Спутниковые навигационные системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

На сегодняшний день в мире существует несколько навигационных систем, использующих искусственные спутники Земли, но предлагающими действительно глобальный сервис позиционирования практически в любом месте нашей планеты являются лишь две: российская ГЛОНАСС и американская NAVSTAR. Именно к ним принято относить популярное сокращение GPS.

Общие принципы функционирования СНС

СНС ГЛОНАСС и NAVSTAR создавались исходя из следующих требований: глобальность, помехозащищенность, непрерывность работы, независимость от погодных условий, рельефа, степени подвижности объекта.

Важнейшие из этих требований:

· доступность - степень вероятности работоспособности СНС перед ее применением и в процессе применения;

· целостность - степень вероятности выявления отказа системы в течении заданного промежутка времени;

· непрерывность обслуживания - степень вероятности сохранения непрерывной работоспособности системы на заданном промежутке времени.

Под заданным промежутком времени понимают наиболее важный для потребителя (например, посадка лайнера).

ИКАО - учреждение ООН, устанавливающее международные нормы гражданской авиации - с целью повышения безопасности использования авиации, выдвинуло жесткие требования к основным параметрам СНС ( от 0,999 до 0,99999).

Основа концепции NAVSTAR и ГЛОНАСС составили: независимость (определение искомых навигационных данных в аппаратуре потребителя) - это усложняет оборудование потребителя, но не значительно; беззапросность (все вычисления в пользовательской аппаратуре производятся на основе пассивно принятых сигналов от НКА с известными орбитальными координатами). Сочетание независимости и беззапросности придает СНС неограниченную пропускную способность (произвольное число потребителей могут использовать СНС в любое время).

Весь результат СНС достигается путем взаимодействия 3 сегментов: космический, управления и потребителей.

Космический сегмент.

Точность местоопределения зависит от взаимного орбитального расположения спутников и параметров их сигналов. Необходимо, чтобы в зоне видимости потребителя были 3-5 НКА.

На практике орбитальная структура строится так, чтобы их было 6. Есть также резервные спутники.

Основная задача НКА - формирование и излучение сигналов, необходимых для решения навигационных задач. Состав оборудования НКА: радиопередающее оборудования - для передачи навигационного сигнала и телеметрической информации; радиоприемное оборудование - для приема команд от наземных комплексов управления; антенны; бортовой эталон времени; солнечные и аккумуляторные батареи и т.д.

НКА сигналы имеют 2 составляющие: дальномерную (для определения навигационных параметров - дальность до НКА, вектора скорости потребителя, его пространственная ориентация); служебную (содержит информацию о координатах спутника).

NAVSTAR и ГЛОНАСС часто называют сетевыми, так как важное значение имеет синхронизация НКА и объединение их в сеть.

Существует в СНС такое понятие, как джаминг (подавление сигнала вражеской СНС, вызывая помехи), спуфинг (подмена сигнала) и антиспуфинг (защитная реакция СНС на спуфинг).

Сегмент управления

Этот сегмент состоит из главной станции, совмещенной с вычислительным центром; группы контрольно-измерительных станций (КИС); наземного эталона времени и частоты.

КИС (размещаемые по возможности максимально равномерно) наблюдают за спутниками, принимают навигационные сигналы, осуществляют первичную обработку информации и производят обмен данными с главной станцией. После этого на главной станции математически обрабатывают сигнал и вычисляют корректировки.

Наземный эталон более точный, поэтому с ним синхронизируют все остальные.

Сегмент потребителей

Всех потребителей можно условно разбить на три вида: военные, частные и гражданские.

Состоит он из:

· радиочастотный тракт - в нем происходит прием радиосигналов НКА, их первичная обработка;

· вычислитель - для вторичной обработки (выделение навигационной информации, реализация алгоритма выбора оптимального созвездия и вычисления пространственных координат и вектора скорости потребителя).

Определение координат НКА

При существующем подходе к построению СНС максимально возможный объем вычислений стараются перенести на наземный комплекс управления. КИС расположены на ограниченных территориях и не обеспечивают непрерывное наблюдение за НКА. Результаты доступных наблюдений подвергаются математической обработке и на основании этих данных составляется прогноз параметров орбиты (эфемериды) вплоть до следующего прогноза.

Эфемериды - спрогнозированные, путем алгебраических вычислений, параметры орбиты и их производные.

Альманах - набор сведений о текущем состоянии СНС вцелом.

Прецессии - движение по конусу.

Нутации - небольшие колебания.

Геоцентрическая инерционная система координат

Система координат, состоящая из трех осей (X, Y, Z) и точкой начала координат О, находящейся в центре тяжести Земли. Ось Х направлена от точки О в точку Овна (весеннего равноденствия) и проходит в плоскости экватора; Y - дополняет Х до правой в плоскости экватора; Z - совпадает с осью вращения Земли и проходит через полюсы.

Геоцентрическая подвижная система

Аналогичная инерционной системе, разница лишь в оси Х, проходящей через нулевой меридиан (Гринвичский).

Геодезическая система

Определяет координаты точки относительно земной поверхности. Широта - угол между отвесной линией, проходящей через точку, и плоскость экватора.

Долгота - угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через точку.

Невозмущенное (кеплеровое движение) - движение, на которое влияет только сила тяжести Земли и центр тяжести тела находится в центре тяжести Земли.

Возмущающие факторы

· притяжение Луны и Солнца;

· давление светового излучения Солнца;

· неравномерность гравитационного поля Земли;

· сопротивление среды при движении спутника.

Анализируя эти факторы, можно сделать выводы:

-экваториальные орбиты имеют наиболее стабильную форму, но нестабильное положение орбитальной плоскости и орбиты в этой плоскости;

-полярные орбиты имеют стабильную орбитальную плоскость, но сравнительно большие изменения формы орбиты;

-наклонные орбиты i?60° имеют компромиссную стабильность параметров.

ГЛОНАСС и NAVSTAR применяют средневысотные наклонные орбиты (i?60°).

Угол i - называется угол между экваториальной и орбитальной плоскостями. i?90° - приполярная орбита; i=90° - полярная; i=0° - экваториальная.

Не маловажным фактором является также угловая скорость (векторная величина, характеризующая скорость вращения тела). У круговых орбит она более стабильная, поэтому они используются ГЛОНАСС и NAVSTAR.

Характеристики спутников

1. Зона обзора.

Это участок земной поверхности, на котором можно принимать сигналы НКА и осуществлять за ним наблюдение. Центром этой зоны является географическое место спутника (в месте пересечения земной поверхности и линией, соединяющей центры тяжести Земли и НКА).

Совокупность таких мест называется трассой спутника.

Радиогоризонт - условная линия, меньше истинного горизонта на 5-10° - величину маски.

2. Зона видимости.

Область небосвода, в которой НКА наблюдается с момента восхода над горизонтом, до момента его захода за горизонт.

3. Продолжительность наблюдения.

Промежуток времени, во время которого потребитель наблюдает НКА. Максимален, если потребитель находится в трассе НКА. Зависит от высоты полета и от периода обращения.

спутниковый навигационный орбитальный космический

Навигационные задачи и методы их решения

Навигационными задачами принято считать нахождение пространственно-временных координат, и вектор его скорости (совокупность всех этих факторов принято считать «вектором потребителя»).

Совокупность точек с одинаковой дальностью до НКА ( R ) формируют поверхность положения, центр которой совпадает с фазовым центром передающей антенны.

При получении 2-ух поверхностей положения, получаем линию положения - совокупность точек, имеющих 2 заданных значения навигационного параметра R.

Навигационный параметр - геометрический параметр, совпадающий с радионавигационным.

Пересечение 2-ух сфер дает линию положения в виде окружности, из-за чего возникает неоднозначность местоположения, так как получаем две линии положения, пересекающихся в двух местах. Устраняется это введением еще одной линии положения, или дополнительной информации о местоположении.

Дальномерный метод

В большинстве случаев потребитель находится на поверхности Земли. Условно примем форму Земли за идеальную сферическую. Сфера R - земная поверхность с центром масс в точке О, а Ri - земная поверхность с центром масс в точке Оi. Составляем уравнение, которое имеет вид:

Ri =

Ri - дальность между потребителем и НКА; Xi, Yi, Zi - координаты НКА; X,Y,Z - координаты потребителя.

Возникает неоднозначность, так как координаты потребителя находятся в точке пересечения трех поверхностей положения. Устраняется неоднозначность знанием ориентировочных координат потребителя, а если такой возможности нет - используют дальность до третьего НКА.

Для наземного потребителя линия положения - окружность на поверхности Земли. Однако часто высота потребителя неизвестна, и поскольку Землю нельзя принять а поверхность положения (не идеальная форма) - надо использовать минимум не 3, а 4 НКА.

Если еще учесть, что часто некоторые НКА находятся близко к радиогоризонту (что чрезвычайно невыгодно с точки зрения приема радиосигнала), остается очевидной необходимость использовать 5-6 НКА, что и обусловливает орбитальную структуру СНС. В этом способе пренебрегают Дt - расхождение в шкалах времени (из-за несинхронизации и взятия исходных данных не в один момент времени).

Псевдодальномерный метод

Дt - величина постоянная. Поэтому при измерении дальности до i-ого НКА получают псевдодальность R'i=Ri + ДR (ДR=c* Дt).

В этом уравнении 4 неизвестных (X,Y,Z, ДR). Поэтому также нужны априорные знания координат потребителя, в противном случае, необходимо использовать не 4, а минимум 5 НКА, что тяжело сделать на практике.

Жесткие требования этого способа реализуются только среднеорби-тальными СНС. Положительным качеством этого метода является то, что найдя постоянную погрешность ДR=с* Дt, потребитель находит Дt, что дает ему возможность синхронизировать свою аппаратуру с эталоном временем НКА.

Определение пространственной ориентации потребителя

Одной из важных задач является определение пространственной ориентации потребителя. Один из способов решения этой задачи:

В 2-ух точках А и В потребителя устанавливаем приемники СНС. Приемники синхронно измеряют 2 дальности до i-ого спутника с известными координатами. Учитываем разность фаз сигналов, принимаемых А и В. Решается система из 3-ех уравнений, которые получаем в результате измерения минимум 3-ех дальностей.

Радиосигналы

Навигационные параметры СНС определяют через соответствующие параметры радиосигнала. Основными навигационными параметрами радиосигналов является:

· дальность ( определяется через задержку сигнала);

· радиальная скорость ( через доплеровское смещение).

В NAVSTAR используют кодовое разделение каналов, а в ГЛОНАСС частотное.

Потребитель часто принимает сигналы с разных спутников одновре-менно, поэтому необходим приемник с коррелятором (своего рода фильтр, вычисляющий значение корреляционной функции между принимаемым и опорным сигналом).

Шумоподобные сигналы (ШПС)

ШПС - используются для достижения высокоточности измерения параметров навигационного сигнала. ШПС имеют высокую помехоус-тойчивость, из-за того, что ширина спектра больше ширины спектра помех. ШПС имеют большую базу и позволяют иметь высокую разрешающую способность.

База сигнала - это произведение эффективной длительности сигнала на его эффективную ширину спектра.

В современных СНС используют фазоманипулированные ШПС (после-довательность радиоимпульсов, начальные фазы которых имеют дискретные значения, чередующиеся по определенному закону.

Факторы, влияющие на точность определения вектора потребителя

Источники возникновения дальномерной погрешности можно разделить на 3 группы:

1. Вносимые контрольно-измерительным комплексом и оборудова-нием навигационного спутника.

2. Возникающие на трассе распространения сигнала.

3. Вносимые приемоиндикатором потребителя( зависят от качества оборудования потребителя).

Погрешности первой группы обусловлены неидеальностью частотно-временного и эфемеридного обеспечения НКА. Они зависят от качества бортового и КИС-ого оборудования, от стабильности эталона частоты и времени. На сегодняшний день при помощи КИС ведется постоянное наблюдение за эталонами каждого НКА и коррекция рассчитывается индивидуально.

Также существует групповая задержка навигационного сигнала в аппаратуре спутника - это интервал времени между выходным навигационным сигналом в центре передающей антенны и выходным сигна-лом бортового эталона частоты и времени. (Измеряется при сборке и калибровке аппаратуры).

Для средневысотных СНС имеют также значение релятивистские и гра-витационные погрешности, обусловленные различиями скоростей НКА и потребителя а также различиями гравитационного потенциала в точках расположения НКА и потребителя.

Погрешности второй группы наименее предсказуемы.

Рефракция радиоволн - это искривление пути распространения радио-волн. Обусловлена неоднородностями и изменениями диэлектрической погрешности с высотой. Зависит от давления влажности, температуры.

Малые углы невыгодны для распространения радиоволн, так как рефракция достигает максимального значения. Поэтому учитывают угол маски (5-10°) при определении радиогоризонта.

Ночью рефракцией пренебрегают. В NAVSTAR существуют наблюдения за количеством свободных электронов в ионосфере. В ГЛОНАСС это отсутствует.

Негативно на определение вектора потребителя влияет многолучевой прием. Особенно ощущается авиационным потребителем, из-за большой высоты от отражающих объектов.

ГЛОНАСС

Состоит из 24-ех спутников в 3-ех орбитальных плоскостях. Орбитальные плоскости разнесены относительно друг друга на 120°. В каж-дой орбитальной плоскости по 8 спутников, со сдвигом по аргументу широты 45°. Орбиты спутников являются очень близкими к круговым, высота 18840-19440 км (номинальная - 19100 км). Наклонение орбит - i=64.8°. Орби-тальная структура построена так, что с любой точки наблюдается минимум 4 спутника.

Непрерывность навигационного поля обеспечивается на высоте 2000 км. Система сохраняет полную функциональность при выходе из строя 6 НКА (если по 2 в каждой плоскости)

Интервал повторяемости трасс движения НКА и, соответственно, зон радиовидимости наземными потребителями составляет 17 витков или 7 суток 23 часа 27 минут. Отсюда следует, что СНС ГЛОНАСС - не резонансная (синхронная), т.е. спутники в своем орбитальном движении не имеют резонанса ( синхронизма ) с вращением Земли. Благодаря этому возмущающее влияние гравитационного поля меньше воздействует на работу системы, из-за чего орбитальная группировка ГЛОНАСС более стабильна, чем NAVSTAR. Не нужны дополнительные корректировки к орбитальной группировке ГЛОНАСС.

Из-за ограниченного количества топлива в НКА, переход на другую орбиту осуществляется крайне редко, при необходимости.

Выведение НКА на орбиту осуществляется по схеме, по 3 спутника одновременно ( 3 этапа): выведение на промежуточную круговую орбиту высотой около 200 км; переход на эллиптическую орбиту с перигеем 200 км и апогеем 19100 км и наклонением 64,3°; переход на круговую орбиту 19100 км. По времени этот процесс занимает от недели до месяца.

Все системы и специальное оборудование НКА помещены в герметичный контейнер диаметром 1,35м. На поверхность контейнера, обращенную к Земле, установлены антенно-фидерная система и панель уголковых отражателей.

С противоположной стороны топливные баки. НКА снабжены солнечными батареями, шириной 7,23 м. Вес аппарата 1487кг. Время активного существования до 5 лет и ведутся работы по улучшению - до 12-15 лет. Состав оборудования:

1. Бортовой хронизатор - для формирования высокостабильных частот и бортовой шкалы времени (цезиевый атомный стандарт) 207кг.

2. Бортовой навигационный передатчик состоящий из: аппаратуры формирования навигационных сигналов и антенно-фидерного обору-дования. Для повышения надежности дублируют некоторые блоки. Переключение на резервные блоки осуществляется автоматически или с Земли.

3. Антенно-фидерная система конструктивно представляет собой фазированную решетку, из 2-ух групп спиральных излучателей (4центральных и 1 периферийный кольцевой). Конструкция позволяет одновременно работать на частотах L1и L2.

Система координат используется геоцентрическая инерционная ПЗ-90.

Сегмент управления

Состоит из:

· Центр управления системой.

· Центральный синхронизатор.

· КИС.

· Системы контроля фаз.

· Аппаратура контроля поля.

Функции наземного сегмента:

· траекторные измерения для уточнения орбит спутников;

· временные измерения для определения расхождения бортовых времени относительно системной шкалы;

· синхронизация бортовых шкал;

· формирование и выгрузку на спутники служебную информацию (альманах, эфемериды, поправки);

· контроль за работой бортовых систем НКА.

Сеть станций ГЛОНАСС выгодно отличается от NAVSTAR тем, что станции расположены на территории своей страны.

Измерение траекторных изменений осуществляется запросным способом (по доплеровскому сдвигу).

Сегмент потребителя

После приема и обработки навигационных сигналов аппаратура потребителя измеряет и вычисляет навигационные параметры: псевдо-дальность и псевдоскорость; вычисляет геоцентрические координаты, пере-водит их в геодезические, вычисляет вектор скорости и высоту; находит поправку к местной шкале времени относительно системного времени.

Интерфейс

Интерфейс - это перечень требований, описаний и технических стан-дартов сигналов, путем которых происходит передача информации от косми-ческого сегмента к потребителю. (2 несущие частоты L1-1600МГц, L2-1250МГц)

Интерфейс системы ГЛОНАСС беззапросный, что значит, что на частотах L1 и L2 сигналы излучаются непрерывно, и любой потребитель в произвольный момент времени получает информацию, находясь в пассивном режиме.

Используется частотное разделение каналов. Не возникает неоднозначности, так как потребитель не может принимать сигналы одновременно двух антиподных спутников.

Время ГЛОНАСС

Основывается на водородном стандарте частоты, суточная нестабиль-ность которого 5*10^-14с. UTC отличается от времени ГЛОНАСС на целое число часов (на +3 часа 00мин 00сек).

Контроль целостности радионавигационного поля

В связи с тем, что ГЛОНАСС применяется в таких чрезвычайно критичных к достоверности навигационной информации приложениях, как авиация, боевые действия войск, морская навигация и т.д., контролю целостности радионавигационного поля придается большое значение. Заклю-передаваемой им навигационной информации.

Самоконтроль на борту НКА

На спутниках ГЛОНАСС предусмотрен автономный непрерывный контроль функционирования основных бортовых систем.

Контроль наземными средствами

Существует 2 типа признаков состояния: Bn - НКА пригоден; Cn - не пригоден. Bn получается потребителем раньше, чем Cn. Но потребитель может пользоваться его информацией под свою ответственность (в NAVSTAR). В ГЛОНАСС - условная пригодность. Она зависит от того, какое оборудование на борту НКА вышло из строя.

RAIM - автономный контроль целостности в приемнике потребителя. Суть способа в том, что для определения вектора потребителя (вектор скорости, широта, долгота, высота и время) достаточно 4 НКА. Если есть 5-ый НКА в зоне видимости, можно провести 5 сеансов, исключая по очереди 1 из спутников и определить неисправный спутник.

GPS NAVSTAR

Полное созвездие NAVSTAR состоит из 24 действующих и не менее 3 резервных НКА. Действующие НКА движутся по 6 круговым орбитам, которые наклонены на 50° к плоскости экватора и на 60° между собой. Высота движения НКА=20180км. Период обращения 11ч 58мин.

НКА распределены так по орбитам, что в любой точке земной поверх-ности наблюдается 5 НКА (Исключения - полярные и приполярные области). Применяется несколько типов НКА. В середине 80-ых годов запущены первые несколько НКА серии «Block-1». С 1989г выводились на орбиту спутники серии «Block-2». В 1994 все НКА серии «Block-1» прекратили работу и уже находились в работе 24 «Block-2». Потом была серия «Block-2R» с 1996г и новая серия (к 2006г) «Block-2F».

Размеры НКА - 1,5м ширина, и длина - 5,3м. Состав оборудования: стандарты частоты, передатчики, синтезатор частоты, блок формирования навигационных сигналов, 1 основная и 2 резервные бортовые ЭВМ, системы ориентации и коррекции орбиты, телеметрии, приема и ретрансляции сигналов наземного комплекса управления, система терморегулирования (теплоотводящие панели и нагревательные элементы) и электропитания (солнечные батареи, а в тени - аккумуляторы).

Для передачи навигационных сигналов применяются фазированные антенные решетки на основе спиральных излучающих элементов. В линии обмена данных между НКА и наземным комплексом управления используют спирально-конические и конические антенны.

Бортовая подсистема телеметрии осуществляет передачу по радиоканалу данных о состоянии бортовой аппаратуры в наземный сегмент управления. По этому же каналу с Земли передаются поправки. С помощью специального сигнала, отправляемого НКА и ретранслируемого обратно, определяют орбиту спутника.

Канал «Земля-борт» исп. Частоту 2227,5 МГц; «Борт-Земля» - 1783,74 МГц. Спутники «Block-2F» находятся в автономном режиме более 60 дней.

Сегмент управления

Сегмент управления отслеживает движение НКА, устраняет нако-пившиеся ошибки и выполняет корректировку орбит. Зная координаты наземных станций, имея эталон времени, можно измерить псевдодальность до НКА и рассчитать точное положение спутника на орбите.

Также принимают в главной станции астро-физическую и метеороло-гическую информацию, с целью определить эфемериды, учитывая поправки, возникающие из-за погодных изменений, вспышек на Солнце и т.д.

Наземные станции также принимают информацию о состоянии бортового оборудования. В случае обнаружения сбоев принимаются решения относительно работоспособности НКА.

Сегмент потребителей

Аналогично ГЛОНАСС состоит из: приемников и некоторых дополнительных устройств (антенны, интерфейс с исполнительными устройствами, вспомогательное программное обеспечение).

Область применения СНС NAVSTAR:

· военные задачи (целенаведение и указание);

· авиация (прокладка курса, автопосадка);

· морской транспорт (позиционирование, прокладка курса);

· наземный транспорт (контроль движения);

· геодезия и картография (картографирование);

· строительство (мосты, туннели);

· сельское хозяйство (разметка сель-хоз угодий);

· спасательные работы;

· частное использование в быту (охота, туризм).

Интерфейс системы

Подразумевает под собой перечень требований, описаний и технические стандарты сигналов, передаваемых от космического сегменту к потребителю. Используют 2 частоты для передачи навигационных сигналов с НКА: L1 1575,42 МГц; и L2 1227,6 МГц. Используется кодовое разделение сигналов (Все НКА работают на двух частотах, но каждый канал имеет свой код).

Интерфейс системы NAVSTAR так же как и ГЛОНАСС беззапросный.

3 псевдослучайных дальномерных кода:

· P-код - основной дальномерный код. Индивидуальный для каждого НКА (скорость передачи информации 10,23 Мбит/с)

· Y-код - вместо Р-кода, при включении режима предотвращения преднамеренных помех

· C/A - открытый код. Сначала использовались лицензированными пользователями.

Групповая задержка не превышает 15 нс.

Время GPS отличается от UTC на целое число секунд, так как UTC постоянно корректируют, а шкала времени GPS должна быть относительно непрерывной. В аппаратуре потребителя есть приспособление для перевода

времени GPS на UTC с точностью 90нс.

Проект Галилео

Галилео (Galileo) --совместный проект спутниковой системы навига-ции Европейского союза и Европейского космического агентства, является частью транспортного проекта «Трансъевропейские сети». Ныне существующие GPS-приемники не смогут принимать и обрабатывать сигналы со спутников Галилео (кроме приемников компаний Altus Positioning Systems, Septentrio, JAVAD GNSS и российских приемников ФАЗА+), хотя достигнута договоренность о совместимости и взаимодополнению с системой NAVSTAR GPS. Помимо стран Европейского союза в проекте участвуют: Китай, Израиль, Южная Корея, Украина и Россия. Ожидается, что «Галилео» войдет в строй в 2014--2016 годах, когда на орбиту будут выведены все 30 запланированных спутников (27 операционных и 3 резервных). 

. Космический сегмент будет обслуживаться наземной инфраструктурой, включающей в себя три центра управления и глобальную сеть передающих и принимающих станций.

В отличие от американской GPS и российской ГЛОНАСС, система Галилео не контролируется национальными военными ведомствами, однако, в 2008 году парламент ЕС принял резолюцию «Значение космоса для безопасности Европы», согласно которой допускается использование спутниковых сигналов для военных операций, проводимых в рамках европейской политики безопасности. Спутники «Галилео» будут выводиться на орбиты высотой 23 222 км, проходя один виток за 14 ч 4 мин и 42 с и обращаясь в трех плоскостях, наклоненных под углом 56° к экватору, что обеспечит одновременную видимость из любой точки земного шара по крайней мере четырёх аппаратов. Временная погрешность атомных часов, установленных на спутниках, составляет одну миллиардную долю секунды, что обеспечит точность определения места приёмника около 30 см на низких широтах. За счет более высокой, чем у спутников GPS орбиты, на широте Полярного круга будет обеспечена точность до одного метра.

Каждый аппарат «Галилео» весит около 700 кг, его габариты со сложенными солнечными батареями составляют 3,02Ч1,58Ч1,59 м, а с развёрнутыми -- 2,74Ч14,5Ч1,59 м, энергообеспечение равно 1420 Вт на солнце и 1355 Вт в тени. Расчетный срок эксплуатации спутника превышает 12 лет.

Первый этап

Первая фаза -- планирование и определения задач.

Первый опытный спутник системы Галилео был выведен на расчётную орбиту высотой 23 222 км с наклонением 56° 28 декабря 2005 года (GIOVE-A). Основная задача GIOVE-A состояла в испытании дальномерных сигналов Галилео на всех частотных диапазонах.

Второй этап

Второй опытный спутник системы Галилео GIOVE-B был запущен 27 апреля 2008 года и начал передавать сигналы 7 мая 2008 года. Основная задача GIOVE-B состоит в тестировании передающей аппаратуры, которая максимально приближена к будущим серийным спутникам. GIOVE-B -- первый спутник, в котором в качестве часов используется водородный мазер.

Оба спутника GIOVE предназначены для проведения испытаний аппаратуры и исследования характеристик сигналов.

Третий этап

Третий этап состоит в выводе на орбиты четырех спутников Galileo IOV, которые, будучи запущенными парами (два 20 октября 2011 года и ещё два в октябре 2012 года), создадут первое мини-созвездие Galileo. Запуски состоятся с помощью ракеты «Союз-СТБ». Спутники будут расположены на круговых орбитах на высоте 23 222 км.

10 декабря 2011 года Galileo передала на Землю первый тестовый навигационный сигнал -- два спутника успешно включили свои передатчики. Специалисты Galileo включили главную антенну L-диапазона (1,2-1,6 гГц), с которой был передан первый для Galileo навигационный сигнал. В 12 октября 2012 года, были запущены на орбиту еще 2 спутника проекта Galileo, стало возможным первое позиционирование из космоса, так как для него необходимо по крайней мере четыре спутника. 

Создание наземного сегмента: трех центров управления, пяти станций конт-роля за спутниковой группировкой, 30 контрольных приемных станций,

Центры управления будут расположены в Фучино (Италия) и Оберпфаффенхофене (Германия). Способность системы Галилео напрямую информировать пользователей о уровне целостонсти сигнала представляет основное существенное отличие от других систем спутниковой навигации.

Первые виды услуг должны быть представлены в 2014 году, все виды служб -- не раньше 2016 года.

Всемирная сеть станций Galileo будет контролироваться Центром управления, находящимся в Фучино (Италия). Поправки в сигнал определения координат спутниками будут вноситься через каждые 100 минут или даже меньше.

Четвёртый этап

Четвёртый этап проекта будет запущен предположительно с 2014 года.

К 2015 году на орбиту будут выведены ещё 14 спутников, остальные -- к 2020 году.

После завершения развертывания группировки, спутники обеспечат в любой точке планеты, включая Северный и Южный полюса, 90%-ю вероятность одновременного приема сигнала от четырёх спутников. В большинстве мест на планете одновременно в зоне прямой видимости будут находиться шесть спутников Galileo, что позволит определить местоположение с точностью до одного метра. Для максимальной синхронизации спутники Galileo оснащены сверхточными атомными часами на рубидии-87 с максимальной ошибкой до одной секунды за три миллиона лет.

Размещено на Allbest.ru