В декабре прошлого года европейская спутниковая система GPS начала функционировать (Глобальная система позиционирования) Галилео.
Il спутниковая система навигации возникает из-за необходимости в гибкой системе, которая также может использоваться в областях без навигационных средств, которые также предлагают широкое применение в военной сфере. Во время холодной войны эти требования заставили две сверхдержавы запустить параллельные программы, которые затем были бы перенесены в системы GPS и ГЛОНАСС в 1990-х годах.
Американский GPS, разработанный и контролируемый Министерством обороны, начал работать в 1993 со спутниковым аппаратом 24, размещенным по круговым орбитам на высоте 20.000 км.
Советский ГЛОНАСС также предусматривал конформацию, аналогичную американской, со спутниками 24 на трех орбитальных самолетах на 19.000 км, однако финансовые проблемы, возникшие в результате распада Советского Союза, привели к резкому изменению размеров программы, при этом только половина спутников и без гражданских заявлений.
Американская система доказала свою эффективность, но имеет некоторые ограничения, наиболее важными из которых являются те, которые касаются точности и надежности. Фактически, уровень точности может быть чрезвычайно переменным, так как он обусловлен местом и временем, и, благодаря той же конфигурации орбитальных плоскостей, система оставляет обширные участки земли открытыми в более высоких широтах. Что касается надежности, качество сигнала не гарантируется, а также отсутствуют указания для предупреждения пользователя в случае сбоев или неисправностей. Кроме того, поскольку это по сути военная система, во время кризиса менеджер может блокировать сигнал для гражданских пользователей.
Чтобы преодолеть технические ограничения и существующие военно-политические ограничения, Европейский союз через Европейскую комиссию принял решение в тесном сотрудничестве с Европейским космическим агентством разработать собственную систему GPS, которая называется Галилеохарактеризуется более высоким уровнем точности, надежности и безопасности.
Европейская система предлагает не только большую точность, но и более постоянную, благодаря особой структуре ее состава и наземной сети.
Существенным улучшением по сравнению с американским GPS является контроль качества сигнала SIS (Сигнал в космосе), также называется информацией для проверки этого качества путем передачи результатов в два основных центра управления, которые через несколько секунд предупредят спутник о проблемах; не второстепенная мера безопасности, так как она обеспечивает очень высокий уровень безопасности в случае применения на воздушном, морском и наземном транспорте.
Среди основных особенностей - совместимость Галилео с GPS и ГЛОНАСС, чтобы пользователь мог прочитать свое положение, предоставленное тремя системами, используя один и тот же приемник. Таким образом, вы можете использовать спутники 60 вместо 30. Спасибо Галилео оператор может посмотреть до спутников 20, что значительно повышает точность, а также доступность и непрерывность обслуживания.
Системы Галилео основан на спутниках 30 (активный 27 и резервный 3), расположенных на трех орбитах MEO (Средняя Земля Орбита) 56 ° наклонный круг на экваторе на высоте 23.616 км, с периодом около 14 часов, чтобы обеспечить оптимальный охват суши до 75 ° северных широт, соответствующих Северному мысу и далее.
Было решено использовать одну высоту для обеспечения единообразия производительности с точки зрения доступности и точности, сводя к минимуму последствия в случае сбоев. При таком расположении существует вероятность того, что 90% всегда будет виден как минимум четырем спутникам, но во многих областях это число возрастет до шести-восьми, что позволяет обеспечить точность определения положения до нескольких сантиметров.
Спутники отправляют сигналы SIS в сеть 29 GSS (Сенсорная станция Галилео) распространяется на территории под европейским контролем. GSS собирает все различные данные, включая расстояние до спутника, после чего они отправляют их в OSPF (Средство обработки орбит и синхронизации) который является центром, который обрабатывает орбитальные данные.
Важно знать орбиту спутников, поскольку это один из параметров, которые влияют на производительность системы, и именно на основе этой позиции пользователь затем определяет свою собственную. Однако существует также проблема времени, когда два сегмента, пространственный и наземный, должны оставаться синхронизированными. ПТФ (Точное время) которая имеет основную задачу определения эталонного времени системы; есть Системное время Галилео который через сеть передается системе и, в частности, вышеупомянутому OSPF, который, помимо выполнения орбитального определения, также определяет алгоритмы тактовой синхронизации. Эта система позволяет отправлять сообщения о любом аномальном поведении, которое приводит к отклонениям от положения выше разрешенных допусков.
Эта информация отправляется на другой объект, который является IPF (Средство обработки целостности) который обрабатывает информацию о целостности. Последний является одним из ключевых элементов, которые дифференцируют Галилео по GPS. Целостность - это способность системы к самодиагностике, в основном для выявления неисправности и последующего оповещения в режиме реального времени - последние спецификации требуют в течение 6 секунд - любому пользователю.
Затем GSS собирает наблюдаемые данные, поступающие из созвездия; отправьте их в OSPF - который с помощью одного процесса выполняет определение орбитальных данных и синхронизацию времени - и в IPF, который определяет целостность.
На этом этапе данные, обработанные этими двумя средствами, отправляются в MCF (Центр управления полетами) задачей которого является управление всей миссией в роли онлайн-центра мониторинга и контроля (вместе с MSF - Средство поддержки миссии) и планирование миссии. MCF, основываясь на этих данных, через MGF (Средство генерации сообщений) создает базу навигационного сообщения, предназначенного для пользователя через ULS (Станция Up-Link) это 10, соответствующим образом распределенные по территории, которые отправляют сообщение на спутник в C-диапазоне.
Спутник получает сообщение, к которому, по существу, встроенный процессор добавляет время, преобразует его в радиочастоту и излучает его на благо пользователя, замыкая цикл.
Операция Галилео имеет ряд соответствующих интересов также в военной сфере. Гарантия надежных сигналов облегчит использование автоматических систем посадки, как на самолетах, так и на беспилотных летательных аппаратах, или автоматическую навигацию для военно-морских подразделений (вход-выход из портов, позиционирование для швартовки, навигация в ограниченных водах, руководство горных охотничьих транспортных средств), а также развитие роботизированной логистики, с транспортными средствами, которые следуют за боевыми подразделениями по заранее определенным маршрутам.
Проблемы для Галилея?
Десять атомных часов на борту системы Galileo GPS сообщили о неисправностях.
По словам Яна Вернера, главы Европейского космического агентства, проблема затронула атомные часы разных типов на спутниковых платформах двух разных производителей.
Спутники используют атомные часы, чтобы компенсировать задержку в несколько микросекунд в день, которая существует между Землей и их орбитальной высотой, и, таким образом, обеспечивать максимально точные координаты. Спутники Галилео имеют на борту четыре атомных часа - двух разных типов - но им нужен только один, чтобы правильно определять свое положение.
В частности, на спутниках Galileo установлены два пассивных водородных мазерных часа PHM (Пассивный водородный мазер), основной и два рубидия, резерв.
PHM производятся итальянским Leonardo (через старый SelexES) в сотрудничестве со швейцарской компанией SpectraTime, принадлежность к группе Orolia, По словам Леонардо, PHM Galileo имеет точность выше, чем наносекунда 1 в день, и является наиболее точной из тех, которые работают на орбите Земли. Spectratime совместно с Airbus Deutschland также занимается поставками рубидиевых часов.
Из десяти атомных часов, у которых возникли проблемы, семь - это ПГМ, а три - рубидий.. Затем часы PHM возобновили работу, выводя приборы из строя до девяти.
Согласно первоначальному исследованию ESA, корень проблемы следует искать не в самих часах, а в периферийных схемах или каком-либо другом вторичном компоненте, который при определенных условиях имеет тенденцию вызывать отказ. "Мы не смогли воспроизвести сбои во время наших наземных испытаний, но все участвующие подразделения прошли квалификацию и валидацию"Хавьер Бенедикто также объяснил, начальник отдела ESA. В основном, по мнению агентства, могут быть особые обстоятельства, в том числе экологические, которые выявляют проблему.
Учитывая избыточность системы, с целых тремя инструментами резервное копированиеНа данный момент функциональность Galileo не скомпрометирована и, как объяснил Бенедикто.
(фото: Европейское космическое агентство)
