Galileo (satellitnavigation) - Galileo (satellite navigation)

Galileo
Galileo logo.svg

Oprindelsesland europæiske Union
Operatør (er) EUSPA , ESA
Type Civil , kommerciel
Status Indledende tjenester
Dækning Global
Nøjagtighed 1 meter (offentlig)
1 cm (krypteret)
Konstellationsstørrelse
I alt satellitter 30
Satellitter i kredsløb 24 brugbare, 2 utilgængelige og 2 pensionister (12/2020)
Første lancering 2011
I alt lanceringer 28
Orbitale egenskaber
Regime (r) 3 × MEO fly
Orbitalhøjde 23.222 kilometer (14.429 mi)
Andre detaljer
Koste € 10 mia

Galileo er et globalt navigationssatellitsystem (GNSS), der blev live i 2016, skabt af EU via European Space Agency (ESA), der drives af European Union Agency for the Space Program (EUSPA), med hovedsæde i Prag , Tjekkiet , med to grundoperationscentre i Fucino , Italien og Oberpfaffenhofen , Tyskland . Projektet på 10 milliarder euro er opkaldt efter den italienske astronom Galileo Galilei . Et af målene med Galileo er at tilvejebringe et uafhængigt positioneringssystem med høj præcision, så europæiske nationer ikke behøver at stole på den amerikanske GPS eller de russiske GLONASS- systemer, som til enhver tid kan deaktiveres eller nedbrydes af deres operatører. Brugen af ​​grundlæggende (lavere præcision) Galileo-tjenester er gratis og åben for alle. Funktionerne med højere præcision vil være tilgængelige gratis. Galileo er beregnet til at levere vandrette og lodrette positionsmålinger inden for 1 meters præcision og bedre positioneringstjenester på højere breddegrader end andre positioneringssystemer. Galileo skal også levere en ny global søge- og redningsfunktion (SAR) som en del af MEOSAR -systemet .

Den første Galileo-testsatellit, GIOVE-A , blev opsendt den 28. december 2005, mens den første satellit, der var en del af det operationelle system, blev lanceret den 21. oktober 2011. I juli 2018 blev 26 af de planlagte 30 aktive satellitter (inklusive reservedele) var i kredsløb. Galileo begyndte at tilbyde Early Operational Capability (EOC) den 15. december 2016 og leverede indledende tjenester med et svagt signal og forventedes at nå fuld operationel kapacitet (FOC) i 2020. Den fulde Galileo -konstellation vil bestå af 24 aktive satellitter, hvilket forventes i 2021. Det forventes, at den næste generation af satellitter vil begynde at blive operationelle efter 2025 for at erstatte ældre udstyr, som derefter kan bruges til backupfunktioner.

I begyndelsen af ​​2020 var der 26 opsendte satellitter i stjernebilledet: 22 i brugbar stand (dvs. satellitten er operationel og bidrager til serviceydelsen), to satellitter er i "test" og to andre er ikke tilgængelige for brugerne. Ud af 22 aktive satellitter var tre fra IOV-typerne (In-Orbit Validation) og 19 af FOC-typerne. To test -FOC -satellitter kredser om jorden i meget excentriske kredsløb, hvis orientering ændrer sig i forhold til andre Galileo -orbitalplan. Galileo-systemet har en større nøjagtighed end GPS , med en nøjagtighed på mindre end en meter ved brug af broadcast ephemeris (GPS: tre meter) og en signal-in-space range error (SISRE) 1,6 cm (GPS: 2,3 cm, GLONASS og BeiDou: 4-6 cm) ved brug af realtidskorrektioner til satellitbaner og ure.

Historie

Hovedkvarter for Galileo -systemet i Prag

Hovedmål

I 1999 blev de forskellige koncepter for de tre vigtigste bidragydere i ESA (Tyskland, Frankrig og Italien) for Galileo sammenlignet og reduceret til en af ​​et fælles team af ingeniører fra alle tre lande. Den første fase af Galileo -programmet blev officielt aftalt den 26. maj 2003 af EU og European Space Agency . Systemet er primært beregnet til civil brug, i modsætning til de mere militærorienterede systemer i USA ( GPS ), Rusland ( GLONASS ) og Kina ( BeiDou ). Det europæiske system vil kun blive genstand for nedlukning til militære formål under ekstreme omstændigheder (som væbnet konflikt). De lande, der bidrager mest til Galileo -projektet, er Italien og Tyskland .

Finansiering

Det Europa-Kommissionen havde nogle problemer med at finansiere projektets næste fase, efter flere angiveligt "per annum" salg projektion grafer for projektet blev udsat i november 2001 som "kumulative" fremskrivninger, der for hvert år projiceres medtaget alle tidligere års salgserfaring. Den opmærksomhed, der blev henledt til denne multibillion-euro voksende fejl i salgsprognoser, resulterede i en generel bevidsthed i kommissionen og andre steder om, at det var usandsynligt, at programmet ville give det investeringsafkast, som tidligere var blevet foreslået for investorer og beslutningstagere. Den 17. januar 2002 oplyste en talsmand for projektet, at "som følge af amerikansk pres og økonomiske vanskeligheder er" Galileo næsten død ".

Et par måneder senere ændrede situationen sig imidlertid dramatisk. EU-medlemsstaterne besluttede, at det var vigtigt at have en satellitbaseret positionerings- og tidsinfrastruktur, som USA ikke let kunne slukke i tider med politisk konflikt.

Den Europæiske Union og European Space Agency blev i marts 2002 enige om at finansiere projektet, i afventning af en gennemgang i 2003 (som blev afsluttet den 26. maj 2003). Startomkostningerne for perioden, der slutter i 2005, anslås til € 1,1 mia. De nødvendige satellitter (det planlagte antal er 30) skulle blive lanceret mellem 2011 og 2014, med systemet i gang og under civil kontrol fra 2019. De endelige omkostninger anslås til 3 milliarder euro, inklusive infrastrukturen på jorden , bygget i 2006 og 2007. Planen var, at private virksomheder og investorer investerede mindst to tredjedele af omkostningerne ved implementering, hvor EU og ESA delte de resterende omkostninger. Basen Open Service skal være tilgængelig uden beregning for alle med en Galileo-kompatibel modtager , med en krypteret højere båndbredde med forbedret præcision Commercial Service oprindeligt planlagt til at være tilgængelig for en pris, men i februar 2018 service med høj nøjagtighed (HAS) (levering af præcise punktpositioneringsdata på E6 -frekvensen) blev enige om at blive stillet frit til rådighed, idet autentificeringstjenesten forbliver kommerciel. I begyndelsen af ​​2011 havde omkostningerne til projektet kørt 50% i forhold til de oprindelige skøn.

Spænding med USA

Et brev fra december 2001 fra USA's viceforsvarsminister Paul Wolfowitz til ministrene i EU -staterne , hvor der blev peget på mulige kompatibilitetsproblemer.

Galileo er beregnet til at være et EU -civilt GNSS, der giver alle brugere adgang til det. I første omgang reserverede GPS signalet af højeste kvalitet til militær brug, og det tilgængelige signal til civil brug blev forsætligt forringet ( selektiv tilgængelighed ). Dette ændrede sig med, at præsident Bill Clinton underskrev et politisk direktiv i 1996 om at deaktivere selektiv tilgængelighed. Siden maj 2000 er det samme præcisionssignal givet til både civile og militæret.

Da Galileo var designet til at give den højest mulige præcision (større end GPS) til nogen, var USA bekymret for, at en fjende kunne bruge Galileo -signaler i militære angreb mod USA og dets allierede (nogle våben som missiler bruger GNSS'er til vejledning). Den frekvens, der oprindeligt blev valgt for Galileo, ville have gjort det umuligt for USA at blokere Galileo -signalerne uden også at forstyrre sine egne GPS -signaler. USA ønskede ikke at miste deres GNSS -kapacitet med GPS, mens de nægtede fjender brugen af ​​GNSS. Nogle amerikanske embedsmænd blev især bekymrede, da kinesisk interesse for Galileo blev rapporteret.

En anonym EU -embedsmand hævdede, at de amerikanske embedsmænd antydede, at de kunne overveje at skyde Galileo -satellitter ned i tilfælde af en større konflikt, hvor Galileo blev brugt i angreb mod amerikanske styrker. EU's holdning er, at Galileo er en neutral teknologi, der er tilgængelig for alle lande og alle. I første omgang ønskede EU -embedsmænd ikke at ændre deres oprindelige planer for Galileo, men de har siden nået det kompromis, at Galileo skal bruge forskellige frekvenser. Dette tillader blokering eller jamming af enten GNSS uden at påvirke den anden.

GPS og Galileo

Orbit størrelse sammenligning af GPS , GLONASS , Galileo , Beidou-2 , og Iridium konstellationer, den internationale rumstation , at Hubble-rumteleskopet , og geostationære bane (og dens kirkegård kredsløb ), med Van Allen stråling bælter og Jorden til skalaen.
Den Moon 's kredsløb er omkring 9 gange så stort som geostationære bane. (I SVG -filen skal du holde markøren over en bane eller dens etiket for at markere den; klik for at indlæse dens artikel.)

En af grundene til at udvikle Galileo som et uafhængigt system var, at positionsoplysninger fra GPS kan gøres væsentligt unøjagtige ved bevidst anvendelse af universal selektiv tilgængelighed (SA) fra det amerikanske militær. GPS er meget udbredt på verdensplan til civile applikationer; Galileos fortalere argumenterede for, at civil infrastruktur, herunder flynavigation og landing, ikke udelukkende bør stole på et system med denne sårbarhed.

Den 2. maj 2000 blev den selektive tilgængelighed deaktiveret af USA's præsident, Bill Clinton ; i slutningen af ​​2001 bekræftede den enhed, der administrerer GPS'en, at den ikke havde til hensigt at aktivere selektiv tilgængelighed igen. Selvom der stadig findes selektiv tilgængelighed, meddelte det amerikanske forsvarsministerium den 19. september 2007, at nyere GPS -satellitter ikke ville være i stand til at implementere selektiv tilgængelighed; bølgen af Block IIF -satellitter, der blev lanceret i 2009, og alle efterfølgende GPS -satellitter, angives ikke at understøtte selektiv tilgængelighed. Da gamle satellitter udskiftes i GPS Block III -programmet, vil selektiv tilgængelighed ophøre med at være en mulighed. Moderniseringsprogrammet indeholder også standardiserede funktioner, der gør det muligt for GPS III og Galileo-systemer at fungere sammen, hvilket gør det muligt at udvikle modtagere til at udnytte GPS og Galileo sammen for at skabe et endnu mere præcist GNSS.

Samarbejde med USA

I juni 2004 indvilligede EU i en underskrevet aftale med USA i at skifte til en binær offset -bærermodulering 1.1, eller BOC (1,1), hvilket tillader sameksistens af både GPS og Galileo og den fremtidige kombinerede brug af begge systemer. Den Europæiske Union enedes også om at tage fat på "gensidige bekymringer vedrørende beskyttelsen af ​​de allieredes og USA's nationale sikkerhedskapaciteter".

Første eksperimentelle satellitter: GIOVE-A og GIOVE-B

Den første eksperimentelle satellit, GIOVE-A , blev opsendt i december 2005 og blev efterfulgt af en anden testsatellit , GIOVE-B , der blev lanceret i april 2008. Efter en vellykket gennemførelse af In-Orbit Validation (IOV) fase blev yderligere satellitter opsendt . Den 30. november 2007 indgik de 27 involverede transportministre i EU enighed om, at Galileo skulle være operationel i 2013, men senere pressemeddelelser tyder på, at den blev forsinket til 2014.

Finansiering igen, styringsspørgsmål

I midten af ​​2006 faldt det offentlig-private partnerskab i stykker, og Europa-Kommissionen besluttede at nationalisere Galileo-programmet.

I begyndelsen af ​​2007 havde EU endnu ikke besluttet, hvordan man skulle betale for systemet, og projektet siges at være "i dyb krise" på grund af mangel på flere offentlige midler. Den tyske transportminister Wolfgang Tiefensee var særligt i tvivl om konsortiets evne til at afslutte kampene på et tidspunkt, hvor kun en testbed -satellit var blevet lanceret med succes.

Selvom der endnu ikke var en beslutning, diskuterede EU -landene den 13. juli 2007 at skære 548 millioner euro (755 millioner dollars, 370 millioner pund) fra unionens konkurrenceevnebudget for det følgende år og flytte nogle af disse midler til andre dele af finansieringen pot, et træk, der kunne dække en del af omkostningerne ved fagforeningens Galileo -satellitnavigationssystem. EU's forsknings- og udviklingsprojekter kan skrottes for at overvinde en mangel på finansiering.

I november 2007 blev det aftalt at omfordele midler fra EU's landbrugs- og administrationsbudgetter og blødgøre udbudsprocessen for at invitere flere EU -virksomheder.

I april 2008 godkendte EU's transportministre Galileo -gennemførelsesforordningen. Dette gjorde det muligt at frigøre € 3,4 mia. Fra EU's landbrugs- og administrationsbudgetter for at tillade udstedelse af kontrakter for at starte byggeriet af grundstationen og satellitterne.

I juni 2009 offentliggjorde Den Europæiske Revisionsret en rapport, hvor der blev peget på styringsspørgsmål, betydelige forsinkelser og budgetoverskridelser, der førte til stop af projekter i 2007, hvilket førte til yderligere forsinkelser og fejl.

I oktober 2009 reducerede Europa -Kommissionen antallet af endeligt planlagte satellitter fra 28 til 22 med planer om at bestille de resterende seks på et senere tidspunkt. Det meddelte også, at det første OS-, PRS- og SoL -signal ville være tilgængeligt i 2013 og CS og SOL noget tid senere. Budgettet på 3,4 milliarder euro for perioden 2006–2013 blev anset for utilstrækkeligt. I 2010 estimerede tænketanken Open Europe de samlede omkostninger ved Galileo fra start til 20 år efter færdiggørelsen til 22,2 mia.EUR, der udelukkende bæres af skatteyderne. I henhold til de oprindelige skøn foretaget i 2000 ville denne omkostning have været 7,7 mia. Euro, hvoraf 2,6 mia. EUR skulle bæres af skatteyderne og resten af ​​private investorer.

I november 2009 blev en jordstation for Galileo indviet nær Kourou ( Fransk Guyana ). Lanceringen af ​​de første fire in-orbit validation (IOV) satellitter var planlagt til anden halvdel af 2011, og lanceringen af ​​fuld operationel kapacitet (FOC) satellitter var planlagt til at starte i slutningen af ​​2012.

I marts 2010 blev det bekræftet, at budgettet til Galileo kun ville være tilgængeligt til at levere de 4 IOV- og 14 FOC -satellitter inden 2014, uden at der derefter var midler til at bringe stjernebilledet over denne kapacitet på 60%. Paul Verhoef, leder af satellitnavigationsprogrammet i Europa -Kommissionen, angav, at denne begrænsede finansiering ville have alvorlige konsekvenser og kommenterede på et tidspunkt "For at give dig en idé ville det betyde, at du i tre uger om året ikke vil have satellitnavigation" med henvisning til den foreslåede konstellation med 18 køretøjer.

I juli 2010 anslog Europa -Kommissionen yderligere forsinkelser og ekstraomkostninger ved projektet til at vokse op til 1,5-1,7 mia. Euro og flyttede den anslåede færdiggørelsesdato til 2018. Efter afslutningen skal systemet subsidieres af regeringerne til € 750 millioner om året. Yderligere 1,9 mia.EUR var planlagt til at blive brugt til at bringe systemet op på det fulde komplement af 30 satellitter (27 operationelle + 3 aktive reservedele).

I december 2010 stemte EU -ministre i Bruxelles Prag i Tjekkiet som hovedkvarter for Galileo -projektet.

I januar 2011 blev infrastrukturomkostninger frem til 2020 anslået til € 5,3 mia. I samme måned afslørede Wikileaks, at Berry Smutny, administrerende direktør for det tyske satellitselskab OHB-System , sagde, at Galileo "er en dum idé, der primært tjener franske interesser". BBC erfarede i 2011, at 500 millioner euro (£ 440 millioner) ville blive til rådighed for at foretage ekstrakøbet, hvilket tager Galileo inden for få år fra 18 operationelle satellitter til 24.

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

De to første Galileo In-Orbit Validation-satellitter blev opsendt af Soyuz ST-B fløjet fra Center Spatial Guyanais den 21. oktober 2011, og de resterende to den 12. oktober 2012. Fra 2017 er satellitterne fuldt anvendelige til præcis positionering og geodesi med en begrænset brugervenlighed i navigationen.

22 yderligere satellitter med fuld operationel kapacitet (FOC) var på bestilling fra 1. januar 2018. De første fire par satellitter blev opsendt den 22. august 2014, 27. marts 2015, 11. september 2015 og 17. december 2015.

Urfejl

I januar 2017 rapporterede nyhedsbureauer, at seks af de passive brintmasere (PHM) og tre af rubidium -atomure (RAFS) var slået fejl. Fire af de fulde operationelle satellitter har hver mistet mindst et ur; men ingen satellit har mistet mere end to. Operationen er ikke blevet påvirket, da hver satellit bliver affyret med fire ure (2 PHM og 2 RAFS). Muligheden for en systemisk fejl overvejes. SpectraTime , den schweiziske producent af begge indbyggede urtyper , nægtede at kommentere. Ifølge ESA konkluderede de med deres industrielle partnere for rubidium atomure, at nogle implementerede test og operationelle foranstaltninger var nødvendige. Derudover er der behov for en vis renovering af atomure i rubidium, der stadig skal lanceres. For de passive brintmaskere undersøges operationelle foranstaltninger for at reducere risikoen for fiasko. Kina og Indien bruger de samme SpectraTime-bygget atomure i deres satellitnavigationssystemer. ESA har kontaktet den indiske rumforskningsorganisation (ISRO), der oprindeligt rapporterede ikke at have oplevet lignende fejl. I slutningen af ​​januar 2017 rapporterede indiske nyhedsudsendelser imidlertid, at alle tre ure ombord på IRNSS-1A- satellitten (opsendt i juli 2013 med en levetid på 10 år) havde mislykkedes, og at en erstatningssatellit ville blive lanceret i anden halvdel i 2017: Disse atomure siges at blive leveret under en aftale på fire millioner euro.

I juli 2017 rapporterede Europa -Kommissionen , at hovedårsagerne til funktionsfejlene er blevet identificeret, og at der er iværksat foranstaltninger for at reducere muligheden for yderligere funktionsfejl på satellitterne, der allerede er i rummet. Ifølge europæiske kilder har ESA truffet foranstaltninger til at korrigere begge identificerede sæt problemer ved at udskifte en defekt komponent, der kan forårsage kortslutning i rubidiumurene og forbedre de passive hydrogenmaserure også på satellitter, der stadig skal affyres.

Afbrydelser

2019

Fra den 11. juli til den 18. juli 2019 oplevede hele konstellationen en "uforklarlig" signalafbrydelse med alle aktive satellitter, der viste "NOT USBLE" -status på Galileo -statussiden. Årsagen til hændelsen var en funktionsfejl i Galileo -infrastrukturen, der påvirkede beregningen af ​​tid og kredsløbsprognoser.

2020

Den 14. december 2020, startende ved 0:00 UTC, oplevede Galileo en systemdækkende ydelsesforringelse, der varede i 6 timer. GNSS -modtagere, der ignorerede et 'marginal' statusflag i Galileo -dataene, kunne have oplevet en pseudorange -fejl på op til næsten 80 km. Problemet var relateret til en unormal adfærd hos et atomur i et jordsegment i systemets tidsbestemmelsesfunktion.

International involvering

I september 2003 sluttede Kina sig til Galileo -projektet. Kina skulle investere 230 millioner euro (302 millioner dollars, 155 millioner pund, 2,34 milliarder CNY ) i projektet i de følgende år.

I juli 2004 underskrev Israel en aftale med EU om at blive partner i Galileo -projektet.

Den 3. juni 2005 underskrev EU og Ukraine en aftale om, at Ukraine skulle deltage i projektet, som det fremgår af en pressemeddelelse. I november 2005 sluttede Marokko sig også til programmet.

I midten af ​​2006 faldt det offentlig-private partnerskab i stykker, og Europa-Kommissionen besluttede at nationalisere Galileo som et EU-program. I november 2006 valgte Kina i stedet at opgradere BeiDou- navigationssystemet, dets daværende regionale satellitnavigationssystem. Beslutningen skyldtes sikkerhedsproblemer og problemer med Galileo -finansiering.

Den 30. november 2007 enedes de 27 medlemsstater i EU enstemmigt om at gå videre med projektet med planer om baser i Tyskland og Italien. Spanien godkendte ikke under den indledende afstemning, men godkendte det senere samme dag. Dette forbedrede Galileo-projektets levedygtighed i høj grad: "EU-direktøren havde tidligere sagt, at hvis der ikke blev opnået enighed inden januar 2008, ville det problem, der havde mange problemer, i det væsentlige være dødt".

Den 3. april 2009 sluttede også Norge sig til programmet og lovede 68,9 mio. EUR til udviklingsomkostninger og tillod sine virksomheder at byde på byggekontrakterne. Norge er, selv om det ikke er medlem af EU, medlem af ESA .

Den 18. december 2013 underskrev Schweiz en samarbejdsaftale om fuldstændig deltagelse i programmet og bidrog med tilbagevirkende kraft til 80 millioner euro for perioden 2008–2013. Som medlem af ESA samarbejdede det allerede i udviklingen af ​​Galileo-satellitterne og bidrog med de nyeste hydrogen-maser-ure. Schweiz økonomiske forpligtelse for perioden 2014–2020 beregnes i overensstemmelse med standardformlen for den schweiziske deltagelse i EU's forskningsprogram .

I marts 2018 meddelte Europa -Kommissionen, at Det Forenede Kongerige kan blive udelukket fra dele af projektet (især vedrørende den sikrede service PRS) efter dets exit fra EU (EU). Som følge heraf planlægger Airbus at flytte arbejdet med Ground Control Segment (GCS) fra sine Portsmouth -lokaler til en EU -stat. Britiske embedsmænd er blevet rapporteret at søge juridisk rådgivning om, hvorvidt de kan tilbagebetale de 1,4 milliarder euro, som Det Forenede Kongerige har investeret, af de hidtil anvendte 10 milliarder euro. I en tale på EU Institute for Security Studies -konferencen understregede EU's chefforhandler med ansvar for Brexit -forhandlingerne , Michel Barnier , EU's holdning om, at Storbritannien havde besluttet at forlade EU og dermed alle EU -programmer, herunder Galileo. I august 2018 blev det rapporteret, at Storbritannien vil se efter at oprette et konkurrerende satellitnavigationssystem til Galileo efter Brexit. I december 2018 meddelte den britiske premierminister Theresa May , at Storbritannien ikke længere ville søge at kræve investeringen tilbage, og videnskabsminister Sam Gyimah trak sig tilbage over sagen.

Systembeskrivelse

Rum segment

Konstellationssynlighed fra et sted på Jordens overflade

Fra 2012 var systemet planlagt til at have 15 satellitter i drift i 2015 og nå fuld drift i 2020 med følgende specifikationer:

  • 30 rumfartøjer i kredsløb (24 i fuld service og 6 reservedele)
  • Orbital højde: 23.222 km ( MEO )
  • 3 orbitalplan , 56,0 ° hældning , stigende knudepunkter adskilt af 120,0 ° længdegrad (8 operationelle satellitter og 2 aktive reservedele pr. Orbitalplan)
  • Satellit levetid:> 12 år
  • Satellitmasse: 675 kg
  • Satellitkroppens dimensioner: 2,7 × 1,2 × 1,1 meter
  • Spændvidde af solsystemer: 18,7 meter
  • Strøm af solcelleanlæg: 1,5 kW (levetidens slut)
  • Navigationsantenner: 155–265 W

Jordsegment

Galileo IOT L-bånd antenne på ESTRACK Redu Station

Systemets kredsløb og signalnøjagtighed styres af et jordsegment bestående af:

Signaler

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

Galileo FOC -signaler
Parametre E1-I E1-Q E5a E5b E6-I E6-Q
Bærefrekvens, 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)

Services

Galileo -systemet vil have fire hovedtjenester:

Åben service (OS)
Dette vil være tilgængeligt uden beregning for brug af alle med passende massemarkedsudstyr; enkel timing og positionering ned til en meter (for en dobbeltfrekvensmodtager, i bedste fald).
Tjeneste med høj nøjagtighed (HAS; som følge af genomfanget af den tidligere Galileo Commercial Service)
Præcision til en centimeter gratis.
Offentlig reguleret service (PRS; krypteret)
Designet til at være mere robust med anti-jamming mekanismer og pålidelig problemdetektering. Begrænset til autoriserede statslige organer.
Søge- og redningstjeneste (SAR)
Systemet vil opfange nødfyringsplaceringer; muligt at sende feedback, f.eks. bekræftelse af hjælp er på vej.

Den tidligere Safety of Life-tjeneste profileres igen, og det vil sandsynligvis være op til modtageren at vurdere signalets integritet. (ARAIM: Advanced Receiver Autonomous Integrity Monitoring)

Koncept

Space Passive Hydrogen Maser bruges i Galileo -satellitter som et master -ur til et indbygget timing -system

Hver Galileo -satellit har to master passive hydrogen maser atomure og to sekundære rubidium atomure, der er uafhængige af hinanden. Da præcise og stabile rumkvalificerede atomure er kritiske komponenter for ethvert satellitnavigationssystem, holder den anvendte firdoble redundans Galileo til at fungere, når atomure ombord fejler i rummet. De indbyggede passive hydrogenmaser ure præcision er fire gange bedre end de indbyggede rubidium atomure og anslået til 1 sekund pr. 3 millioner år (en timingfejl på et nanosekund eller 1 milliarddel af et sekund (10 −9 eller 1 / 1.000.000.000 sekund) oversætter til en 30 centimeters (12 in) positionsfejl på Jordens overflade), og vil give et præcist timingsignal, så en modtager kan beregne den tid, det tager signalet at nå det. Galileo -satellitterne er konfigureret til at køre et hydrogenmaserur i primær tilstand og et rubidiumur som hot backup. Under normale forhold frembringer det opererende hydrogenmaser -ur referencefrekvensen, hvorfra navigationssignalet genereres. Skulle brintmaseren støde på noget problem, ville der blive foretaget en øjeblikkelig omstilling til rubidiumuret. I tilfælde af svigt i den primære brintmaser kunne den sekundære brintmaser aktiveres af jordsegmentet til at overtage inden for en periode på dage som en del af det redundante system. En urovervågnings- og styreenhed giver grænsefladen mellem de fire ure og navigationssignalgeneratorenheden (NSU). Det sender signalet fra det aktive brint -master -ur til NSU'en og sikrer også, at de frekvenser, der produceres af master -uret og det aktive reserve, er i fase, så reservedelen kan overtage øjeblikkeligt, hvis master -uret mislykkes. NSU -informationen bruges til at beregne modtagerens position ved at trilaterere forskellen i modtagne signaler fra flere satellitter.

De indbyggede passive hydrogenmaser- og rubidiumure er meget stabile over et par timer. Hvis de blev ladet køre på ubestemt tid, ville deres tidtagning dog svinge, så de skal synkroniseres regelmæssigt med et netværk af endnu mere stabile jordbaserede referenceure. Disse inkluderer ure til aktive brintmaser og ure baseret på cæsiumfrekvensstandarden , som viser en langt bedre medium- og langsigtet stabilitet end rubidium eller passive hydrogenmaserure. Disse ure på jorden er samlet sammen inden for de parallelfunktionerende præcise tidsfaciliteter i Fucino og Oberpfaffenhofen Galileo kontrolcentre. De jordbaserede ure genererer også en verdensomspændende tidsreference kaldet Galileo System Time (GST), standarden for Galileo -systemet og sammenlignes rutinemæssigt med de lokale erkendelser af UTC, UTC (k) for de europæiske frekvens- og tidslaboratorier.

For mere information om konceptet med globale satellitnavigationssystemer, se GNSS og GNSS positioneringsberegning .

Europæisk GNSS servicecenter

Det europæiske GNSS -servicecenter er kontaktpunktet for Galileo -brugeres bistand.

Det europæiske GNSS servicecenter (GSC), der ligger i Madrid, er en integreret del af Galileo og udgør den eneste grænseflade mellem Galileo -systemet og Galileo -brugere. GSC udgiver officiel Galileo -dokumentation, fremmer Galileos nuværende og fremtidige tjenester verden over, understøtter standardisering og distribuerer Galileo -almanakker, ephemeris og metadata.

GSC User Helpdesk er kontaktpunktet for Galileo -brugers assistance. GSC besvarer forespørgsler og indsamler hændelsesmeddelelser fra brugere på Galileo. Helpdesk er løbende tilgængelig for alle verdensomspændende Galileo -brugere via GSC -webportalen.

GSC giver opdateret Galileo -konstellationsstatus og informerer om planlagte og ikke -planlagte begivenheder gennem Notice Advisory til Galileo -brugere (NAGU). GSC udgiver Galileo -referencedokumentation og generel information om Galileo -tjenester og signalbeskrivelse og Galileo -ydelsesrapporter.

Søg og Red

Galileo skal levere en ny global søge- og redningsfunktion (SAR) som en del af MEOSAR -systemet . Satellitter vil blive udstyret med en transponder, der vil videresende nødsignaler fra nødfyr til redningskoordinationscentret , som derefter vil starte en redningsaktion. Samtidig forventes systemet at give et signal, Return Link Message (RLM), til nødfyret, der informerer dem om, at deres situation er blevet opdaget, og der er hjælp på vej. Denne sidstnævnte funktion er ny og betragtes som en større opgradering i forhold til det eksisterende Cospas-Sarsat-system , som ikke giver feedback til brugeren. Tests i februar 2014 viste, at for Galileos søge- og redningsfunktion , der fungerer som en del af det eksisterende internationale Cospas-Sarsat-program, kan 77% af de simulerede nødlokationer identificeres inden for 2 km og 95% inden for 5 km.

Galileo Return Link Service (RLS), der tillader anerkendelse af nødbeskeder modtaget gennem stjernebilledet, blev sat i luften i januar 2020.

Konstellation

Resumé af satellitter , pr. 21. januar 2021
Blok Lancering
periode
Satellit opsendelser I drift
og sund
Fuld succes Fiasko Planlagt
GIOVE 2005–2008 2 0 0 0
IOV 2011–2012 4 0 0 3
FOC Fra 2014 20 2 12 19
G2G Fra 2024 0 0 12 0
i alt 26 2 24 22

Galileo satellit test senge: GIOVE

GIOVE-A blev lanceret med succes 28. december 2005.

I 2004 validerede Galileo System Test Bed Version 1 (GSTB-V1) -projektet on-ground algoritmerne til Orbit Determination og Time Synchronization (OD&TS). Dette projekt, ledet af ESA og European Satellite Navigation Industries , har givet industrien grundlæggende viden til at udvikle missionens segment i Galileo -positioneringssystemet.

En tredje satellit, GIOVE-A2 , var oprindeligt planlagt til at blive bygget af SSTL til opsendelse i anden halvdel af 2008. Byggeriet af GIOVE-A2 blev afsluttet på grund af den vellykkede opsendelse og omløb i drift af GIOVE-B .

Den GIOVE Mission segment drives af europæiske satellitnavigationssystem Industries brugte GIOVE-A / B- satellitter til at tilvejebringe eksperimentelle resultater baseret på reelle data, der skal anvendes til mindskelse af risikoen for IOV satellitter, der fulgte på fra testbeds. ESA organiserede det globale netværk af jordstationer for at indsamle målingerne af GIOVE-A/B ved hjælp af GETR-modtagerne til yderligere systematisk undersøgelse. GETR -modtagere leveres af Septentrio samt de første Galileo -navigationsmodtagere, der skal bruges til at teste systemets funktion på yderligere stadier af dets implementering. Signalanalyse af GIOVE-A/B- data bekræftede en vellykket drift af alle Galileo-signaler med sporingsydelsen som forventet.

In-Orbit Validation (IOV) satellitter

Disse testbed -satellitter blev fulgt af fire IOV Galileo -satellitter, der er meget tættere på det endelige Galileo -satellitsign. Den eftersøgning og redning (SAR) funktion er også installeret. De to første satellitter blev opsendt den 21. oktober 2011 fra Center Spatial Guyanais ved hjælp af en Soyuz- launcher, de to andre 12. oktober 2012. Dette muliggør vigtige valideringstests, da jordbaserede modtagere som dem i biler og telefoner skal "se" mindst fire satellitter for at beregne deres position i tre dimensioner. Disse 4 IOV Galileo -satellitter blev konstrueret af Astrium GmbH og Thales Alenia Space . Den 12. marts 2013 blev der udført en første rettelse ved hjælp af de fire IOV -satellitter. Når denne In-Orbit Validation (IOV) fase er afsluttet, installeres de resterende satellitter for at nå den fulde operationelle kapacitet.

Fuldstændig operationel kapacitet (FOC) satellitter

Den 7. januar 2010 blev det annonceret, at kontrakten om at bygge de første 14 FOC -satellitter blev tildelt OHB System og Surrey Satellite Technology Limited (SSTL) . Fjorten satellitter vil blive bygget til en pris på 566 millioner euro (510 millioner pund; 811 millioner dollars). Arianespace vil lancere satellitterne for en pris på 397 millioner euro (358 millioner pund; 569 millioner dollars). Europa -Kommissionen meddelte også, at kontrakten på 85 millioner euro for systemstøtte til dækning af industrielle tjenester, som ESA krævede til integration og validering af Galileo -systemet, var blevet tildelt Thales Alenia Space . Thales Alenia Space underleverer forestillinger til Astrium GmbH og sikkerhed til Thales Communications .

I februar 2012 blev en yderligere ordre på otte satellitter tildelt OHB Systems for € 250 millioner (327 millioner dollars) efter at have budt på EADS Astrium -tilbud. Således bringer det samlede til 22 FOC -satellitter.

Den 7. maj 2014 landede de to første FOC -satellitter i Guyana til deres fælles opsendelse planlagt om sommeren Oprindeligt planlagt til opsendelse i løbet af 2013 førte problemer med værktøj og etablering af produktionslinjen til samling til et års forsinkelse i serieproduktion af Galileo -satellitter. Disse to satellitter (Galileo-satellitter GSAT-201 og GSAT-202) blev opsendt den 22. august 2014. Navnene på disse satellitter er Doresa og Milena opkaldt efter europæiske børn, der tidligere havde vundet en tegnekonkurrence. Den 23. august 2014 meddelte lanceringstjenesteudbyderen Arianespace, at flyet VS09 oplevede en anomali, og at satellitterne blev injiceret i en forkert bane. De endte i elliptiske baner og kunne dermed ikke bruges til navigation. Imidlertid var det senere muligt at bruge dem til at udføre et fysikeksperiment, så de var ikke et fuldstændigt tab.

Satellitterne GSAT-203 og GSAT-204 blev succesfuldt lanceret den 27. marts 2015 fra Guyana Space Center ved hjælp af en Soyuz firetrins-affyringsrampe. Ved hjælp af den samme Soyuz-launcher og launchpad blev satellitterne GSAT-205 (Alba) og GSAT-206 (Oriana) lanceret med succes den 11. september 2015.

Satellitterne GSAT-208 (Liene) og GSAT-209 (Andriana) blev med succes opsendt fra Kourou, Fransk Guyana, ved hjælp af Soyuz-affyringsrampen den 17. december 2015.

Satellitter GSAT-210 (Daniele) og GSAT-211 (Alizée) blev lanceret den 24. maj 2016.

Fra og med november 2016 vil implementeringen af ​​de sidste tolv satellitter bruge en modificeret Ariane 5 -affyrer, der hedder Ariane 5 ES, og som kan placere fire Galileo -satellitter i kredsløb pr. Opsendelse.

Satellitter GSAT-207 (Antonianna), GSAT-212 (Lisa), GSAT-213 (Kimberley), GSAT-214 (Tijmen) blev med succes opsendt fra Kourou, Fransk Guyana, den 17. november 2016 på en Ariane 5 ES.

Den 15. december 2016 begyndte Galileo at tilbyde Initial Operational Capability (IOC). De tjenester, der i øjeblikket tilbydes, er Open Service, Public Regulated Service og Search and Rescue Service.

Satellitter GSAT-215 (Nicole), GSAT-216 (Zofia), GSAT-217 (Alexandre), GSAT-218 (Irina) blev med succes opsendt fra Kourou, Fransk Guyana, den 12. december 2017 på en Ariane 5 ES.

Satellitter GSAT-219 (Tara), GSAT-220 (Samuel), GSAT-221 (Anna), GSAT-222 (Ellen) blev med succes opsendt fra Kourou, Fransk Guyana, den 25. juli 2018 på en Ariane 5 ES.

Anden generation (G2G) satellitter

Fra 2014 har ESA og dets branchepartnere påbegyndt undersøgelser af Galileo anden generations satellitter, som vil blive præsenteret for EF i slutningen af ​​2020'ernes lanceringsperiode. En idé er at anvende elektrisk fremdrift , hvilket eliminerer behovet for et øvre trin under opsendelsen og gør det muligt at indsætte satellitter fra et enkelt parti i mere end et orbitalplan. Den nye generation af satellitter forventes at være tilgængelige inden 2025. og tjener til at udvide det eksisterende netværk. Den 20. januar 2021 meddelte Europa -Kommissionen, at den havde tildelt en 1,47 milliarder euro kontrakt til Thales Alenia Space og Airbus Defense and Space for seks rumfartøjer af Galileo anden generations satellitter. Underskrivelsen af ​​kontrakterne til Thales Alenia Space og Airbus Defense and Space, der var planlagt den 29. januar 2021, er blevet suspenderet af EU -domstolen efter en protest indgivet af OHB SE, den tabende tilbudsgiver. OHB -protesten ved EF -Domstolens domstol er baseret på "påstande om tyveri af forretningshemmeligheder" og søger både en suspension af kontraktunderskrifterne og annullering af kontraktinddelingen.

Ansøgninger og effekt

Videnskabsprojekter ved hjælp af Galileo

I juli 2006 gik et internationalt konsortium af universiteter og forskningsinstitutioner i gang med en undersøgelse af potentielle videnskabelige anvendelser af Galileo -stjernebilledet. Dette projekt, der hedder GEO6, er en bred undersøgelse orienteret mod det generelle videnskabelige samfund, der har til formål at definere og implementere nye applikationer af Galileo.

Blandt de forskellige GNSS -brugere, der er identificeret af fællesforetagendet Galileo, henviser GEO6 -projektet til det videnskabelige brugerfællesskab (UC). GEO6 -projektet sigter mod at fremme mulige nye applikationer inden for den videnskabelige UC for GNSS -signaler, og især Galileo.

AGILE-projektet er et EU-finansieret projekt, der beskæftiger sig med undersøgelsen af ​​de tekniske og kommercielle aspekter af lokationsbaserede tjenester (LBS) . Det inkluderer teknisk analyse af de fordele, Galileo (og EGNOS) medfører, og studerer hybridisering af Galileo med andre positioneringsteknologier (netværksbaseret, WLAN osv.). Inden for disse projekter blev nogle pilotprototyper implementeret og demonstreret.

På grundlag af det potentielle antal brugere, potentielle indtægter for Galileo Operating Company eller Concessionaire (GOC), international relevans og innovationsniveau vil et sæt Priority Applications (PA) blive valgt af konsortiet og udviklet inden for den tids- ramme om det samme projekt.

Disse applikationer vil bidrage til at øge og optimere brugen af EGNOS- tjenesterne og mulighederne ved Galileo Signal Test-Bed (GSTB-V2) og Galileo (IOV) -fasen.

Alle Galileo -satellitter er udstyret med laser -retroreflektorarrays, som gør det muligt at spore dem af stationerne i International Laser Ranging Service. Satellitlaser, der spænder fra Galileo -satellitter, bruges til validering af satellitbaner, bestemmelse af jordens rotationsparametre og til de kombinerede løsninger, der indeholder laser- og mikrobølgeobservationer.

Modtagere

Samsung Galaxy S8+ smartphones, der modtager Galileo og andre GNSS -signaler

Alle større GNSS-modtagerchips understøtter Galileo, og hundredvis af slutbrugerenheder er kompatible med Galileo. De første dual-frekvens-GNSS-kompatible Android-enheder, der sporer mere end et radiosignal fra hver satellit, E1 og E5a-frekvenser for Galileo, var Huawei Mate 20- linjen, Xiaomi Mi 8 , Xiaomi Mi 9 og Xiaomi Mi MIX 3 . Fra juli 2019 var der mere end 140 Galileo-aktiverede smartphones på markedet, hvoraf 9 var dual-frekvensaktiverede. En omfattende liste over aktiverede enheder til forskellige anvendelser på land, til søs og i luften opdateres ofte på EU -websted. Den 24. december 2018 vedtog Europa -Kommissionen et mandat for alle nye smartphones til at implementere Galileo til E112 -support.

Fra 1. april 2018 skal alle nye biler, der sælges i Europa, understøtte eCall , et automatisk alarmsystem, der ringer 112 og sender Galileo -lokaliseringsdata i tilfælde af en ulykke.

Indtil sidst i 2018 var Galileo ikke godkendt til brug i USA, og som sådan fungerede det kun variabelt på enheder, der kunne modtage Galileo -signaler inden for USA's område. Federal Communications Commission's holdning i sagen var (og forbliver), at modtagere, der ikke er GPS-radionavigeringssatellitsystemer (RNSS), skal have tilladelse til at modtage disse signaler. EU anmodede om dispensation fra dette krav for Galileo og indsendt i 2015, og den 6. januar 2017 blev der anmodet om offentlig kommentar til sagen. Den 15. november 2018 godkendte FCC den anmodede dispensation, hvilket udtrykkeligt tillod ikke-føderale forbrugerudstyr at få adgang til Galileo E1 og E5 frekvenser. De fleste enheder, herunder smartphones, kræver dog stadig operativsystemopdateringer eller lignende opdateringer for at tillade brug af Galileo -signaler i USA.

Mønter

Østrigsk € 25 europæisk satellitnavigationsmønt , tilbage

Det europæiske satellitnavigationsprojekt blev valgt som hovedmotiv for en samlermønt af meget høj værdi: den østrigske europæiske satellitnavigationsmønt , præget den 1. marts 2006. Mønten har en sølvring og guldbrun niobium "pille". Omvendt viser niobium -delen navigationssatellitter, der kredser om jorden. Ringen viser forskellige transportformer, hvortil satellitnavigation blev udviklet: et fly, en bil, en lastbil, et tog og et containerskib.

Se også

Konkurrerende systemer

Andet

Noter

Referencer

Bibliografi

Yderligere læsning

  • Psiaki, ML, "Block Acquisition of weak GPS signals in a software receiver", Proceedings of ION GPS 2001, the 14. 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., "Udførelse af erhvervelsesmetoder til Galileo SW -modtagere", European Journal of Navigation, bind 4, nr. 3, s. 17–19, Juli 2006
  • Van Der Jagt, Culver W. Galileo: Erklæringen om europæisk uafhængighed  : en afhandling (2002). CALL #JZ1254 .V36 2002, Beskrivelse xxv, 850 s. : syg. ; 30 cm + 1 cd-rom

eksterne links