«Галилео» (спутниковая система навигации)
«Галиле́о» (англ. Galileo), глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС), созданная Европейским космическим агентством Европейского союза (ЕС). Предназначена для обеспечения социально-экономического развития стран ЕС, предоставления услуг коммерческим пользователям. Обеспечивает навигацию, высокоточное позиционирование, передачу шкалы времени и передачу сигнала поиска и спасения в любой точке земного шара.
Название «Галилео» европейская ГНСС получила в 1999 г. в честь итальянского астронома Галилео Галилея.
Классификация
Спутниковая навигационная система «Галилео» создавалась как космическая система гражданского назначения. Но в 2008 г. парламент ЕС принял резолюцию «Значение космоса для безопасности Европы», разрешающую использование системы «Галилео» для обеспечения военных операций, проводимых в рамках Европейской политики безопасности.
Таким образом, ГНСС «Галилео» является постоянно функционирующей многоцелевой многоспутниковой информационной околоземной космической системой двойного (военного и гражданского) назначения. Космические аппараты (КА) орбитальной группировки ГНСС «Галилео» являются автоматическими, управление осуществляется с Земли.
Принцип работы
Для определения местоположения объекта на земной поверхности выполняется пространственно-временная засечка – при наличии не менее трёх КА на орбитах с известными координатами и временем нахождения. Каждый КА, двигаясь по орбите, постоянно излучает радиосигнал на известной частоте. Аппаратура ГНСС на поверхности Земли принимает эти сигналы, вычисляет задержки радиосигнала с каждого КА, с помощью математического аппарата обрабатывает совокупность принятых сигналов и вычисляет плановое местоположение объекта на Земле.
Если спутников больше трёх, определяется не только плановое местоположение , но и высота объекта над поверхностью Земли. Наличие в орбитальной группировке более четырёх КА позволяет оценить точность определения координат.
ГНСС «Галилео» функционирует в следующих режимах: открытый доступ к навигационным сигналам без абонентской платы; авторизованный доступ с абонентской платой, обеспечивающий доступ потребителей к двум дополнительным сигналам, что обеспечивает более высокую точность позиционирования и скорость передачи данных.
Основные этапы разработки и развёртывания системы
Разработка ГНСС «Галилео» началась в 1994 г., после принятия Европейской комиссией решения о развитии в ЕС информационных технологий, включая спутниковую навигацию. Двумя основными направлениями были определены: создание собственной европейской ГНСС и создание систем функциональных дополнений ГНСС ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США).
Первые испытательные запуски КА орбитальной группировки ГНСС «Галилео» были выполнены в 2005 и 2008 гг. для оценки точностных характеристик навигационных радиосигналов с этих космических аппаратов и проверки работоспособности бортовой аппаратуры для передачи навигационного сигнала.
С 2011 г. началось плановое развёртывание орбитальной группировки ГНСС «Галилео». Первый запуск двух КА выполнен 21 октября 2011 г. с помощью ракеты-носителя «Союз-СТБ» российского производства, с космодрома Куру во французском департаменте Гвиана (северо-восточная часть Южной Америки, на берегу Атлантического океана). Последующие запуски КА выполнены в 2011 и 2012 гг., после чего стало возможным обеспечивать высокоточное позиционирование на Земле по навигационному сигналу системы «Галилео».
С 2016 г. орбитальная группировка КА насчитывала 18 КА. С этого же года ГНСС «Галилео» официально введена в эксплуатацию и доступна для потребителей в режиме начальной эксплуатации. По состоянию на 2023 г. ГНСС «Галилео» полностью развёрнута и работает в штатном режиме.
Состав
Основными составными частями ГНСС «Галилео» являются космический сегмент, сегмент контроля и управления, пользовательский сегмент.
Космический сегмент
Космический сегмент ГНСС «Галилео» состоит из орбитальной группировки искусственных спутников Земли: 27 постоянно действующих КА и 3 КА в резерве.
Орбитальная группировка ГНСС «Галилео» обеспечивает устойчивую зону приёма навигационного сигнала в любой точке Земли, включая Северный и Южный полюса, с 90%-ной вероятностью одновременного приёма сигнала от четырёх КА.
Таблица 1. Основные параметры орбит КА ГНСС «Галилео»
| Характеристика | Значение | |
| Орбитальная группировка КА на круговых орбитах | количество плоскостей | 3 |
| наклонение | 56° | |
| высота | 23 222 км | |
| период | 14 ч 4 мин 45 с | |
Для обеспечения бесперебойной работы ГНСС «Галилео» на орбиты выводятся дополнительные КА, которые либо находятся в резерве, либо проходят испытания для ввода в эксплуатацию.
Таблица 2. Основные типы КА орбитальной группировки «Галилео»
| Характеристики | Тип КА | |||
| «Галилео» GIOVE-A | «Галилео» GIOVE-В | «Галилео» IOV | «Галилео» FOC | |
| Головной разработчик | SSTL | EADS Astrium GmbH | EADS Astrium GmbH | OHB AG |
| Срок службы (активной передачи данных), г | 2 | 2 | 12 | более 12 |
| Стартовая масса, кг | 600 | 630 | 700 | 730 |
| Габариты, м | 1,3 × 1,8 × 1,65 | 0,95 × 0,95 × 2,4 | 3,02 × 1,58 × 1,59 | 2,74 × 1,58 × 1,59 |
| Мощность солнечной батареи, Вт | 667 | 1100 | 1420 | 1420 |
| Сигналы | только на двух частотах (L1+Е5 или L1+Е6) | L1, Е5, Е6 | L1, Е5, Е6 | L1, Е5, Е6 |
| Бортовое синхронизирующее устройство | 2 Rb
(стабильность 10 нс) |
2 Rb
(стабильность 10 нс), 2 PHM (стабильность 1 нс) |
2 Rb
(стабильность 10 нс), 2 PHM (стабильность 1 нс) |
2 Rb
(стабильность 10 нс), 2 PHM |
Таблица 3. Рабочие радиодиапазоны ГНСС «Галилео»
| Диапазон | Параметры | |||||
| Несущая частота, МГц | Сигнал | Длительность кода ПСП, символы | Тактовая частота, МГц | Вид модуляции | Скорость передачи ЦИ, бит/с | |
| E1 | 1575,42 | E2-B
E1-C (пилот) |
4096
4092/25 |
1,023
1,023 |
СВОС
(6, 1, 1/11) СВОС (6, 1, 1/11) |
125/250
нет |
| E6 | 1278,75 | E6B
E6C (пилот) |
5115/1
5115/100 |
5,115
5,115 |
BPSK
BPSK |
500/1000 нет |
| E5 | 1191,79 | E5a-I
E5a-Q (пилот) E5b-I E5b-Q (пилот) |
10 230/20
10 230/100 10 230/4 10 230/100 |
10,23
10,23 10,23 10,23 |
AltBOC (15,10)
AltBOC (15,10) AltBOC (15,10) AltBOC (15,10) |
25/50
нет
125/250
нет |
Сегмент контроля и управления
Сегмент контроля и управления системы «Галилео» состоит из 2 центров управления; 6 станций слежения, приёма телеметрической информации и передачи управляющих команд КА орбитальной группировки; 16 беззапросных измерительных станций; 10 станций закладки данных; 3 станций среднеорбитальной системы поиска и спасения.
Центры управления расположены в городе Фучино (Италия) и посёлке Оберпфаффенхофен (ФРГ), всемирная сеть станций «Галилео» контролируется Центром управления в городе Фучино.
Станции слежения, приёма телеметрической информации и передачи управляющих команд КА орбитальной группировки размещены в городе Кируна (Швеция), в городе Куру (Французская Гвиана), городе Нумеа (остров Новая Каледония, заморская территория Франции), городе Сент-Мари (на острове Реюньон, Индийский океан), городе Редю (Бельгия) и городе Папеэте (остров Таити, Французская Полинезия). Станции слежения связаны с центрами управления «Галилео», при этом Центр управления в городе Фучино отвечает за предоставление навигационных услуг, а Центр управления в посёлке Оберпфаффенхофен – за управление спутниками.
Станции закладки данных, по две на объект, расположены на архипелаге Шпицберген (норвежское название – Свальбард), в городе Куру (Французская Гвиана), в городе Папеэте (остров Таити, Французская Полинезия), городе Сент-Мари (остров Реюньон, Индийский океан) и в городе Нумеа (на острове Новая Каледония в Тихом океане).
Для предоставления услуг потребителям сформированы обеспечивающие центры: Центр лётных испытаний полезной нагрузки в городе Редю (Бельгия); 2 центра контроля запусков и начальных операций в городах Тулуза (Франция) и Дармштадт (Германия); Центр мониторинга характеристик и Центр геодезического и временно́го обеспечения в Нордвейке (Нидерланды); 2 центра контроля безопасности применения услуги с регулируемым доступом в Париже (Франция) и Мадриде (Испания); Центр услуг в Мадриде.
Расчётная точность определения местоположения составляет 4 м в плановом положении, 8 м по высоте, с доверительной вероятностью 0,95. После развёртывания сервисов дифференциальной коррекции точность определения местоположения по сигналам системы «Галилео» составляет 0,1 м.
Система координат «Галилео» – геоцентрическая декартова система координат Galileo Terrestrial Referenfce Frame (GTRF) – имеет точные параметры перехода к международной наземной системе координат ITRF (International Terrestrial Reference Frame), с ошибками параметров перехода не более 3 см и вероятностью 0,95. Для контроля за изменениями параметров GTRF создана специальная геодезическая служба Galileo, информирующая международное геодезическое сообщество об изменениях параметров перехода и поддержании системы координат GTRF.
Подсистема пользователей
Подсистема пользователей глобальной навигационной спутниковой системы «Галилео» включает в себя аппаратуру потребителей глобальных навигационных спутниковых систем, дополнительное оборудование, а также программные средства для обработки измерений, прикладные системы и сервисы.
Литература
- Куприянов А. О. Глобальные навигационные спутниковые системы : учебное пособие. – Москва : Московский государственный университет геодезии и картографии, 2017.
Интернет-ресурсы
- Глобальная навигационная спутниковая система Gallileo // WordPress.com.
- Глобальная навигационная спутниковая система Galileo // Прикладной потребительский центр ГЛОНАСС. Информационно-аналитический центр координатно-временного и навигационного обеспечения.
- Наземный комплекс управления // Прикладной потребительский центр ГЛОНАСС. Информационно-аналитический центр координатно-временного и навигационного обеспечения.