QZSS

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].

Орбита QZSS
QZSS в движении

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

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; 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.[5][6] Официальная полноценная эксплуатация системы из четырех спутников была начата 1 ноября 2018 года.[7]

В перспективе к 2024 году размер спутниковой группировки планируется довести до 7 спутников,[8] так же 1 резервный.[9]

QZSS и дополнение к системе позиционирования

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. Это 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

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)[10]

Наземная инфраструктура

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.[11]

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
Спутник Платформа Дата запуска (UTC) Ракета-носитель Орбита NSSDC ID SCN Статус
QZS-1 (Michibiki-1) (Митибики-1) ETS-VIII 11 сентября 2010 H-IIA 202 F18 QZO[12] (Тундра) 2010-045A 37158 действующий
QZS-2 (Michibiki-2) (Митибики-2) DS-2000 1 июня 2017 H-IIA 202 F34 QZO (Тундра) 2017-028A 42738 действующий[13]
QZS-3 (Michibiki-3) (Митибики-3) DS-2000 19 августа 2017 H-IIA 204 F35 ГСО 2017-048A 42917 действующий[14]
QZS-4 (Michibiki-4) (Митибики-4) DS-2000 9 октября 2017[15] H-IIA 202 F36 QZO (Тундра) 2017-062A 42965 действующий[16]
QZS-1R[17] 26 октября 2021 H-IIA на замену QZS-1


Система Координат

В системе QZSS используется Японская геодезическая система JGS (Japanese geodetic system), близкая по параметрам к ITRF. Параметры основного эллипсоида JGS соответствуют геодезической системе координат 1980 г., включая положение гравитационного центра Земли и ориентацию осей[18].

Параметры орбиты

Три спутника двигаются с интервалом в 8 часов по геосинхронной высокой эллиптической орбите Quasi-Zenith Satellite Orbit (QZO) (российский аналог - «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 долготе Японии.[4][8]

Номинальные орбитальные элементы трех геосинхронных спутников таковы:

Кеплеровы элементы орбит спутников QZSS[11]
Эпоха2009-12-26 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 трассы135° в. д. ± 5°

См. также

Ссылки

Примечания
  1. Launch Result of the First Quasi-Zenith Satellite 'MICHIBIKI' by H-IIA Launch Vehicle No. 18 (недоступная ссылка). 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 (недоступная ссылка) (12 декабря 2008). Дата обращения: 7 мая 2009. Архивировано 4 сентября 2012 года.
  4. Japan to build fleet of navigation satellites. Spaceflight Now. www.spaceflightnow.com (4 апреля 2013). Дата обращения: 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. Start of QZSS Services (англ.). QZSS Website (1 ноября 2018).
  8. Japan’s H-IIA conducts Michibiki-2 launch. nasaspaceflight.com. NASA Spaceflight.com (1 июня 2017).
  9. Overview of the Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) (англ.). QZSS Website.
  10. Remote Synchronization Method for the Quasi-Zenith Satellite System: study of a novel satellite timekeeping system which does not require on-board atomic clocks (недоступная ссылка) (12 декабря 2008). Дата обращения: 24 февраля 2009. Архивировано 4 сентября 2012 года.
  11. Japan Aerospace Exploration Agency (2016-10-14), Interface Specifications for QZSS, <http://qz-vision.jaxa.jp/USE/is-qzss/index_e.html>. Проверено 10 июня 2017. Архивная копия от 6 апреля 2013 на Wayback Machine
  12. Quasi-Zenith Satellite Orbit (QZO) (англ.).
  13. Start of QZS-2 Trial Service (англ.) (15.09.2017).
  14. Start of QZS-3 Trial Service (англ.) (19.12.2017).
  15. Japan’s H-2A conducts QZSS-4 launch (англ.). NASA Spaceflight (9 октября 2017).
  16. Start of QZS-4 Trial Service (англ.) (12.01.2018).
  17. На орбиту стартовала японская ракета с навигационным спутником. Interfax.ru. Интерфакс (26 октября 2021). Дата обращения: 26 октября 2021.
  18. Региональная навигационная спутниковая система QZSS
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.