Стабильность глобальных навигационных спутниковых систем в условиях ионосферной и магнитосферной возмущенности

В настоящее время требования к стабильности функционирования, а также к точности глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), таких как ГЛОНАСС и GPS, постоянно возрастают. Основными источниками ионосферных неоднородностей являются гелио- геофизические возмущения околоземного космического пространства (ОКП). Особенно значимо влияние эффектов ОКП на работу ГНСС в арктическом регионе. В работе (Zakharov et al., 2016) изучена динамика сбоев параметров навигационных сигналов системы GPS в период 2010–2014 гг. для станций, расположенных в Арктическом регионе, проанализированы вероятности “инструментальной” потери фазы и псевдодальности, а также кратковременных вариаций большой скорости изменений полного электронного содержания ПЭС (сбои ПЭС) (Astafyeva et al., 2015) в различных геомагнитных условиях. Показано, что вероятности сбоев при определении ПЭС значительно (в 100–200 раз) превышают инструментальные и растут во время геомагнитных бурь и суббурь.
В настоящей работе изучена динамика сбоев радиофизических параметров сигналов ГЛОНАСС и GPS, а также сбоев определения полного электронного содержания (ПЭС) на станциях средне- и высокоширотного регионов в различных геофизических условиях за период ноябрь 2014 г. – июль 2015 г. Показано, что плотность сбоев измерения псевдодальности P1 на высоких широтах для системы ГЛОНАСС ниже, чем для GPS. На средних широтах средняя плотность сбоев ПЭС N 1 TECU/мин в спокойных геомагнитных условиях практически не зависит от поведения индексов Kp и AE и не превышает 12%. На высоких широтах N 1 TECU/мин зимой в целом выше, чем летом и может достигать 50-60%. Изменение N 1 TECU/мин на высоких широтах коррелирует с поведением геомагнитных индексов, однако, зависит от Kp и AE существенно разным образом. В возмущенных условиях N 1 TECU/мин увеличивается с ростом AE медленнее, чем в спокойных, а увеличение N 1 TECU/мин с ростом Kp в возмущенных условиях, напротив, происходит в 1,5 раза быстрее, чем в спокойной геомагнитной обстановке. Зависимости величины N 1 TECU/мин от индекса ионосферной возмущенности Wtec (Воейков и др., 2016) на средних и высоких широтах похожи. Возрастание плотности сбоев ПЭС N 1 TECU/мин с ростом Wtec в зимний период происходит в 1,5 раза быстрее, чем в летний. При этом на высоких широтах увеличение N 1 TECU/мин с ростом Wtec происходит примерно в 2-2,5 раза быстрее, чем на средних.
Работа выполнена при поддержке грантов РНФ № 14-37-00027, РФФИ № 16-35-60018, РФФИ № 16-35-50021_мол_нр, а также в рамках гранта Президента РФ государственной поддержки ведущих научных школ РФ № НШ-6894.2016.5. В работе использовались экспериментальные данные ЦКП "Ангара" (ИСЗФ СО РАН), данные мировой сети приемников IGS (Dow et al., 2009), а также данные, полученные в рамках плана НИР ФИЦ ЕГС РАН No АААА-А16-116070550057-7.