Содержание
Введение
1. Региональные спутниковые навигационные системы
.1 Бэйдау
1.2 Галилео
.3 Индийская спутниковая навигационная система
.4 Квазизенитная спутниковая система
2. Основные элементы, принципы работы и применение
. Создание карт для навигационных спутниковых систем
Список используемых источников
Введение
Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 50-е годы. В тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские учёные во главе с Ричардом Кершнером, наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если Вы точно знаете свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственные координаты.
Реализована эта идея была через 20 лет. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г. США, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., таким образом Глобальная система позиционирования или сокращённо GPS встала на вооружение. Стало возможным использовать GPS для точного наведения ракет на неподвижные, а затем и на подвижные объекты в воздухе и на земле. Также с помощью системы вмонтированной в спутники стало реально определять мощные ядерные заряды, находящиеся на поверхности планеты. Первоначально GPS - глобальная система позиционирования, разрабатывалась как чисто военный проект. Но после того, как в 1983 г. был сбит вторгшийся в воздушное пространство Советского Союза самолёт Корейских Авиалиний с 269 пассажирами на борту, президент США Рональд Рейган разрешил частичное использование системы навигации для гражданских целей. Но точность была уменьшена специальным алгоритмом. Затем появилась информация о том, что некоторые компании расшифровали алгоритм уменьшения точности и с успехом компенсируют эту составляющую ошибки, и в 2000 г. это загрубление точности было отменено указом президента США.
.
Региональные спутниковые навигационные системы
Спутниковая система навигации - комплексная
электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и
космического оборудования, предназначенная для определения местоположения
(географических координат и высоты), а также параметров движения (скороти и
направлення движения и т.д.) для наземных, водных и воздушных объектов.
.1 Бэйдоу
Навигацио́нная систе́ма "Бэйдо́у" (кит. трад. 北斗導航系統, упр. 北斗导航系统, пиньинь: Běidǒu dǎoháng xìtǒng, палл.: Бэйдоу даохан ситун) или Спу́тниковая навигацио́нная систе́ма "Бэйдо́у" (кит. трад. 北斗衛星導航系統, упр. 北斗卫星导航系统, пиньинь: Běidǒu wèixīng dǎoháng xìtǒng, палл.: Бэйдоу вэйсин даохан ситун, сокращенно - BD) - китайская спутниковая система навигации. На 26 октября 2012 года включала в себя 16 спутников, расположенных на геостационарной орбите[источник не указан 790 дней] и обеспечивала определение географических координат в Китае и на соседних территориях. Планируется, что космический сегмент навигационной спутниковой системы Бэйдоу будет состоять из 5 спутников на ГСО и 30 спутников на орбитах, отличных от ГСО.
Система была запущена в коммерческую эксплуатацию 27 декабря 2012 как региональная система позиционирования, при этом спутниковая группировка составляла 16 спутников. Планируется, что на полную мощность система выйдет к 2020 году. Китайские представители также отметили, что ещё предстоит урегулировать вопросы, касающиеся частотных диапазонов, с российской, американской и европейской сторонами, которые также владеют спутниковыми навигационными группировками. А пока китайская система работает на частоте сигнала B1, также отмеченный Евросоюзом как E2, с частотой 1559,052 - 1591,788 МГц. Обе стороны до сих пор не достигли окончательной договорённости по вопросам совместимости своих будущих спутниковых навигационных систем, несмотря на продолжающиеся с 2009 года переговоры по вопросу наложения специальных сигналов системы Compass на специальные сигналы PRS системы Galileo (диапазон L1, центральная частота 1575,42 МГц).
Предположительно будущие частоты: 1166,22 - 1217,37 МГц,: 1250,618 - 1286,423 МГц.
Китайское национальное космическое управление планирует развернуть навигационную систему "Бэйдоу" в три этапа.
-2003: Экспериментальная система Бэйдоу из трёх спутников.
К 2012 году: Региональная система для покрытия территории Китая и прилегающих территорий.
К 2020 году: Глобальная навигационная система.
Первый спутник, "Бэйдоу-1А", был запущен 30 октября 2000 года. Второй, "Бэйдоу-1B", - 20 декабря 2000. Третий спутник, "Бэйдоу-1C", отправлен на орбиту 25 мая 2003 как подстраховочный. Система считалась введённой в эксплуатацию с успешного запуска третьего спутника.
ноября 2006 Китай заявил, что с 2008 года Бэйдоу будет предлагать открытые услуги с точностью определения местоположения 10 метров. Частота системы "Бэйдоу": 2491,75 МГц.
февраля 2007 года был также запущен четвёртый спутник в рамках "Бэйдоу-1", называемый иногда "Бэйдоу-D", а иногда - "Бэйдоу-2А". Он выполняет функции подстраховки. Сообщалось, что у спутника были неполадки в системе управления, но впоследствии они были устранены.
В апреле 2007 успешно выведен на орбиту первый спутник группировки "Бэйдоу-2", названый "Компас-M1". Данный спутник является настроечным для частот Бэйдоу-2. Второй спутник, "Компас-G2", запущен 15 апреля 2009. Третий ("Компас-G1") запущен на орбиту носителем LM-3C 17 января 2010. Четвёртый спутник запущен 2 июня 2010. Носитель LM-3I вывел четвёртый спутник со спутниковой площадки в Сичане 1 августа 2010 года.
января 2010 запущен официальный сайт спутниковой навигационной системы Бэйдоу.
февраля 2011 было развернуто 6 действующих спутников, 4 из них видны в Москве: COMPASS-G3, COMPASS-IGSO1, COMPASS-IGSO2 и COMPASS-M1.
декабря 2011 года "Бэйдоу" была запущена в тестовом режиме, охватывая территорию Китая и сопредельных районов.
декабря 2012 система была запущена в коммерческую эксплуатацию как региональная система позиционирования, при этом спутниковая группировка составляла 16 спутников.
мая 2014 система прошла экспертную проверку, в ходе которой было установлено, что её точность составляет менее 1 метра.
Станции слежения
Станции слежения оборудованы двухчастотными приемниками UR240 и антеннами UA240, разработанными китайской компанией UNICORE и способными принимать сигналы систем GPS и Compass. 7 из них размещены в Китае: в Чэнду (CHDU), Харбине (HRBN), Гонконге (HKTU), Лхасе (LASA), Шанхае (SHA1), Ухане (CENT) и Сиане (XIAN); и еще 5 - в Сингапуре (SIGP), Австралии (PETH), ОАЭ (DHAB), Европе (LEID) и Африке (JOHA).
Приемники
В системе Бэйдо́у-1
навигатор является не только приемником, но и передатчиком сигнала. Но такая
система дает работать только 150 навигатором одновременно. Станция мониторинга
через два спутника посылает сигнал пользователю. Устройство пользователя после
получения сигнала посылает ответный сигнал через оба спутника. Наземная станция
по задержке сигнала рассчитывает географические координаты пользователя,
определяет высоту по имеющейся базе данных и передает сигналы на устройство
пользовательского сегмента.
.2 Галилео
Галилео (Galileo) - совместный проект спутниковой системы навигации Европейского союза и Европейского космического агентства, является частью транспортного проекта Трансевропейские сети (англ. Trans-European Networks). Система предназначена для решения геодезических и навигационных задач. Ныне существующие GPS-приёмники не смогут принимать и обрабатывать сигналы со спутников Галилео (кроме приемников компаний Altus Positioning Systems, Septentrio, JAVAD GNSS и российских приемников ФАЗА+), хотя достигнута договорённость о совместимости и взаимодополнению с системой NAVSTAR GPS третьего поколения. Финансирование проекта будет осуществляться в том числе за счёт продажи лицензий производителям приёмников.
Помимо стран Европейского союза в проекте участвуют: Китай, Израиль, Южная Корея, Украина . Кроме того, ведутся переговоры с представителями Аргентины, Австралии, Бразилии, Чили, Индии, Малайзии. Ожидается, что "Галилео" войдёт в строй в 2014-2016 годах, когда на орбиту будут выведены все 30 запланированных спутников (27 операционных и 3 резервных). Компания Arianespace заключила договор на 10 ракет-носителей "Союз" для запуска спутников, начиная с 2010 года. 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. Разработку системы осуществляет Европейское космическое агентство. Общие затраты оцениваются в 4,9 млрд евро.
Спутники "Галилео" будут выводиться на орбиты высотой 23 222 км (или 29 600,318 км от центра Земли), проходя один виток за 14 ч 4 мин и 42 с и обращаясь в трех плоскостях, наклонённых под углом 56° к экватору, что обеспечит одновременную видимость из любой точки земного шара по крайней мере четырёх аппаратов. Временна́я погрешность атомных часов, установленных на спутниках, составляет одну миллиардную долю секунды, что обеспечит точность определения места приёмника около 30 см на низких широтах. За счёт 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 3,02×1,58×1,59 м, а с развёрнутыми - 2,74×14,5×1,59 м, энергообеспечение равно 1420 Вт на солнце и 1355 Вт в тени. Расчетный срок эксплуатации спутника превышает 12 лет.
Антонио Тайани, вице-президент Еврокомиссии, ответственный за вопросы промышленности и предпринимательства, заявил на брифинге в Страсбурге, что по состоянию на 19 января 2011 года, для завершения системы спутниковой навигации Galileo необходимо 1,9 млрд евро.
Службы
Открытая общая служба (Open Service)
Бесплатный сигнал, сопоставимый по точности с ныне существующими системами (благодаря большему количеству спутников - 27 против 24 в NAVSTAR GPS - покрытие сигналом в городских условиях должно быть доведено до 95 %). Гарантии его получения предоставляться не будут. Благодаря найденному компромиссу с правительством США будет применяться формат данных BOC1.1, используемый в сигналах модернизированного GPS, что позволит взаимодополнять системы GPS и Галилео.
Служба повышенной надёжности (Safety-of-Life Service, SoL)
С гарантиями получения сигнала и системой предупреждения в случае понижения точности определения, предусмотрена прежде всего для использования в авиации и судовой навигации. Надёжность будет повышена за счёт применения двухдиапазонного приёмника (L1: 1559-1591 и E5: 1164-1215 МГц) и повышенной скорости передачи данных (500 бит/с).
Коммерческая служба (Commercial Service)
Кодированный сигнал, позволяющий обеспечить повышенную точность позиционирования, будет предоставляться заинтересованным пользователям за отдельную плату. Точность позиционирования увеличивается за счёт использования двух дополнительных сигналов (в диапазоне E6 1260-1300 МГц). Права на использование сигнала планируется перепродавать через провайдеров. Предполагается гибкая система оплаты в зависимости от времени использования и вида абонемента.
Правительственная служба (Public Regulated Service, PRS)
Особо надёжная и высокоточная служба с использованием кодированного сигнала и строго контролируемым кругом абонентов. Сигнал будет защищён от попыток его симулировать и предназначен прежде всего для использования спецслужбами (полиция, береговая охрана и т. д.), военными и антикризисными штабами в случае чрезвычайных ситуаций.
Поисково-спасательная служба (Search and Rescue, SAR)
Система для обеспечения приёма сигналов бедствия
и позиционирования места бедствия с возможностью получения на месте бедствия
ответа от спасательного центра. Система должна дополнить, а затем и заменить
ныне существующую КОСПАС/САРСАТ. Преимуществом системы над последней является
более уверенный приём сигнала бедствия вследствие большей близости к земле и
геостационарного положения спутников. Система разработана в соответствии с
директивами Международной морской организации (IMO) и должна быть включена в
Глобальную морскую систему связи при бедствиях и для обеспечения безопасности
мореплавания (ГМССБ).
.3 Индийская спутниковая навигационная система
(англ. Indian Regional Navigation Satellite System) - индийская региональная спутниковая система навигации, проект которой был принят к реализации правительством Индии. Разработка осуществляется Индийской организацией космических исследований (ISRO). Система будет обеспечивать только региональное покрытие самой Индии и частей сопредельных государств.
Общее количество спутников системы IRNSS: 7.
Проектная дата завершения работ: 2015 год.
Структура
Спутниковая группировка IRNSS должна состоять из семи спутников на геосинхронных орбитах на высоте около 24 000 км в апогее. Причем четыре спутника из семи в IRNSS будут размещены на орбите с наклонением в 29° по отношению к экваториальной плоскости. Все семь спутников будут иметь непрерывную радиовидимость с Индийскими управляющими станциями.
Спутники IRNSS будут использовать платформу, подобную той, которая используется на метеорологическом спутнике Kalpana-1 с массой 1330 кг и мощностью солнечных батарей 1400 Вт. Полезная нагрузка будет включать два 40 Вт твердотельных усилителя.
Земной сегмент IRNSS будет иметь станцию мониторинга, станцию резервирования, станцию контроля и управления бортовыми системами. Государственная компания ISRO является ответственной за развертывание IRNSS, которая будет находиться целиком под контролем Индийского правительства. Навигационные приемники, которые будут принимать сигналы IRNSS, также будут разрабатываться и выпускаться индийскими компаниями.предполагает определение координат местонахождения объекта с точностью порядка 20 метров для региона Индийского океана (около 1500 км вокруг Индии) и менее 10 метров - непосредственно по Индии и территориям сопредельных государств, охваченным данной системой навигации.
История
Правительство Индии 9 мая 2006 одобрило проект развертывания Индийской Спутниковой Региональной Системы Навигации (IRNSS) с бюджетом 14,2 миллиарда рупий в течение следующих 6-7 лет. Позже стоимость всего проекта оценивалась в 16 миллиардов рупий (около 290 миллионов долларов США).
В 2012 году для индийской системы были заказаны рубидиевые часы.
Первоначально планировалось, что спутники будут запускаться с 2012-го по 2014 год, а окончательный ввод системы в эксплуатацию произойдёт к 2015 году. Затем начало запусков было перенесено со второй половины 2012 года на май 2013 года.
Индия запустила свой первый навигационный спутник
В конце мая 2013 года стало известно, что запуск
первого спутника IRNSS-1A ракета-носителем PSLV-C22 запланирован на 12 июня
2013 года с космодрома на острове Шрихарикота в Бенгальском заливе, однако
впоследствии был отложен из-за выявленных несоответствий при проведении
электрических испытаний. Спутник был успешно выведен на орбиту 1 июля 2013 года
и уже успешно передает сигналы на Землю Второй с апреля 2014.
.4 Квазизенитная спутниковая система
Zenith Satellite System (QZSS, "Квазизенитная спутниковая система") - проект трёхспутниковой региональной системы синхронизации времени и одна из систем дифференциальной коррекции для GPS, сигналы которой будут доступны в Японии. Первый спутник Митибики был запущен 11 сентября 2010 года. Полное развёртывание системы предполагается в 2013 г.