“伽利略”系统
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北斗卫星导航系统简介卫星导航系统是重要的空间基础设施,为人类带来了巨大的社会经济效益。
中国作为发展中国家,拥有广阔的领土和海域,高度重视卫星导航系统的建设,努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航定位系统。
2000年以来,中国已成功发射了4颗“北斗导航试验卫星”,建成北斗导航试验系统(第一代系统)。
这个系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS广域差分功能,并已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。
中国正在建设的北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,提供两种服务方式,即开放服务和授权服务(属于第二代系统)。
开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10米,授时精度为50纳秒,测速精度0.2米/秒。
授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。
中国计划2007年初发射两颗北斗导航卫星,2008年左右满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求,并进行系统组网和试验,逐步扩展为全球卫星导航系统。
伽利略卫星导航系统简介数量:30颗中高度圆轨道卫星组成,27颗为工作卫星,3颗为候补; 轨道:高度为24126公里,位于3个倾角为56度的轨道平面内; 精度:最高精度小于1米;用途:主要为民用; 1999年2月10日,欧盟执行机构欧洲委员会(EC)公布了欧洲导航卫星系统“伽利略”计划,该系统是与美国全球导航定位系统(GPS)和俄罗斯的GLONASS系统兼容的民用全球定位卫星系统。
欧盟之所以进行“伽利略”计划,主要是为了摆脱对美国GPS系统的依赖,打破美国对全球卫星导航定位产业的垄断,在使欧洲获得工业和商业效益的同时,赢得建立欧洲共同安全防务体系的条件。
其实,欧空局(ESA)早在1990年就决定研制“全球导航卫星系统(GNSS)”,GNSS分为两个阶段,第一阶段是建立一个与美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、以及三种区域增强系统均能相容的第一代全球导航卫星系统(GNSS-1),第二阶段是建立一个完全独立于GPS 系统和GLONASS系统之外的第二代全球导航卫星系统(GNSS-2)。
空间定位技术详解在现代社会中,我们经常会使用到各种各样的定位技术来确定事物的位置和方向。
其中,空间定位技术是一种非常重要且广泛应用的技术,它可以帮助我们准确定位到目标的具体位置,为我们的生活带来诸多便利。
空间定位技术主要包括全球定位系统(GPS)、北斗导航系统、伽利略导航系统、地基增强定位系统以及室内定位系统等。
这些技术的共同特点是利用一定的传感器和信号来获取目标的位置信息,并通过算法处理后将其展示出来。
其中,全球定位系统(GPS)是最为人熟知且广泛应用的一种空间定位技术。
GPS系统由一组卫星、地面控制站和用户终端组成,通过接收卫星发射的信号,计算信号传播的时间来确定目标的位置。
凭借其全球覆盖、高精度和可信赖性,GPS已广泛应用于车载导航、航空导航、探险活动等领域,为人们提供了精准的定位服务。
与GPS相类似的是中国自主研发的北斗导航系统。
北斗导航系统由一组卫星、地面控制站和用户终端组成,可以为用户提供全球导航、定位和授时服务。
北斗系统的特点是在全球范围内都具备定位服务能力,特别是在亚太地区的精度更高。
北斗导航系统的问世,既提升了我国在定位技术领域的地位,也为我国的经济社会发展提供了强有力的支撑。
此外,伽利略导航系统是由欧盟独立研发的一种空间定位技术。
伽利略系统主要依靠一组卫星网络进行定位,能够为全球用户提供高精度和可靠的定位服务。
伽利略系统的特点是其定位精度更高、对用户的服务质量要求也更高。
伽利略导航系统的出现,填补了欧洲在空间定位技术领域的空白,也为欧洲的经济发展和科技进步做出了重要贡献。
除了全球性的导航系统,地基增强定位系统也是一种重要的空间定位技术。
地基增强定位系统利用地面上的基站来发送辅助信息,通过接收和分析这些信息,用户能够获得更高的定位精度。
这个技术在城市环境中尤为重要,因为城市中高楼大厦等建筑物会阻碍卫星信号的传播,从而降低了定位的精度。
此外,室内定位系统是近年来兴起的一种定位技术。
伽利略相对论引导导航系统演化历程分析导航系统是现代社会不可或缺的一部分,它在人们的生活中起到了重要的引导作用。
伽利略相对论引导导航系统是一种基于伽利略相对论的导航系统,它经历了多个阶段的演化,在技术和应用层面上取得了巨大的进展。
首先,伽利略相对论导航系统的演化始于相对论的提出。
19世纪末,阿尔伯特·爱因斯坦提出了狭义相对论和广义相对论,这两个相对论的提出对导航系统的发展产生了深远的影响。
狭义相对论为时间和空间的相对性提供了理论基础,而广义相对论则进一步推动了对重力场的理解。
这些相对论的原理为后续的导航系统演化奠定了坚实的理论基础。
其次,伽利略相对论导航系统的演化在20世纪进入了实践阶段。
在20世纪初,人们开始使用射频导航系统对地球进行定位和导航。
随着技术的进步,地球上建立了不同的射频导航系统,如美国的GPS系统、俄罗斯的格洛纳斯系统等。
这些导航系统基于射频信号的传播和接收原理,能够在地球上广泛应用。
然而,由于地球上的射频导航系统存在信号传播的限制,如天线遮挡、信号衰减等问题,导致在某些特定地区无法提供准确定位和导航服务。
伽利略相对论引导导航系统的演化在21世纪得到了飞速发展。
为了解决射频导航系统的限制问题,科学家和工程师们开始探索使用光学原理进行导航的可能性。
伽利略相对论的光速不变原理为光学导航系统的构建提供了理论依据。
通过使用地面上的光源和空中的接收器,伽利略相对论引导导航系统能够实现高精度的定位和导航服务。
同时,光学导航系统的应用不受地理环境的限制,可以在室内、航天器等多种场景下使用,具有更广泛的应用前景。
除了光学导航系统,伽利略相对论引导导航系统的另一个重要演化方向是引力导航系统。
引力导航系统利用伽利略相对论中的引力场理论,通过测量和计算物体的引力场变化来进行导航。
近年来,科学家利用卫星和探测器对地球引力场进行了详细的测量和研究,并建立了基于引力场的导航系统。
这种导航系统在宇航领域具有重要的应用价值,可以为行星探测和航天飞行提供精确的导航支持。
伽利略系统三篇【热门资讯】欧洲伽利略系统是欧洲计划建设的新一代民用全球卫星导航系统,按照规划伽利略计划将耗资约27亿美元。
520作文网今天为大家精心准备了伽利略系统,希望对大家有所帮助!伽利略系统1GPS系统如今已经具有非常重要的地位,不仅仅是生活中,在军事上的地位也是非常高,而率先掌握这一技术的是美国,早在1964年,美国已经开始研究“子午仪”系统,并且成为行业的领军者。
继美国之后,前苏联、欧洲都开始陆续投入到生产研究之中,而我国的起步是比较晚的。
欧洲一直以来大投入的是伽利略系统,受到美国技术的影响,伽利略系统一直以来也处于世界前列,我国也曾使用该系统,并且缴纳了20亿的服务费。
随着该系统重要性的增加,我国科学家也开始投入精力以及时间进行研究,其中代表产品便是北斗系统,该系统已经非常的成熟,以及在明年年底将会全面建成投入使用。
随着北斗系统的建成,我们对于伽利略系统的依赖已经被替代,而也就在此时,伽利略系统陷入全面瘫痪,主要原因更是让人意外以及无奈,据相关媒体报道,伽利略系统的瘫痪是因为公司管理以及组织架构的松散,无人愿意加班检修,导致设备故障连绵不断。
如今,我国已经在多个技术上开始发力,GPS系统现阶段虽然无法超越美国,但是必然也会成为主流系统,我国科技也会走向更远。
伽利略系统2在2019年7月11日以来的约一周时间内,欧洲“伽利略”(Galileo)全球卫星导航系统经历了从服务降级到服务全面中断,再到服务恢复的过程。
这是迄今为此,全球卫星导航领域发生的最重大的事件之一,引起了各方的密切关注,此次事件对全球卫星导航领域的未来发展产生重要影响。
01故障发生与发展过程“伽利略”全球卫星导航系统由欧洲独立发展,项目于1998年提出并全面启动论证活动。
2016年12月,“伽利略”系统投入初始运行,提供初始定位、导航与授时(PNT)服务,提供PNT服务的卫星数量为11颗。
自“伽利略”系统投入初始运行以来,随着发射、部署卫星数量的增加,提供PNT服务的卫星数量也在不断增加,系统运行与服务保持连续、稳定。
伽利略系统【英国带头反对军事利用伽利略】据美国《空间新闻》2004年11月15日报道,据欧洲政府和工业界的一些官员透露,英国准备提交欧盟委员会的一项议案将建议禁止欧洲军事部队使用未来伽利略导航卫星系统的公共特许服务(PRS)信号。
如果这一议案获得批准,对于正在竞标未来伽利略系统管理和运营资格的两个欧洲团队将是一个沉重打击。
因为这两个团队的投标书中都把向欧洲各国军事部队和国土防御部门销售加密PRS信号的业务列为重要的创收源泉,并占其整个商业计划营销收入的20%左右。
禁止军事利用伽利略很可能会在本已复杂多变的伽利略计划前面设置另一重障碍。
尤其是伽利略主要投资方英国政府以各种方式坚持非军事利用的强硬立场而使这一问题变得更加复杂。
英国运输部长David Jamieson 2004年10月27日在英国议会交通运输委员会的一次听证会上说,“伽利略的军事利用问题需要得到所有25个欧盟成员国的一致通过,而英国将会投反对票,否决任何军事利用的授权法案”。
Jamieson还说,伽利略系统加密的PRS业务本该用于欧洲的国土防御和应急救援服务(如急救和消防等),欧洲军事部队不能染指。
PRS业务将为欧洲各国政府服务,而政府使用PRS业务的目的是非常明确的,也就是说不能用于军事目的。
Jamieson强调指出,欧盟的政策法规规定凡是由欧洲委员会资助的计划不准用于军事目的。
(我们)将引用这一法规来阻止任何欧洲国家将伽利略系统用于军事或武器出口。
这位英国部长还特别列举法国是想把伽利略PRS业务作为军品出口组合件的一部分销售给它的盟国的一个国家。
Jamieson说,对于想卖制导武器到第三国的某些人来说,非常有吸引力的做法是配备一台PRS接收机,将导弹引导到目标。
而法国一直是被人谈论对此感兴趣的国家。
法国国防部官员曾经坦言,他们对伽利略PRS信号的关注程度丝毫不比美国国防部对GPS信号及其未来军码的关注逊色。
尽管美国盟国一直能够获取GPS制导军事装备及其它基于GPS 的技术。
伽利略导航系统的特点与应用探讨伽利略系统是欧盟开展的第一个民用全球卫星导航系统,可提供高精度的定位服务,完全由非军方控制和管理。
它采用了最新科学技术,不仅在性能上高于美俄的定位系统,而且能与现有的卫星导航系统相互兼容,应用前景十分广阔。
标签:伽利略;卫星导航;全球定位1 伽利略导航系统简介Galileo系统是欧盟共同开展的第一个民用全球卫星导航系统,也是国际合作最为广泛的导航系统。
为了打破美国GPS和俄罗斯GLONASS垄断全球卫星导航系统的局面,能在未来的太空舞台上占领一席之地,经过多年的讨论协商,欧盟首脑于2002年初正式签署协议建设Galileo系统。
根据设计方案,Galileo系统星座将由30颗中轨卫星组成,轨道高度为23222公里,分布在倾角为56°的三个轨道平面上。
系统提供开放式服务、商业服务、生命安全服务以及公共特许服务等功能。
Galileo导航系统还能够接收频段为406.0-406.1MHz的遇难搜救信号,成为全球海上遇险安全系统的一部分。
1999年,来自欧盟的工程师就Galileo系统的各种概念达成共识,2003年5月26日正式通过Galileo第一期计划,2004年,欧盟和美国就Galileo导航系统和GPS 导航系统的兼容性问题达成一致意见。
计划从2006年至2010年期间共发射30颗卫星,于2010年投入运行,项目总预算约为34亿欧元,但由于经费问题,该计划的第一个使用阶段已经被推迟到2014年。
在Galileo系统的建设过程中,欧盟之外的许多国家也纷纷加入。
2003年9月,中国率先加入,并将向该项目投资2亿欧元;2004年7月,以色列成为Galileo大家庭中的一员;2005年之后,印度等国家也相继加入。
由于经济衰退和美国强烈反对,Galileo计划差一点胎死腹中,进度被一再延迟。
2 伽利略导航系统的特点伽利略导航系统在建设和维护过程中没有军方直接参与,将会成为第一个商业性质的卫星导航系统,这是Galileo系统的最大特点。
伽利略计划欧洲伽利略系统是欧洲计划建设的新一代民用全球卫星导航系统,按照规划伽利略计划将耗资约27亿美元,系统由30颗卫星组成,其中27颗卫星为工作卫星,3颗为候补卫星,卫星高度为24126公里,位于3个倾角为56度的轨道平面内,该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外,还有2个地面控制中心。
基本介绍 伽利略计划,实际上是一个欧洲的全球导航服务计划。
它是世界上笫一个专门为民用目的设计的全球性卫星导航定位系统,与现在普遍使用的GPS相比,它将更显先进、更加有效、更为可靠。
它的总体思路具有四大特点:自成独立体系;能与其它伽利略计划的GNSS系统兼容互动;具备先进性和竞争能力;公开进行国际合作。
欧洲伽利略系统是欧洲计划建设的新一代民用全球卫星导航系统,按照规划伽利略计划将耗资约2 7亿美元,系统由30颗卫星组成,其中27颗卫星为工作卫星,3颗为候补卫星。
卫星高度为24126公里,位于3个倾角为56度的轨道平面内。
该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外,还有2个地面控制中心。
历史背景 欧美关系一向甚笃,美国又一再表示可以给欧洲提供最好的GPS服务(含军用的PPS),但是欧洲还是顶着来自美国方面巨大打压,决心化大本钱去建设自己的伽利略系统,因为新欧洲正在形成和发展过程中,需要有大项目大工程来振奋人心士气,增强欧洲的凝聚力和向心力,强化独立于美国的精神,打破美国的独霸的一统天下的单极世界,营造更有发言权的多伽利略计划极世界,伽利略就是一张举足轻重的牌,是一张颇具显示度的牌。
同时,伽利略又是现代科学技术,特别是空间技术及其应用技术的一种全面的大组合大集成大展现,会在很大程度上实现一系列技术领域的突破和创新,执行业和产业技术发展的牛耳。
随着伽利略系统的建设和运作,一系列新服务和新应用的排比展开,会带来巨大的经济和社会效益,能增加10万人的就业机会,至2010年后,在欧洲每年形成超过100亿欧元的设备和服务的产值。
主要内容 在上世纪90年代的局部战争中,美国的GPS出尽风头。
浅析伽利略卫星导航定位系统的发展全球现阶段有四大卫星导航定位系统:美国的GPS、俄罗斯的GIONASS、中国的北斗导航系统以及欧洲的伽利略系统。
其中以美国的GPS全球定位系统发展最为成熟,而欧洲的伽利略系统可以说还处于启步阶段。
欧盟作为一个发达国家的联盟,无论在经济水平还是科学技术水平都有着强大的优势,然而他全球定位导航这个高精领域滞后于美国,甚至滞后于发展中国家俄罗斯和中国。
这一点值得我们考究。
一、伽利略卫星导航系统的组成及优点(一)伽利略卫星导航系统的组成伽利略系统主要由空间部分、地面部分和用户部分三部分组成。
空间部分由30颗ME0(Middle Earth Orbit)轨道卫星组成。
卫星分布在三个高度为23616km,倾角为56°的轨道上,每个轨道有10颗工作卫星外加1颗备用卫星,备用卫星停留在高于正常轨道300km的轨道上。
卫星使用的时钟是铯钟和无源氢钟。
卫星上除基本的载荷外还有搜索救援载荷和通信载荷。
地面部分包括两个位于欧洲的伽利略控制中心(Galileo Control Center)和20个分在全球的伽利略传感站(Galileo Sensor Station),除此之外还有实现卫星和控制中心进行数据交换的5个S波段上行站和1O个C波段下行站。
伽利略控制中心主要控制卫星的运转和导航任务的管理。
2O个传感站通过冗余通信网络向控制中心传送数据。
用户部分主要由导航定位模块和通信模块组成,是伽利略系统中一个重要环节。
有各种不同类型的接收机,利用伽利略系统各种信号实现不同的服务。
伽利略接收机还有外部辅助系统(GPS,GLONASS,罗兰等)接口,可组成综合服务。
(二)伽利略卫星导航系统性能优势虽然建成后的伽利略系统所提供的信息还是位置、速度和时间,但是它可提供六种服务:公开服务(免费提供给全球的使用者)、商业服务(对公开服务的一种增值服务,以获取商业回报为目的)、生命安全服务(一般只用于交通运输、船只入港、铁路运输管制和航空管制等)、公共规范服务(提供与欧洲密切相关的军事、工业和经济服务)、地区性组织提供的导航定位服务(能根据用户的特殊要求通过区域性增强系统向用户提供更精确的定位和授时服务)、搜索与救援系统(与国际通用的卫星搜索救援系统(Cospas—Sarsat)原理相同,但在性能上有了很大的提高)。
伽利略卫星定位系统伽利略计划是欧洲于1999年初正式推出的旨在独⽴于GPS和GLONASS的全球卫星导航系统。
⽬前全世界使⽤的导航定位系统主要是美国的GPS系统,欧洲⼈认为这并不安全。
为了建⽴欧洲⾃⼰控制的民⽤全球导航定位系统,欧洲⼈决定实施“伽利略”计划。
1996年7⽉23⽇,欧洲议会和欧盟交通部长会议制定了有关建设欧洲联运交通⽹的共同纲领,其中⾸次提出了建⽴欧洲⾃主的定位和导航系统的问题。
这⼀共同纲领成为⽇后“伽利略计划”出台的基础。
1999年1⽉13⽇,欧洲议会批准了由欧洲委员会提交的名为《建⽴⼀个欧洲联运定位和导航⽹:欧洲全球卫星导航系统发展战略》的报告。
1999年2⽉10⽇,欧洲委员会在其名为《伽利略(Galileo)——欧洲参与新⼀代卫星导航服务》的报告中⾸次提出了“伽利略计划”。
计划分为4个阶段:论证阶段(2000-2001),论证计划的必要性、可⾏性以及落实具体的实施措施;系统研制和在轨验证阶段(2001-2005);星座布设阶段(2006-2007);运营阶段(从2008年开始)其任务是系统的保养和维护,提供运营服务,按计划更新卫星等。
该系统计划将由30颗中⾼度圆轨道卫星和2个地⾯控制中⼼组成,其中27颗卫星为⼯作卫星,3颗为候补。
卫星⾼度为24126km,位于3个倾⾓为56度的轨道平⾯内,该系统除了30颗中⾼度圆轨道卫星外,还有2个地⾯控制中⼼。
当时预计系统于2008年建成,总投资36亿欧元,以商业运营的模式全部民⽤。
伽利略系统由空间段、地⾯段、⽤户三部分组成。
空间段由分布在3个轨道上的30颗中等⾼度轨道卫星(MEO)构成,每个轨道⾯上有10颗卫星,9颗正常⼯作,1颗运⾏备⽤;轨道⾯倾⾓56度。
地⾯段包括全球地⾯控制段、全球地⾯任务段、全球域⽹、导航管理中⼼、地⾯⽀持设施、地⾯管理机构。
⽤户端主要就是⽤户接收机及其等同产品,伽利略系统考虑将与GPS、GLONASS的导航信号⼀起组成复合型卫星导航系统,因此⽤户接收机将是多⽤途、兼容性接收机。
伽利略导航系统一:伽利略卫星导航定位系统2002年3月,欧盟不顾美国政府的阻挠,决定启动伽利略(Galileo)系统的组建计划,以便使欧洲拥有自己的卫星导航定位系统。
这是一项具有战略意义的计划,不仅能使欧洲在安全防务和军事方面保持主动,在航天领域内继续充当重要角色,而且可获得很好的社会效益和经济效益。
研究结果表明,伽利略计划能为欧洲创造14万个就业岗位,年创经济效益90亿欧元。
伽利略计划预计投资为36亿欧元。
整个卫星星座将由30颗卫星组成(27颗工作卫星加3颗在轨的备用卫星)。
这些卫星将均匀地分布在三个倾角为56度的轨道面上,每个轨道面上均分布有9颗工作卫星和1颗备用卫星。
卫星轨道半径为29600km,运行周期为14h7min,地面跟踪的重复时间为10天,10天中卫星运行17圈。
卫星的设计寿命为20年,质量为680kg,功耗为6kW。
每颗卫星上均配各2台氢原子钟和2台铷原子钟,一台在用,其余备用。
卫星信号将采用4种位于L波段的频率来发射,其频率分别为E5a:11745MHzE5b:12014MHz(11991—12014MHz,待定)Eb12775MHzE2-Ll-El15742MHz伽利略系统除具有全球导航定位功能外,还具有全球搜索救援等功能,并向用户提供公开服务、安全服务、商业服务、政府服务等不同模式的服务。
其中公开服务和安全服务是供全体用户自由使用的,而其他服务模式则需经过特许,有控制地使用。
伽利略系统具有下列特点(1)系统在研制和组建过程中,军方未直接参与。
该系统是一个具有商业性质的民用卫星导航定位系统,非军方用户在使用该系统时受到政治因素影响较少。
(2)鉴于GPS在可靠性方面存在的缺陷(用户在无任何先兆和预警的情况下,可能面临系统失效、出错的情况),伽利略系统从系统的结构设计方面进行了改造,以最大限度地保证系统的可靠性,及时向指定用户提供系统的完备性信息。
(3)采取措施进一步提高精度,如在卫星上采用了性能更好的原子钟;地面监测站的数量达30个左右,数量更多,分布更好;在接收机中采用了噪声抑制技术等,因而用户能获得更好的导航定位精度,系统的服务面及应用领域也更为宽广。
伽利略即将到来伽利略计划是欧洲筹建的全新的全球导航服务计划,将于2020年推出部分服务。
与现在普遍使用的gps相比,它更先进、有效、可靠。
公开服务(os)供消费者免费使用,也为导航仪或智能手机提供导航和lbs服务。
商业服务(cs)作为一项收费服务,商业版的伽利略服务能够提供更高级别的定位准确率和更强大的功能。
该服务借助定位跟踪设备收取服务费。
搜救服务(sar)到目前为止,只有气象卫星能够接收到遇险紧急信号,而且这种信号存在时间差,并且精度只有三英里。
可以预测的是,伽利略系统将会使救援工作变得简单。
生命安全服务(sols)这项服务需要非常高的信号质量,并对数据完整性有很高要求。
特别是在像空中交通安全等关键领域,对信号质量的要求会更高。
公共特许服务(prs)由于发射频率争端问题尚未解决,目前还不清楚伽利略可否为军警机构提供加密信号发射服务。
名词解释egnos(european geostationary navigation overlay service)欧洲地球同步导航覆盖服务),目前正在使用gps的数据,2014年后,将与伽利略的数据对接。
esa(european space agency,欧洲空间局)是欧洲的空间探测和开发组织。
glonass俄罗斯的全球导航卫星系统的缩写。
gnss(global navigation satellite system)全球导航卫星系统的缩写。
gps(global positioning system,全球定位系统)通常是指美国的全球导航卫星系统。
gsa(european gnss supervisory authority,欧洲gnss监督管理局)负责监管伽利略欧洲卫星导航项目。
iov(in-orbit validation,在轨验证)卫星在轨道上测试的阶段。
sbas(satellite-based augmentation system,星基增强系统)星基增强系统可以很大程度上提升gnss计算精度。
伽利略卫星导航系统建设概况伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system),是由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统,该计划于1999年2月由欧洲委员会公布,欧洲委员会和欧空局共同负责。
系统由轨道高度为23616km的30颗卫星组成,其中27颗工作星,3颗备份星。
卫星轨道高度约2.4万公里,位于3个倾角为56度的轨道平面内。
截止2016年12月,已经发射了18颗工作卫星,具备了早期操作能力(EOC),并计划在2019年具备完全操作能力(FOC)。
全部30颗卫星(调整为24颗工作卫星,6颗备份卫星)计划于2020年发射完毕。
图1 伽利略卫星伽利略系统的地面段主要由2个位于欧洲的伽利略控制中心(GCC)和16~20个分布于全球的伽利略传感器站(GSS)组成,还有分布于全球的5个任务上行站和5个遥测跟踪与控制站,另外还有2个发射与早期操作中心和1个在轨测试中心。
控制中心与传感器站之间通过冗余通信网络相连。
全球地面部分还提供与服务中心的接口、增值商业服务以及与“科斯帕斯-萨尔萨特”(COSPAS-SARSAT)的地面部分一起提供搜救服务。
伽利略系统的2个控制中心部署在德国的奥博珀法芬霍芬和意大利福奇诺,由轨道同步与处理设施、精确授时设施、完好性处理设施、任务控制设施、卫星控制设施和服务与产品设施组成。
主要功能是:控制卫星星座,保证星上原子钟的同步,完好性信号处理,监控卫星及其卫星提供的服务,同时还进行内部与外部信息的处理。
区域设施由监测台提供区域完好性数据,由完好性上行数据链直接或经全球设施地面部分,连同搜救服务商提供的数据,上行传送到卫星。
全球最多可设8个区域性地面设施。
有些用户对局部地区的定位精度、完好性报警时间、信号捕获/重捕等性能有更高的要求,如机场、港口、铁路、公路及市区等。
局域设施采用增强措施可以满足这些要求。
除了提供差分校正量与完好性报警外(≤1s),局域设施还能提供下列各项服务:(1)商业数据(差分校正量、地图和数据库);(2)附加导航信息(伪卫星);(3)在接收GSM和UMTS基站计算位置信号不良的地区(如地下停车场和车库),增强定位数据信号;(4)移动通信信道。
【最新】伽利略卫星导航系统____年3月,欧盟不顾美国政府的阻挠,决定启动伽利略(Galileo)系统的组建计划,以便使欧洲拥有自己的卫星导航定位系统。
这是一项具有战略意义的计划,不仅能使欧洲在安全防务和军事方面保持主动,在航天领域内继续充当重要角色,而且可获得很好的社会效益和经济效益。
研究结果表明,伽利略计划能为欧洲创造14万个就业岗位,年创经济效益90亿欧元。
伽利略计划预计投资为36亿欧元。
整个卫星星座将由30颗卫星组成(27颗工作卫星加3颗在轨的备用卫星)。
这些卫星将均匀地分布在三个倾角为56度的轨道面上,每个轨道面上均分布有9颗工作卫星和1颗备用卫星。
卫星轨道半径为29600km,运行周期为14h7min,地面跟踪的重复时间为10天,10天中卫星运行17圈。
卫星的设计寿命为____年,质量为680kg,功耗为1.6kHzE5b:1207.14MHz(1196.91—1207.14MHz,待定)Eb:1278.75MHzE2-Ll-El:1575.42MHz伽利略系统除具有全球导航定位功能外,还具有全球搜索救援等功能,并向用户提供公开服务、安全服务、商业服务、政府服务等不同模式的服务。
其中公开服务和安全服务是供全体用户自由使用的,而其他服务模式则需经过特许,有控制地使用。
伽利略系统具有下列特点:(1)系统在研制和组建过程中,军方未直接参与。
该系统是一个具有商业性质的民用卫星导航定位系统,非军方用户在使用该系统时受到政治因素影响较少。
(2)鉴于GPS在可靠性方面存在的缺陷(用户在无任何先兆和预警的情况下,可能面临系统失效、出错的情况),伽利略系统从系统的结构设计方面进行了改造,以最大限度地保证系统的可靠性,及时向指定用户提供系统的完备性信息。
(3)采取措施进一步提高精度,如在卫星上采用了性能更好的原子钟;地面监测站的数量达30个左右,数量更多,分布更好;在接收机中采用了噪声抑制技术等,因而用户能获得更好的导航定位精度,系统的服务面及应用领域也更为宽广。
“伽利略”全球卫星导航系统介绍 轨鉴定阶段 “伽利略”计划又划分为论证、研制与在轨鉴定和全面部署与运行三个阶段。论证阶段于2003年完成,形成了系统的基本技术指标。研制与在轨鉴定阶段于2003年底启动,目标是利用由4颗卫星组成的简化星座和一系列相关地面站来实现对系统的在轨鉴定。4颗星是保证能在试验位置得到确切定位和授时信息的最低卫星数。该阶段之初还要发射上述的两颗试验卫星。随后,整个计划将迈入部署阶段,包括建成整个地面基础设施网络和发射星座中剩余的26颗卫星。
“伽利略”星座中的每颗卫星都将广播精确的时间信号、星历和其它数据。优化后形成的额定星座技术指标为:1)圆形轨道(卫星高度23222公里);2)轨道倾角56度;3)三个间隔均匀的轨道面;4)每个轨道面上均布9颗工作星;5)每个轨道面设一颗备份星(也发射信号)。卫星重700公斤,功率1.6千瓦。卫星绕指向地球的轴线旋转,以使太阳阵总能面向太阳,从而最大限度地获取太阳能。卫星底面上的天线总是指向地球。卫星平台尺寸为2.7米×1.1米×1.2米,太阳翼翼展为13米。
卫星的组成情况为:1)L波段天线,用于在1.2~1.6吉赫的频率范围内发射导航信号。2)搜救天线,可从地球上的信标机处获取遇险信号,尔后发送给地面站,供其转发给当地救援部门。3)C波段天线,用于从各“伽利略”上行站接收包含任务数据的信号。这些数据包括用于使星钟与地基基准时钟同步的数据以及含有每颗卫星工作状况信息的完好性数据。完好性信息被纳入导航信号中,向用户发送。4)作为遥测、跟踪与指令分系统一部分的两部S波段天线。它们向地面控制部门发送有关有效载荷和星体的星务管理数据,并接收卫星控制和有效载荷操作指令。两部S波段天线还接收、处理和发送能以几米的精度测定卫星高度的测距信号。5)红外地球敏感器和精太阳敏感器(FSS),均用于帮助卫星保持对地定向。红外地球敏感器通过探测深空与地球大气的冷热反差来工作,精太阳敏感器是可见光探测器,可测量其安装基座与入射阳光间的夹角。6)激光后向反射器,用于反射由地面站发射的激光束,从而以几厘米的精度测定卫星高度。激光后向反射器每年大概只需使用一次,原因是利用S波段天线测距信号得到的测高精度已足够高。7)空间散热器,是能把星体内设备产生的废热散发到深空中的热交换器,可使各装置保持在其工作温度范围之内。
星体内有效载荷的组成情况是:1)一台无源脉泽钟,用作星上的主钟。它是一种原子钟,利用氢原子内的超稳1.4吉赫转变过程来测定时间,12小时误差小于0.45纳秒。2)一台铷钟,供主钟失效时使用,12小时误差小于1.8纳秒。卫星实际上有4台时钟,每种两台,但在任何时间上每种都只有一台在工作。正常情况下,工作中的主钟会生成用以产生导航信号的基准频率。若主钟失效,工作中的铷钟会立即接替它,另两台备份钟也将启动。如失效主钟所存在的问题只是出于自身原因,那么另一台主钟将在其已全面运行之时于几天后接替那台铷钟。该铷钟随后将保持待机状态或重新作为备份。采取这种方式,因为有4台星钟,“伽利略”卫星将确保能不间断地生成导航信号。3)星钟监控装置,提供4台时钟与导航信号发生器之间的接口。它把信号从工作主钟传送到导航信号发生器,并保证主钟和热备份钟所产生的频率是同步的,从而使该备份钟能在主钟失效时立即接替它。4)导航信号发生器、频率发生器和上变频器,可利用来自星钟监测装置的输入信息及来自C波段天线的上行导航与完好性数据生成导航信号。这些导航信号被转换到L波段,以便向用户广播。5)远置终端单元,是各有效载荷单元与星上计算机之间的接口。 星体内服务舱的组成情况是:1)太阳阵驱动机构,用于太阳阵与星体的连接,并用于缓慢转动太阳阵,以使阵面能随时保持与阳光垂直。2)陀螺仪,用于测量卫星的转动。3)反作用轮,用于控制卫星的转动。反作用轮转动时,星体也会随之旋转。星体每运行一圈要转动两周,以使太阳阵能始终面向阳光。4)磁力棒,可通过在反方向上施加一个力矩(转动力)来调整反作用轮的转速。5)功率调节与分配单元,用于调控来自太阳阵和蓄电池的电力,并把电力分配给卫星各分系统和有效载荷。6)星上计算机,用于对卫星和有效载荷的工作进行全方位的控制。
全面部署与运行阶段 在轨鉴定阶段后的全面部署阶段涵盖26颗卫星的制造和发射以及整个地面段的建设。全部卫星均部署到位后,由27颗工作星和3颗备份星组成的完整星座将开始运行。星座的运行需要有由地面站和局域及区域服务中心构成的庞大网络的支持。
由欧盟委员会和欧空局联合组建的伽利略联合执行体(GJU)正在选择特许经营公司(将称为“伽利略经营公司”),由其负责最终的部署和运行工作。
“伽利略”系统由全球设施、区域设施和局域设施构成。全球设施是系统的核心,包括卫星和所需的地面段。区域设施将包括多个外部区域完好性系统(ERIS),分别由欧洲以外的各机构、国家或国家群组建设和运行,以取得独立于“伽利略”系统的完好性服务,满足与系统保障相关的法律规定的要求。局域设施可在当地对“伽利略”的性能进行增强。这些设施可在无法接收卫星信号的地方提高导航信号传送性能。增值服务商将会部署局域设施。
全球设施中的每颗卫星将广播导航授时信号和导航数据信号。导航数据信号不仅含有导航所必需的时钟和星历修正数据,也包含用以提供全球天基增强服务的完好性信号。为空间段提供支持的“伽利略”系统地面段包括两座控制中心和一个全球收发站网络。
空间段的30颗卫星形成所谓的沃克(Walker)27/3/1星座,分布于额定倾角为56度的三个轨道面上。每个轨道面均匀布设9颗工作星,间隔40度,另设1颗备份星,用以替代失效的工作星。23222公里的轨道高度带来的星座重复周期为10天,其间每颗卫星要飞行17圈。
卫星轨道高度的选择考虑到了避免引力谐振的问题。这样一来,经初步轨道优化后,卫星在其寿命期内就无需再进行位置保持机动。轨道高度还要保证卫星有高度的可见性。由于要保持星座的均匀性,对各颗卫星的位置也要有所限制。每颗卫星相对于同轨道面内相邻卫星的位置均要保持在±2度以内,偏离该轨道面不能超过2度。同轨道面位置精度要求相当于相对距离容许误差可超过1000公里,但仍需对卫星速度进行很精细的调整,以保证所有卫星的轨道周期都能保持严格一致。垂直于轨迹方向的容许误差意味着每颗卫星在发射时都允许有倾角和升交点赤经上的偏差,只要自然漂移处于容差之内、无需耗费大量燃料来改变轨道面即可。
各轨道面上不在使用之中的备份星将保证在有卫星失效的情况下星座能迅速得到修复,办法是由该备份星接替失效的卫星。卫星的替换仅需几天时间,无需安排新发射卫星。新发射卫星有可能要耗费数个月的时间。另外,“伽利略”卫星可采用多种火箭进行一箭双星或多星发射。
“伽利略”系统地面段的核心是两座控制中心。每座控制中心将在一专用地面控制段(GCS)的支持下实现其“控制”功能,并在一专用地面任务段(GMS)的支持下实现其“任务”功能。地面控制段将负责卫星星务管理和星座维护,而地面任务段将负责导航系统控制。
地面控制段利用额定条件下由5座测控站构成的全球测控网与每颗卫星进行通信,采取预先安排的定期联络、长期试验活动和应急联络相结合的通信方案。测控站是大型的,采用13米天线,工作于2吉赫的空间运行频段。正常工作过程中采用扩展频谱调制(类似于“跟踪与数据中继卫星系统”(TDRSS)和“阿蒂米斯”卫星数据中继用的调制方式),以实现稳健和无接口的运行。不过,当卫星的导航系统并未处于工作状态时(如发射过程中、轨道运行初期或应急状态下),采用通行的标准测控调制方式将允许利用不属于欧空局的测控站。
地面任务段将利用额定条件下由30座伽利略传感器站(GSS)构成的一个全球网络,通过包含商业卫星及有线通信设施、每条链路均采取冗余配置的一个综合通信网络,来连续监测各颗卫星的导航信号。地面任务段的首要设备是基准接收机。地面任务段与“伽利略”卫星的通信要通过由任务上行站(ULS)构成的一个全球网络进行。任务上行站设在5个地方,每个设多部3米天线。这些站将工作在5吉赫的无线电导航卫星(上行)频段。
地面任务段以两种方式来利用GSS网络。一是“轨道测定与时间同步”(OD&TS)功能,用以每隔10分钟对所有卫星在一长时段内的所有观测数据进行一次批处理,并计算每颗卫星准确的轨道和时钟偏差,包括对今后几小时预计偏差(空间信号精度,SISA)的预报。正常情况下,针对每颗卫星得出的这些计算结果将每隔100分钟通过一任务上行站按预定联络方案向该卫星上传一次。GSS网络的第二项用途是“完好性处理功能”(IPF),即从各GSS站取得每颗卫星的即时观测数据,以核实其信号的完好性。针对整个星座得出的这些计算结果将上传给选定的卫星,并进行广播,以保证任何用户都总能接收到至少两条完好性信息。
完好性信息有两部分。一是“完好性警标”,警告一个卫星信号可能已超出其容差限值。该警标将以最快的速度产生、分发和广播,以使报警时间(从用户接收机输入出错到完好性警标出现的时间)不超过6秒,并将多次重播。完好性信息的另一部分包括完好性表,将定期播发,以保证新用户或错过近期信号的用户(如穿越隧道时)能正确地重构系统状态。
可以说,OD&TS功能监测的是与引力、温控、老化或其它原因造成的衰减有关的长期参数,而IPF功能监测的是因突然失效或变化引发的短期效应。
“伽利略”全球设施还将包括一系列的试验用户接收机。 导航信号和频率 “伽利略”接收机接收由卫星播发的信号,并进行处理,以计算出位置。通过这项处理,接收机会提取能表明用户到卫星的距离的测量参数。接收机还对“伽利略”导航数据进行解码。导航数据中包含计算用户位置所需的基本信息,如由“伽利略”地面段确定并定期向星座上行传送的卫星位置或星钟误差。
卫星使用的频率在1.1~1.6吉赫的频段内。这一频率范围特别适合用于移动导航和通信服务。每颗“伽利略”卫星将播发10种不同的导航信号,使系统能提供开放服务、生命安全服务、商业服务和公共管理服务等。包含导航数据的信号(数据信道)和不含数据的信号(导频信道)要加以区分。两种信道的信号相位相差90度,以便接收机能将其分开。