NKLG2.1°N,9.4°E74°50′100% 影响最强
    IGS-BRAZ47.9°S,15.9°W49°28′50%,持续时间较长
    IGS-ALAC38.2°N,0.3°W37°59′50%
    IGS-SIMO18.4°N,34.2°W36°30′50%
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-02-15
  • 录用日期:  2023-02-21
  • 修回日期:  2023-02-21
  • 网络出版日期:  2023-04-07

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