QZSS

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Орбита QZSS
QZSS в движении

Quasi-Zenith Satellite System (QZSS), «Квазизенитная спутниковая система» (яп. 準天頂 дзюнтэнтё:) — проект региональной системы синхронизации времени и одна из систем дифференциальной коррекции для GPS, сигналы которой будут доступны в Японии. Первый спутник Митибики (яп. みちびき, «указание пути») был запущен 11 сентября 2010 года[1].

QZSS предназначена для мобильных приложений, для предоставления услуг связи (видео, аудио и другие данные) и глобального позиционирования. Что касается услуг позиционирования, QZSS сама по себе предоставляет ограниченную точность и по существующей спецификации не работает в автономном режиме. С точки зрения пользователей QZSS предстаёт как система дифференциальной коррекции. Система позиционирования QZSS может работать совместно с геостационарными спутниками в японской системе MTSAT, находящейся в процессе создания, которая сама по себе является системой дифференциальной коррекции, подобной системе WAAS, созданной США.

Ввод системы в строй должен увеличить доступность трёхмерной спутниковой навигации на территории Японии до 99,8% времени. Дополнительным преимуществом околозенитного положения спутников будет то, что в условиях мегаполисов их сигналы не будут экранироваться и отражаться стенами высотных зданий.

История проекта[править | править вики-текст]

Работа над общим проектом квази-зенитной спутниковой системы была одобрена правительством Японии в 2002 году. В неё включились компании Advanced Space Business Corporation (ASBC), Mitsubishi Electric Corp., Hitachi Ltd. и GNSS Technologies Inc. Первоначально система планировалась как трёхспутниковая, в 2005 году планировался запуск спутников в 2008 и 2009 году.[2] Однако ASBC прекратила существование в 2007 году. Работа была продолжена организацией Satellite Positioning Research and Application Center (SPAC). SPAC принадлежит четырём департаментам правительства Японии: министерствам образования, культуры, спорта, науки и технологий; внутренних дел и связи (англ.); Министерство экономики, торговли и промышленности и министерству земли, инфраструктуры, транспорта и туризма[3].

В марте 2013 года кабинет министров Японии объявил о планах расширения системы QZSS с трех спутников до четырех, сроки полного вывода всех спутников были перенесены на конец 2017 года. Основным подрядчиком для строительства трех последующих спутников была выбрана компания Mitsubishi Electric, с которой был подписан контракт на $526 млн.[4]

Первый спутник системы был запущен в 2010 году, три остальных были запущены в 2017 году. Полноценный ввод в эксплуатацию системы из четырех спутников намерены осуществить в 2018 году[5][6].

В перспективе к 2024 году размер спутниковой группировки планируется довести до 7 спутников.[7]

QZSS и дополнение к системе позиционирования[править | править вики-текст]

QZSS может улучшить работу системы GPS двумя способами: во-первых, повышением доступности GPS-сигналов, и во-вторых, повышением точности и надёжности работы навигационных систем, работающих с GPS.

Поскольку сигналы о доступности спутников GPS, передаваемые со спутников QZSS, совместимы с модернизированными сигналами GPS и таким образом обеспечена возможность их взаимодействия, QZSS будет передавать сигналы L1C/A, L1C, L2C и L5. Эти уменьшает необходимые изменения в спецификации и дизайне приёмников.

В сравнении с автономной системой GPS, комбинированная система GPS и QZSS даёт улучшенную производительность благодаря выбору диапазона коррекционных данных, передаваемых по сигналам L1-SAIF и LEX с QZS. Надёжность повышается также путём передачи данных о состоянии спутников. Предоставляется и другие данные для улучшения поиска спутников GPS.

По первоначальным планам спутники QZS должны нести два типа атомных часов: водородный мазер и атомные часы на основе рубидия. Разработка пассивного водородного мазера была прекращена в 2006 году. Сигнал позиционирования будет генерироваться с использованием атомных рубидиевых часов и будет использована архитектура подобная системе отсчёта времени GPS. QZSS также будет способна использовать двунаправленный спутниковый перенос времени и частоты (Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer, TWSTFT), которая будет использована для сбора фундаментальных знаний о поведении спутниковых часов в космосе и других исследовательских целей.

Измерение времени и удалённая синхронизация QZSS[править | править вики-текст]

Несмотря на то, что первое поколение системы измерения времени (timekeeping system (TKS)) будет основано на рубидиевых атомных часах, первый спутник QZS будет нести прототип экспериментальной системы синхронизации. В течение первой половины двухгодичной орбитальной тестовой фазы, предварительные тесты исследуют возможность технологии отсчёта времени без атомных часов, которая будет использована в дальнейшем на спутниках QZSS второго поколения.

Упомянутая технология TKS является новой спутниковой системой измерения времени, которая не требует атомных часов на борту, как в используемых ныне спутниках GPS, ГЛОНАСС и разрабатываемых спутниках системы Galileo. Этот концепт отличается использованием системы синхронизации объединённой с упрощёнными часами на борту, которые работают как приёмопередатчики, перераспространяющие информацию о точном времени, предоставленную удалённо сетью синхронизации времени, расположенной на земле. Это позволяет системе работать оптимально когда спутники находятся в непосредственном контакте с наземной станцией, что делает систему подходящей для использования в QZSS. Небольшая масса и невысокая стоимость изготовления и запуска спутников являются значительными преимуществами такой новой системы. Обзор такой системы так же как и два возможных варианта построения сети синхронизации времени для QZSS были изучены и опубликованы в работе Фабрицио Тапперо (Fabrizio Tappero)[8]

Наземная инфраструктура[править | править вики-текст]

Наземный сегмент QZSS включает главную станцию управления в Цукубе, две станции контроля слежения и связи на Окинаве и восемь станций наблюдения, расположение которых выбрано для обеспечения максимального географического охвата мониторинга.

Главная станция управления получает данные телеметрии со всех станций наблюдения, оценивает и прогнозирует расхождения времени бортовых атомных часов и элементов орбиты спутников от расчётных, на основании которых генерирует навигационные сообщения для передачи на спутники через другие станции.

Станции контроля слежения и связи контролируют состояние работы спутников и пересылают на них метки времени от наземных атомных часов и навигационные сообщения, полученные от главной станции управления.

Станции наблюдения, которые получают сигналы от спутников и передают их в центр управления, кроме японских островов расположены также в Бангкоке, Бангалоре, Канберре, на Гавайях и острове Гуам.[9]

Проектированием, постройкой и техническим обслуживанием наземной инфраструктуры для спутниковой системы и ее последующей эксплуатацией в течение 15 лет занимается специально созданная для этих целей QZSS Services Inc., дочерняя компания NEC Corp., с которой для этого правительство Японии заключило контракт на сумму более $1,2 млрд.[4]

Список спутников[править | править вики-текст]

Спутник Платформа Дата запуска (UTC) Ракета-носитель Орбита NSSDC ID SCN Статус
Митибики-1 ETS-VIII 11 сентября 2010 H-IIA 202 F18 Тундра 2010-045A 37158 действующий
Митибики-2 DS-2000 (англ.) 1 июня 2017 H-IIA 202 F34 Тундра 2017-028A 42738 действующий
Митибики-3 DS-2000 19 августа 2017 H-IIA 204 F35 ГСО 2017-048A 42917 действующий
Митибики-4 DS-2000 9 октября 2017 H-IIA 202 F36 Тундра 2017-062A запущен[10]

Параметры орбиты[править | править вики-текст]

Три спутника будут двигаться с интервалом в 8 часов по геосинхронной высокой эллиптической орбите «Тундра». Такие орбиты позволяют спутнику держаться более 12 часов в день с углом возвышения более 70° (то есть большую часть времени спутник находится практически в зените). Этим и объясняется термин «quasi-zenith», то есть «кажущийся находящимся в зените», который дал название системе. Еще один спутник находится на геостационарной орбите в точке над экватором приблизительно на широте Японии.[4][7]

Номинальные орбитальные элементы трех геосинхронных спутников таковы:

Кеплеровы элементы орбит спутников QZSS[9]
Эпоха 2009-12-26 12:00 UTC
Большая полуось (a) 42 164 км
Эксцентриситет (e) 0,075 ± 0,015
Наклонение (i) 43° ± 4°
Долгота восходящего узла (Ω) 195° (начальная)
Аргумент перигея (ω) 270° ± 2°
Средняя аномалия (M0) 305° (начальная)
Центральная долгота наземной трассы 135° в. д. ± 5°

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Launch Result of the First Quasi-Zenith Satellite 'MICHIBIKI' by H-IIA Launch Vehicle No. 18. Архивировано 4 сентября 2012 года.
  2. Japan’s Proposed Space Budget Would Reverse Years of Decline (англ.). Space News (13 сентября 2005).
  3. Service Status of QZSS (12 декабря 2008). Проверено 7 мая 2009. Архивировано 4 сентября 2012 года.
  4. 1 2 3 Japan to build fleet of navigation satellites. Spaceflight Now. www.spaceflightnow.com (4 апреля 2013). Проверено 10 июня 2017.
  5. Japan’s fourth quasi-zenith positioning satellite successfully launches into orbit (англ.). THE JAPAN TIMES (10 октября 2017). Архивировано 11 октября 2017 года.
  6. Successful H-IIA Launch delivers second Member of Japan’s GPS Augmentation Constellation. Spaceflight101 (1 июня 2017).
  7. 1 2 Japan’s H-IIA conducts Michibiki-2 launch. nasaspaceflight.com. NASA Spaceflight.com (1 июня 2017).
  8. Remote Synchronization Method for the Quasi-Zenith Satellite System: study of a novel satellite timekeeping system which does not require on-board atomic clocks (12 декабря 2008). Проверено 11 октября 2009. Архивировано 4 сентября 2012 года.
  9. 1 2 Japan Aerospace Exploration Agency (2016-10-14), Interface Specifications for QZSS, <http://qz-vision.jaxa.jp/USE/is-qzss/index_e.html> 
  10. Japan’s H-2A conducts QZSS-4 launch (англ.). NASA Spaceflight (9 October 2017).

Ссылки[править | править вики-текст]