日益加劇的電離層擾動(dòng)對(duì)高精度定位的影響愈發(fā)嚴(yán)重。7月27日起，千尋位置率先升級(jí)北斗高精度定位終端，將電離層抑制能力陸續(xù)推送覆蓋全部在售及已售出的云端一體及星地一體系列北斗高精度RTK終端設(shè)備，引領(lǐng)電離層抑制能力成測(cè)繪RTK終端核心標(biāo)配，實(shí)現(xiàn)行業(yè)型北斗底層技術(shù)能力在市場(chǎng)用戶的普惠，進(jìn)一步發(fā)揮北斗應(yīng)用能力。
來(lái)自中科院的空間環(huán)境預(yù)報(bào)中心數(shù)據(jù)顯示，2022年上半年起，全球電離層活躍情況已呈現(xiàn)陡增態(tài)勢(shì)。根據(jù)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)WDC-SILSO比利時(shí)皇家天文臺(tái)結(jié)合電離層活躍周期預(yù)測(cè)，直到2029年全球電離層才會(huì)逐漸回到相對(duì)平靜狀態(tài)。電離層是離我們最近的太空圈層，對(duì)無(wú)線電通信、衛(wèi)星導(dǎo)航定位、雷達(dá)探測(cè)等都會(huì)產(chǎn)生重要影響。以衛(wèi)星信號(hào)為例，穿過(guò)電離層進(jìn)行信號(hào)播發(fā)，這時(shí)的電離層已不再是信號(hào)傳播的媒介，更是一個(gè)“擾亂者”的角色。北斗高精度定位設(shè)備就會(huì)因電離層的折射誤差而降低定位的精度，以及出現(xiàn)RTK浮動(dòng)無(wú)法得到固定解，就會(huì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)所需的作業(yè)成果，甚至停工。
(WDC-SILSO比利時(shí)皇家天文臺(tái)：太陽(yáng)黑子對(duì)應(yīng)電離層活躍預(yù)測(cè))
受電離層影響的時(shí)段、范圍、程度，正不斷加大
今年年初，我國(guó)南方省份已經(jīng)不同程度受到日益活躍的電離層擾動(dòng)影響，尤其是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一線的測(cè)繪作業(yè)，在工程施工、路政橋梁、礦山、林業(yè)、國(guó)土、地形勘測(cè)等領(lǐng)域正在使用的不少北斗高精度RTK終端設(shè)備已經(jīng)明顯表現(xiàn)出來(lái)，即使完成“搜星”動(dòng)作但也會(huì)常常出現(xiàn)無(wú)法“固定”的現(xiàn)象，受電離層擾動(dòng)影響，“固定精度”指標(biāo)遲遲無(wú)法達(dá)到解算要求。而這一情況就是源于太陽(yáng)黑子11.2年的活躍周期，電離層擾動(dòng)影響在未來(lái)2-3年只會(huì)加劇，于2024-2025年達(dá)到峰值。在電離層擾動(dòng)逐步加劇的情況下，不僅會(huì)導(dǎo)致全天甚至季節(jié)性受影響的時(shí)段周期更長(zhǎng)，受影響范圍也將不再局限于南部及中部地區(qū)，還會(huì)波及影響到一些北部地區(qū)?？深A(yù)見(jiàn)的是，直到2029年的7年內(nèi)，測(cè)繪作業(yè)均會(huì)受到來(lái)自電離層擾動(dòng)的挑戰(zhàn)。
千尋位置電離層抑制能力重新定義RTK解算鏈路
千尋位置于今年5月份發(fā)布了行業(yè)通用的電離層活躍查詢工具，并公布電離層抑制算法能力——“質(zhì)量因子”，完成國(guó)內(nèi)首個(gè)抗電離層算法的重大升級(jí)。目前已率先將該能力與北斗高精度RTK終端算法融合，削減電離層擾動(dòng)帶來(lái)影響的同時(shí)，全面持續(xù)優(yōu)化提高固定精度及固定速度，也是對(duì)于北斗高精度RTK終端的技術(shù)算法實(shí)現(xiàn)了技術(shù)躍遷式升級(jí)，結(jié)合北斗能力率先實(shí)現(xiàn)新一代RTK的核心底層技術(shù)能力SuperRTK引擎(整機(jī)算法)，對(duì)于“搜星(捕獲終端可見(jiàn)衛(wèi)星)—>接收基站數(shù)據(jù)(RTCM差分改正數(shù))—>差分信號(hào)解算(結(jié)合基站改正數(shù)對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行解算)—>獲得固定解(達(dá)到固定精度要求)”這一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鏈路重新定義: “電離層抑制—>搜星—>接收基站數(shù)據(jù)—>「差分信號(hào)+質(zhì)量因子」解算—>獲得固定解”。
(重新定義RTK設(shè)備解算鏈路)
這正是基于電離層抑制能力——質(zhì)量因子的技術(shù)原理，通過(guò)質(zhì)量因子信息，能夠精準(zhǔn)判斷電離層活躍程度以及大氣建模誤差的波動(dòng)范圍。當(dāng)存在個(gè)別衛(wèi)星電離層殘差較大時(shí)，就可以根據(jù)其離群程度對(duì)殘差較大的衛(wèi)星進(jìn)行剔除或抗差。而當(dāng)電離層殘差整體偏大時(shí)，說(shuō)明電離層較為活躍，可以通過(guò)千尋位置RTK終端電離層抑制算法消除殘余的電離層誤差。
(千尋位置SuperRTK引擎融合電離層抑制能力：質(zhì)量因子)
千尋位置可實(shí)現(xiàn)電離層抑制能力與RTK終端算法的融合基于三個(gè)核心關(guān)鍵：
第一，長(zhǎng)周期、大面積的海量數(shù)據(jù)積累+機(jī)器學(xué)習(xí)能力
海量數(shù)據(jù)沉淀與分析：千尋位置運(yùn)營(yíng)的國(guó)家北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)“全國(guó)一張網(wǎng)”，擁有分布廣泛的GNSS地面監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。自2016年正式投入運(yùn)行至今6年，向全社會(huì)提供實(shí)時(shí)厘米級(jí)、后處理毫米級(jí)的高精度定位服務(wù)，并積累了大面積、長(zhǎng)周期的海量觀測(cè)數(shù)據(jù)，為持續(xù)研究、精準(zhǔn)分析以及機(jī)器學(xué)習(xí)的能力奠定了基礎(chǔ)。千尋位置更是對(duì)電離層活躍和異常分布的時(shí)間周期、地理范圍、突變概率等形成針對(duì)性的數(shù)據(jù)觀測(cè)和分析，為電離層抑制的整體系統(tǒng)化能力提升奠定關(guān)鍵;
機(jī)器學(xué)習(xí)能力：在海量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，千尋位置開(kāi)發(fā)了一種機(jī)器學(xué)習(xí)模型，能以自適應(yīng)的方式，執(zhí)行各種機(jī)器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練工作和評(píng)估實(shí)驗(yàn)，讓電離層相關(guān)的大數(shù)據(jù)能夠針對(duì)模型程序進(jìn)行自動(dòng)規(guī)劃，獲得精準(zhǔn)的電離層建模結(jié)果。不僅最大程度減少程序開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高建模效率，而且大幅度提升電離層抑制的精準(zhǔn)性。
第二，全鏈路閉環(huán)能力持續(xù)打造
全鏈路閉環(huán)算法：抗電離層算法升級(jí)，完成了“數(shù)據(jù)獲取、高斯模型、機(jī)器學(xué)習(xí)、電離層活躍程度研判、精準(zhǔn)電離層建模、改正數(shù)播發(fā)”等全鏈路算法閉環(huán)，將電離層影響從“難解之題”變成“流水作業(yè)”。
整機(jī)全鏈路閉環(huán)：目前行業(yè)內(nèi)主流的北斗高精度RTK終端，主要是“新1+1”的網(wǎng)絡(luò)RTK方式，僅千尋位置以云端一體的能力將設(shè)備實(shí)現(xiàn)軟硬件一體化，現(xiàn)今更是通過(guò)“差分服務(wù)+板卡+整機(jī)算法+APP”全鏈路閉環(huán)自主可控能力的持續(xù)打造，為電離層抑制能力引領(lǐng)行業(yè)RTK率先升級(jí)奠定基礎(chǔ)。7月底，千尋位置陸續(xù)把電離層抑制能力推送覆蓋云端一體及星地一體的北斗高精度RTK終端設(shè)備，真正將行業(yè)型北斗底層技術(shù)能力普惠到市場(chǎng)用戶。
第三，充分應(yīng)用北斗能力
長(zhǎng)期的觀測(cè)和驗(yàn)證證明：對(duì)于影響我國(guó)范圍的電離層區(qū)域，在同一時(shí)間段內(nèi)，BDS(北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))的數(shù)量、觀測(cè)角度等，明顯優(yōu)于其他星座系統(tǒng)，BDS能夠提供更具完整、連續(xù)、準(zhǔn)確的觀測(cè)成果。
千尋位置于2020年5月率先支持北斗三號(hào)的5星16頻服務(wù)，被大量用戶廣泛使用和肯定，也更早地將積累的電離層數(shù)據(jù)用于北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)的優(yōu)化迭代。
(電離層擾動(dòng)加劇情況下：對(duì)比質(zhì)量因子介入效果)
應(yīng)對(duì)自然、造福于人，是科學(xué)技術(shù)躍遷背后的核心原因之一。電離層抑制能力將帶來(lái)的國(guó)內(nèi)RTK技術(shù)能力躍遷，正是一次應(yīng)對(duì)自然變化和挑戰(zhàn)的嘗試，也是基于為市場(chǎng)用戶體驗(yàn)、對(duì)那些奔赴在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一線的測(cè)繪相關(guān)從業(yè)者的關(guān)注。
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