Satelitarne systemy nawigacyjne Szymon Fiedler, IV rok IS

Nawigacja satelitarna - definicja Rodzaj radionawigacji Wykorzystuje fale radiowe ze sztucznych satelitów Służy do określenia po- łożenia punktów i po- ruszających się odbior- ników wraz z parametrami ich ruchu w dowolnym miejscu na powierzchni Ziemi

Zarys historyczny 1958 r. – system TRANSIT, stworzony przez Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa w USA; zastosowanie w nawigacji morskiej, pomoc geodezyjna 1960 r. – skonstruowano system MOSAIC (Mobile System for Accurate ICBM Control); miał on określać koordynaty ruchomych wyrzutni rakiet Minuteman (z powodu zawieszenia prac nad systemem rakietowym, nigdy nie zaczął funkcjonować) 04.1964 – uruchomiono system SECOR (Sequential Collation Of Range); złożony z 13-tu satelitów dla wojsk lądowych

Zarys historyczny c.d. 1967 r. – Transit-SATNAV zaczyna być sporadycznie wykorzystywany do celów cywilnych 1967 r. – ZSRR uruchamia system CYKADA 1972 r. – pierwsze testy systemu GPS 22.02.1978 r. - wystrzelenie pierwszego satelity GPS bloku I, SVN 1 ~ 1980 r. – złożony z 6-ciu satelitów Transit-SATNAV staje się ogólnodostępny 1996 r. – koniec stosowania Transit-SATNAV, zastąpienie go przez GPS

Global Positioning System GPS-NAVSTAR (ang. Global Positioning System – NAVigation Signal Timing And Ranging) System nawigacji satelitarnej obejmujący całą kulę ziemską Zarządzany i utrzymywany przez Departament Obrony USA Ogólnodostępny, darmowy, odbiorniki produkowane przez niezależne firmy

Geneza systemu GPS Zaczęło się od NAVSTAR w latach 70. XX w. na podstawie doświadczeń z systemu TRANSIT Założenia: Wyznaczanie położenia w czasie rzeczywistym Niezależność od warunków wykorzystywania i odporność na zakłócenia (celowe/niecelowe) “5 pocisków wystrzelonych z niezależnych platform, naprowadzanych za pomocą systemu, ma trafić w cel z do- kładnością 5 m” Cena jednego odbiornika <10000 USD w ‘77 (50000 USD dziś) Dostępność na całej kuli ziemskiej Synchronizacja czasu na poziomie 1 μs Nielimiotowana liczba użytkowników Niewykrywalnóść odbiornika (nasłuch)

GPS – Segment kosmiczny W każdym punkcie globu widoczne 4 satelity Orbity na wysokości 20162 km 32 satelity na orbitach kołowych o nachyleniu 55° i 63° Obieg Ziemi trwa 11h 58min 28 czynnych satelitów, ciągła wymiana Działa na zasadzie CDMA Ciekawostka: NuDet

GPS - segment naziemny 12 stacji nadzoru rozmieszczone możliwie blisko i równomiernie – obserwacja satelity przez co najmniej 2 stacje przez całą dobę Główna stacja mieści się w bazie sił lotniczych Shriever AFB w Colorado Springs w USA Pozostałe stacje nadzoru prowadzone przez Siły Lotnicze USA ulokowane są na Hawajach, Cape Canaveral, Wyspie Wniebowstąpienia, wyspie Diego Garcia oraz Atolu Kwajalein. Sześć stacji zarządzanych jest przez NGA (National Geospatial- Intelligence Agency), są to stacje w: Waszyngtonie, Ekwadorze, Argentynie, Londynie, Bahrajnie i Australii.

GPS – segment użytkownika Odbiorniki posiadają wiele funkcji kreślenie współrzędnych według różnych układów współrzędnych (standardowo WGS-84) rejestrowanie śladu nawigacja "do punktu" oraz "po trasie" track back (czyli powrót do miejsca wyjścia "tą samą trasą" pomiar odległości wyznaczenie powierzchni obliczanie wschodów i zachodów słońca oraz pór księżyca wyświetlanie map i nawigacja na mapach warstwowych komunikacja przez port szeregowy (RS232/USB) i Bluetooth z innym sprzętem elektronicznym (PC, PPC, Palm, elektroniczna mapa morska ECDIS) autorouting (wyznaczanie automatycznej trasy "po drogach")

GPS - odbiorniki

GLONASS GLONASS (ros. Globalnaja Nawigacionnaja Sputnikowaja Sistiema) radziecki, obecnie rosyjski, satelitarny system nawigacyjny obejmujący swoim zasięgiem niemal całą kulę ziemską Powołany do życia 1.12.1976 dekretem Komitetu Centralnego Partii Komunistycznej i Rady Ministrów ZSRR “O rozwoju globalnego systemu nawigacji satelitarnej GLONASS.” System stadiometryczny tak jak GPS Działa na zasadzie FDMA

GLONASS – segment kosmiczny Z założenia ma składać się z 24 satelitów, które pokryją zasięgiem całą Ziemię Aktualnie wyniesionych jest 18 satelitów; pokrywają zasięgiem terytorium Rosji Kąt inklinacji: 68° (lepsze pokrycie wyższych szerokości geograficznych – intensywna żegluga rosyjskich okrętów podwodnych z bronią jądrową na kole podbiegunowym) Wysokość orbity: 19 100 km (niżej, niż GPS) Okres obiegu: 11.25 h (krócej, niż GPS) Co 17 okrążeń satelita jest w tym samym punkcie nad Ziemią O określonej porze dnia satelita tej samej orbity jest widoczny w tym samym punkcie naziemnym

GLONASS – segment kosmiczny Orbity satelitów GLONASS Satelita GLONASS

GLONASS – segment kontroli naziemnej Główna stacja kontroli w Moskwie 5 stacji monitorująco-śledzących (St. Petersburg, Jenisejsk, Komsomolsk nad Amurem, Neusterlitz (Niemcy), Tarnopol (Ukraina) Centralny zegar systemu System monitoringu sygnału nawigacyjnego W najbliższych latach planowane jest dodanie kolejnych 12 stacji monitorujących

GLONASS – segment użytkownika Odbiorniki przeważnie produkcji rosyjskiej i głównie typu wojskowego i okrętowego Produkcja odbiorników cywilnych jest dopiero przygotowywana Odbiorniki hybrydowe GPS i GLONASS są produkowane przez niektórych producentów zachodnich Odbiornik GLONASS/GPS

Galileo Europejski system nawigacji satelitarnej W trakcie budowy do 2012 r. Równoważna alternatywa dla GPS i GLONASS, ale kontrolowany przez instytucje cywilne Pomysł systemu zrodził się w latach 80. z powodu braku zaufania do GPS I GLONASS, które mogły zostać w każdej chwili wyłączone Satelita systemu Galileo

Galileo – segment kosmiczny 27 satelitów operacyjnych i 3 zapasowe rozmieszczone równomiernie na 3 orbitach Wysokość orbity: 23616 km Kąt inklinacji: 56° 10 sygnałów w 3 pasmach częstotliwości (przewaga nad GPS) Sygnały 1,2,3,4,9 i 10 ogólnodostępne Pozostałe szyfrowane i dostępne dla CS I PRS Część bez żadnych danych dla korekcji jonosferycznej (zwiększona precyzja)

Galileo – serwisy Serwis otwarty (OS) Współrzędne horyz. z dokł. 15-4 m, wysokość z dokł. 35-8 m. Serwis bezpieczeństwa życia (SoL) Ostrzeżenie o utracie integralności danych (m.in. lotnictwo) Serwis komercyjny (CS) Dokładność 0,8 m w poziomie i 1 m w pionie, przesyłanie wiadomości, gwarancja działania systemu, płatny Serwis regulowany publicznie (PRS) Wysoka wiarygodność, dostarczanie danych związanych z bezpieczeństwem narodowym, transportem, telekomunikacją, energetyką. Serwis poszukiwania i ratowania (SAR) Odbiór sygnału wzywania pomocy z pozycją geograficzną

Galileo – segment naziemny GSC (Ground Control System) Kontrola stanu technicznego satelitów Uzupełnianie braków w konfiguracji 5 stacji, ciągła kontrola, dwukierunkowa łączność GMS (Ground Mission System) GSS (Ground Sensor System) Kilkadziesiąt stacji śledzących na całym świecie GCC (Galileo Control Center) Analiza danych i generacja depeszy nawigacyjnej za pośrednictwem 10 stacji ULS (Up-Link Station)

Galileo - Lokalizacja

Bibliografia http://www.esa.int/esaNA/SEMPOSXEM4E_galileo_1.html http://www.kosmos.gov.pl http://gps.gov http://pl.wikipedia.org