Википедија

Глобални навигациони сателитски системи

Глобални навигациони сателитски системи (ГНСС; енгл. global navigation satellite systems, GNSS), стандардни генерички термин за сателитске навигационе системе (сатнав; енгл. satellite navigation systems, satnav) који пружају аутономно геопросторно позиционирање с глобалном покривеношћу. ГНСС омогућује малим електронским пријемницима детерминацију њихове локације (лонгитуде, латитуде и алтитуде) с одмаком од само неколико метара користећи временске сигнале које дуж линије вида трансмитује радио са сателита. Пријемници рачунају прецизно време и позицију који се могу користити у научним експериментима.

Једини потпуно оперативни ГНСС до 2009. године био је амерички НАВСТАР Глобални позициони систем (ГПС). Руски ГЛОНАСС јесте ГНСС у процесу припреме за пуну оперативност. Позицијски систем Галилео Европске уније налази се у фази имплементације с планираном оперативношћу до 2020. године.[1][2] Народна Република Кина назначила је како ће проширити свој регионални навигациони систем Беидоу у глобални навигациони систем COMPASS.

Глобална покривеност постигнута је констелацијом од око 30 сателита у средњој Земљиној орбити (енгл. medium Earth orbit, MEO) у различитим орбиталним равнинама. Актуални системи користе орбиталне инклинације од >50° те орбиталне периоде од 11 сати 58 минута (висина 20.200 км / 12.500 миља).

Класификација ГНСС-а

уреди

ГНСС који пружа праћење с напредном тучношћу и интегритетом корисним за цивилну навигацију класификовани су на следећи начин:[3]

  • ГНСС-1 јесте систем прве генерације и комбинација постојећих сателитских навигационих система (ГПС-а и ГЛОНАСС-а) са СБАС-ом (енгл. Satellite Based Augmentation Systems, Сателитски базирани аугментацијски системи) или ГБАС-ом (енгл. Ground Based Augmentation Systems, Земаљски базирани аугментацијски системи). У САД-у је сателитска базирана компонента WААС (енгл. Wide Area Augmentation System, Широкоподручни аугментацијски систем), у Европи то је ЕГНОС (енгл. European Geostationary Navigation Overlay Service, Европска геостационарна навигацијска прекривајућа служба), а у Јапану то је МСАС (енгл. Multi-Functional Satellite Augmentation System, Мултифункционални сателитски аугментацијски систем). Земаљску базирану аугментацију пружају системи попут ЛААС-а (енгл. Local Area Augmentation System, Локалноподручни аугментацијски систем).
  • ГНСС-2 јесу системи друге генерације који независно пружају подршку потпуним цивилним сателитским навигационим системима, на пример европском позицијском систему Галилео. Ови системи ће омогућити праћење с тачношћу и интегритетом потребним за цивилну навигацију. Овај се систем састоји од фреквенција Л1 и Л2 за цивилну упорабу и Л5 за интегритет система. Тренутно је у току развој како би ГПС пружио фреквенције Л2 и Л5 за цивилну употребу, те тако постао систем ГНСС-2.[4][5]
  • Сржни сателитски навигациони системи, тренутачно ГПС, Галилео и ГЛОНАСС.
  • Глобални сателитски базирани аугментацијски системи (СБАС) јесу Омнистар и СтарФире.
  • Регионални СБАС-ови укључују WААС (САД), ЕГНОС (ЕУ), МСАС (Јапан) и ГАГАН (Индија).
  • Регионални сателитски навигациони системи јесу QЗСС (Јапан), ИРНСС (Индија) и Беидоу (Кина).
  • Континентални земаљски базирани аугментацијски системи (ГБАС), на пример аустралски ГРАС и национални ДГПС (енгл. Differential GPS, Диференцијални ГПС) америчког Министарства транспорта.
  • Регионални ГБАС, пример је мрежа ЦОРС.
  • Локални ГБАС типификован једном ГПС референтном станицом која управља РТК (енгл. Real Time Kinematic, Реалновременска кинематика) корекцијама.

Историја и теорија

уреди
 
Тачност навигационих система

Рани претходници били су земаљски базирани системи ДЕЦЦА, ЛОРАН и Омега који су користили терестричке дуготаласне радиотрансмиторе уместо сателита. Ови позициони системи емитују радијски пулс са познате „господарске” локације након чега уследе поновљени пулсеви с бројних „робовских” станица. Кашњење између примања и слања сигнала на робовима пажљиво се надзире што омогућава пријемницима да упореде кашњења између примања и кашњења између слања. Из овога се може детерминисати удаљеност до сваког роба чиме се добија фикс.

Први сателитски навигациони систем био је Трансит, систем који је развила америчка војска у 1960-има. Деловање Трансита базирано је на Доплеровом ефекту: сателити су путовали на познатим путањама те су емитовали сигнале на познатим фреквенцијама. Примљена фреквенција мало ће се разликовати од емитоване фреквенције због кретања сателита у односу на пријемник. Праћењем ове фреквенцијске разлике у кратком временском интервалу, пријамник може да одреди своју локацију у односу на једну или другу страну сателита, па неколико таквих мерења комбинованих с прецизним познавањем орбите сателита може да фиксира поједину позицију.[6]

Део информација које сателит емитује у орбити укључује његове прецизне орбиталне податке. Како би осигурали тачност, Поморска опсерваторија САД (УСНО) континуирано проматра прецизне орбите ових сателита. Како орбита сателита са временом показује девијације, УСНО шаље ажуриране информације сваком сателиту. Накнадна емитовања са ажурираног сателита садрже најновије поуздане информације о својој орбити.

Модерни системи су директнији од претходних. Сателит емитује сигнал који садржи орбиталне податке (из којих се може израчунати позиција сателита) те прецизно време трансмисије сигнала. Орбитални подаци трансмитују се у виду порука које се суперимпонирају на код који служи као временска референца. Сателит користи атомски сат ради одржавања синхронизације свих сателита у констелацији. Пријемник успоређује време емитовања енкодирано у трансмисији с временом рецепције мереним унутрашњим сатом, те стога мери време путовања до сателита. Неколико таквих мерења може се учинити истодобно с различитим сателитима чиме је омогућено да се континуирани фикс генерише у реалном времену.

Сваким мерењем удаљености, без обзира на кориштени систем, пријемник се смешта на сферну опну на одређеној удаљености измереној са емитера. Узимањем неколико таквих мерења, те тражењем тачке где се она сусрећу, генерише се фикс. У случају пријемника који се брзо крећу, позиција сигнала се помиче заједно са сигналом примљеним с неколико сателита. Штавише, радијски сигнали мало успоравају приликом проласка кроз јоносферу, а то успоравање варира са углом пријемника према сателиту, јер тиме се мења удаљеност кроз јоносферу. Основни прорачун стога покушава да одреди најкраћу директну линију тангенцијалну на четири спљоштене сферичне опне центриране у четири сателита. Сателитски навигациони пријемници редукују погрешке кориштењем комбинација сигнала из више сателита и више корелатора да би затим користили технике попут Калманове филтрације ради комбиновања шумних, парцијалних и континуирано мењаних података у јединствену процену за позицију, време и брзину.

Цивилна и војна употреба

уреди
Главни чланак: Примене ГНСС-а

Оригинална мотивација за сателитску навигацију била је примена у војне сврхе. Сателитска навигација (енгл. satellite navigation) омогућила је досад немогућу прецизност у испоруци оружја на циљеве, увелико повећавши њихову леталност и истовремено редукујући ненамерне жртве због погрешно навођеног оружја. (види: паметна бомба). Сателитска навигација такође омогућује усмеравање снага и њихово лоцирање много једноставније, смањујући ратну маглу.

 
Сателитска навигација помоћу лаптопа и ГПС пријемника

На те се начине сателитска навигација може сматрати мултипликатором силе. Посебно се то односи на чињеницу да могућност редуковања ненамерних жртава има посебне предности у ратовима где односи с јавношћу чине важан аспекат ратовања. Због тих је разлога сателитски навигациони систем есенцијално средство сваке аспирацијске војне силе.

ГНСС има широк распон употребе те се користи за следеће делатности:

Ваља приметити како је способност доставе сателитских навигационих сигнала такође способност ускраћивања њихове доступности. Оператор сателитског навигационог система има потенцијалну способност деградирања или елиминисања сателитских навигационих услуга над неком територијом.

Глобални навигациони системи

уреди

Оперативни

уреди

ГПС

уреди
Главни чланак: Глобал Поситионинг Сyстем

Амерички глобални позициони систем (ГПС) од 2007. године једини је потпуно функционални и потпуно доступни глобални навигациони сателитски систем. Састоји се од 32 сателита у средњој Земљиној орбити постављених у шест различитих орбиталних равни, а тачан број сателита варира како се старији сателити укидају и замењују. Оперативан од 1978. године, глобално доступан од 1994. године, ГПС је тренутно најкоришћенији сателитски навигациони систем на свету.

У развоју

уреди

ГЛОНАСС

уреди
Главни чланак: ГЛОНАСС

Бивша совјетска, а сада руска GLObalnaja NAvigacionaja Sputnikovaja Sistema (ГЛОбални НАвигациони Сателитски Систем) или ГЛОНАСС била је потпуно функционална навигацијска констелација али је након пада Совјетског Савеза прекинуто одржавање што је довело до рупа у покривености те само парцијалној доступности. Руска Федерација обавезала се да обнови систем на пуну глобалну доступност до 2010. године уз помоћ Индије која суделује у поновној успостави овог система.[7][8]

Галилео

уреди
Главни чланак: Галилео (сателитски навигациони систем)

Европска унија и Европска свемирска агенција договориле су се у марту 2002. да ће увести властиту алтернативу ГПС-у која ће се звати позициони систем Галилео. Уз трошкове од око 2,4 милијарде[9] британских фунти покретање система планирано је за 2012. годину. Први експериментални сателит лансиран је 28. децембра 2005. године. Очекује се да ће Галилео бити компатибилан са модернизованим ГПС-ом. Пријемници ће моћи да комбинују сигнале добијене са Галилеових и ГПС-ових сателита ради знатног повећања тачности.

Цомпасс

уреди
Главни чланак: Цомпасс

Кина је назначила да намерава да прошири свој регионални навигациони систем назван Беидоу или Велики крчаг у глобални навигациони систем. Кинеска службена новинска агенција Синхуа називала је овај програм Цомпасс. Предложено је да систем Цомпасс користи 30 сателита у средњој Земљиној орбити те пет геостационарних сателита. Објавивши како је вољна да сурађује са осталим земљама у стварању Цомпасса, нејасно је како овај предложени програм утиче на кинески ангажман у интернационалном позиционом систему Галилео.

Поређење различитих ГНСС-а

уреди
Систем Земља Кодирање Орбитална висина и период Број сателита Статус
ГПС САД ЦДМА 20,200 км, 12,0х ≥ 24 оперативан
ГЛОНАСС Русија ФДМА 19,100 км, 11,3х 20 оперативан уз рестрикције, ЦДМА у припреми
Галилео Европа ЦДМА 23,222 км, 14,1х ≥ 27 у припреми
Цомпасс Кина ЦДМА 21,150 км, 12,6х 35[10] у припреми

Регионални навигациони системи

уреди

Beidou 1

уреди
Главни чланак: Beidou

Кинеска регионална мрежа за коју је планирано да се прошири у глобални навигациони систем COMPASS.

ДОРИС

уреди
Главни чланак: Doris

Доплерова орбитографија и радио-позиционирање интегрисано сателитом (енгл. Doppler Orbitography and Radio-positioning Integrated by Satellite - DORIS) назив је за француски прецизни навигациони систем.[11]

ИРНСС

уреди
Главни чланак: IRNSS

Индијски регионални навигациони сателитски систем (енгл. Indian Regional Navigational Satellite System - IRNSS) је аутономни регионални сателитски навигациони систем који је развила Индијска свемирска истраживачка организација иначе под тоталним надзором индијске владе. Влада је одобрила пројект у мају 2006. с намером да систем буде довршен и имплементиран до 2012. године. Састоји се од констелације са 7 навигационих сателита. Свих 7 сателита је постављено у геостационарну орбиту (ГЕО) како би сигнал имао јачи траг, а мањи број сателита био довољан за картирану регију. Намера је да може пружити тачност апсолутне позиције на мање од 20 метара широм Индије те унутар регије која се простире приближно 2.000 км око ње. У изјави је наведено како је циљ потпуна индијска контрола, па су свемирски сегмент, земаљски сегмент и кориснички пријемници сви израђени у Индији.

QZSS

уреди
Главни чланак: QZSS

Квазизенитни сателитски систем (енгл. Quasi-Zenith Satellite System - QЗСС), предложен је трисателитски регионални временски трансферни систем те побољшање за ГПС који покрива Јапан. QZSS сервис је доступан на пробној бази од јануара 2018. Први сателит је био лансиран у септембру 2010.[12]

Аугментација ГНСС-а

уреди
Главни чланак: Аугментација ГНСС-а

Аугментација ГНСС-а укључује употребу спољашњих информација често интегрисаних у процес прорачуна ради побољшања тачности, доступности или поузданости сателитског навигацијског сигнала. Постоје многи такви системи који се генерално називају и описују на темељу начина како сензор ГНСС-а прима информације. Неки системи трансмитују додатне информације о изворима погрешака (као што су сатни помак, ефемерида или јоносферна задршка), други пак пружају директна мерења колико дуго је сигнал био недоступан у прошлости, док трећа група пружа додатне навигацијске информације или информације о возилу које се могу интегрирати у процес прорачуна.

Примери аугментацијских система укључују [[Wide Area Augmentation System]], European Geostationary Navigation Overlay Service, Multi-functional Satellite Augmentation System, диференцијални ГПС и инерцијске навигацијске системе.

Сателитске телефонске мреже у ниској Земљиној орбити

уреди

Две тренутне сателитске телефонске мреже у ниској Земљиној орбити способне су да прате примопредајне јединице са тачношћу од неколико километара користећи прорачуне Доплеровог помака са сателита. Координате се затим шаљу назад до примопредајне јединице где се могу прочитати употребом АТ наредби или графичког корисничког интерфејса.[13][14] Ово се такође може користити код приступника ради примене рестрикција на географски затвореним позивним равнинама.

Види још

уреди

Референце

уреди
  1. ^ „Беидоу сателлите навигатион сyстем то цовер wхоле wорлд ин 2020”. Енг.цхинамил.цом.цн. Приступљено 30. 12. 2011. 
  2. ^ „Галилео гоес ливе!”. еуропа.еу. 14. 12. 2016. 
  3. ^ "А Бегиннер’с Гуиде то ГНСС ин Еуропе" Архивирано на сајту Wayback Machine (16. мај 2012) (ПДФ). ИФАТЦА.
  4. ^ „Галилео Генерал Интродуцтион - Навипедиа”. гссц.еса.инт (на језику: енглески). Архивирано из оригинала 17. 11. 2018. г. Приступљено 17. 11. 2018. 
  5. ^ „ГНСС сигнал - Навипедиа”. гссц.еса.инт (на језику: енглески). Архивирано из оригинала 17. 11. 2018. г. Приступљено 17. 11. 2018. 
  6. ^ Јурy, Х, 1973, Апплицатион оф тхе Калман Филтер то Реал-тиме Навигатион усинг Сyнцхроноус Сателлитес, Процеедингс оф тхе 10тх Интернатионал Сyмпосиум он Спаце Тецхнологy анд Сциенце, Токyо, 945-952.
  7. ^ „Индиа сигнс ГЛОНАСС агреемент”. Архивирано из оригинала 22. 08. 2006. г. Приступљено 17. 02. 2019. 
  8. ^ Индиа, Руссиа Агрее Он Јоинт Девелопмент Оф Футуре Глонас Навигатион Сyстем
  9. ^ "Боост то Галилео сат-нав сyстем". ББЦ Неwс. 25. коловоза 2006. Преузето 10. липња 2008.
  10. ^ Цхина то сенд тхирд навигатион сателлите инто орбит
  11. ^ „ДОРИС информатион паге”. Архивирано из оригинала 22. 12. 2010. г. Приступљено 17. 02. 2019. 
  12. ^ „ЈАXА Qуаси-Зенитх Сателлите Сyстем”. ЈАXА. Архивирано из оригинала 14. 3. 2009. г. Приступљено 22. 2. 2009. 
  13. ^ „Глобалстар ГСП-1700 мануал” (ПДФ). Архивирано из оригинала (ПДФ) 11. 07. 2011. г. Приступљено 17. 02. 2019. 
  14. ^ „Архивирана копија” (ПДФ). Архивирано из оригинала (ПДФ) 09. 11. 2005. г. Приступљено 17. 02. 2019. 

Литература

уреди
  • Оффице фор Оутер Спаце Аффаирс оф тхе Унитед Натионс (2010), Репорт он Цуррент анд Планнед Глобал анд Регионал Навигатион Сателлите Сyстемс анд Сателлите-басед Аугментатион Сyстемс. [1]

Спољашње везе

уреди
 
Глобални навигациони сателитски системи на Викимедијиној остави.

Информације о појединим ГНСС-има

уреди

Организације повезане с ГНСС-ом

уреди

Произвођачи сателитске навигације

уреди
Преузето из „https://sr.wiki.x.io/w/index.php?title=Globalni_navigacioni_satelitski_sistemi&oldid=28400508”