面向月地GNSS接收器的离子ospheric与等离子体层延迟表征：基于全局核心等离子体模型
机器人学
2025-11-25 v2
摘要
近期在月球定位、导航和定时（PNT）方面的进展表明，地面GNSS信号（包括弱旁瓣传输）可被用于月球 spacecraft 的定位和定时。虽然月球上的GNSS导航最近已被验证，但未建模的离子ospheric与等离子体层延迟仍是重要的误差源，尤其鉴于独特的信号几何和延长的传播路径。本文利用全球核心等离子体模型（GCPM）和自定义低成本射线追踪算法来表征这些延迟。该算法迭代求解弯曲信号路径。我们模拟了一阶、二阶和三阶群延迟，以及来自射线弯曲的多余路径长度，针对不同日照和磁场条件下的来自月球轨道和月球南极的GNSS信号。结果表明，平均群延迟通常在1 m量级，但在高太阳活动条件下，对于低高度射线路径可超过100 m；而弯曲延迟虽然通常较小，但对于低高度射线路径也不容小觑。我们还量化了信号频率、几何K_p指数和太阳R12指数对延迟的影响。这些发现为利用地面GNSS信号设计稳健的定位和定时算法提供了指导。
引用
@article{arxiv.2510.10059,
title = {Ionospheric and Plasmaspheric Delay Characterization for Lunar Terrestrial GNSS Receivers with Global Core Plasma Model},
author = {Keidai Iiyama and Grace Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.10059},
year = {2025}
}
备注
Submitted NAVIGATION: Journal of the Institute of Navigation