Das europäische GPS-Satellitensystem wurde im vergangenen Dezember in Betrieb genommen (Global Positioning System) Galileo.
Il Global Positioning System entsteht aus dem Bedarf an einem flexiblen System, das auch in Gebieten ohne Navigationshilfe eingesetzt werden kann und auch im militärischen Bereich vielfältige Einsatzmöglichkeiten bietet. Während des Kalten Krieges veranlassten diese Bedürfnisse die beiden Supermächte, parallele Programme zu starten, die später in den XNUMXer Jahren zu GPS- und GLONASS-Systemen führten.
Das vom Verteidigungsministerium entwickelte und kontrollierte amerikanische GPS wurde 1993 mit einer Anordnung von 24 Satelliten in kreisförmigen Umlaufbahnen in einer Höhe von 20.000 km in Betrieb genommen.
Das sowjetische GLONASS sollte ebenfalls dem amerikanischen ähneln und 24 Satelliten in drei Orbitalebenen bei 19.000 km umfassen. Finanzielle Probleme nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion führten jedoch zu einer drastischen Verkleinerung des Programms, sodass nur noch die Hälfte der Satelliten vorhanden war und ohne zivilrechtliche Anträge.
Das amerikanische System hat sich als effizient erwiesen, weist jedoch einige Einschränkungen auf, von denen die wichtigsten die Genauigkeit und Zuverlässigkeit betreffen. Tatsächlich kann der Grad der Präzision äußerst unterschiedlich sein, da er von Ort und Zeit abhängt und das System aufgrund der Konfiguration der Orbitalebenen weite Teile der Erde in den höchsten Breiten unbedeckt lässt. Was die Zuverlässigkeit anbelangt, so gibt es keine Garantie für die Qualität des Signals und auch nicht für Signale, die den Benutzer im Falle von Störungen oder Störungen warnen. Da es sich außerdem im Wesentlichen um ein militärisches System handelt, kann der Manager in Krisenzeiten das Signal für zivile Benutzer blockieren.
Um die technischen Grenzen und bestehenden politisch-militärischen Zwänge zu überwinden, hat die Europäische Union über die Europäische Kommission in enger Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation beschlossen, ein eigenes GPS-System namens zu entwickeln Galileo, gekennzeichnet durch ein höheres Maß an Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit.
Das europäische System bietet nicht nur eine höhere Präzision, sondern dank der besonderen Struktur seiner Zusammensetzung und des Bodennetzwerks auch eine höhere Konstante.
Eine wesentliche Verbesserung im Vergleich zum amerikanischen GPS ist die Kontrolle der Qualität des SIS-Signals (Signal im Weltraum), auch Informationen genannt, um diese Qualität zu testen, indem die Ergebnisse an die beiden Hauptkontrollzentren übermittelt werden, die einen Satelliten wenige Sekunden nach dem Ausfall über etwaige Probleme informieren; eine nicht-sekundäre Sicherheitsmaßnahme, da sie bei Anwendungen im Luft-, See- und Landverkehr ein sehr hohes Maß an Sicherheit gewährleistet.
Zu den Hauptmerkmalen gehört die Interoperabilität von Galileo mit GPS und GLONASS, sodass der Benutzer seine von den drei Systemen bereitgestellte Position mit demselben Empfänger ablesen kann. Auf diese Weise können Sie 60 statt 30 Satelliten haben. Danke an Galileo der Bediener dazu in der Lage ist sehen bis zu 20 Satelliten, was die Genauigkeit sowie die Verfügbarkeit und Kontinuität des Dienstes erheblich erhöht.
Das System Galileo basiert auf 30 Satelliten (27 aktive und 3 Reserve), die auf drei MEO-Umlaufbahnen angeordnet sind (Mittlere Erdumlaufbahn) um 56° geneigte Kreise am Äquator in einer Höhe von 23.616 km, mit einer Periode von etwa 14 Stunden, um eine optimale Abdeckung der Erde bis zu Breitengraden von 75° Nord, entsprechend dem Nordkap und darüber hinaus, zu ermöglichen.
Es wurde beschlossen, eine einzige Höhe zu verwenden, um eine einheitliche Leistung in Bezug auf Verfügbarkeit und Genauigkeit zu gewährleisten und die Folgen bei Ausfällen zu minimieren. Bei einer solchen Anordnung besteht eine 90-prozentige Chance, dass immer mindestens vier Satelliten im Blickfeld sind, in vielen Gebieten wird diese Zahl jedoch auf sechs bis acht ansteigen, was eine Positionsgenauigkeit von bis zu wenigen Zentimetern ermöglicht.
Die Satelliten senden die Signale, das SIS, an ein Netzwerk von 29 GSS (Galileo-Sensorstation) über Gebiete unter europäischer Kontrolle verteilt. Das GSS sammelt alle verschiedenen Daten, einschließlich der Entfernung zum Satelliten, und sendet sie anschließend an das OSPF (Orbit- und Synchronisationsverarbeitungsanlage), das Zentrum, das die Orbitaldaten verarbeitet.
Es ist wichtig, die Umlaufbahn der Satelliten zu kennen, da dies einer der Parameter ist, die die Systemleistung beeinflussen, und der Benutzer anhand dieser Position dann seine eigene Position bestimmt. Es besteht jedoch auch das Problem der Zeit, für die die beiden Segmente Raum und Erde synchron bleiben müssen. Dies geschieht durch das PTF (Präzise Timing-Funktion), dessen Hauptaufgabe darin besteht, die Referenzzeit des Systems zu definieren; da ist ein Galileo-Systemzeit die über das Netzwerk an das System und insbesondere an das oben genannte OSPF weitergeleitet werden, das neben der Durchführung der Orbitalbestimmung auch die Algorithmen zur Synchronisierung der Uhren definiert. Dieses System ermöglicht es Ihnen, Meldungen über jedes anormale Verhalten zu senden, das zu Abweichungen von der Position führt, die die zulässigen Toleranzen überschreiten.
Diese Informationen werden an eine andere Einrichtung gesendet, nämlich das IPF (Integritätsverarbeitungsanlage), das Integritätsinformationen verarbeitet. Letzteres ist eines der Schlüsselelemente, die den Unterschied ausmachen Galileo per GPS. Integrität ist die Fähigkeit des Systems zur Selbstdiagnose, im Grunde genommen zur Identifizierung eines Fehlers und zur anschließenden Warnung in Echtzeit – die neuesten Spezifikationen erfordern innerhalb von 6 Sekunden – jeden Benutzer.
Anschließend sammelt das GSS die beobachtbaren Daten der Konstellation. Sie senden sie an das OSPF, das mit einem einzigen Vorgang die Ermittlung der Orbitaldaten und die Zeitsynchronisation durchführt, und an das IPF, das die Integrität bestimmt.
Zu diesem Zeitpunkt gehen die von diesen beiden Einrichtungen verarbeiteten Daten an das MCF (Missionskontrolleinrichtung), dessen Aufgabe die Leitung der gesamten Mission in der Rolle eines Online-Überwachungs- und Kontrollzentrums (mit der MSF – Missionsunterstützungseinrichtung) und Missionsplanung. Der MCF, auf der Grundlage dieser Daten, durch das FGM (Einrichtung zur Nachrichtengenerierung) bildet die Grundlage der Navigationsnachricht, die über das ULS an den Benutzer gerichtet ist (Up-Link-Station), von denen es 10 gibt, die in geeigneter Weise über das gesamte Gebiet verteilt sind und die Nachricht im C-Band an den Satelliten senden.
Der Satellit empfängt die Nachricht, der der Bordcomputer im Wesentlichen Zeit hinzufügt, sie in Radiofrequenz umwandelt und zum Nutzen des Benutzers ausstrahlt, wodurch sich der Kreis schließt.
Der Betrieb von Galileo Er hat auch eine Reihe relevanter Interessen im militärischen Sektor. Die Gewährleistung zuverlässiger Signale wird den Einsatz automatischer Landesysteme sowohl in Flugzeugen als auch in UAVs oder die automatische Navigation für Marineeinheiten (Ein- und Ausfahrt aus Häfen, Positionierung zum Anlegen, Navigation in engen Gewässern, Führung von Minenjagdfahrzeugen) erleichtern. , sowie die Entwicklung der Roboterlogistik, bei der Fahrzeuge Kampfeinheiten über voreingestellte Routen folgen.
Probleme für Galileo?
Bei zehn Atomuhren an Bord des Galileo-GPS-Systems kam es zu Störungen.
Wie Jan Woerner, Chef der Europäischen Weltraumorganisation, erklärte, betraf das Problem Atomuhren verschiedener Typen auf Satellitenplattformen zweier verschiedener Hersteller.
Satelliten verwenden Atomuhren, um die wenigen Mikrosekunden pro Tag auszugleichen, die zwischen der Erde und ihrer Umlaufbahnhöhe bestehen, und so möglichst genaue Koordinaten zu liefern. Die Satelliten von Galileo tragen vier Atomuhren – zwei unterschiedlicher Typen –, aber sie benötigen nur eine, um ihre Position genau zu bestimmen.
Insbesondere zwei passive Wasserstoff-Maser-Uhren PHM (Passiver Wasserstoff-Maser), die wichtigsten, und zwei aus Rubidium als Reserve.
Die PHMs werden vom Italiener Leonardo (über das alte SelexES) in Zusammenarbeit mit dem Schweizer Unternehmen hergestellt Spectratime, Zugehörigkeit zur Gruppe Orolia. Laut Leonardo hat Galileos PHM eine Genauigkeit von mehr als einer Nanosekunde pro Tag und ist das genaueste aller im Erdorbit arbeitenden Systeme. Spectratime ist zusammen mit Airbus Deutschland auch für die Lieferung von Rubidium-Uhren verantwortlich.
Von den zehn Atomuhren, bei denen Probleme aufgetreten sind, sind sieben PHM und drei Rubidiumuhren. Anschließend begann eine PHM-Uhr wieder zu arbeiten und brachte die Anzahl der außer Betrieb befindlichen Instrumente auf neun.
Einer ersten Untersuchung der ESA zufolge sollte die Ursache des Problems nicht in der Uhr selbst, sondern in der Schaltung der Peripherie oder einer anderen sekundären Komponente gesucht werden, die unter bestimmten Bedingungen dazu neigt, den Ausfall zu verursachen. "Wir konnten die Fehler während unserer Bodenversuche nicht reproduzieren, aber alle beteiligten Einheiten haben die Qualifikations- und Validierungstests bestandenJavier Benedicto erklärte weiter, Abteilungsleiter der ESA. Grundsätzlich könnte es nach Angaben der Behörde einen bestimmten Umstand, auch einen Umweltumstand, geben, der das Problem hervorruft.
Angesichts der Redundanz des Systems mit bis zu drei Tools Back-up, im Moment ist die Funktionalität von Galileo nicht beeinträchtigt und, wie Benedicto erklärte.
(Foto: Europäische Weltraumorganisation)
