Galileo (satellitnavigering) - Galileo (satellite navigation)

Galileo
Galileo logo.svg

Ursprungsland europeiska unionen
Operatör (er) EUSPA , ESA
Typ Civil , kommersiell
Status Inledande tjänster
Rapportering Global
Noggrannhet 1 meter (offentlig)
1 cm (krypterad)
Konstellationsstorlek
Totalt antal satelliter 30
Satelliter i omloppsbana 24 användbara, 2 otillgängliga och 2 pensionärer (12/2020)
Första lanseringen 2011
Totala lanseringar 28
Orbitalegenskaper
Regim (er) 3 × MEO -plan
Orbitalhöjd 23222 kilometer (14.429 mi)
Andra detaljer
Kosta 10 miljarder euro

Galileo är ett globalt navigationssatellitsystem (GNSS) som gick live 2016, skapat av Europeiska unionen genom European Space Agency (ESA), som drivs av European Union Agency for the Space Program (EUSPA), med huvudkontor i Prag , Tjeckien , med två markoperationscentra i Fucino , Italien och Oberpfaffenhofen , Tyskland . Projektet på 10 miljarder euro är uppkallat efter den italienska astronomen Galileo Galilei . Ett av syftena med Galileo är att tillhandahålla ett oberoende positioneringssystem med hög precision så att europeiska nationer inte behöver förlita sig på amerikansk GPS eller de ryska GLONASS- systemen, som kan stängas av eller försämras av deras operatörer när som helst. Användningen av grundläggande (lägre precision) Galileo-tjänster är gratis och öppen för alla. Funktionerna med högre precision kommer att finnas gratis. Galileo är avsett att tillhandahålla horisontella och vertikala positionsmätningar inom 1 meters precision och bättre positioneringstjänster på högre breddgrader än andra positioneringssystem. Galileo ska också tillhandahålla en ny global sök- och räddningsfunktion (SAR) som en del av MEOSAR -systemet .

Den första Galileo-testsatelliten, GIOVE-A , lanserades den 28 december 2005, medan den första satelliten som ingick i operativsystemet lanserades den 21 oktober 2011. I juli 2018, 26 av de planerade 30 aktiva satelliterna (inklusive reservdelar) var i omloppsbana. Galileo började erbjuda Early Operational Capability (EOC) den 15 december 2016, som tillhandahåller initialtjänster med en svag signal, och förväntades nå Full Operational Capability (FOC) 2020. Hela Galileo -konstellationen kommer att bestå av 24 aktiva satelliter, vilket förväntas år 2021. Det förväntas att nästa generation av satelliter kommer att börja fungera efter 2025 för att ersätta äldre utrustning, som sedan kan användas för reservfunktioner.

I början av 2020 fanns det 26 uppskjutna satelliter i stjärnbilden: 22 i användbart skick (dvs satelliten är operativ och bidrar till tillhandahållandet av tjänster), två satelliter "testar" och ytterligare två är inte tillgängliga för användare. Av 22 aktiva satelliter var tre från IOV-typerna (In-Orbit Validation) och 19 av FOC-typerna. Två test -FOC -satelliter kretsar kring jorden i mycket excentriska banor vars orientering ändras med avseende på andra Galileo -plan. Galileo-systemet har en större noggrannhet än GPS , med en noggrannhet på mindre än en meter vid användning av broadcast ephemeris (GPS: tre meter) och ett signal-in-space-intervallfel (SISRE) 1,6 cm (GPS: 2,3 cm, GLONASS och BeiDou: 4–6 cm) vid användning av realtidskorrigeringar för satellitbanor och klockor.

Historia

Galileosystemets huvudkontor i Prag

Huvud objekt

År 1999 jämfördes de olika begreppen för de tre huvudsakliga bidragsgivarna inom ESA (Tyskland, Frankrike och Italien) för Galileo och reducerades till ett av ett gemensamt team av ingenjörer från alla tre länder. Den första etappen av Galileo -programmet enades officiellt den 26 maj 2003 av Europeiska unionen och Europeiska rymdorganisationen . Systemet är främst avsett för civil användning, till skillnad från de mer militärt inriktade systemen i USA ( GPS ), Ryssland ( GLONASS ) och Kina ( BeiDou ). Det europeiska systemet kommer bara att stängas av för militära ändamål under extrema omständigheter (som väpnad konflikt). De länder som bidrar mest till Galileo -projektet är Italien och Tyskland .

Finansiering

I EU-kommissionen hade vissa svårigheter att finansiera projektets nästa steg, efter flera påstås "per år" försäljningsprojiceringsgrafer för projektet utsattes i november 2001 som "kumulativa" prognoser som för varje år projicerade ingår alla tidigare års försäljning. Den uppmärksamhet som uppmärksammades på detta mångmiljard euro växande fel i försäljningsprognoser resulterade i en allmän medvetenhet hos kommissionen och på andra håll om att det var osannolikt att programmet skulle ge avkastning på investeringen som tidigare hade föreslagits för investerare och beslutsfattare. Den 17 januari 2002 uppgav en talesman för projektet att "till följd av USA: s påtryckningar och ekonomiska svårigheter" är Galileo nästan död ".

Några månader senare förändrades dock situationen dramatiskt. Europeiska unionens medlemsländer beslutade att det var viktigt att ha en satellitbaserad positionerings- och tidsinfrastruktur som USA inte lätt kunde stänga av i tider av politisk konflikt.

Europeiska unionen och Europeiska rymdorganisationen enades i mars 2002 om att finansiera projektet, i väntan på en översyn 2003 (som slutfördes den 26 maj 2003). Startkostnaden för perioden som slutar 2005 uppskattas till 1,1 miljarder euro. De nödvändiga satelliterna (det planerade antalet är 30) skulle sjösättas mellan 2011 och 2014, med systemet igång och under civil kontroll från 2019. Den slutliga kostnaden beräknas till 3 miljarder euro, inklusive infrastrukturen på jorden , byggd i 2006 och 2007. Planen var att privata företag och investerare skulle investera minst två tredjedelar av kostnaderna för genomförandet, där EU och ESA delar på den återstående kostnaden. Basens öppna tjänst ska vara tillgänglig utan kostnad för alla med en Galileo-kompatibel mottagare , med en krypterad högre bandbredd med förbättrad precision Kommersiell tjänst som ursprungligen var planerad att vara tillgänglig till en kostnad, men i februari 2018 tjänsten med hög noggrannhet (HAS) (att tillhandahålla exakta positioneringsdata på E6 -frekvensen) enades om att göras fritt tillgängligt, med autentiseringstjänsten kvar kommersiell. I början av 2011 hade kostnaderna för projektet gått 50% över de ursprungliga uppskattningarna.

Spänning med USA

Ett brev från december 2001 från USA: s vice försvarsminister Paul Wolfowitz till ministrarna i EU -staterna , där man pekar på möjliga kompatibilitetsproblem.

Galileo är avsett att vara ett EU -civilt GNSS som ger alla användare tillgång till det. Initialt reserverade GPS den signal av högsta kvalitet för militärt bruk, och den signal som var tillgänglig för civil användning försämrades avsiktligt ( Selektiv tillgänglighet ). Detta förändrades med att president Bill Clinton undertecknade ett policydirektiv 1996 för att stänga av selektiv tillgänglighet. Sedan maj 2000 har samma precisionssignal lämnats till både civila och militären.

Eftersom Galileo var utformat för att ge högsta möjliga precision (större än GPS) till någon, var USA oroligt att en fiende kunde använda Galileosignaler i militära strejker mot USA och dess allierade (vissa vapen som missiler använder GNSS för vägledning). Frekvensen som ursprungligen valdes för Galileo skulle ha gjort det omöjligt för USA att blockera Galileosignalerna utan att också störa sina egna GPS -signaler. USA ville inte förlora sin GNSS -förmåga med GPS samtidigt som de nekade fiender att använda GNSS. Vissa amerikanska tjänstemän blev särskilt bekymrade när kinesiskt intresse för Galileo rapporterades.

En anonym EU -tjänsteman hävdade att de amerikanska tjänstemännen antydde att de kan överväga att skjuta ner Galileosatelliter vid en stor konflikt där Galileo användes i attacker mot amerikanska styrkor. EU: s ståndpunkt är att Galileo är en neutral teknik, tillgänglig för alla länder och alla. Till en början ville EU -tjänstemän inte ändra sina ursprungliga planer för Galileo, men de har sedan kommit fram till kompromissen att Galileo ska använda olika frekvenser. Detta tillåter blockering eller störning av antingen GNSS utan att påverka den andra.

GPS och Galileo

Jämförelse av omloppsstorlek för GPS , GLONASS , Galileo , BeiDou-2 och Iridium , den internationella rymdstationen , rymdteleskopet Hubble och den geostationära omloppsbanan (och dess kyrkogård ), med Van Allen-strålningsbälten och jorden i skala.
Den månen : s bana är cirka 9 gånger så stor som geostationär bana. (I SVG -filen håller du muspekaren över en bana eller dess etikett för att markera den. Klicka för att ladda dess artikel.)

En av anledningarna till att utveckla Galileo som ett oberoende system var att positionsinformation från GPS kan göras avsevärt felaktig genom att den amerikanska militären medvetet tillämpar universell selektiv tillgänglighet (SA). GPS används i stor utsträckning över hela världen för civila applikationer; Galileos förespråkare hävdade att civil infrastruktur, inklusive flygnavigering och landning, inte enbart bör lita på ett system med denna sårbarhet.

Den 2 maj 2000 inaktiverades den selektiva tillgängligheten av USA: s president Bill Clinton ; i slutet av 2001 bekräftade enheten som hanterar GPS: n att den inte tänkte möjliggöra selektiv tillgänglighet någonsin igen. Även om det fortfarande finns selektiv tillgänglighet, meddelade det amerikanska försvarsdepartementet den 19 september 2007 att nyare GPS -satelliter inte skulle kunna implementera selektiv tillgänglighet; vågen av Block IIF -satelliter som lanserades 2009, och alla efterföljande GPS -satelliter, uppges inte stödja selektiv tillgänglighet. Eftersom gamla satelliter byts ut i GPS Block III -programmet, kommer selektiv tillgänglighet att upphöra att vara ett alternativ. Moderniseringsprogrammet innehåller också standardiserade funktioner som gör att GPS III- och Galileo-system kan samverka, så att mottagare kan utvecklas för att använda GPS och Galileo tillsammans för att skapa ett ännu mer exakt GNSS.

Samarbete med USA

I juni 2004, i ett undertecknat avtal med USA, gick Europeiska unionen med på att byta till en binär offset -bärarmodulering 1.1, eller BOC (1,1), vilket möjliggör samexistens av både GPS och Galileo och framtida kombinerad användning av båda systemen. Europeiska unionen gick också med på att ta itu med de "ömsesidiga bekymmer som rör skyddet av allierade och USA: s nationella säkerhetsförmåga".

Första experimentella satelliter: GIOVE-A och GIOVE-B

Den första experimentella satelliten, GIOVE-A , lanserades i december 2005 och följdes av en andra testsatellit, GIOVE-B , som lanserades i april 2008. Efter framgångsrik avslutning av I-Orbit Validation (IOV) -fasen lanserades ytterligare satelliter . Den 30 november 2007 nådde de 27 inblandade transportministrarna i EU en överenskommelse om att Galileo ska vara operativt 2013, men senare pressmeddelanden tyder på att det försenades till 2014.

Finansiering igen, styrningsfrågor

I mitten av 2006 gick det offentlig-privata partnerskapet sönder och EU-kommissionen beslutade att nationalisera Galileo-programmet.

I början av 2007 hade EU ännu inte bestämt hur man skulle betala för systemet och projektet sades vara "i djup kris" på grund av brist på fler offentliga medel. Tyska transportministern Wolfgang Tiefensee var särskilt tveksam till konsortiets förmåga att avsluta striderna vid en tidpunkt då endast en testbäddssatellit hade lanserats.

Även om det ännu inte var något beslut, diskuterade EU -länderna den 13 juli 2007 att minska 548 miljoner euro (755 miljoner dollar, 370 miljoner pund) från unionens konkurrenskraftsbudget för följande år och flytta en del av dessa medel till andra delar av finansieringen pot, ett drag som kan möta en del av kostnaden för fackföreningens Galileo -satellitsystem. Europeiska unionens forsknings- och utvecklingsprojekt kan skrotas för att övervinna en finansiering.

I november 2007 enades man om att omfördela medel från EU: s jordbruks- och förvaltningsbudgetar och att mildra anbudsförfarandet för att bjuda in fler EU -företag.

I april 2008 godkände EU: s transportministrar Galileo -förordningen. Detta gjorde att 3,4 miljarder euro kunde frigöras från EU: s jordbruks- och förvaltningsbudgetar för att möjliggöra utfärdande av kontrakt för att påbörja byggandet av markstationen och satelliterna.

I juni 2009 publicerade Europeiska revisionsrätten en rapport som pekade på styrningsfrågor, betydande förseningar och budgetöverskridanden som ledde till att projekt stoppades 2007, vilket ledde till ytterligare förseningar och misslyckanden.

I oktober 2009 minskade EU -kommissionen antalet definitivt planerade satelliter från 28 till 22, med planer på att beställa de återstående sex vid ett senare tillfälle. Det meddelade också att den första OS-, PRS- och SoL -signalen skulle vara tillgänglig 2013, och CS och SOL någon gång senare. Budgeten på 3,4 miljarder euro för perioden 2006–2013 ansågs otillräcklig. Under 2010 uppskattade tankesmedjan Open Europe den totala kostnaden för Galileo från början till 20 år efter färdigställandet till 22,2 miljarder euro, helt och hållet av skattebetalarna. Enligt de ursprungliga uppskattningarna som gjordes år 2000 skulle denna kostnad ha varit 7,7 miljarder euro, med 2,6 miljarder euro av skattebetalarna och resten av privata investerare.

I november 2009 invigdes en markstation för Galileo nära Kourou ( Franska Guyana ). Lanseringen av de första fyra IOV-satelliterna i omloppsbana planerades under andra halvåret 2011, och lanseringen av FOC-satelliter med full funktionsförmåga var planerad att starta i slutet av 2012.

I mars 2010 verifierades det att budgeten för Galileo endast skulle vara tillgänglig för att tillhandahålla de fyra IOV- och 14 FOC -satelliterna 2014, utan några medel då åtagit sig att föra konstellationen över denna kapacitet på 60%. Paul Verhoef, chef för satellitnavigationsprogrammet vid Europeiska kommissionen, indikerade att denna begränsade finansiering skulle få allvarliga konsekvenser och kommenterade vid ett tillfälle "För att ge dig en uppfattning skulle det innebära att du inte kommer att ha satellitnavigering under tre veckor under året" med hänvisning till den föreslagna konstellationen med 18 fordon.

I juli 2010 uppskattade EU -kommissionen ytterligare förseningar och merkostnader för projektet att växa upp till 1,5–1,7 miljarder euro och flyttade det beräknade slutdatumet till 2018. Efter genomförandet kommer systemet att behöva subventioneras av regeringarna till 750 euro miljoner per år. Ytterligare 1,9 miljarder euro planerades att läggas på för att få systemet att komplettera 30 satelliter (27 operativa + 3 aktiva reservdelar).

I december 2010 röstade EU: s ministrar i Bryssel Prag , i Tjeckien , som huvudkontor för Galileo -projektet.

I januari 2011 uppskattades infrastrukturkostnaderna fram till 2020 till 5,3 miljarder euro. Samma månad avslöjade Wikileaks att Berry Smutny, vd för det tyska satellitföretaget OHB-System , sa att Galileo "är en dum idé som främst tjänar franska intressen". BBC fick 2011 reda på att 500 miljoner euro (440 miljoner pund) skulle bli tillgängliga för att göra det extra köpet, vilket tar Galileo inom några år från 18 operativa satelliter till 24.

Galileo -uppskjutning på en Soyuz -raket den 21 oktober 2011.

De två första Galileo In-Orbit Validation-satelliterna lanserades av Soyuz ST-B som flög från Center Spatial Guyanais den 21 oktober 2011 och de återstående två den 12 oktober 2012. Från och med 2017 är satelliterna fullt användbara för exakt positionering och geodesi med en begränsad användbarhet vid navigering.

Ytterligare tjugotvå satelliter med full operativ kapacitet (FOC) beställdes från och med 1 januari 2018. De första fyra par satelliter lanserades 22 augusti 2014, 27 mars 2015, 11 september 2015 och 17 december 2015.

Klockfel

I januari 2017 rapporterade nyhetsbyråer att sex av de passiva vätgasmaskerna (PHM) och tre av rubidium atomur (RAFS) hade misslyckats. Fyra av de fulla operativa satelliterna har vart och en förlorat minst en klocka; men ingen satellit har förlorat mer än två. Operationen har inte påverkats eftersom varje satellit skjuts upp med fyra klockor (2 PHM och 2 RAFS). Möjligheten till en systembrist övervägs. SpectraTime , den schweiziska tillverkaren av båda typerna ombord, avböjde att kommentera. Enligt ESA kom de fram till sina industriella partners för rubidium -atomuret att vissa implementerade tester och operativa åtgärder krävdes. Dessutom krävs en viss renovering för atomuret rubidium som fortfarande måste lanseras. För de passiva vätgasmaskarna studeras operativa åtgärder för att minska risken för misslyckande. Kina och Indien använder samma SpectraTime-byggda atomur i sina satellitnavigationssystem. ESA har kontaktat Indian Space Research Organization (ISRO) som inledningsvis rapporterade att de inte hade upplevt liknande misslyckanden. Men i slutet av januari 2017 rapporterade indiska nyhetsställen att alla tre klockorna ombord på IRNSS-1A- satelliten (som lanserades i juli 2013 med en 10-årig förväntad livslängd) hade misslyckats och att en ersättningssatellit skulle sjösättas under andra halvåret 2017: dessa atomklockor sades levereras enligt ett avtal på fyra miljoner euro.

I juli 2017 rapporterade EU -kommissionen att de främsta orsakerna till störningarna har identifierats och åtgärder har vidtagits för att minska risken för ytterligare störningar hos satelliterna som redan finns i rymden. Enligt europeiska källor har ESA vidtagit åtgärder för att korrigera båda identifierade uppsättningarna av problem genom att byta ut en felaktig komponent som kan orsaka kortslutning i rubidiumklockorna och förbättra de passiva vätgasmaserklockorna på satelliter som fortfarande ska skjutas upp.

Avbrott

2019

Från 11 juli till 18 juli 2019 upplevde hela konstellationen ett "oförklarligt" signalavbrott med alla aktiva satelliter som visar "NOT USBLE" -status på Galileo -statussidan. Orsaken till incidenten var ett utrustningsfel i Galileo -markinfrastrukturen som påverkade beräkningen av tid och omloppsprognoser.

2020

Den 14 december 2020, med start klockan 0:00 UTC, upplevde Galileo en systemövergripande prestandaförsämring som varade i 6 timmar. GNSS -mottagare som ignorerade en "marginal" statusflagga i Galileodata kunde ha upplevt ett pseudorange -fel på upp till nästan 80 km. Problemet var relaterat till ett onormalt beteende hos en markklocks atomklocka i systemets tidsbestämningsfunktion.

Internationellt engagemang

I september 2003 gick Kina med i Galileo -projektet. Kina skulle investera 230 miljoner euro (302 miljoner dollar, 155 miljoner pund, 2,34 miljarder CNY ) i projektet under de följande åren.

I juli 2004 tecknade Israel ett avtal med EU om att bli partner i Galileo -projektet.

Den 3 juni 2005 undertecknade Europeiska unionen och Ukraina ett avtal för Ukraina att gå med i projektet, vilket framgår av ett pressmeddelande. I november 2005 gick Marocko också med i programmet.

I mitten av 2006 gick det offentligt-privata partnerskapet sönder och EU-kommissionen beslutade att nationalisera Galileo som ett EU-program. I november 2006 valde Kina istället att uppgradera BeiDou- navigationssystemet, dess då regionala satellitnavigationssystem. Beslutet berodde på säkerhetsproblem och problem med Galileo -finansiering.

Den 30 november 2007 enades de 27 medlemsstaterna i Europeiska unionen enhälligt om att gå vidare med projektet, med planer för baser i Tyskland och Italien. Spanien godkände inte under den första omröstningen, men godkände det senare samma dag. Detta förbättrade Galileoprojektets lönsamhet kraftigt: "EU: s verkställande direktör hade tidigare sagt att om det inte uppnås en överenskommelse i januari 2008, skulle det långproblematiska projektet i huvudsak vara dött".

Den 3 april 2009 gick även Norge med i programmet och lovade 68,9 miljoner euro till utvecklingskostnader och tillät sina företag att bjuda på byggentreprenader. Norge, även om det inte är medlem i EU, är medlem i ESA .

Den 18 december 2013 undertecknade Schweiz ett samarbetsavtal om att delta fullt ut i programmet och bidrog retroaktivt med 80 miljoner euro för perioden 2008–2013. Som medlem i ESA samarbetade det redan i utvecklingen av Galileo-satelliterna och bidrog med de toppmoderna vätgas-maser-klockorna. Schweiz ekonomiska åtagande för perioden 2014–2020 kommer att beräknas i enlighet med standardformeln för det schweiziska deltagandet i EU: s ramprogram för forskning .

I mars 2018 meddelade EU -kommissionen att Storbritannien kan uteslutas från delar av projektet (särskilt när det gäller den säkrade tjänsten PRS) efter dess utträde ur Europeiska unionen (EU). Som ett resultat planerar Airbus att flytta arbetet med markkontrollsegmentet (GCS) från sina lokaler i Portsmouth till en EU -stat. Brittiska tjänstemän har rapporterats söka juridisk rådgivning om de kan återkräva de 1,4 miljarder euro som investerats av Storbritannien, av de 10 miljarder euro som hittills spenderats. I ett tal vid konferensen EU Institute for Security Studies betonade EU: s chefsförhandlare med ansvar för Brexit -förhandlingarna , Michel Barnier , EU: s ståndpunkt att Storbritannien hade beslutat att lämna EU och därmed alla EU -program, inklusive Galileo. I augusti 2018 rapporterades att Storbritannien kommer att försöka skapa ett konkurrerande satellitnavigationssystem till Galileo efter Brexit. I december 2018 meddelade den brittiske premiärministern Theresa May att Storbritannien inte längre försöker återta investeringen, och vetenskapsministern Sam Gyimah avgick i frågan.

Systembeskrivning

Rymdssegment

Konstellationssynlighet från en plats på jordens yta

Från och med 2012 var systemet planerat att ha 15 satelliter i drift under 2015 och nå full drift 2020 med följande specifikationer:

  • 30 rymdfarkoster i omloppsbana (24 i full service och 6 reservdelar)
  • Orbitalhöjd: 23222 km ( MEO )
  • 3 orbitalplan , 56,0 ° lutning , stigande noder separerade med 120,0 ° longitud (8 operativa satelliter och 2 aktiva reservdelar per orbitalplan)
  • Satellitlivslängd:> 12 år
  • Satellitmassa: 675 kg
  • Satellitkroppens mått: 2,7 × 1,2 × 1,1 meter
  • Spännvidd av solsystem: 18,7 meter
  • Ström av solceller: 1,5 kW (livslängd)
  • Kraft för navigationsantenner: 155–265 W

Marksegment

Galileo IOT L-band-antenn vid ESTRACK Redu Station

Systemets omloppsbana och signalnoggrannhet styrs av ett marksegment som består av:

Signaler

Systemet sänder tre signaler: E1 (1575,42 MHz), E5 (1191,795 MHz) bestående av E5a (1176,45 MHz) och E5b (1207,14 MHz) och E6 (1278,75 MHz):

Galileo FOC -signaler
Parametrar E1-I E1-Q E5a E5b E6-I E6-Q
Bärfrekvens, MHz 1575,42 1575,42 1176,45 1207,14 1278,75 1278,75
Modulation CBOC (6,1,1/11) BOCcos (15,2,5) AltBOC (15,10) AltBOC (15,10) BPSK (5) BOCcos (10,5)

Tjänster

Galileo -systemet kommer att ha fyra huvudtjänster:

Öppen tjänst (OS)
Detta kommer att vara tillgängligt utan kostnad för alla som har lämplig massmarknadsutrustning. enkel timing och positionering ner till en meter (för dubbelmottagare, bäst fall).
Hög noggrannhetstjänst (HAS; som en följd av att omfattningen av den tidigare Galileo Commercial Service)
Noggrannhet till en centimeter gratis.
Public Regulated Service (PRS; krypterad)
Utformad för att vara mer robust, med mekanismer mot blockering och pålitlig problemdetektering. Begränsad till auktoriserade statliga organ.
Sök- och räddningstjänst (SAR)
Systemet hämtar nödfyrplatser; möjligt att skicka feedback, t.ex. att bekräfta att hjälp är på väg.

Den tidigare Safety of Life-tjänsten profileras om och det kommer troligen att vara upp till mottagaren att bedöma signalens integritet. (ARAIM: Advanced Receiver Autonomous Integrity Monitoring)

Begrepp

Space Passive Hydrogen Maser används i Galileo -satelliter som en huvudklocka för ett inbyggt tidssystem

Varje Galileo -satellit har två masterpassiva vätgasmaser -atomur och två sekundära rubidium -atomur som är oberoende av varandra. Eftersom exakta och stabila rymdkvalificerade atomklockor är viktiga komponenter för alla satellitnavigationssystem, så använder den fyrdubbla redundansen Galileo fungerar när inbyggda atomklockor misslyckas i rymden. De inbyggda passiva vätgasmaserklockornas precision är fyra gånger bättre än de inbyggda atomklockorna i rubidium och uppskattas till 1 sekund per 3 miljoner år (ett tidsfel på en nanosekund eller 1 miljarddels sekund (10 −9 eller 1 /1 000 000 000 sekunder) översätts till ett 30 centimeter (12 tum) positionsfel på jordens yta), och kommer att ge en exakt tidssignal för att tillåta en mottagare att beräkna den tid det tar signalen att nå den. Galileosatelliterna är konfigurerade för att köra en vätgasmaser -klocka i primärt läge och en rubidiumklocka som het backup. Under normala förhållanden alstrar vätgas -maser -klockan den referensfrekvens från vilken navigeringssignalen genereras. Skulle vätgasmaskinen stöta på något problem skulle en momentan övergång till rubidiumklockan utföras. Vid ett fel på den primära vätgasmasen kan den sekundära vätgasmasen aktiveras av marksegmentet för att ta över inom en tidsperiod som en del av det redundanta systemet. En klockövervaknings- och styrenhet tillhandahåller gränssnittet mellan de fyra klockorna och navigationssignalgeneratorn (NSU). Den överför signalen från den aktiva väte -huvudklockan till NSU och säkerställer också att frekvenserna som genereras av huvudklockan och den aktiva reservdelen är i fas, så att reservdelen kan ta över direkt om huvudklockan misslyckas. NSU -informationen används för att beräkna mottagarens position genom att trilaterera skillnaden i mottagna signaler från flera satelliter.

De passiva vätgasmaser- och rubidiumklockorna ombord är mycket stabila under några timmar. Om de lämnades att köra på obestämd tid, skulle deras tidtagning dock driva, så de måste synkroniseras regelbundet med ett nätverk av ännu mer stabila markbaserade referensklockor. Dessa inkluderar maser-klockor för aktivt väte och klockor baserade på cesiumfrekvensstandarden , som visar en mycket bättre medellång och långsiktig stabilitet än rubidium- eller passiva vätgasmaser-klockor. Dessa klockor på marken samlas tillsammans inom de parallellt fungerande Precise Timing -faciliteterna i Fucino- och Oberpfaffenhofen Galileo -kontrollcentra. De markbaserade klockorna genererar också en världsomspännande tidsreferens som kallas Galileo System Time (GST), standarden för Galileo -systemet och jämförs rutinmässigt med de lokala insikterna om UTC, UTC (k) för de europeiska frekvens- och tidslaboratorierna.

För mer information om konceptet med globala satellitnavigationssystem, se GNSS och GNSS positioneringsberäkning .

Europeiska GNSS servicecenter

Europeiska GNSS servicecenter är kontaktpunkten för Galileo -användares hjälp.

Den europeiska GNSS Service Center (GSC), som ligger i Madrid, är en integrerad del av Galileo och ger enda gränssnitt mellan Galileosystemet och Galileo användare. GSC publicerar Galileos officiella dokumentation, marknadsför Galileos nuvarande och framtida tjänster över hela världen, stöder standardisering och distribuerar Galileo -almanackor, efemerier och metadata.

GSC User Helpdesk är kontaktpunkten för Galileos användarhjälp. GSC besvarar frågor och samlar in incidentaviseringar från användare på Galileo. Helpdesk är kontinuerligt tillgänglig för alla Galileo -användare över hela världen via GSC: s webbportal.

GSC tillhandahåller uppdaterad Galileo -konstellationsstatus och informerar om planerade och oplanerade händelser genom Notice Advisory to Galileo Users (NAGU). GSC publicerar Galileos referensdokumentation och allmän information om Galileo -tjänster och signalbeskrivning och Galileos prestandarapporter.

Sök och rädda

Galileo ska tillhandahålla en ny global sök- och räddningsfunktion (SAR) som en del av MEOSAR -systemet . Satelliter kommer att utrustas med en transponder som kommer att vidarebefordra nödsignaler från nödfyrar till räddningskoordinationscentralen , som sedan kommer att inleda en räddningsinsats. Samtidigt beräknas systemet ge en signal, Return Link Message (RLM), till nödfyren, som informerar dem om att deras situation har upptäckts och hjälp är på väg. Den senare funktionen är ny och anses vara en stor uppgradering jämfört med det befintliga Cospas-Sarsat-systemet , som inte ger användaren feedback. Tester i februari 2014 visade att för Galileos sök- och räddningsfunktion , som fungerar som en del av det befintliga internationella Cospas-Sarsat-programmet, kan 77% av simulerade nödlägen identifieras inom 2 km och 95% inom 5 km.

Galileo Return Link Service (RLS), som tillåter bekräftelse på nödmeddelanden som tagits emot genom konstellationen, gick live i januari 2020.

Konstellation

Sammanfattning av satelliter , från och med den 21 januari 2021
Blockera
lanseringsperiod
Satellituppskjutningar I drift
och frisk
Full framgång Fel Planerad
GIOVE 2005–2008 2 0 0 0
IOV 2011–2012 4 0 0 3
FOC Från 2014 20 2 12 19
G2G Från 2024 0 0 12 0
Total 26 2 24 22

Galileo satellit testbäddar: GIOVE

GIOVE-A lanserades framgångsrikt den 28 december 2005.

Under 2004 validerade Galileo System Test Bed Version 1 (GSTB-V1) -projektet algoritmerna på jorden för Orbit Determination och Time Synchronization (OD&TS). Detta projekt, som leds av ESA och European Satellite Navigation Industries , har gett industrin grundläggande kunskap för att utveckla uppdragssegmentet i Galileos positioneringssystem.

En tredje satellit, GIOVE-A2 , var ursprungligen planerad att byggas av SSTL för sjösättning under andra halvåret 2008. Byggandet av GIOVE-A2 avbröts på grund av den framgångsrika lanseringen och omloppsoperationen av GIOVE-B .

Den GIOVE Mission segmentet drivs av europeisk satellitnavigering Industries använde GIOVE-A / B- satelliter för att tillhandahålla experimentella resultat baserade på verkliga data som ska användas för riskbegränsning för IOV satelliter som följde på från provningsanläggningar. ESA organiserade det globala nätverket av markstationer för att samla in mätningar av GIOVE-A/B med hjälp av GETR-mottagare för ytterligare systematisk studie. GETR -mottagare levereras av Septentrio samt de första Galileo -navigationsmottagarna som används för att testa systemets funktion i ytterligare skeden av dess distribution. Signalanalys av GIOVE-A/B- data bekräftade framgångsrik drift av alla Galileosignaler med spårningsprestanda som förväntat.

I-Orbit Validation (IOV) satelliter

Dessa testbäddssatelliter följdes av fyra IOV Galileo -satelliter som ligger mycket närmare den slutliga Galileo -satellitdesignen. Den sök och räddning (SAR) funktionen också installeras. De två första satelliterna lanserades den 21 oktober 2011 från Center Spatial Guyanais med en Soyuz- launcher, de andra två den 12 oktober 2012. Detta möjliggör viktiga valideringstester, eftersom jordbaserade mottagare som i bilar och telefoner måste "se" minst fyra satelliter för att beräkna sin position i tre dimensioner. De fyra IOV Galileo -satelliterna konstruerades av Astrium GmbH och Thales Alenia Space . Den 12 mars 2013 utfördes en första fix med de fyra IOV -satelliterna. När denna IOV-fas (In-Orbit Validation) har slutförts kommer de återstående satelliterna att installeras för att nå full operativ kapacitet.

Satelliter med full driftskapacitet (FOC)

Den 7 januari 2010 meddelades att kontraktet för att bygga de första 14 FOC -satelliterna tilldelades OHB System och Surrey Satellite Technology Limited (SSTL) . Fjorton satelliter kommer att byggas till en kostnad av 566 miljoner euro (510 miljoner pund; 811 miljoner dollar). Arianespace kommer att skjuta upp satelliterna för en kostnad av 397 miljoner euro (358 miljoner pund; 569 miljoner dollar). Europeiska kommissionen meddelade också att 85 miljoner euro kontrakt för systemstöd som täcker industritjänster som krävs av ESA för integration och validering av Galileo -systemet hade tilldelats Thales Alenia Space . Thales Alenia Space underleverantörer till Astrium GmbH och säkerhet till Thales Communications .

I februari 2012 tilldelades ytterligare en order på åtta satelliter till OHB Systems för 250 miljoner euro (327 miljoner dollar), efter att ha erbjudit EADS Astrium anbud. Därmed kommer totalen till 22 FOC -satelliter.

Den 7 maj 2014 landade de två första FOC -satelliterna i Guyana för deras gemensamma uppskjutning planerad under sommaren Ursprungligen planerad för sjösättning under 2013, problem med verktyg och upprättande av produktionslinjen för montering ledde till ett års fördröjning i serieproduktionen av Galileo -satelliter. Dessa två satelliter (Galileo-satelliter GSAT-201 och GSAT-202) lanserades den 22 augusti 2014. Namnen på dessa satelliter är Doresa och Milena uppkallade efter europeiska barn som tidigare hade vunnit en ritningstävling. Den 23 augusti 2014 meddelade lanseringstjänstleverantören Arianespace att flygningen VS09 upplevde en anomali och att satelliterna injicerades i en felaktig bana. De hamnade i elliptiska banor och kunde därför inte användas för navigering. Men det var senare möjligt att använda dem för att utföra ett fysikaliskt experiment, så de var inte en fullständig förlust.

Satelliterna GSAT-203 och GSAT-204 lanserades framgångsrikt den 27 mars 2015 från Guiana Space Center med hjälp av en Soyuz fyrstegsraket. Med samma Soyuz-bärraket och startplatta lanserades satelliterna GSAT-205 (Alba) och GSAT-206 (Oriana) framgångsrikt den 11 september 2015.

Satelliterna GSAT-208 (Liene) och GSAT-209 (Andriana) lanserades framgångsrikt från Kourou, Franska Guyana, med Soyuz-bärraketen den 17 december 2015.

Satelliterna GSAT-210 (Daniele) och GSAT-211 (Alizée) lanserades den 24 maj 2016.

Från och med november 2016 kommer distributionen av de senaste tolv satelliterna att använda en modifierad Ariane 5 -bärraket, namngiven Ariane 5 ES, som kan placera fyra Galileo -satelliter i omloppsbana per uppskjutning.

Satelliterna GSAT-207 (Antonianna), GSAT-212 (Lisa), GSAT-213 (Kimberley), GSAT-214 (Tijmen) lanserades framgångsrikt från Kourou, Franska Guyana, den 17 november 2016 på en Ariane 5 ES.

Den 15 december 2016 började Galileo erbjuda Initial Operational Capability (IOC). De tjänster som för närvarande erbjuds är Open Service, Public Regulated Service och Search and Rescue Service.

Satelliterna GSAT-215 (Nicole), GSAT-216 (Zofia), GSAT-217 (Alexandre), GSAT-218 (Irina) lanserades framgångsrikt från Kourou, Franska Guyana, den 12 december 2017 på en Ariane 5 ES.

Satelliterna GSAT-219 (Tara), GSAT-220 (Samuel), GSAT-221 (Anna), GSAT-222 (Ellen) lanserades framgångsrikt från Kourou, Franska Guyana, den 25 juli 2018 på en Ariane 5 ES.

Andra generationens (G2G) satelliter

Från och med 2014 har ESA och dess branschpartners påbörjat studier om Galileos andra generationens satelliter, som kommer att presenteras för EG under lanseringsperioden i slutet av 2020 -talet. En idé är att använda elektrisk framdrivning , vilket skulle eliminera behovet av en övre etapp under uppskjutning och tillåta satelliter från en enda sats att sättas in i mer än ett orbitalplan. Den nya generationens satelliter förväntas vara tillgängliga år 2025. och tjänar till att förstärka det befintliga nätverket. Den 20 januari 2021 tillkännagav EU -kommissionen att den hade beviljat ett kontrakt på 1,47 miljarder euro till Thales Alenia Space och Airbus Defense and Space för sex rymdfarkoster av Galileos andra generationens satelliter. Undertecknandet av avtalen till Thales Alenia Space och Airbus Defense and Space, planerat den 29 januari 2021, har avbrutits av EU -domstolen efter en protest från OHB SE, den förlorande budgivaren. OHB -protesten vid EG -domstolen bygger på ”anklagelser om stöld av företagshemligheter”, och syftar till både avstängning av kontraktsunderskrifterna och upphävande av kontraktstilldelningen.

Applikationer och effekt

Vetenskapsprojekt med Galileo

I juli 2006 inledde ett internationellt konsortium av universitet och forskningsinstitutioner en studie av potentiella vetenskapliga tillämpningar av Galileo -stjärnbilden. Detta projekt, som heter GEO6, är en bred studie inriktad på det allmänna vetenskapliga samfundet, med syfte att definiera och implementera nya tillämpningar av Galileo.

Bland de olika GNSS -användare som identifierats av det gemensamma företaget Galileo, GEO6, riktar projektet sig till Scientific User Community (UC). GEO6 -projektet syftar till att främja möjliga nya tillämpningar inom det vetenskapliga UC för GNSS -signaler, och särskilt Galileo.

AGILE-projektet är ett EU-finansierat projekt för studier av de tekniska och kommersiella aspekterna av platsbaserade tjänster (LBS) . Den innehåller teknisk analys av fördelarna med Galileo (och EGNOS) och studerar hybridisering av Galileo med andra positioneringstekniker (nätverksbaserade, WLAN, etc.). Inom dessa projekt implementerades och demonstrerades några pilotprototyper.

På grundval av det potentiella antalet användare, potentiella intäkter för Galileo Operating Company eller Concessionaire (GOC), internationell relevans och innovationsnivå, kommer en uppsättning prioriterade applikationer (PA) att väljas ut av konsortiet och utvecklas inom tids- ram för samma projekt.

Dessa applikationer hjälper till att öka och optimera användningen av EGNOS- tjänsterna och de möjligheter som Galileo Signal Test-Bed (GSTB-V2) och Galileo (IOV) -fasen erbjuder.

Alla Galileo -satelliter är utrustade med laserreflektorarrays som gör att de kan spåras av stationerna i International Laser Ranging Service. Satellitlaser som sträcker sig från Galileo -satelliter används för validering av satellitbanor, bestämning av parametrar för jordrotation och för de kombinerade lösningarna som innehåller laser- och mikrovågsobservationer.

Mottagare

Samsung Galaxy S8+ smartphones som tar emot Galileo och andra GNSS -signaler

Alla större GNSS-mottagarchips stöder Galileo och hundratals slutanvändare är kompatibla med Galileo. De första tvåfrekventa GNSS-kompatibla Android-enheterna som spårar mer än en radiosignal från varje satellit, E1- och E5a-frekvenser för Galileo, var Huawei Mate 20- linjen, Xiaomi Mi 8 , Xiaomi Mi 9 och Xiaomi Mi MIX 3 . I juli 2019 fanns det mer än 140 Galileo-aktiverade smartphones på marknaden varav 9 var dubbla frekvensaktiverade. En omfattande lista över aktiverade enheter, för olika användningsområden, på land, till sjöss och i luften uppdateras ofta EU: s webbplats. Den 24 december 2018 godkände EU -kommissionen ett mandat för alla nya smartphones att implementera Galileo för E112 -stöd .

Från och med 1 april 2018 måste alla nya fordon som säljs i Europa stödja eCall , ett automatiskt nödsystem som ringer 112 och överför Galileo -lokaliseringsdata vid en olycka.

Fram till slutet av 2018 var Galileo inte godkänt för användning i USA, och som sådan fungerade det bara variabelt på enheter som kunde ta emot Galileo -signaler inom USA: s territorium. Federal Communications Commission: s ståndpunkt i frågan var (och förblir) att mottagare av icke-GPS-radionavigeringssatellitsystem (RNSS) måste beviljas licens för att ta emot nämnda signaler. EU begärde ett undantag från detta krav för Galileo och lämnades in 2015, och den 6 januari 2017 begärdes allmän kommentar i frågan. Den 15 november 2018 beviljade FCC det begärda undantaget och uttryckligen tillät icke-federala konsumentenheter att få åtkomst till Galileo E1- och E5-frekvenser. De flesta enheter, inklusive smartphones, kräver dock fortfarande operativsystemuppdateringar eller liknande uppdateringar för att tillåta användning av Galileo -signaler i USA.

Mynt

Österrikiskt € 25 European Satellite Navigation mynt , baksida

Det europeiska satellitnavigationsprojektet valdes ut som huvudmotiv för ett mycket högt samlarmynt: det österrikiska europeiska satellitnavigationsmyntet , präglat den 1 mars 2006. Myntet har en silverring och guldbrunt niobium "piller". Omvänt visar niob -delen navigationssatelliter som kretsar kring jorden. Ringen visar olika transportsätt, för vilka satellitnavigering utvecklades: ett flygplan, en bil, en lastbil, ett tåg och ett containerskip.

Se även

Konkurrerande system

Övrig

Anteckningar

Referenser

Bibliografi

Vidare läsning

  • Psiaki, ML, "Block Acquisition of weak GPS signals in a software receiver", Proceedings of ION GPS 2001, the 14th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, Salt Lake City, Utah, 11–14 September 2001, s. 2838–2850.
  • Bandemer, B., Denks, H., Hornbostel, A., Konovaltsev, A., "Prestanda av förvärvsmetoder för Galileo SW -mottagare", European Journal of Navigation, Vol.4, nr 3, s. 17–19, Juli 2006
  • Van Der Jagt, Culver W. Galileo: The Declaration of European Independence  : a dissertation (2002). CALL #JZ1254 .V36 2002, Beskrivning xxv, 850 sid. : sjuk. ; 30 cm + 1 CD-ROM

externa länkar