太阳黑子周期内对定位器信号的干扰

近几年来，太阳发射出一阵阵的射电能量，影响了地球上所有向阳面的汽车定位器的性能。太阳产生无线电辐射并不令人惊讶。令人惊讶的是，在这一天，它们的能量非常强大。太阳在射电频谱的广阔区域内不断发射能量。这些辐射的通量密度通常相当低，对汽车定位器天线所收集的背景无线电噪声贡献不大。

然而，当太阳耀斑发生时，往往伴随着非常强大的射电能量爆发。虽然在太阳黑子周期的高峰期，太阳耀斑的数量较多，当太阳受到的干扰较多时，太阳耀斑及其相关的强电波爆发随时都有可能发生--包括当前太阳黑子最小值附近。

尽管如此太阳射电暴还是出乎意料。它是有记录以来最大的一次，对地球上所有的汽车定位器都产生了影响，包括北美洲、南美洲和太平洋的大部分地区。增加的噪声大大降低了L1和L2频率上的载波噪声密度（C/N0----衡量接收信号强度的一个指标），高达15dB-Hz。这导致一些卫星的定位器在数分钟内无法锁定位置，特别是那些在暴发到来之前处于低仰角、C/N0值较低的定位器。那些靠近亚太阳下点的定位器通常比那些距离较远的定位器受到的影响更大，因为更多的或更多的暴发能量被定位器天线吸收。尽管如此，许多单频定位器似乎仍在继续提供仅有四颗卫星的导航解决方案----甚至在二维模式下有三颗卫星----而且大多数用户对噪声突发并没有注意到这类定位器的噪声突发。

该暴发功率是在青海太阳能阵列记录的。它记录了一系列频率和极化的太阳射电发射，包括1.6GHz的右旋圆极化（RHCP），非常接近GPS的L1频率。噪声功率超过100万个太阳辐射量单位的峰值，使这一暴发成为有记录以来最大的暴发之一。他还查看了广域增强系统（WAAS）的数据，该系统的数据非常稳健，虽然WAAS在整个暴发期间持续运行，但WAAS参考站的信号和其他地方一样，受到了明显的衰减。有些参考站在 L1 和 L2 频率上记录到的 PRN 4 的 C/N0 值在 12 月 6 日安静的一天和 12 月 6 日。爆发期间的C/N0值下降非常明显。

然而，许多用于高精度应用的双频定位器，包括基准站的双频定位器，尤其是在L2频率上的定位器，都遭受了严重的信号损失。此外，一些相关部门的定位器也失去了导航能力。据卫星定位中心的负责人报告，很多交汇的四角地区出现了 "全球定位系统的大面积丢失"。有部物流车辆报告说，GPS信号失去锁定，跟踪卫星的数量从7-9颗降到1颗，甚至没有!李立华是研究这种和其他太阳电波暴对汽车定位器运行影响的工程师之一。他研究了全球导航卫星系统服务（IGS）网络中的定位器提供的数据，这些定位器在地球的太阳光侧提供的数据。在暴发期间，至少有四颗卫星在两个频率上提供数据的台站数量从120多个下降到60个以下。

未来的GPS卫星发出的更强的传输信号可能会使定位器在大爆发期间继续跟踪甚至低角度卫星。较新的信号格式，可以在较低的C/N0值下进行跟踪，这也将有助于定位器应对太阳的爆发。即使是目前为抗干扰保护和室内GPS使用而开发的定位器技术，也能让定位器追踪到更低的C/N0值，甚至可以通过很强的太阳电波暴。

随着我们在2022年接近下一个太阳黑子周期的峰值，我们可以期待更多的太阳射电暴。一些预测认为下一个高峰期比上一个高峰期强30%-50%，这是由太阳可见光半球中太阳黑子活动的部分来衡量的。未来的太阳射电暴是否会像2006年12月6日的暴发一样产生巨大的影响？

如果有什么办法可以减轻太阳电波暴的影响？由于突发是宽带噪声，定位器很难将其与GPS信号区分开来。一些天线设计，如扼流圈等，会衰减低仰角的信号，因此，如果太阳在暴发时太阳在天空中的位置较低，那么使用这种天线的定位器受到的影响要比使用传统天线设计的定位器小。而且由于定位器主要是在低仰角的卫星上失去轨道，所以在较高仰角的卫星上有更多的卫星也会有帮助。因此，使用GPS和GLONASS、GPS、北斗和伽利略卫星混合星座的定位器应该比只使用GPS的定位器更能抵御太阳电波爆发。同样，一个更大的GPS星座本身也会有帮助。