Глобальная навигационная спутниковая система Galileo

О системе Galileo

Услуги системы Galileo

ОГ

Текущее состояние ОГ

Типы КА

Навигационные радиосигналы

Система координат и шкала времени

Наземный комплекс управления

Интерфейсный контрольный документ

Официальный сайт

О системе Galileo

Глобальная навигационная спутниковая система Galileo создана Европейским Союзом для обеспечения независимости стран членов в сфере КВНО.

Европейская программа по созданию ГНСС официально была утверждена в 1994 году, 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 году Европейский проект по созданию ГНСС получил условное название Galileo в честь итальянского астронома Галилео Галилея.

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

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

Услуги системы Galileo

Полностью развёрнутая ОГ Galileo 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 обеспечивает 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 Galileo);
• услуга с регулируемым государством доступом (Public Regulated Service) - для координатно-временного обеспечения регламентированных пользователей (два сигнала PRS c зашифрованными дальномерными кодами).

ОГ

Орбитальное построение Galileo предполагает, что на трех круговых орбитах высотой 23 222 км, периодом обращения 14 ч, наклонением 56˚ будет 30 КА. По целевому назначению используются 24 КА, по 2 КА в каждой орбитальной плоскости являются резервными. Такая конфигурация группировки была выбрана, исходя из гарантированного обеспечения требований по точности и доступности при минимальных затратах на коррекцию орбиты за время САС КА.

Текущее состояние ОГ

Типы КА

Характеристики	КА Galileo GIOVE-A	КА Galileo GIOVE-В	КА Galileo IOV	КА Galileo FOC
Головной подрядчик	SSTL	EADS Astrium GmbH	EADS Astrium GmbH	OHB AG (контракт 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)

Планируется ввод системы Galileo в эксплуатацию в составе 30 КА (4 КА серии IOV и 26 серийных летных НКА).

Конструктивно НКА Galileo представляет собой параллелепипед, разделенный внутри на три отсека двумя ребрами жесткости. Такая компоновка состоит из двух отдельных, сцепляемых блоков: блока полезной нагрузки и блока космической платформы.

Полезная нагрузка НКА Galileo характеризуется большими функциональными возможностями, в том числе:

• закладка на борт навигационной информации, в том числе информации целостности и данных для синхронизации бортовой шкалы времени со шкалой времени системы в С-диапазоне. В дополнение к S-диапазону, использующемуся для передачи командной информации и телеметрии, проведения траекторных измерений, а также в качестве резервного канала закладки навигационной информации;
• шифрование команд управления, информации и сигналов услуги с государственным регулированием, в том числе программное и аппаратное разделение реализации санкционированных и открытых услуг;
• использование схемы гибкого изменения модуляции сигнала;
• управление шифрованием данных коммерческой услуги Galileo;
• удовлетворение требования к времени распространения критических сообщений о нарушении целостности, полученных от глобальных и региональных станций;
• обеспечение функционирования услуги поиска и спасания.

Навигационные радиосигналы

Спектр навигационных радиосигналов системы Galileo

Характеристики навигационных радиосигналов системы Galileo

Структура ЦИ навигационных радиосигналов системы Galileo

Система координат и шкала времени

Система координат

В системе Galileo 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 Galileo, которая также обеспечивает участие международного сообщества в определении и поддержании системы координат GTRF.

Система времени

Шкала времени системы Galileo (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 Galileo получает из Международного бюро мер и весов информацию о шкале времени TAI. Согласно техническим требованиям на систему Galileo, 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 Galileo составляет 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 Galileo входят два независимых контура:

• контур управления НКА осуществляет получение и обработку телеметрии с борта НКА Galileo, контроль функционирования подсистем НКА, формирование командной информации и ее передачу на НКА. Интерфейс между космическим сегментом и контуром управления НКА осуществляется через сеть станций слежения, приема телеметрии и передачи команд управления (Telemetry Tracking & Command – TT&C) в S-диапазоне;
• контур ЭВО решает задачи сбора данных глобальной беззапросной сети измерительных станций (Ground Sensor Stations – GSS), обработку полученной информации, формирование и закладку ЭВИ, а также информации целостности на борт НКА через закладочные станции (Uplink Station – ULS).

На первом этапе развертывания системы функции координирующего центра контура управления НКА выполняет центр управления в Оберпфафенхофене (Германия), а функции центра контура ЭВО – центр управления в Фучино (Италия). На этапе полной эксплуатационной готовности все задачи НКУ координируются обоими центрами в режиме горячего резервирования. Таким образом, на этапе штатной эксплуатации в состав НКУ Galileo войдут:

• 2 основных полномасштабных центра управления системой в Фучино (Италия) и Оберпфафенхофене (Германия);
• сеть из 5 станций слежения, приема телеметрии и передачи управляющих команд;
• глобальная сеть из 16 беззапросных измерительных станций;
• 5 станций закладки данных;
• 3 станции среднеорбитальной системы поиска и спасания, принимающие сигнал бедствия, ретранслируемый НКА Galileo на частоте 1 544 МГц.

Кроме того, для обеспечения предоставления услуг системы созданы и функционируют ряд обеспечивающих центров, в числе которых:

• центр летных испытаний полезной нагрузки (In-Orbit Testing – IOT) в Реду (Бельгия);
• 2 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);
• 2 центра контроля безопасности применения услуги с регулируемым доступом PRS (Galileo Security Monitoring Centre – GSMC) в Париже (Франция) и Мадриде (Испания);
• центр услуг Galileo (Galileo Service Centre – GSC) в Мадриде (Испания), в задачи которого войдет обеспечение потребителей информацией об открытой и коммерческой услуге системы Galileo, а также об услугах службы навигационного покрытия EGNOS.

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 Galileo

На начальных этапах развертывания системы планировалось развернуть до 9 станций закладки и до 40 беззапросных измерительных станций глобально. Однако позднее в результате реструктуризации программы, статус системы Galileo был изменен с исключительно гражданской на систему двойного назначения, поэтому все объекты наземного сегмента решено расположить исключительно на территориях, подконтрольных Евросоюзу. От размещения объектов на территориях других стран, например, в Аргентине, решено отказаться. В частности, в 2018 году было принято решение о переносе Центра контроля безопасности из Великобритании в Испанию. Это решение было принято в связи с первоначально планировавшимся выходом Великобритании из состава Евросоюза 29 марта 2019 года. Кроме того, Европейский Союз принял решение об отстранении Великобритании от доступа к услугам с регулируемым доступом PRS системы Galileo по причине наличия в системе конфиденциальной военной информации. Гражданский сигнал системы Galileo будет доступен для Британии и после выхода из ЕС. Вследствие этого, Министерство обороны Великобритании приступило к предварительной подготовке разработки собственной системы спутниковой навигации. Британское космическое агентство сформировало группу инженеров и экспертов, изучающих вопросы предоставления как гражданских, так и зашифрованных сигналов с перспективой создания системы, аналогичной по своим коммерческим и военным возможностям системе GPS.

Интерфейсный контрольный документ

ИКД Galileo:
https://www.gsc-europa.eu/electronic-library/programme-reference-documents/

Официальный сайт

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

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

• Система контроля и подтверждения характеристик ГНСС
• FTP-архив
• Нормативно-правовые документы в области спутниковой навигации
• Пилотные проекты