Галилео (спутниковая навигация) - Galileo (satellite navigation)

Галилео
Galileo logo.svg

Страна / страны происхождения Европейский Союз
Оператор (ы) ЕУСПА , ЕКА
Тип Гражданское , коммерческое
Положение дел Начальные услуги
Покрытие Глобальный
Точность 1 метр (общедоступный)
1 см (зашифрованный)
Размер созвездия
Всего спутников 30
Спутники на орбите 24 рабочих, 2 недоступных и 2 выведенных из эксплуатации (12/2020)
Первый запуск 2011 г.
Всего запусков 28 год
Орбитальные характеристики
Режим (ы) 3 × MEO самолета
Орбитальная высота 23 222 км (14 429 миль)
Другие детали
Расходы 10 миллиардов евро

Galileo - это глобальная навигационная спутниковая система (GNSS), запущенная в 2016 году, созданная Европейским союзом через Европейское космическое агентство (ESA), управляемая Агентством Европейского союза по космической программе (EUSPA) со штаб-квартирой в Праге , Чешская Республика. с двумя наземными операционными центрами в Фучино , Италия , и Оберпфаффенхофене , Германия . Проект стоимостью 10 миллиардов долларов назван в честь итальянского астронома Галилео Галилея . Одна из целей Galileo - предоставить независимую высокоточную систему позиционирования, чтобы европейским странам не приходилось полагаться на американские системы GPS или российские системы ГЛОНАСС , которые могут быть отключены или ухудшены их операторами в любое время. Использование базовых (низкоуровневых) сервисов Galileo бесплатно и открыто для всех. Возможности более высокой точности будут доступны бесплатно. Galileo предназначен для измерения горизонтального и вертикального положения с точностью до 1 метра, а также для предоставления более качественных услуг позиционирования на более высоких широтах, чем другие системы позиционирования. Galileo также предоставит новую функцию глобального поиска и спасания (SAR) как часть системы СССПС .

Первый испытательный спутник Galileo, GIOVE-A , был запущен 28 декабря 2005 года, а первый спутник, который станет частью операционной системы, был запущен 21 октября 2011 года. К июлю 2018 года 26 из 30 запланированных активных спутников (включая запасные) были на орбите. Galileo начала предлагать Early Operational Capability (EOC) 15 декабря 2016 года, предоставляя начальные услуги со слабым сигналом, и, как ожидается, достигнет полной эксплуатационной способности (FOC) в 2020 году. Полная группировка Galileo будет состоять из 24 активных спутников, что, как ожидается, к 2021 году. Ожидается, что спутники следующего поколения начнут вводиться в эксплуатацию после 2025 года для замены старого оборудования, которое затем можно будет использовать для резервного копирования.

К началу 2020 года в группировке было 26 запущенных спутников: 22 в рабочем состоянии (т.е. спутник работает и участвует в предоставлении услуг), два спутника находятся в стадии «тестирования» и еще два недоступны для пользователей. Из 22 активных спутников три принадлежали к типу IOV (орбитальная проверка) и 19 - к типу FOC. Два тестовых спутника FOC вращаются вокруг Земли по сильно эксцентричным орбитам, ориентация которых меняется относительно других орбитальных плоскостей Galileo. Система Galileo имеет большую точность, чем GPS , имея точность менее одного метра при использовании эфемерид широковещательной передачи (GPS: три метра) и ошибку дальности сигнала в пространстве (SISRE) 1,6 см (GPS: 2,3 см, ГЛОНАСС и BeiDou: 4–6 см) при использовании поправок в реальном времени для спутниковых орбит и часов.

История

Штаб-квартира системы Галилео в Праге

Основные цели

В 1999 году различные концепции трех основных участников ESA (Германия, Франция и Италия) для Galileo были сравнены и сведены к одной совместной группе инженеров из всех трех стран. Первый этап программы "Галилео" был официально согласован 26 мая 2003 года Европейским союзом и Европейским космическим агентством . Система предназначена в первую очередь для гражданского использования, в отличие от более военных систем США ( GPS ), России ( ГЛОНАСС ) и Китая ( BeiDou ). Европейская система будет отключена только для военных целей в экстремальных обстоятельствах (например, во время вооруженного конфликта). Страны, которые вносят наибольший вклад в проект «Галилео», - это Италия и Германия .

Финансирование

Европейская комиссия имела некоторые трудности финансирования следующего этапа проекта, после нескольких якобы «в годе» продаж проекционных график для проекта был выставлены в ноябре 2001 года , как «кумулятивные» прогнозы , которые на каждый год прогнозируемыми включены все предыдущие года продаж. Внимание, которое было привлечено к этой многомиллиардной растущей ошибке в прогнозах продаж, привело к общему пониманию комиссии и других организаций, что маловероятно, что программа принесет доход на инвестиции , который ранее предлагался инвесторам и лицам, принимающим решения. 17 января 2002 года представитель проекта заявил, что в результате давления США и экономических трудностей «Галилео почти мертв».

Однако через несколько месяцев ситуация резко изменилась. Государства-члены Европейского Союза решили, что важно иметь спутниковую инфраструктуру определения местоположения и синхронизации, которую США не могли легко отключить во время политического конфликта.

Европейский союз и Европейское космическое агентство договорились в марте 2002 года о финансировании этого проекта, ожидая обзора в 2003 году (который был завершен 26 мая 2003 года). Начальная стоимость на период, заканчивающийся в 2005 году, оценивается в 1,1 миллиарда евро. Необходимые спутники (запланированное количество - 30) должны были быть запущены в период с 2011 по 2014 год, а система должна быть запущена и находиться под гражданским контролем с 2019 года. Окончательная стоимость оценивается в 3 миллиарда евро, включая инфраструктуру на Земле , построенную в 2006 и 2007 годы. План заключался в том, чтобы частные компании и инвесторы инвестировали по крайней мере две трети стоимости реализации, при этом ЕС и ЕКА разделяли оставшуюся стоимость. Базовая открытая служба должна быть доступна бесплатно всем, у кого есть приемник , совместимый с Galileo , с зашифрованной коммерческой службой повышенной точности с более высокой пропускной способностью, которая изначально планировалась по цене, но в феврале 2018 года служба высокой точности (HAS) (предоставление данных точного позиционирования на частоте E6) было согласовано, чтобы они были доступны бесплатно, а служба аутентификации оставалась коммерческой. К началу 2011 года стоимость проекта превысила первоначальную оценку на 50%.

Напряженность в отношениях с США

Письмо заместителя министра обороны США Пола Вулфовица в декабре 2001 г. министрам стран ЕС , в котором указываются на возможные проблемы совместимости.

Galileo задуман как гражданская GNSS ЕС, которая позволяет всем пользователям получить к ней доступ. Первоначально GPS зарезервировал сигнал высочайшего качества для использования в военных целях, а сигнал, доступный для использования в гражданских целях, был намеренно ухудшен ( выборочная доступность ). Ситуация изменилась после того, как президент Билл Клинтон подписал в 1996 году директиву об отключении выборочной доступности. С мая 2000 года такой же точный сигнал предоставляется как гражданским лицам, так и военным.

Поскольку Galileo был разработан для обеспечения максимально возможной точности (выше, чем GPS) для кого-либо, США были обеспокоены тем, что противник может использовать сигналы Galileo для военных ударов по США и их союзникам (некоторые виды оружия, такие как ракеты, используют GNSS для наведения). Частота, изначально выбранная для Galileo, сделала бы невозможным для США блокировать сигналы Galileo, не создавая при этом помех для собственных сигналов GPS. США не хотели терять возможности GNSS с GPS, отказывая противникам в использовании GNSS. Некоторые официальные лица США были особенно обеспокоены сообщениями об интересе Китая к Галилео.

Анонимный официальный представитель ЕС заявил, что официальные лица США намекали, что они могут рассмотреть возможность сбить спутники Galileo в случае крупного конфликта, в котором Galileo использовался для нападений на американские войска. Позиция ЕС заключается в том, что Galileo - это нейтральная технология, доступная для всех стран и всех. Сначала официальные лица ЕС не хотели менять свои первоначальные планы относительно Galileo, но с тех пор они пришли к компромиссу, согласно которому Galileo будет использовать другие частоты. Это позволяет блокировать или заглушать одну GNSS, не влияя на другую.

GPS и Галилео

Сравнение размеров орбит группировок GPS , ГЛОНАСС , Galileo , BeiDou-2 и Iridium , Международной космической станции , космического телескопа Хаббл и геостационарной орбиты (и ее орбиты захоронения ) с радиационными поясами Ван Аллена и Землей в масштабе.
В Луны орбита «S составляет около 9 раз больше на геостационарную орбиту. (В файле SVG наведите указатель мыши на орбиту или ее метку, чтобы выделить ее; щелкните, чтобы загрузить ее статью.)

Одна из причин, по которой Galileo была разработана как независимая система, заключалась в том, что информация о местоположении от GPS может быть существенно неточной из-за преднамеренного применения универсальной избирательной доступности (SA) военными США. GPS широко используется во всем мире в гражданских целях; Сторонники Галилея утверждали, что гражданская инфраструктура, включая навигацию и посадку самолетов, не должна полагаться исключительно на систему с этой уязвимостью.

2 мая 2000 г. выборочная доступность была отключена президентом США Биллом Клинтоном ; в конце 2001 г. организация, управляющая GPS, подтвердила, что больше не намерена обеспечивать избирательную доступность. Хотя возможность выборочной доступности все еще существует, 19 сентября 2007 года Министерство обороны США объявило, что более новые спутники GPS не смогут реализовать выборочную доступность; волна спутников Block IIF, запущенных в 2009 году, и все последующие спутники GPS, как утверждается, не поддерживают выборочную доступность. Поскольку в программе GPS Block III будут заменены старые спутники , выборочная доступность перестанет быть вариантом. Программа модернизации также содержит стандартизованные функции, которые позволяют системам GPS III и Galileo взаимодействовать, что позволяет разрабатывать приемники для совместного использования GPS и Galileo для создания еще более точной GNSS.

Сотрудничество с США

В июне 2004 года в подписанном соглашении с Соединенными Штатами Европейский союз согласился перейти на двоичную модуляцию смещенной несущей 1.1, или BOC (1,1), что позволяет сосуществовать как GPS, так и Galileo, а также в будущем совместное использование обе системы. Европейский Союз также согласился рассмотреть «взаимные опасения, связанные с защитой возможностей национальной безопасности союзников и США».

Первые экспериментальные спутники: GIOVE-A и GIOVE-B

Первый экспериментальный спутник GIOVE-A был запущен в декабре 2005 года, за ним последовал второй испытательный спутник GIOVE-B , запущенный в апреле 2008 года. После успешного завершения фазы орбитальной проверки (IOV) были запущены дополнительные спутники . 30 ноября 2007 года 27 министров транспорта ЕС пришли к соглашению о том, что Galileo должна быть введена в эксплуатацию к 2013 году, но в более поздних пресс-релизах предполагается, что это было отложено до 2014 года.

Снова финансирование, вопросы управления

В середине 2006 года государственно-частное партнерство развалилось, и Европейская комиссия решила национализировать программу Galileo.

В начале 2007 года ЕС еще не решил, как оплачивать систему, и было сказано, что проект находится «в глубоком кризисе» из-за отсутствия дополнительных государственных средств. Министр транспорта Германии Вольфганг Тифензее особенно сомневался в способности консорциума положить конец распрям в то время, когда был успешно запущен только один испытательный спутник.

Хотя решение еще не было принято, 13 июля 2007 года страны ЕС обсудили сокращение 548 миллионов евро (755 миллионов долларов США, 370 миллионов фунтов стерлингов) из бюджета профсоюзов на повышение конкурентоспособности на следующий год и перевод части этих средств на другие части финансирования. горшок, шаг, который может покрыть часть стоимости профсоюзной спутниковой навигационной системы Galileo. Проекты Европейского Союза в области исследований и разработок могут быть свернуты, чтобы преодолеть нехватку финансирования.

В ноябре 2007 года было решено перераспределить средства из сельскохозяйственного и административного бюджетов ЕС и смягчить тендерный процесс, чтобы пригласить больше компаний из ЕС.

В апреле 2008 года министры транспорта ЕС одобрили Постановление о применении Галилео. Это позволило выделить 3,4 миллиарда евро из бюджетов сельского хозяйства и администрации ЕС, чтобы позволить заключить контракты на начало строительства наземной станции и спутников.

В июне 2009 года Европейская аудиторская палата опубликовала отчет, в котором указала на проблемы управления, существенные задержки и перерасход бюджета, которые привели к остановке проекта в 2007 году, что привело к дальнейшим задержкам и неудачам.

В октябре 2009 года Европейская комиссия сократила окончательно запланированное количество спутников с 28 до 22 и планирует заказать оставшиеся шесть позднее. Также было объявлено, что первые сигналы ОС, PRS и SoL будут доступны в 2013 году, а CS и SOL - некоторое время спустя. Бюджет в размере 3,4 млрд евро на период 2006–2013 гг. Был признан недостаточным. В 2010 году аналитический центр Open Europe оценил общую стоимость Galileo от начала до 20 лет после завершения в 22,2 миллиарда евро, которые полностью покрыли налогоплательщики. По первоначальным оценкам, сделанным в 2000 году, эти расходы составили бы 7,7 млрд евро, из которых 2,6 млрд евро пришлось бы нести налогоплательщикам, а остальное - частным инвесторам.

В ноябре 2009 года недалеко от Куру ( Французская Гвиана ) была открыта наземная станция для Галилео . Запуск первых четырех спутников для проверки на орбите (IOV) был запланирован на вторую половину 2011 года, а запуск спутников с полной боевой готовностью (FOC) планировалось начать в конце 2012 года.

В марте 2010 года было подтверждено, что бюджет Galileo будет доступен только для обеспечения 4 спутников IOV и 14 FOC к 2014 году, без каких-либо средств, выделенных на то, чтобы вывести группировку выше этих 60% емкости. Пол Верхоф, менеджер программы спутниковой навигации в Европейской комиссии, указал, что это ограниченное финансирование будет иметь серьезные последствия, сказав в какой-то момент: «Чтобы дать вам представление, это будет означать, что в течение трех недель в году у вас не будет спутниковой навигации». в отношении предлагаемой группировки из 18 машин.

В июле 2010 года Европейская комиссия оценила дальнейшие задержки и дополнительные расходы по проекту до 1,5–1,7 млрд евро и перенесла расчетную дату завершения на 2018 год. После завершения система должна будет субсидироваться правительствами в размере 750 евро. миллионов в год. Планировалось дополнительно потратить 1,9 миллиарда евро на доведение системы до полного набора из 30 спутников (27 рабочих + 3 активных запасных).

В декабре 2010 года министры ЕС в Брюсселе проголосовали за Прагу в Чешской Республике в качестве штаб-квартиры проекта Galileo.

В январе 2011 года затраты на инфраструктуру до 2020 года оценивались в 5,3 миллиарда евро. В том же месяце Wikileaks сообщил, что Берри Смутни, генеральный директор немецкой спутниковой компании OHB-System , сказал, что Galileo «является глупой идеей, которая в первую очередь служит интересам Франции». В 2011 году BBC стало известно, что для дополнительной покупки будет доступно 500 миллионов евро (440 миллионов фунтов стерлингов), в результате чего Galileo за несколько лет увеличится с 18 действующих спутников до 24.

Запуск Галилео на ракете Союз 21 октября 2011 года.

Первые два спутника Galileo In-Orbit Validation были запущены космическим кораблем "Союз ST-B", запущенным из Центра пространственной Гайаны 21 октября 2011 года, а оставшиеся два - 12 октября 2012 года. ограниченное удобство использования в навигации.

По состоянию на 1 января 2018 года заказано еще двадцать два спутника с полной эксплуатационной способностью (FOC). Первые четыре пары спутников были запущены 22 августа 2014 года, 27 марта 2015 года, 11 сентября 2015 года и 17 декабря 2015 года.

Сбои часов

В январе 2017 года информационные агентства сообщили, что шесть пассивных водородных мазеров (PHM) и три рубидиевых атомных часа (RAFS) вышли из строя. Четыре из полностью исправных спутников потеряли по крайней мере по одному тактовому сигналу каждый; но ни один спутник не потерял больше двух. На операцию это не повлияло, поскольку каждый спутник запускается с четырьмя часами (2 PHM и 2 RAFS). Рассматривается возможность системной ошибки. SpectraTime , швейцарский производитель бортовых часов обоих типов, от комментариев отказался. Согласно ESA , они пришли к заключению со своими промышленными партнерами по рубидиевым атомным часам, что требуются некоторые меры по тестированию и эксплуатации. Кроме того, требуется некоторый ремонт атомных часов с рубидием, которые еще предстоит запустить. В отношении пассивных водородных мазеров изучаются эксплуатационные меры по снижению риска отказа. Китай и Индия используют одни и те же атомные часы SpectraTime в своих спутниковых навигационных системах. ЕКА связалось с Индийской организацией космических исследований (ISRO), которая первоначально сообщила, что у нее не было подобных сбоев. Однако в конце января 2017 года индийские новостные агентства сообщили, что все три часа на борту спутника IRNSS-1A (запущенного в июле 2013 года с ожидаемым сроком службы 10 лет) вышли из строя и что во втором полугодии будет запущен запасной спутник. 2017 г .: эти атомные часы были поставлены по сделке на четыре миллиона евро.

В июле 2017 года Европейская комиссия сообщила, что выявлены основные причины неисправностей и приняты меры по снижению вероятности дальнейших неисправностей спутников, уже находящихся в космосе. Согласно европейским источникам, ЕКА приняло меры для исправления обоих выявленных наборов проблем, заменив неисправный компонент, который может вызвать короткое замыкание в рубидиевых часах, и улучшить пассивные водородные мазерные часы, а также на спутниках, которые еще предстоит запустить.

Отключения

2019 г.

С 11 июля по 18 июля 2019 года вся группировка испытала «необъяснимое» отключение сигнала, и все активные спутники имели статус «НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ» на странице статуса Galileo. Причиной инцидента стала неисправность оборудования в наземной инфраструктуре Galileo, которая повлияла на расчет времени и прогнозы орбиты.

2020 г.

14 декабря 2020 года, начиная с 0:00 UTC, Galileo испытала снижение производительности всей системы, продолжающееся 6 часов. Приемники GNSS, игнорирующие флаг «маргинального» статуса в данных Galileo, могли иметь ошибку псевдодальности до почти 80 км. Проблема была связана с ненормальным поведением атомных часов наземного сегмента в функции определения времени системы.

Международное участие

В сентябре 2003 г. Китай присоединился к проекту «Галилео». Китай должен был инвестировать 230 миллионов евро (302 миллиона долларов США, 155 миллионов фунтов стерлингов, 2,34 миллиарда юаней ) в проект в течение следующих лет.

В июле 2004 г. Израиль подписал с ЕС соглашение о том, чтобы стать партнером в проекте «Галилео».

3 июня 2005 года Европейский Союз и Украина подписали соглашение о присоединении Украины к проекту, как отмечается в пресс-релизе. С ноября 2005 г. к программе присоединилось и Марокко .

В середине 2006 года государственно-частное партнерство распалось, и Европейская комиссия решила национализировать Galileo в качестве программы ЕС. В ноябре 2006 года Китай решил вместо этого модернизировать навигационную систему BeiDou , свою тогдашнюю региональную спутниковую навигационную систему. Решение было принято из соображений безопасности и проблем с финансированием Galileo.

30 ноября 2007 года 27 государств-членов Европейского Союза единогласно согласились продвигать этот проект с планами по созданию баз в Германии и Италии. Испания не одобрила его во время первоначального голосования, но утвердила его позже в тот же день. Это значительно повысило жизнеспособность проекта Galileo: «Исполнительный директор ЕС ранее сказал, что, если соглашение не будет достигнуто к январю 2008 года, давно проблемный проект будет по существу мертв».

3 апреля 2009 года к программе присоединилась и Норвегия, пообещавшая выделить 68,9 млн евро на расходы на разработку и позволив своим компаниям участвовать в тендерах на строительные контракты. Норвегия, хотя и не является членом ЕС, является членом ЕКА .

18 декабря 2013 года Швейцария подписала соглашение о сотрудничестве для полноценного участия в программе и задним числом внесла 80 миллионов евро на период 2008–2013 годов. Как член ЕКА , она уже участвовала в разработке спутников Galileo, предоставив современные водородные мазерные часы. Финансовые обязательства Швейцарии на период 2014–2020 гг. Будут рассчитаны в соответствии со стандартной формулой, применяемой для участия Швейцарии в Рамочной программе исследований ЕС .

В марте 2018 года Европейская комиссия объявила, что Соединенное Королевство может быть исключено из части проекта (особенно в отношении защищенной службы PRS) после ее выхода из Европейского союза (ЕС). В результате Airbus планирует переместить работу наземного сегмента управления (GCS) из своего Портсмутского офиса в государство ЕС. Сообщается, что британские официальные лица обращаются за юридической консультацией о том, могут ли они вернуть 1,4 миллиарда евро, вложенных Соединенным Королевством, из 10 миллиардов евро, потраченных на сегодняшний день. Выступая на конференции Института исследований безопасности ЕС, главный переговорщик ЕС, отвечающий за переговоры по Brexit , Мишель Барнье , подчеркнул позицию ЕС, согласно которой Великобритания решила выйти из ЕС и, следовательно, из всех программ ЕС, включая Galileo. В августе 2018 года сообщалось, что Великобритания будет стремиться создать систему спутниковой навигации, конкурирующую с Галилео после Брексита. В декабре 2018 года премьер-министр Великобритании Тереза ​​Мэй объявила, что Великобритания больше не будет стремиться вернуть инвестиции, и министр науки Сэм Гайма подал в отставку по этому поводу.

Описание системы

Космический сегмент

Видимость созвездия с места на поверхности Земли

По состоянию на 2012 год в системе планировалось запустить 15 спутников в 2015 году и выйти на полную мощность в 2020 году со следующими характеристиками:

  • 30 космических аппаратов на орбите (24 в полном составе и 6 в запасных)
  • Орбитальная высота: 23222 км ( СОО )
  • 3 орбитальные плоскости , наклон 56,0 ° , восходящие узлы, разделенные долготой 120,0 ° (8 рабочих спутников и 2 активных запасных спутника на орбитальную плоскость)
  • Срок службы спутника:> 12 лет
  • Масса спутника: 675 кг.
  • Размеры корпуса спутника: 2,7 × 1,2 × 1,1 метра
  • Размах солнечных батарей: 18,7 метра
  • Мощность солнечных батарей: 1,5 кВт (окончание срока службы)
  • Мощность навигационных антенн: 155–265 Вт

Наземный сегмент

Антенна Galileo IOT L-диапазона на станции ESTRACK Redu

Орбита системы и точность сигнала контролируются наземным сегментом, состоящим из:

Сигналы

Система передает три сигнала: E1 (1575,42 МГц), E5 (1191,795 МГц), состоящий из E5a (1176,45 МГц) и E5b (1207,14 МГц), и E6 (1278,75 МГц):

Сигналы Galileo FOC
Параметры E1-I E1-Q E5a E5b E6-I E6-Q
Несущая частота, МГц 1575,42 1575,42 1176,45 1207,14 1278,75 1278,75
Модуляция CBOC (6,1,1 / 11) BOCcos (15,2,5) AltBOC (15,10) AltBOC (15,10) БПСК (5) BOCcos (10,5)

Услуги

В системе Galileo будет четыре основных сервиса:

Открытая служба (ОС)
Это будет бесплатно доступно для использования любым, у кого есть соответствующее оборудование массового потребления; простая синхронизация и позиционирование с точностью до одного метра (в лучшем случае для двухчастотного приемника).
Служба высокой точности (HAS; в результате пересмотра бывшей коммерческой службы Galileo)
Точность до одного сантиметра бесплатно.
Государственная регулируемая услуга (PRS; зашифрованная)
Разработан, чтобы быть более надежным, с механизмами защиты от помех и надежным обнаружением проблем. Ограничено уполномоченными государственными органами.
Служба поиска и спасания (SAR)
Система определит местоположение аварийных радиомаяков; возможно отправить отзыв, например, подтверждение того, что помощь уже в пути.

Прежняя служба «Безопасность жизни» перепрофилируется, и, вероятно, приемник должен будет оценить целостность сигнала. (ARAIM: расширенный автономный мониторинг целостности приемника)

Концепция

Космический пассивный водородный мазер, используемый на спутниках Galileo в качестве контрольных часов для бортовой системы хронометража

Каждый спутник Galileo имеет два главных пассивных водородных мазерных атомных часа и два вторичных атомных часа рубидия, которые не зависят друг от друга. Поскольку точные и стабильные атомные часы, пригодные для использования в космосе, являются критически важными компонентами любой спутниковой навигационной системы, используемая четырехкратная избыточность позволяет Галилео функционировать, когда бортовые атомные часы выходят из строя в космосе. Точность бортовых пассивных водородных мазерных часов в четыре раза лучше, чем у бортовых атомных часов рубидия, и оценивается в 1 секунду на 3 миллиона лет (ошибка синхронизации в наносекунду или 1 миллиардную долю секунды (10 −9 или 1 / 1,000,000,000 секунды). переводится в ошибку позиционирования 30 сантиметров (12 дюймов) на поверхности Земли) и обеспечивает точный сигнал синхронизации, позволяющий приемнику рассчитать время, которое требуется сигналу для его достижения. Спутники Galileo настроены на работу одних водородных мазерных часов в основном режиме и рубидиевых часов в качестве горячего резервирования. В нормальных условиях работающие водородные мазерные часы вырабатывают опорную частоту, с которой генерируется навигационный сигнал. Если водородный мазер столкнется с какой-либо проблемой, будет выполнено мгновенное переключение на рубидиевые часы. В случае выхода из строя первичного водородного мазера, вторичный водородный мазер может быть активирован наземным сегментом, чтобы в течение нескольких дней взять его на себя как часть резервной системы. Блок контроля и управления часами обеспечивает интерфейс между четырьмя часами и блоком генератора навигационных сигналов (NSU). Он передает сигнал от активных ведущих часов водорода в блок NSU, а также гарантирует, что частоты, генерируемые ведущими часами и активным резервом, совпадают по фазе, так что резервный может мгновенно взять на себя управление в случае отказа основного тактового генератора. Информация NSU используется для расчета положения приемника путем трилатерации разницы в принятых сигналах от нескольких спутников.

Бортовой пассивный водородный мазер и рубидиевые часы очень стабильны в течение нескольких часов. Однако, если бы их оставили работать неопределенно долго, их хронометраж сместился бы, поэтому их необходимо регулярно синхронизировать с сетью еще более стабильных наземных эталонных часов. К ним относятся активные водородные мазерные часы и часы, основанные на цезиевом стандарте частоты , которые показывают гораздо лучшую среднюю и долгосрочную стабильность, чем рубидиевые или пассивные мазерные часы на водороде. Эти часы на земле собраны вместе в параллельно функционирующих центрах точного времени в центрах управления Галилео Фучино и Оберпфаффенхофен. Наземные часы также генерируют всемирную привязку времени, называемую системным временем Galileo (GST), стандартом для системы Galileo, и регулярно сравнивают с местными реализациями UTC, UTC (k) европейских лабораторий частоты и времени.

Для получения дополнительной информации о концепции глобальных спутниковых навигационных систем см. Расчет местоположения GNSS и GNSS .

Европейский сервисный центр GNSS

Европейский сервисный центр GNSS - это контактный пункт для помощи пользователям Galileo.

Европейский GNSS Service Center (GSC), расположенный в Мадриде, является неотъемлемой частью Galileo и обеспечивает единый интерфейс между системой Galileo и пользователями Galileo. GSC издает официальную документацию Galileo, продвигает текущие и будущие услуги Galileo по всему миру, поддерживает стандартизацию и распространяет альманахи, эфемериды и метаданные Galileo.

Служба поддержки пользователей GSC - это контактный пункт для помощи пользователям Galileo. GSC отвечает на запросы и собирает уведомления об инцидентах от пользователей Galileo. Служба поддержки постоянно доступна для всех пользователей Galileo во всем мире через веб-портал GSC.

GSC предоставляет обновленный статус созвездия Galileo и информирует о запланированных и незапланированных событиях с помощью уведомлений для пользователей Galileo (NAGU). GSC публикует справочную документацию по Galileo и общую информацию об услугах и описания сигналов Galileo, а также отчеты о характеристиках Galileo.

Поиск и спасение

Galileo должен предоставить новую функцию глобального поиска и спасания (SAR) как часть системы СССПС . Спутники будут оснащены транспондером, который будет передавать сигналы бедствия от аварийных радиомаяков в координационный центр спасения , который затем приступит к спасательной операции. В то же время, система проектируется для обеспечения сигнала, рентабельность Link Message (RLM), для аварийного радиомаяка, информируя их , что их ситуация была обнаружена и помощь на дороге. Эта последняя функция является новой и считается серьезным обновлением по сравнению с существующей системой Коспас-Сарсат , которая не обеспечивает обратной связи с пользователем. Испытания в феврале 2014 года показали, что для поисково-спасательной функции Galileo , работающей в рамках существующей Международной программы Коспас-Сарсат, 77% смоделированных мест бедствия можно определить в пределах 2 км, а 95% - в пределах 5 км.

Служба обратного канала Galileo (RLS), которая позволяет подтверждать сообщения о бедствии, полученные через группировку, была запущена в январе 2020 года.

Созвездие

Сводка спутников на 21 января 2021 г.
Блокировать
Период запуска
Спутниковые запуски В рабочем состоянии
и в хорошем состоянии
Полный успех Отказ Планируется
ДАВАТЬ 2005–2008 2 0 0 0
IOV 2011–2012 гг. 4 0 0 3
FOC С 2014 г. 20 2 12 19
G2G С 2024 г. 0 0 12 0
Общий 26 год 2 24 22

Испытательные стенды спутников Galileo: GIOVE

GIOVE-A был успешно запущен 28 декабря 2005 года.

В 2004 году в рамках проекта испытательного стенда системы Galileo версии 1 (GSTB-V1) были проверены наземные алгоритмы определения орбиты и синхронизации времени (OD&TS). Этот проект, возглавляемый ЕКА и European Satellite Navigation Industries , предоставил отрасли фундаментальные знания для разработки миссионерского сегмента системы позиционирования Galileo.

Третий спутник, GIOVE-A2 , первоначально планировалось построить SSTL для запуска во второй половине 2008 года. Строительство GIOVE-A2 было прекращено из-за успешного запуска и работы на орбите GIOVE-B .

GIOVE Миссия сегмент управляется европейской спутниковой навигационной промышленности использовали GIOVE-A / B спутников , чтобы обеспечить экспериментальные результаты , основанные на реальных данных , которые будут использоваться в целях снижения рисков для спутников IOV , которые следовали на из испытательных стендах. ЕКА организовало глобальную сеть наземных станций для сбора измерений GIOVE-A / B с использованием приемников GETR для дальнейшего систематического изучения. Приемники GETR поставляются Septentrio, а также первые навигационные приемники Galileo, которые будут использоваться для проверки работы системы на дальнейших этапах ее развертывания. Анализ сигналов данных GIOVE-A / B подтвердил успешную работу всех сигналов Galileo с ожидаемыми характеристиками отслеживания.

Спутники для орбитальной проверки (IOV)

За этими испытательными спутниками последовали четыре спутника IOV Galileo, которые намного ближе к окончательной конструкции спутника Galileo. Поиск и спасание функция (SAR) также установлены. Первые два спутника были запущены 21 октября 2011 года из Центра Пространственной Гайаны с помощью ракеты-носителя " Союз" , два других - 12 октября 2012 года. Это позволяет проводить ключевые проверочные испытания, поскольку наземные приемники, такие как в автомобилях и телефонах, должны "видеть" минимум четыре спутника, чтобы рассчитать их положение в трех измерениях. Эти 4 спутника IOV Galileo были построены Astrium GmbH и Thales Alenia Space . 12 марта 2013 года было выполнено первое исправление с использованием этих четырех спутников IOV. После завершения фазы орбитальной проверки (IOV) оставшиеся спутники будут установлены для достижения полной эксплуатационной возможности.

Спутники с полной эксплуатационной способностью (FOC)

7 января 2010 года было объявлено, что контракт на строительство первых 14 спутников FOC был присужден компаниям OHB System и Surrey Satellite Technology Limited (SSTL) . Будет построено четырнадцать спутников стоимостью 566 миллионов евро (510 миллионов фунтов стерлингов; 811 миллионов долларов США). Arianespace запустит спутники по цене 397 миллионов евро (358 миллионов фунтов стерлингов; 569 миллионов долларов США). Европейская комиссия также объявила, что контракт на 85 миллионов евро на поддержку системы, охватывающий промышленные услуги, необходимые ЕКА для интеграции и валидации системы Galileo, был присужден Thales Alenia Space . Thales Alenia Space передает услуги субподряда Astrium GmbH, а безопасность - Thales Communications .

В феврале 2012 года OHB Systems получила дополнительный заказ на восемь спутников на сумму 250 миллионов евро (327 миллионов долларов США) после того, как тендерное предложение EADS Astrium было перевыполнено. Таким образом, всего 22 спутника FOC.

7 мая 2014 года первые два спутника FOC приземлились в Гайане для их совместного запуска, запланированного на лето. Первоначально запланированный запуск в течение 2013 года, проблемы с инструментальной оснасткой и установкой производственной линии для сборки привели к задержке на год серийного производства спутников Galileo. Эти два спутника (спутники Galileo GSAT-201 и GSAT-202) были запущены 22 августа 2014 года. Названия этих спутников - Дореса и Милена, названы в честь европейских детей, которые ранее выиграли конкурс рисунков. 23 августа 2014 года провайдер услуг по запуску Arianespace объявил, что в рейсе VS09 произошла аномалия, и спутники были выведены на неправильную орбиту. Они оказались на эллиптических орбитах и ​​поэтому не могли использоваться для навигации. Однако позже их можно было использовать для проведения физического эксперимента, так что они не были полной потерей.

Спутники GSAT-203 и GSAT-204 были успешно запущены 27 марта 2015 года из Космического центра Гвианы с использованием четырехступенчатой ​​ракеты-носителя "Союз". С помощью одной и той же ракеты-носителя и стартовой площадки "Союз" 11 сентября 2015 года были успешно запущены спутники GSAT-205 (Alba) и GSAT-206 (Oriana).

Спутники GSAT-208 (Лиене) и GSAT-209 (Андриана) были успешно запущены из Куру, Французская Гвиана, с помощью ракеты-носителя "Союз" 17 декабря 2015 года.

Спутники GSAT-210 (Daniele) и GSAT-211 (Alizée) были запущены 24 мая 2016 года.

Начиная с ноября 2016 года, развертывание последних двенадцати спутников будет использовать модифицированную Ariane 5 гранатомет, названный Ariane 5 ES, способный размещения четырех спутников Galileo на орбиту на запуск.

Спутники GSAT-207 (Антониана), GSAT-212 (Лиза), GSAT-213 (Кимберли), GSAT-214 (Таймен) были успешно запущены из Куру, Французская Гвиана, 17 ноября 2016 года на борту Ariane 5 ES.

15 декабря 2016 г. компания Galileo начала предлагать начальные операционные возможности (IOC). В настоящее время предлагаются следующие услуги: открытая служба, служба государственного регулирования и служба поиска и спасания.

Спутники GSAT-215 (Николь), GSAT-216 (Зофия), GSAT-217 (Александр), GSAT-218 (Ирина) были успешно запущены из Куру, Французская Гвиана, 12 декабря 2017 года на борту Ariane 5 ES.

Спутники GSAT-219 (Тара), GSAT-220 (Самуэль), GSAT-221 (Анна), GSAT-222 (Эллен) были успешно запущены из Куру, Французская Гвиана, 25 июля 2018 года на борту Ariane 5 ES.

Спутники второго поколения (G2G)

В 2014 году ЕКА и его отраслевые партнеры начали исследования спутников второго поколения Galileo, которые будут представлены в Европейскую комиссию для запуска в конце 2020-х годов. Одна из идей состоит в том, чтобы использовать электрическую силовую установку , которая устранит необходимость в разгонном блоке во время запуска и позволит спутникам из одной партии быть помещенными в более чем одну орбитальную плоскость. Ожидается, что спутники нового поколения будут доступны к 2025 году и будут служить для расширения существующей сети. 20 января 2021 года Европейская комиссия объявила, что она заключила контракт на 1,47 миллиарда евро с компаниями Thales Alenia Space и Airbus Defense and Space на шесть космических аппаратов спутников второго поколения Galileo. Подписание контрактов с Thales Alenia Space и Airbus Defense and Space, запланированное на 29 января 2021 года, было приостановлено Европейским судом после протеста, поданного OHB SE, проигравшим участником торгов. Протест OHB в Генеральном суде Европейского суда основан на «обвинениях в краже коммерческой тайны» и требует как приостановления подписи контракта, так и отмены присуждения контракта.

Приложения и влияние

Научные проекты с использованием Galileo

В июле 2006 года международный консорциум университетов и исследовательских институтов приступил к изучению потенциальных научных приложений созвездия Галилео. Этот проект под названием GEO6 представляет собой широкое исследование, ориентированное на широкое научное сообщество и направленное на определение и внедрение новых приложений Galileo.

Среди различных пользователей GNSS, определенных совместным предприятием Galileo, проект GEO6 адресован Сообществу научных пользователей (UC). Проект GEO6 направлен на содействие возможным новым приложениям в рамках научных объединенных коммуникаций сигналов GNSS, и в особенности Galileo.

Проект AGILE - это финансируемый ЕС проект, посвященный изучению технических и коммерческих аспектов услуг на основе определения местоположения (LBS) . Он включает технический анализ преимуществ, предоставляемых Galileo (и EGNOS), и изучает гибридизацию Galileo с другими технологиями позиционирования (сетевые, WLAN и т. Д.). В рамках этих проектов были реализованы и продемонстрированы некоторые пилотные прототипы.

На основе потенциального числа пользователей, потенциальной выручки Galileo Operating Company или концессионера (GOC), международной значимости и уровня инноваций консорциумом будет выбран набор приоритетных приложений (PA), которые будут разработаны в срок: кадр того же проекта.

Эти приложения помогут расширить и оптимизировать использование услуг EGNOS и возможностей, предлагаемых испытательным стендом сигналов Galileo (GSTB-V2) и фазой Galileo (IOV).

Все спутники Galileo оснащены решетками лазерных ретрорефлекторов, которые позволяют отслеживать их станции Международной службы лазерной локации. Спутниковый лазерный дальномер до спутников Galileo используется для проверки спутниковых орбит, определения параметров вращения Земли и для комбинированных решений, включающих лазерные и микроволновые наблюдения.

Приемники

Смартфоны Samsung Galaxy S8 +, принимающие Galileo и другие сигналы GNSS

Все основные микросхемы приемников GNSS поддерживают Galileo, а сотни устройств конечных пользователей совместимы с Galileo. Первыми устройствами Android с двухчастотной поддержкой GNSS, которые отслеживают более одного радиосигнала от каждого спутника, частоты E1 и E5a для Galileo, были линейка Huawei Mate 20 , Xiaomi Mi 8 , Xiaomi Mi 9 и Xiaomi Mi MIX 3. . По состоянию на июль 2019 года на рынке было более 140 смартфонов с поддержкой Galileo, из которых 9 имели двухчастотный режим. Обширный список поддерживаемых устройств для различных целей на суше, море и в воздухе часто обновляется Веб-сайт ЕС. 24 декабря 2018 года Европейская комиссия передала мандат для всех новых смартфонов на внедрение Galileo для поддержки E112 .

С 1 апреля 2018 года все новые автомобили, продаваемые в Европе, должны поддерживать eCall , автоматическую систему экстренного реагирования, которая набирает 112 и передает данные о местоположении Galileo в случае аварии.

До конца 2018 года Galileo не была авторизована для использования в Соединенных Штатах, и поэтому по-разному работала только на устройствах, которые могли принимать сигналы Galileo на территории Соединенных Штатов. Позиция Федеральной комиссии по связи по этому вопросу заключалась (и остается) в том, что приемникам радионавигационных спутниковых систем (RNSS), не поддерживающим GPS, должна быть предоставлена ​​лицензия на прием указанных сигналов. Отказ от этого требования для Galileo был запрошен ЕС и представлен в 2015 году, а 6 января 2017 года было запрошено общественное обсуждение этого вопроса. 15 ноября 2018 года FCC предоставила запрошенный отказ, явно разрешив нефедеральным потребительским устройствам доступ к частотам Galileo E1 и E5. Однако для большинства устройств, включая смартфоны, по-прежнему требуются обновления операционной системы или аналогичные обновления, чтобы разрешить использование сигналов Galileo в Соединенных Штатах.

Монеты

Проект европейской спутниковой навигации был выбран в качестве основного мотива для очень дорогой коллекционной монеты: памятной монеты Австрийской европейской спутниковой навигации , отчеканенной 1 марта 2006 года. На монете есть серебряное кольцо и золотисто-коричневая ниобиевая «таблетка». На оборотной стороне ниобиевая часть изображает навигационные спутники, вращающиеся вокруг Земли. На ринге показаны различные виды транспорта, для которых разработана спутниковая навигация: самолет, автомобиль, грузовик, поезд и контейнеровоз.

Смотрите также

Конкурирующие системы

Другой

Примечания

использованная литература

Библиография

дальнейшее чтение

  • Псиаки, М.Л., «Блокировка приема слабых сигналов GPS в программном приемнике», Протоколы ION GPS 2001, 14-е Международное техническое совещание спутникового отдела Института навигации, Солт-Лейк-Сити, Юта, 11–14 сентября 2001 г., С. 2838–2850.
  • Бандемер, Б., Денкс, Х., Хорнбостел, А., Коновальцев, А., «Характеристики методов обнаружения для приемников Galileo SW», Европейский журнал навигации, Том 4, № 3, стр. 17–19, Июль 2006 г.
  • Ван дер Ягт, Калвер В. Галилей: Декларация европейской независимости  : диссертация (2002). ЗВОНОК № JZ1254 .V36 2002, Описание xxv, 850 p. : больной. ; 30 см + 1 CD-ROM

внешние ссылки