Увеличение ошибок позиционирования с ростом мощности сигнала глобальных навигационных cпутниковых систем

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В настоящее время разработчиками глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) прилагаются значительные усилия для решения ряда фундаментальных проблем. Однако игнорирование исследователями целой совокупности протекающих в ионосфере неравновесных физико-химических процессов, которые влияют на распространение спутниковых сигналов, зачастую не позволяют продвинуться в их решении. В данной работе обсуждены основные химические реакции, протекающие в нижней ионосфере Земли с участием ридберговских состояний молекул O2, N2 и NO. Дано объяснение физической причины временнóй задержки спутникового сигнала, приводящей к ошибкам позиционирования ГНСС. Предложен квантовый подход, посредством которого осуществляется переход от традиционного представления о распространении радиоволн к движению соответствующих фотонов. В этом случае эффективное время задержки при резонансном рассеянии фотона определяется характерным временем жизни промежуточных автоионизационных состояний колебательно-возбужденных ридберговских комплексов. Величина времени жизни обусловлена наличием сильной неадиабатической связи электронного и ядерного движений в промежуточных состояниях комплекса, которая не зависит от напряженности внешнего поля, создаваемого передатчиком ГНСС.

Об авторах

Г. В. Голубков

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук; Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: golubkov@chph.ras.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

А. А. Берлин

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: golubkov@chph.ras.ru
Россия, Москва

Ю. А. Дьяков

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук; Исследовательский центр экологических изменений, Академия Синика

Email: golubkov@chph.ras.ru
Россия, Москва; Тайвань, Тайбэй

И. В. Карпов

Калининградский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук

Email: golubkov@chph.ras.ru
Россия, Калининград

А. А. Лушников

Геофизический центр Российской академии наук

Email: golubkov@chph.ras.ru
Россия, Москва

И. Г. Степанов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: golubkov@chph.ras.ru
Россия, Москва

М. Г. Голубков

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: golubkov@chph.ras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Nilsson J.O., Skog I., Händel P. // Proc. 10th Intern. Conf. Inf. Sci. Signal Proc. Appl. (ISSPA 2010). IEEE, 2010. P. 324; https://doi.org/10.1109/ISSPA.2010.5605534
  2. Skog I., Händel P. // IEEE Trans. Intell. Transp. Syst. 2011. V. 12. № 4. P. 1014; https://doi.org/10.1109/TITS.2011.2126569
  3. Yang C.K., Shim D.S. // TransNav. Int. J. Marine Navigat. Safety Sea Transp. 2013. V. 7. № 2. P. 199; https://doi.org/10.12716/1001.07.02.06
  4. Radievsky A., Shagimuratov I.I., Zakharenkova I.E. // Proc. II Intern. Conf. “Atmosphere, Ionosphere, Safety”(AIS-2010). Book of Abstr / Ed. Karpov I.V. Kaliningrad: Baltic Federal University, 2010. P. 239.
  5. Stankov S.M., Jakowski N., Heise S. et al. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2003. V. 108. № A5. P. 1164; https://doi.org/10.1029/2002JA009570
  6. Yizengaw E., Dyson P.L., Essex E.A. // Adv. Space Res. 2006. V. 38. № 11. P. 2318; https://doi.org/10.1016/j.asr.2006.09.029
  7. Kunitsyn V.E., Tereshchenko E.D. Ionospheric Tomography. Berlin, Heidelberg: Springer, 2003; https://doi.org/10.1007/978-3-662-05221-1
  8. Куницын В.Е., Терещенко Е.Д., Андреева Е.С. и др. // УФН. 2010. Т. 180. № 5. С. 548; https://doi.org/10.3367/UFNr.0180.201005k.0548
  9. Nesterov I.A., Kunitsyn V.E. // Adv. Space Res. 2011. V. 47. № 10. P. 1789; https://doi.org/10.1016/j.asr.2010.11.034
  10. Klimenko M.V., Klimenko V.V., Despirak I.V. et al. // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2018. V. 180. P. 78; https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.12.017
  11. Afraimovich E.L., Perevalova N.P., Voyeikov S.V. // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2003. V. 65. № 11–13. P. 1245; https://doi.org/10.1016/j.jastp.2003.08.007
  12. Afraimovich E.L., Edemskiy I.K., Voeykov S.V. et al. // Ann. Geophys. 2009. V. 27. № 4. P. 1521; https://doi.org/10.5194/angeo-27-1521-2009
  13. Afraimovich E.L., Edemskiy I.K., Leonovich A.S. et al. // Geophys. Res. Lett. 2009. V. 36. № 15. L15106; https://doi.org/10.1029/2009GL039803
  14. Afraimovich E.L., Astafieva E.I., Berngardt O.I. et al. // Radiophys. Quant. Electr. 2004. V. 47. № 7. P. 453; https://doi.org/10.1023/B:RAQE.0000047237.67771.bc
  15. Голубков Г.В., Манжелий М.И., Эппельбаум Л.В. // Хим. физика. 2018. Т. 37. № 5. С. 63; https://doi.org/10.7868/S0207401X18050084
  16. Голубков Г.В., Манжелий М.И., Берлин А.А. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 3. С. 86; https://doi.org/10.31857/S0207401X21030055
  17. Ольхов О.А., Шестаков Д.В. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 7. С. 85; https://doi.org/10.31857/S0207401X21070062
  18. Kim M., Kim J. // Remote Sens. 2021. V. 13. № 1. 151; https://doi.org/10.3390/rs13010151
  19. Zou X., Li Z., Wang Y. et al. // Remote Sens. 2021. V. 13. № 15. 2925; https://doi.org/10.3390/rs13152925
  20. Montenbruck O., Schmid R., Mercier F. et al. // Adv. Space Res. 2015. V. 56. № 6. P. 1015; https://doi.org/10.1016/j.asr.2015.06.019
  21. Rodriguez-Solano C.J., Hugentobler U., Steigenberger P. // Adv. Space Res. 2012. V. 49. № 7. P. 1113; https://doi.org/10.1016/j.asr.2012.01.016
  22. Sośnica K., Thaller D., Dach R. et al. // J. Geodesy. 2015. V. 89. № 7. P. 725; https://doi.org/10.1007/s00190-015-0810-8
  23. Pulinets S., Ouzounov D., Davidenko D. et al. // E3S Web Conf. 2020. V. 196. 03004; https://doi.org/10.1051/e3sconf/202019603004
  24. Bogdanov V., Gavrilov V., Pulinets S. et al. // E3S Web Conf. 2020. V. 196. 03005; https://doi.org/10.1051/e3sconf/202019603005
  25. Kintner P.M., Ledvina B.M., De Paula E.R. // Space Weather. 2007. V. 5. № 9. S09003; https://doi.org/10.1029/2006SW000260
  26. Thoelert S., Steigenberger P., Montenbruck O. et al. // GPS Solut. 2019. V. 23. № 4. 92; https://doi.org/10.1007/s10291-019-0882-7
  27. Steigenberger P., Thoelert S., Montenbruck O. // Adv. Space Res. 2020. V. 66. № 12. P. 2773; https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.03.026
  28. Hegarty C.J. // Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems. Cham: Springer Intern. Publ., 2017. P. 197; https://doi.org/10.1007/978-3-319-42928-1_7
  29. Johnston G., Riddell A., Hausler G. // Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems. Cham: Springer Intern. Publ., 2017. P. 967; https://doi.org/10.1007/978-3-319-42928-1_33
  30. Бахметьева Н.В., Жемяков И.Н. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 10. С. 65; https://doi.org/10.31857/S0207401X2210003X
  31. Голубков Г.В., Адамсон С.О., Борчевкина О.П. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 53.; https://doi.org/10.31857/S0207401X22050053
  32. Borchevkina O.P., Adamson S.O., Dyakov Y.A. et al // Atmosphere. 2021. V. 12. № 9. 1116; https://doi.org/10.3390/atmos12091116
  33. Borchevkina O.P., Kurdyaeva Y.A., Dyakov Y.A. et al. // Atmosphere. 2021. V. 12. № 11. 1384; https://doi.org/10.3390/atmos12111384
  34. Голубков Г.В., Голубков М.Г., Манжелий М.И. // Докл. АН. 2012. Т. 447. № 5. С. 503.
  35. Куприянов А.О., Морозов Д.А. Позиционирование по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем в абсолютном режиме. М.: МИИГАиК, 2017.
  36. Golubkov G.V., Golubkov M.G., Manzhelii M.I. et al. // The Atmosphere and Ionosphere: Elementary Processes, Monitoring, and Ball Lightning / Eds. Bychkov V.L., Golubkov G.V., Nikitin A.I. N.Y.: Springer, 2014. P. 1; https://doi.org/10.1007/978-3-319-05239-7_1
  37. Голубков Г.В., Манжелий М.И., Берлин А.А. и др. // Хим. физика. 2016. Т. 35. № 1. С. 5; https://doi.org/10.7868/S0207401X16010039
  38. Kuverova V.V., Adamson S.O., Berlin A.A. et al. // Adv. Space Res. 2019. V. 64. № 10. P. 1876; https://doi.org/10.1016/j.asr.2019.05.041
  39. Su S.-Y., Tsai L.-C., Liu C.H. et al. // Adv. Space Res. 2019. V. 64. № 10. P. 2137; https://doi.org/10.1016/j.asr.2019.06.039
  40. Безуглов Н.Н., Голубков Г.В., Ключарев А.Н. // Хим. физика. 2017. Т. 36. № 12. С. 21; https://doi.org/10.7868/S0207401X17100028
  41. Golubkov G.V., Manzhelii M.I., Berlin A.A. et al. // Atmosphere. 2020. V. 11. № 6. 650; https://doi.org/10.3390/atmos11060650
  42. Поваляев А.А. Спутниковые радионавигационные системы: время, показания часов, формирование измерений и определение относительных координат. М.: Радиотехника, 2008.
  43. Иванов А.В. Нелинейная многомерная обработка сигналов спутниковых радионавигационных систем в комплексах самолетовождения. Кн. 2. М.: Радиотехника, 2013.
  44. Иванов А.В. // Радиотехника. 2014. № 7. С. 55.
  45. Степанов О.А. Методы обработки навигационной измерительной информации. С.Пб: Университет ИТМО, 2017.
  46. Кинкулькин И.Е. Глобальные навигационные спутниковые системы: алгоритмы функционирования аппаратуры потребителя. М.: Радиотехника, 2018.
  47. Радионавигационные технологии. Выпуск 8 / Под ред. Перова А.И. М.: Радиотехника, 2019.
  48. Стрелков С.П., Кондрашин К.Г., Константинова Е.А. и др. Cпутниковые системы и технологии позиционирования. Астрахань: Астраханский государственный архитектурно-строительный университет, 2020.
  49. Klobuchar J. // IEEE Trans. Aerospace Electr. Syst. 1987. V. AES-23. № 3. P. 325; https://doi.org/10.1109/TAES.1987.310829
  50. Ansari K., Bae T.S. // Intern. J. Satell. Commun. Network. 2021. V. 39. № 6. P. 626; https://doi.org/10.1002/sat.1405
  51. Liu W., Shi X., Zhu F. et al. // Adv. Space Res. 2019. V. 63. № 8. P. 2358; https://doi.org/10.1016/j.asr.2019.01.004
  52. Ho Y.H., Abdullah S., Mokhtar M.H. // Proc. 2013 IEEE Intern. Conf. Space Sci. Commun. (IconSpace). IEEE, 2013. P. 33; https://doi.org/10.1109/IconSpace.2013.6599428
  53. Clare A., Lin T., Lachapelle G. // Adv. Space Res. 2017. V. 59. № 11. P. 2740; https://doi.org/10.1016/j.asr.2016.07.002
  54. Bolla P., Borre K. // J. Geodesy. 2019. V. 93. № 3. P. 437; https://doi.org/10.1007/s00190-018-1172-9
  55. Bidikar B., Chapa B.P., Kumar M.V. et al. // Satellites Missions and Technologies for Geosciences. IntechOpen, 2020. P. 1; https://doi.org/10.5772/intechopen.92295
  56. Берестецкий Б.Н., Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Квантовая электродинамика. М.: Физматлит, 2002.
  57. Голубков Г.В., Иванов Г.К. Ридберговские состояния атомов и молекул и элементарные процессы с их участием. М.: Эдиториал УРСС, 2001.
  58. Голубков Г.В., Голубков М.Г., Манжелий М.И. // Хим. физика. 2014. Т. 33. № 2. С. 64; https://doi.org/10.7868/S0207401X14020058s
  59. Golubkov G.V., Golubkov M.G., Ivanov G.K. // The Atmosphere and Ionosphere: Dynamics, Processes and Monitoring / Eds. Bychkov V.L., Golubkov G.V., Nikitin A.I. N.Y.: Springer, 2010. P. 1;
  60. Голубков Г.В., Голубков М.Г., Манжелий М.И. // Хим. физика. 2012. Т. 31. № 2. С. 31.
  61. Голубков Г.В., Девдариани А.З., Голубков М.Г. // ЖЭТФ. 2002. Т. 122. Вып. 6. С. 1146.
  62. Голубков Г.В., Голубков М.Г. // Хим. физика. 2014. Т. 33. № 2. С. 42; https://doi.org/10.7868/S0207401X14020046s
  63. Арделян Н.В., Бычков В.Л., Голубков Г.В. и др. // Хим. физика. 2018. Т. 37. № 7. С. 59; https://doi.org/10.1134/S0207401X18070038
  64. Loi S.T., Murphy T., Cairns I.H. et al. // Geophys. Res. Lett. 2015. V. 42. № 10. P. 3707; https://doi.org/10.1002/2015GL063699
  65. Dmitriev A.V., Jayachandran P.T., Tsai L.-C. // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2010. V. 115. № A12. A12244; https://doi.org/10.1029/2010JA015380
  66. Benneke B., Seager S. // Astrophys. J. 2012. V. 753. № 2. P. 100; https://doi.org/10.1088/0004-637X/753/2/100
  67. Welch W.J., Fleming M., Munson C. et al. // Publ. Astron. Soc. Pacif. 2017. V. 129. № 974. P. 1; https://doi.org/10.1088/1538-3873/aa5d4f
  68. Alperovich L., Eppelbaum L., Zheludev V. et al. // J. Geophys. Eng. 2013. V. 10. № 2. 025017; https://doi.org/10.1088/1742-2132/10/2/025017

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (57KB)
Метаданные
3.

Скачать (65KB)
Метаданные

© Г.В. Голубков, А.А. Берлин, Ю.А. Дьяков, И.В. Карпов, А.А. Лушников, И.Г. Степанов, М.Г. Голубков, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».