A Quasi-Zenith Satellite System (QZSS), "Quasi-Zenith Satellite System" ( Jap. 準天頂 juntencho: ) egy regionális időszinkronizációs rendszer és a GPS egyik differenciálkorrekciós rendszerének projektje , amelynek jelei elérhető Japánban . Az első Michibiki műholdat (みちびき, "útmutató") 2010. szeptember 11-én bocsátották fel [1] .
A QZSS mobilalkalmazásokhoz, kommunikációs szolgáltatások (videó, audio és egyéb adatok) biztosítására és globális helymeghatározásra szolgál. Ami a helymeghatározási szolgáltatásokat illeti, a QZSS maga korlátozott pontosságot biztosít, és nem működik offline a jelenlegi specifikáció szerint. A felhasználók szemszögéből a QZSS differenciálkorrekciós rendszerként jelenik meg . A QZSS helymeghatározó rendszer a geostacionárius műholdakkal együtt tud működni az épülő japán MTSAT rendszerben, amely maga is egy differenciálkorrekciós rendszer, hasonlóan az Egyesült Államokban épített WAAS -hoz .
A rendszer üzembe helyezése az esetek 99,8%-ára növeli a 3D műholdas navigáció elérhetőségét Japánban. A műholdak közeli zenithelyzetének további előnye, hogy a megapoliszok körülményei között jeleiket nem árnyékolják és nem verik vissza a sokemeletes épületek falai.
A japán kormány 2002-ben hagyta jóvá a kvázi légvédelmi műholdrendszer átfogó projektjét. Ide tartozott az Advanced Space Business Corporation (ASBC), a Mitsubishi Electric Corp. , Hitachi Kft. és a GNSS Technologies Inc. A rendszert kezdetben három műholdas rendszernek tervezték, 2005-ben 2008-ban és 2009-ben tervezték műholdak felbocsátását. [2] Az ASBC azonban 2007-ben megszűnt. A munkát a Satellite Positioning Research and Application Center (SPAC) folytatta. A SPAC a japán kormány négy osztályának tulajdona: Oktatási, Kulturális, Sport-, Tudományos és Technológiai Minisztérium ; belügyek és kommunikáció; a Gazdasági, Kereskedelmi és Ipari Minisztérium és a Föld-, Infrastruktúra-, Közlekedési és Idegenforgalmi Minisztérium [3] .
2013 márciusában a japán kabinet bejelentette, hogy a QZSS rendszert három műholdról négyre kívánja bővíteni, és az összes műhold teljes felbocsátását 2017 végére tolják. Három következő műhold építésének fővállalkozójaként a Mitsubishi Electricet választották, amellyel 526 millió dolláros szerződést írtak alá. [4]
A rendszer első műholdját 2010-ben, a másik hármat 2017-ben bocsátották fel. [5] [6] A négy műholdból álló rendszer hivatalos teljes körű működését 2018. november 1-jén indították el. [7]
A jövőben 2024-re a műholdkonstelláció méretét 7 műholdra, [8] szintén 1 tartalékra tervezik növelni . [9]
A QZSS kétféleképpen javíthatja a GPS teljesítményét: egyrészt a GPS-jelek elérhetőségének növelésével, másrészt a GPS-navigációs rendszerek pontosságának és megbízhatóságának javításával.
Mivel a QZSS műholdakról továbbított GPS rendelkezésre állási jelek kompatibilisek a továbbfejlesztett GPS-jelekkel, és így interoperábilisak, a QZSS L1C/A, L1C, L2C és L5 jeleket továbbít. Ez csökkenti a szükséges változtatásokat a vevők specifikációjában és kialakításában.
Az önálló GPS-rendszerhez képest a kombinált GPS és QZSS rendszer jobb teljesítményt nyújt azáltal, hogy kiválasztja az L1-SAIF és LEX jeleken keresztül továbbított korrekciós adatok tartományát QZS-szel. A megbízhatóságot a műholdállapot-adatok továbbítása is javítja. Egyéb adatok is rendelkezésre állnak a GPS-műholdak keresésének javítása érdekében.
A QZS műholdak eredeti tervei szerint kétféle atomóra volt: egy hidrogénmaser és egy rubídium alapú atomóra . A passzív hidrogénmaser fejlesztése 2006-ban leállt. A helymeghatározó jelet atomrubídium óra segítségével állítják elő, és a GPS időreferencia rendszeréhez hasonló architektúrát használnak. A QZSS képes lesz a kétirányú műholdas idő- és frekvenciaátvitel (TWSTFT) használatára is, amellyel alapvető ismereteket gyűjtenek a műholdórák űrbeli viselkedéséről és egyéb kutatási célokról.
Bár az időmérő rendszer (TKS) első generációja rubídium atomórán fog alapulni, az első QZS műhold egy kísérleti időmérő rendszer prototípusát hordozza majd. A kétéves keringési tesztszakasz első felében előzetes tesztekkel vizsgálják az atomóra nélküli időmérő technológia megvalósíthatóságát, amelyet később a második generációs QZSS műholdakon alkalmaznak majd.
Az említett TKS technológia egy új műholdidőmérő rendszer, amely nem igényel atomórát a fedélzeten, mint a jelenlegi fejlesztés alatt álló GPS, GLONASS és Galileo műholdak esetében. Ezt a koncepciót a szinkronizálási rendszer és az egyszerűsített fedélzeti órával kombinált szinkronizálási rendszer jellemzi, amely adó-vevőként működik, és pontos időinformációkat közvetít távolról, amelyet egy földi időszinkronizációs hálózat szolgáltat. Ez lehetővé teszi a rendszer optimális működését, amikor a műholdak közvetlenül érintkeznek a földi állomással, így a rendszer alkalmas a QZSS-ben való használatra. A kis tömeg és a műholdak gyártási és felbocsátásának alacsony költsége jelentős előnye egy ilyen új rendszernek. Egy ilyen rendszer áttekintését, valamint a QZSS időszinkronizálási hálózatának két lehetséges lehetőségét tanulmányozták és publikálták Fabrizio Tappero (Fabrizio Tappero) [10] munkájában.
A QZSS földi szegmense egy tsukubai fő vezérlőállomást , Okinawában két nyomkövetési és kommunikációs megfigyelő állomást, valamint nyolc felügyeleti állomást foglal magában, amelyek helyét a lehető legnagyobb földrajzi megfigyelési lefedettség érdekében választották ki.
A fővezérlő állomás az összes megfigyelőállomásról fogadja a telemetriai adatokat, a fedélzeti atomórák és a műholdpályaelemek időbeli eltéréseit megbecsüli és a számítottakból előrejelzi, ezek alapján navigációs üzeneteket generál a műholdak felé más állomásokon keresztül történő továbbításhoz.
A nyomkövető és kommunikációs vezérlőállomások figyelik a műholdak állapotát, és időbélyegeket küldenek nekik a földi atomórákról, valamint a fő vezérlőállomástól kapott navigációs üzeneteket.
A műholdak jeleit fogadó és az irányítóközpont felé továbbító megfigyelőállomások a japán szigeteken kívül Bangkokban , Bangalore -ban, Canberrában , Hawaii -on és Guam szigetén is találhatók . [tizenegy]
A műholdas rendszer földi infrastruktúrájának tervezését, kivitelezését és karbantartását, majd 15 évig tartó üzemeltetését a kifejezetten erre a célra létrehozott QZSS Services Inc. végzi. , a NEC Corp. leányvállalata. , amellyel a japán kormány több mint 1,2 milliárd dollár értékű szerződést írt alá erre a célra [4]
| Műhold | Felület | Indítás dátuma ( UTC ) | hordozórakéta | Pálya | NSSDC azonosító | SCN | Állapot |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| QZS-1 (Michibiki-1) (Michibiki-1) | ETS-VIII | 2010. szeptember 11 | H-IIA 202 F18 | QZO [12] ( Tundra ) | 2010-045A | 37158 | jelenlegi |
| QZS-2 (Michibiki-2) (Michibiki-2) | DS-2000 | 2017. június 1 | H-IIA 202 F34 | QZO (tundra) | 2017-028A | 42738 | színészet [13] |
| QZS-3 (Michibiki-3) (Michibiki-3) | DS-2000 | 2017. augusztus 19 | H-IIA 204 F35 | GSO | 2017-048A | 42917 | színészet [14] |
| QZS-4 (Michibiki-4) (Michibiki-4) | DS-2000 | 2017. október 9. [15] | H-IIA 202 F36 | QZO (tundra) | 2017-062A | 42965 | színészet [16] |
| QZS-1R (Michibiki-1R) (Michibiki-1R) | DS-2000 | 2021. október 26 | H-IIA 202 F44 | 2021-096A | 49336 | jelenlegi |
A QZSS rendszer a japán JGS geodéziai rendszert (Japanese geodetic system) használja, amely paramétereiben közel áll az ITRF-hez. A fő JGS ellipszoid paraméterei megfelelnek az 1980-as geodéziai koordinátarendszernek, beleértve a Föld gravitációs középpontjának helyzetét és a tengelyek tájolását [17] .
Három műhold mozog 8 órás időközönként egy geoszinkron magas elliptikus pályán Quasi-Zenith Satellite Orbit (QZO) (az orosz megfelelője "Tundra" ). Az ilyen pályák lehetővé teszik, hogy a műhold több mint 12 órát tartózkodjon naponta több mint 70°-os emelkedési szöggel (vagyis a műhold az idő nagy részében majdnem a zenitben van ). Ez magyarázza a "kvázi-zenit" kifejezést, vagyis a "zeniten látszó" kifejezést, amely a rendszer nevét adta. Egy másik műhold geostacionárius pályán áll az egyenlítő feletti ponton, körülbelül Japán hosszúsági fokán. [4] [8]
A három geoszinkron műhold névleges pályaelemei a következők:
A QZSS műholdak pályájának Kepleri elemei [11]| Korszak | 2009-12-26 12:00 UTC |
| főtengely ( a ) | 42 164 km |
| Excentricitás ( e ) | 0,075 ± 0,015 |
| dőlés ( i ) | 43° ± 4° |
| Növekvő csomópont hosszúság ( Ω ) | 195° (kezdeti) |
| Perigee argumentum ( ω ) | 270° ± 2° |
| Átlagos anomália ( M 0 ) | 305° (kezdeti) |
| A szárazföldi út középső hosszúsága | 135° K d) ± 5° |
| Navigációs rendszerek | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Műhold |
| ||||||
| Talaj | |||||||
| Differenciálkorrekciós rendszerek | |||||||