困擾行業的難題有解了！千尋位置率先推出電離層擾動解決方案

近期，在測量測繪、智慧駕駛、無人機等高精度定位相關領域不免遇到類似問題：“無人機怎麼無故就偏航了？”“為什麼RTK終端在部分割槽域的空曠環境下，也出現浮動無法固定的情況？”隨著太陽活動峰年的到來，電離層的活躍程度也在逐步加劇，受電離層活躍的干擾，出現定位精度不準甚至無法定位的情況。

電離層干擾是困擾GNSS定位領域的世界級難題。千尋位置從無到有進行研發攻堅，基於獨有的電離層大規模監測資料與演算法驗證，在業內率先推出包括演算法最佳化、雲端協同、電離層實時感知等在內的電離層擾動解決方案，保障使用者在電離層活躍期間仍能得到精準、連續、可靠、安全的高精度定位服務。不僅提供瞭解題新思路，也為應對電離層的行業挑戰貢獻了創新的中國方案。

電離層變化趨勢圖

對GNSS定位影響最嚴重、最難以把握的因素——電離層

眾所周知，影響GNSS定位的因素包括衛星鐘差、衛星軌道誤差等衛星相關誤差；多路徑誤差、電離層誤差、對流層誤差等訊號傳播路徑相關誤差；以及衛星訊號接收器相關誤差。

其中，影響最嚴重、最難以把握的一大障礙，就是電離層。電離層是在距離地面約60到1000千米範圍內的大氣高層，由那些被太陽輻射而電離的粒子組成，它是GNSS（全球導航衛星系統）衛星訊號從太空到達地球終端的“必經之路”。

GNSS衛星訊號在穿過電離層時，其傳播速度和方向都會發生改變，傳播路徑也會發生輕微的彎曲，使得衛星訊號產生偏移和延遲，從而影響接收終端的定位精度。

隨著第25個太陽活動週期的到來，電離層變得更加難以預測。這場太陽活動週期以11年為單位，於2019年12月開始加劇上升，預計2025年7月達到峰值。

太陽活動週期圖，圖片來自網路

隨著電離層活躍加劇，區域內的電離層延遲誤差波動的幅度變大，頻率變快，不規則加劇，僅憑傳統的經驗判斷或常規的糾偏演算法難以有效消除電離層誤差的影響，滿足高精度定位的需求。躺平還是應對？成為擺在全行業面前的問題。

基於長週期的資料積累，千尋位置提出“破題”新思路

自2016年宣佈國家北斗地基增強系統正式投入執行起，千尋位置的演算法專家們就開始了和電離層擾動不斷較量的技術攻堅。

在國家北斗地基增強系統“一張網”穩定執行的6年間，千尋位置積累了業內獨有的、覆蓋不同地理環境、大氣環境等在內的多維度時空資料，為持續研究、精準分析以及機器學習的能力奠定了基礎。

在保障高精度定位高效、安全、精準、穩健的前提下，演算法專家們基於長週期的資料積累，分析定位誤差產生的規律，構建出演算法模型的變數與常量，嘗試包括自適應調優、機器學習等多種方法，不斷進行學習、訓練與調優，形成了適配包括電離層在內的多場景的演算法模型，保證電離層活躍期間，仍然能夠獲得精準的電離層建模結果。

最佳化演算法模型，獲得更精準的電離層建模結果，是應對電離層擾動的前提。

演算法專家們並沒有就此止步。他們很快發現，在電離層活躍等級較強的場景，常規的建模技術存在提升空間小、算力成本高的瓶頸。面對升級的難題，他們另闢蹊徑，在業內首次實現了雲（服務端）端（使用者端）協同的技術方案，將電離層活躍期間的固定率提高至95%以上，定位精度穩定在釐米級。

千尋位置演算法專家陳華博士解釋道：“服務端與使用者端在電離層處理能力上各有優劣之處。服務端專注於大氣誤差，可以透過建模改正大部分的電離層誤差，並能夠利用區域資訊對電離層活躍進行判斷，但卻無法解決電離層建模的殘餘誤差問題。相比之下，使用者端雖然無法對電離層活躍情況進行判斷，但可以消除電離層活躍期間的服務端的建模殘餘誤差。”

雲端協同的技術方案創新性地將兩者的優劣勢進行取長補短，透過從服務端播發質量因子資訊，“告訴”使用者端當前的電離層活躍程度以及是否需要開啟消電離層模式。

經過對比測試，在雲端協同下，當消電離層模式開啟後，RTK裝置的固定率從80%左右提升至95%以上，定位精度從分米級上升至釐米級。在具體的電離層活躍時段，效果對比更加明顯，RTK裝置從基本無法獲得固定解提升為全程基本保持穩定固定解。