Глобальная навигационная спутниковая система ГАЛИЛЕО

О системе ГАЛИЛЕО

Глобальная навигационная спутниковая система ГАЛИЛЕО создается Европейским Союзом для обеспечения независимости стран членов в сфере координатно-временного и навигационного обеспечения.

Европейская программа по созданию ГНСС официально была утверждена в 1994, когда Европейский совет потребовал от Европейской комиссии предпринять шаги по развитию информационных технологий, включая и спутниковую навигацию. Было принято решение развивать два направления. Первое из них – создание систем функциональных дополнений существующих ГНСС GPS и ГЛОНАСС. Эта программа получила название European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS). Второе направление заключалось в создании собственной ГНСС, предназначенной для гражданского применения и построенной на принципах государственно-частного партнёрства. В 1999 Европейский проект по созданию ГНСС получил условное название ГАЛИЛЕО в честь итальянского астронома Галилео Галилея.

Экспериментальные спутники GIOVE-A и GIOVE-В были запущены на орбиту 28 декабря 2005 и 27 апреля 2008 соответственно. Основная задача GIOVE-A состояла в оценке точностных характеристик навигационных радиосигналов ГАЛИЛЕО во всех частотных диапазонах, а GIOVE-В - в тестировании навигационной полезной нагрузки.

Два первых навигационных космических аппарата (КА) были запущены 20 октября 2011 с помощью ракеты «Союз-СТБ» с космодрома в Куру. Технология выведения КА ГАЛИЛЕО предполагает групповые запуски по два КА на российской ракете-носителе «Союз» и по четыре КА на европейской ракете «Ариан-5».

История развития ГАЛИЛЕО

Услуги системы ГАЛИЛЕО

Полностью развёрнутая орбитальная группировка ГАЛИЛЕО обеспечит работу трех режимов навигационного обслуживания и предоставит следующие виды навигационных услуг:

  • Открытая услуга (Open Service) - открытые сигналы, без абонентской и другой платы, доступные всем видам потребителей.
  • Коммерческая услуга (Commercial Service) - зашифрованный сигнал, доступ к двум дополнительным сигналам, более высокая скорость передачи данных.
    Коммерческая услуга будет обеспечивать две функции – глобальную высокоточную навигацию и аутентификацию навигационного сигнала. Для технической реализации коммерческой услуги CS будут использоваться сигналы открытой услуги плюс два зашифрованных сигнала в диапазоне E6 (сигналы ГАЛИЛЕО).
  • Услуга с регулируемым государством доступом (Public Regulated Service) - для координатно-временного обеспечения специальных пользователей (два сигнала PRS c зашифрованными дальномерными кодами).

Орбитальная группировка

Орбитальное построение ГАЛИЛЕО предполагает, что на орбите будет 27 КА на трех круговых орбитах высотой 23 229 км, периодом обращения 14 ч, наклонением 56˚. По целевому назначению используются 24 КА, один КА в каждой орбитальной плоскости является резервным. Такая конфигурация группировки была выбрана, исходя из гарантированного обеспечения требований по точности и доступности при минимальных затратах на коррекцию орбиты за время существования космического аппарата.

Орбитальная группировка ГАЛИЛЕО
ОРБИТАЛЬНАЯ ГРУППИРОВКА
КОЛИЧЕСТВО ШТАТНЫХ КА 27 (+ 3 резерв)
ВЫСОТА ОРБИТЫ 23 222 км
КОЛИЧЕСТВО ПЛОСКОСТЕЙ 3
БОЛЬШАЯ ПОЛУОСЬ 29 640 км
ПЕРИОД 14 ч 4 мин 45 с
НАКЛОНЕНИЕ 56°

Текущее состояние орбитальной группировки

№ пл. № точки ПСП Номер NORAD Имя КА Тип КА Дата запуска Дата ввода в систему Дата вывода из системы Факт. сущ.
(мес)
Примечания
A 2 1 41550 GSAT0210 FOC-FM10 24.05.2016 01.12.2016   Используется по ЦН
5 30 40890 GSAT0206 FOC-FM6 11.09.2015 04.12.2015   Используется по ЦН
6 2 41549 GSAT0211 FOC-FM11 24.05.2016 01.12.2016   Используется по ЦН
8 24 40889 GSAT0205 FOC-FM5 11.09.2015 28.01.2016   Используется по ЦН
B 3 22 40545 GSAT0204 FOC-FM4 27.03.2015 04.12.2015   Используется по ЦН
5 11 37846 GSAT0101 IOV-PFM 21.10.2011 10.12.2011   Используется по ЦН
6 12 37847 GSAT0102 IOV-FM2 21.10.2011 16.01.2012   Используется по ЦН
8 26 40544 GSAT0203 FOC-FM3 27.03.2015 03.12.2015   Используется по ЦН
C 1 5 41862 GSAT0214   17.11.2016     На этапе ввода в эксплуатацию
2 9 41175 GSAT0209 FOC-FM9 17.12.2015 22.04.2016   Используется по ЦН
3 4 41861 GSAT0213   17.11.2016     На этапе ввода в эксплуатацию
4 19 38857 GSAT0103 IOV-FM3 12.10.2012 01.12.2012   Используется по ЦН
5 20 38858 GSAT0104 IOV-FM4 12.10.2012 12.12.2012   Временно выведен
6 7 41859 GSAT0207   17.11.2016     На этапе ввода в эксплуатацию
7 8 41174 GSAT0208 FOC-FM8 17.12.2015 22.04.2016   Используется по ЦН
8 3 41860 GSAT0212   17.11.2016     На этапе ввода в эксплуатацию
Ext 1 18 40128 GSAT0201 FOC-FM1 22.08.2014     На этапе летных испытаний
2 14 40129 GSAT0202 FOC-FM2 22.08.2014     На этапе летных испытаний

Типы космических аппаратов

Характеристики
КА ГАЛИЛЕО GIOVE-A
КА ГАЛИЛЕО GIOVE-В
КА ГАЛИЛЕО IOV
КА ГАЛИЛЕО FOC
Головной подрядчик SSTL EADS Astrium GmbH EADS Astrium GmbH OHB AG (контраст на 22 КА)
Срок активного существования 2 года 2 года 12 лет более 12 лет
Стартовая масса 600 кг 630 кг 700 кг 730 кг
Габариты 1,3 м × 1,8 м × 1,65 м 0,95 м × 0,95 м × 2,4 м 3,02 м × 1,58 м × 1,59 м 2,74 м × 1,58 м × 1,59 м
Мощность солнечной батареи 667 Вт 1100 Вт 1420 Вт 1420 Вт
Сигналы только на двух частотах (L1+Е5 или L1+Е6) L1, Е5, Е6 L1, Е5, Е6 L1, Е5, Е6
БСУ 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 (стабильность 1 нс)

Навигационные радиосигналы

Спектр навигационных радиосигналов системы ГАЛИЛЕО
Характеристики навигационных радиосигналов системы ГАЛИЛЕО
Диапазон Несущая частота, МГц Сигнал Длительность
кода ПСП, символы
Тактовая частота, МГц Вид модуляции Скорость
передачи ЦИ,
БИТ/С
E1 1 575,42 E1A
E2B
E1C (пилот)
нет данных
4 096
4092
2,5575
1,023
1,023
BOC (15, 2,5)
MBOC (6, 1, 1/11)
MBOC (6, 1, 1/11)
50/100
125/250
нет
E6 1 278,75 E6A
E6B
E6C (пилот)
нет данных
5115/1
5115/100
5,115
5,115
5,115
BOC (10, 5)
BPSK
BPSK
50/100
500/1000
нет
E5 1 191,79 E5a-I
E5a-Q (пилот)
E5b-I
E5b-Q (пилот)
10230/20
10230/100
10230/4
10230/100
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


Структура ЦИ навигационных радиосигналов системы ГАЛИЛЕО

Система координат и шкала времени

Система координат

В системе ГАЛИЛЕО используется традиционная геоцентрическая декартова система координат, которая получила название Galileo Terrestrial Referenfce Frame (GTRF). Эта система координат связана с международной земной системой координат ITRF и определена таким образом, что её расхождение с ITRF не превышает 3 см с вероятностью 0,95. Для поддержания GTRF создана специальная геодезическая служба ГАЛИЛЕО, которая также обеспечивает участие международного сообщества в определении и поддержании системы координат GTRF.

Система времени

Шкала времени системы ГАЛИЛЕО (Galileo System Time – GST) – непрерывная атомная шкала времени с постоянным смещением на целое количество секунд относительно международного атомного времени TAI. Со шкалой времени UTC шкала GST имеет переменное расхождение на целое количество секунд.

Шкала GST поддерживается системой атомных эталонов частоты, основанных на активных водородных генераторах. Для корректировки GST система синхронизации наземного комплекса управления ГАЛИЛЕО получает из Международного бюро мер и весов информацию о шкале времени TAI. Согласно техническим требованиям на систему ГАЛИЛЕО, расхождение между GST и TAI не должно превышать 50 нс с вероятностью 95%.

Информация о величине расхождения шкалы времени GST относительно шкал TAI и UTC включена в навигационное сообщение для передачи потребителям. Время в навигационном сообщении передаётся в формате, аналогичном GPS, в виде номера недели и количества секунд внутри текущей недели. В навигационном сообщении, по сравнению с GPS, увеличено число разрядов, предназначенных для передачи информации о номере недели. Это обеспечивает измерение времени в течение 4 096 недель (более 78 лет), что больше аналогичного параметра системы GPS, где интервал составляет 1 024 недели или 19,5 лет. Начало отсчёта системного вемени GST - 22 августа 1999 года - время, когда неделя GPS достигла значения 1 024.

Точность временной синхронизации по сигналам ГАЛИЛЕО составит 30 нс с вероятностью 95% на любом суточном интервале. Отдельным параметром передаётся расхождение между шкалами времени GPS и GST аналогично тому, как это сделано в ГЛОНАСС.

Наземный комплекс управления

В состав наземного комплекса управления ГАЛИЛЕО входят два независимых контура:

  • контур управления космическими аппаратами (Ground Control Segment - GCS);
  • контур эфемеридно-временного обеспечения (Ground Mission Segment - GMS).

Контур управления GCS осуществляет получение и обработку телеметрии с борта космического аппарата ГАЛИЛЕО, контроль функционирования подсистем КА, формирование командной информации и ее передачу на КА. Интерфейс между космическим сегментом и контуром управления GCS осуществляется через сеть станций слежения, приема телеметрии и передачи команд управления (Telemetry Tracking & Command - TT&C) в S-диапазоне.

Контур GMS решает задачи сбора данных глобальной беззапросной сети измерительных станций (Ground Sensor Stations - GSS), обработки полученной информации, формирования и закладки эфемеридно-временной информации, а также информации о целостности на борт КА через закладочные станции (Uplink Station - ULS).

На первом этапе развертывания системы ГАЛИЛЕО функции координирующего центра контура управления GCS выполняет центр управления в Оберпфафенхофене (Германия), а функции центра контура GMS — центр управления в Фучино (Италия). На этапе полной эксплуатационной готовности все задачи наземного комплекса управления будут координироваться обоими центрами в режиме горячего резервирования. Таким образом, на этапе штатной эксплуатации в состав наземного комплекса управления ГАЛИЛЕО войдут:

Центр управления системой в Фучино (Италия) и Оберпфафенхофене (Германия)
 
Станции закладки данных
 
Глобальная сеть беззапросных измерительных станций
 
Станции слежения, приема телеметрии и передачи управляющих команд
 
Станции среднеорбитальной системы поиска и спасания, принимающие сигнал бедствия, ретранслируемый КА ГАЛИЛЕО


Наземный комплекс управления ГАЛИЛЕО

Помимо этого, для обеспечения предоставления услуг системы ГАЛИЛЕО созданы и функционируют ряд обеспечивающих центров:

  • Центр летных испытаний полезной нагрузки (In-Orbit Testing - IOT) в Реду (Бельгия)
  • Два центра контроля запусков и начальных операций (Launch and Early Operations - LEO) в Тулузе (Франция) и Дармштадте (Германия)
  • Центр мониторинга характеристик (Galileo Reference Center - GRC) в Нордвике (Нидерланды)
  • Центр геодезического и временного обеспечения (Time and Geodesy Verification Facility - TGVF) в Нордвике (Нидерланды)
  • Два центра контроля безопасности применения услуги с регулируемым доступом PRS во Франции и Великобритании
  • Центр услуг ГАЛИЛЕО (Galileo Service Centre - GSC) в Мадриде (Испания), в задачи которого войдет обеспечение потребителей информацией об открытой и коммерческой услуге системы ГАЛИЛЕО, а также об услугах EGNOS

Интерфейсный контрольный документ

Интерфейсный контрольный документ ГАЛИЛЕО:
https://www.gsc-europa.eu/electronic-library/programme-reference-documents/

Официальный сайт

Официальный сайт системы ГАЛИЛЕО: http://www.esa.int/Our_Activities/Navigation/The_future_-_Galileo/What_is_Galileo

Пользовательский информационный центр ГАЛИЛЕО: www.gsc-europa.eu