太陽黑子周期內對定位器信號的干擾

近幾年來，太陽發射出一陣陣的射電能量，影響了地球上所有向陽面的汽車定位器的性能。太陽產生無線電輻射并不令人驚訝。令人驚訝的是，在這一天，它們的能量非常強大。太陽在射電頻譜的廣闊區域內不斷發射能量。這些輻射的通量密度通常相當低，對汽車定位器天線所收集的背景無線電噪聲貢獻不大。

然而，當太陽耀斑發生時，往往伴隨著非常強大的射電能量爆發。雖然在太陽黑子周期的高峰期，太陽耀斑的數量較多，當太陽受到的干擾較多時，太陽耀斑及其相關的強電波爆發隨時都有可能發生--包括當前太陽黑子最小值附近。

盡管如此太陽射電暴還是出乎意料。它是有記錄以來最大的一次，對地球上所有的汽車定位器都產生了影響，包括北美洲、南美洲和太平洋的大部分地區。增加的噪聲大大降低了L1和L2頻率上的載波噪聲密度（C/N0----衡量接收信號強度的一個指標），高達15dB-Hz。這導致一些衛星的定位器在數分鐘內無法鎖定位置，特別是那些在暴發到來之前處于低仰角、C/N0值較低的定位器。那些靠近亞太陽下點的定位器通常比那些距離較遠的定位器受到的影響更大，因為更多的或更多的暴發能量被定位器天線吸收。盡管如此，許多單頻定位器似乎仍在繼續提供僅有四顆衛星的導航解決方案----甚至在二維模式下有三顆衛星----而且大多數用戶對噪聲突發并沒有注意到這類定位器的噪聲突發。

該暴發功率是在青海太陽能陣列記錄的。它記錄了一系列頻率和極化的太陽射電發射，包括1.6GHz的右旋圓極化（RHCP），非常接近GPS的L1頻率。噪聲功率超過100萬個太陽輻射量單位的峰值，使這一暴發成為有記錄以來最大的暴發之一。他還查看了廣域增強系統（WAAS）的數據，該系統的數據非常穩健，雖然WAAS在整個暴發期間持續運行，但WAAS參考站的信號和其他地方一樣，受到了明顯的衰減。有些參考站在 L1 和 L2 頻率上記錄到的 PRN 4 的 C/N0 值在 12 月 6 日安靜的一天和 12 月 6 日。爆發期間的C/N0值下降非常明顯。

然而，許多用于高精度應用的雙頻定位器，包括基準站的雙頻定位器，尤其是在L2頻率上的定位器，都遭受了嚴重的信號損失。此外，一些相關部門的定位器也失去了導航能力。據衛星定位中心的負責人報告，很多交匯的四角地區出現了 "全球定位系統的大面積丟失"。有部物流車輛報告說，GPS信號失去鎖定，跟蹤衛星的數量從7-9顆降到1顆，甚至沒有!李立華是研究這種和其他太陽電波暴對汽車定位器運行影響的工程師之一。他研究了全球導航衛星系統服務（IGS）網絡中的定位器提供的數據，這些定位器在地球的太陽光側提供的數據。在暴發期間，至少有四顆衛星在兩個頻率上提供數據的臺站數量從120多個下降到60個以下。

未來的GPS衛星發出的更強的傳輸信號可能會使定位器在大爆發期間繼續跟蹤甚至低角度衛星。較新的信號格式，可以在較低的C/N0值下進行跟蹤，這也將有助于定位器應對太陽的爆發。即使是目前為抗干擾保護和室內GPS使用而開發的定位器技術，也能讓定位器追蹤到更低的C/N0值，甚至可以通過很強的太陽電波暴。

隨著我們在2022年接近下一個太陽黑子周期的峰值，我們可以期待更多的太陽射電暴。一些預測認為下一個高峰期比上一個高峰期強30%-50%，這是由太陽可見光半球中太陽黑子活動的部分來衡量的。未來的太陽射電暴是否會像2006年12月6日的暴發一樣產生巨大的影響？

如果有什么辦法可以減輕太陽電波暴的影響？由于突發是寬帶噪聲，定位器很難將其與GPS信號區分開來。一些天線設計，如扼流圈等，會衰減低仰角的信號，因此，如果太陽在暴發時太陽在天空中的位置較低，那么使用這種天線的定位器受到的影響要比使用傳統天線設計的定位器小。而且由于定位器主要是在低仰角的衛星上失去軌道，所以在較高仰角的衛星上有更多的衛星也會有幫助。因此，使用GPS和GLONASS、GPS、北斗和伽利略衛星混合星座的定位器應該比只使用GPS的定位器更能抵御太陽電波爆發。同樣，一個更大的GPS星座本身也會有幫助。