对于执行超视距任务的工业级无人机而言,其一项任务是自动化任务,这种无人机的飞行安全严重依赖于全球卫星导航系统,就是GNSS,其中包括我国的北斗卫星,还包括美国的GPS等,而电离层扰动属于空间天气事件,电离层扰动会干扰GNSS信号,进而给无人机安全带来影响。
电离层是距离地面约60至 1000公里范围内的空间,通常情况下其内部结构稳定,其电子密度分布变化时空规律明显,然而当遇到太阳爆发活动时,电离层会在太阳能量的胁迫下剧烈变化,在这种时候,其中电子分布的改变会扭曲原有GNSS信号的传播速度以及路径,进而导致信号延迟,最终产生“电离层误差”。所以,于电离层平静之际,无人机可借助差分校正等技术把定位误差把控在厘米级,然而在电离层暴之时,在电离层扰动期间,鉴于电离层的随机变异性,定位误差或许会急剧增大至几十厘米乃至数米 。
针对规模庞大的无人机表演情形,好些到好多架无人机凭借厘米级定位维持精准编队,要是定位猛地漂移若干米了,就会致使无人机彼此碰撞,甚至产生坠落这种较为严重的状况,而对于从事植保工作的无人机说来,得精准顺着田垄或按规划路径飞行,以此保证喷洒均匀且不存在重复遗漏的情况,一旦定位出现偏差那会大幅度减弱工作效能。对于已经完成物流配送任务的无人机,在进行送货操作时,它同样需要做到精确导航,以此来保证它能够准确降落在预先指定好的快递柜或者起降坪上,而就在这个时候,突然增加的定位误差,极有可能致使它撞上建筑物最终导致运送任务失败,更为严重的是,甚至还会对行人的安全构成威胁。
另一层面,就算是处于并不存在太阳活动干扰的情形下,电离层仍会有局部电子空腔区出现,致使 GNSS 信号产生迅速而剧烈的波动,一般将其称作“电离层闪烁”,这样的变化会让无人机接收到的卫星信号噪声得以增强,严重的时候能够造成定位失效 。
无人机一旦失去稳定的GNSS信号,就会被迫切换到依赖惯性测量单元的定位导航模式,不过这种定位模式的误差会随着时间而累积,在几秒钟到几分钟的时间内,无人机就有可能偏离预定航线,失去位置基准,最终可能出现坠毁或者飞丢的情况。
当地面控制站与无人机之间的数据链,以及遥控信号,借助电离层进行传播时,这一无人机与地面控制站间相关信号传播的过程,也有可能受到电离层闪烁现象的干扰,进而出现控制指令延迟、中断,或者图传画面卡顿、丢失等诸如此类的情况,最终致使无人机陷入“失明”状态 。

数千个电离层地基监测台站,已由中国气象局进行了布设,能够实时反演电离层信息,可为无人机飞行提供导航定位可靠性分析,进而保障无人机飞行的安全。
除此之外,能够依据太阳活动方面相应信息,给出地磁暴预警,给出电离层暴预警,有效保证无人机飞行得以避开恶劣空间天气形势,防止出现不必要的损失情况 。


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