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2023年5月4日,中国科学院国家空间科学中心位于河北廊坊(39.4N,116.6E)的L&S太阳射电流量精密监测望远镜记录到了GNSS-L波段太阳射电爆发事件。1230MHz频点的射电流量监测数据显示,5月4日的事件达到强爆发事件级别(峰值流量大于10000sfu),事件峰值发生在北京时间17:30左右(图1),整个事件持续了大约40分钟。
图1:(a) 2023年5月4日爆发事件峰值时刻的晨昏线示意图。图中灰色区域代表夜间,白色部分代表有光照的白天。红色五角星(★)代表日下点,黄色圆(●)代表所分析的地基GNSS台站位置,蓝色三角(▲)代表廊坊台站位置。
由于GNSS是弱信号体制,GNSS卫星发射的导航电波到达地面时信号十分微弱,容易受到其他电磁噪声的干扰。当太阳爆发的电磁波覆盖了GNSS的导航频点且强度足够强时,向阳面的GNSS接收机同时会接收到GNSS卫星的导航信号和太阳的射电信号,此时,太阳射电爆发就充当了强干扰源的角色。监测显示,5月4日的强爆发事件给向阳面的GNSS观测造成不同程度的影响,位于日下点附近的IGS-DJIG(11.5N, 42.8E) 地基台站的载噪比在事件期间有明显下降(图2),最大降幅达到10-12dB左右。
在GNSS测量中,载噪比是重要的指标参数,载噪比降低可能会带来测量误差,影响到GNSS的定位精度。当载噪比小于一定阈值时,接收机信号可能会发生周跳、短暂失锁、甚至完全中断等现象,从而影响GNSS的性能和精度。监测数据同时显示,5月4日的爆发事件覆盖了GNSS导航卫星的所有频点,对包括北斗在内的处于向阳面的所有导航卫星信号都有影响(图2),但对高频点的影响比低频点的影响弱,说明这次爆发主要集中在GNSS-L波段的相对低频部分。总体而言,距离日下点越近,GNSS导航信号受干扰程度越大。
在相近的时间段,5月5日又有一次类似的爆发,但相对于4日的爆发事件, 5日的事件为中等偏弱级别(峰值流量3000sfu左右,图3),对GNSS观测没有较为明显的影响。
统计表明,历史上发生过多次极强级别(流量大于100000sfu)的L波段太阳射电爆发事件,造成了向阳面的GNSS导航信号大面积干扰和中断。在此,中国科学院国家空间科学中心空间环境预报中心提醒广大GNSS用户和相关部门,当前太阳活动水平处于第25太阳活动周的上升期(图4),太阳日益活跃,爆发事件会逐渐增多,可能会对包括卫星导航在内的高技术应用系统带来不利影响,应给予足够的重视和关注。