-
UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURETI
FACULTATEA: TRANSPORTURI
SECIA: TELECOMENZI I ELECTRONIC N TRANSPORTURI
Tem de cas S.D.T.R
Sistemul european de navigaie prin satelit GALILEO
Titular curs : Studeni:
As.Dr.Ing.Gheorghiu Andrei Micu Cristian Alexandru
Golgojan Andreea Ioana
Renea Daniel Andrei
Iliu Marius Ctlin
Ceauu Daniel Beniamin
Grupa 8415
-
Cuprins
1.Sistem de navigaie prin satelit ( generaliti )
2.Sistemul european de navigaie prin satelit GALILEO
3.Arhitectura complet a reelei GALILEO
4.Funcia de salvare ( SAR )
5.Etapele structurrii programului GALILEO
6.Posibile utiliti ale programului GALILEO
7.Bibliografie
-
1.Sistem de navigaie prin satelit ( generaliti )
Sistemul de navigaie prin satelit ( numit i sistem de poziionare
global prin satelit )
este un sistem independent care calculeaz poziia geospaial a
obiectelor de pe pmnt sau
din aer cu ajutorul semnalelor receptate de la sateliii de
navigaie sau de la aa-
numiii pseudolii ( relee terestre cu funcionalitate similar ).
Un astfel de sistem ajut i la
orientarea sau dirijarea vehiculelor, a navelor n largul
oceanelor, a rachetelor s.a.m.d.
Pentru stabilirea unei poziii, receptorul trebuie s recepioneze
semnale ( poziia i ora )
simultan de la cel puin 4 satelii. Micile diferene dintre
semnale sunt apoi folosite la
deteminarea poziiei receptorului.
n momentul de fa exist 9 astfel de sisteme de navigaie i
anume:
Sistem ara sau
teritoriul
Data intrrii n
funciune
Nr. sateliilor ( incl.
geostaionari )
Acuratee
NAVSTAR SUA Cl. 1 din 1995, Cl. 2
din 2012
24 activi, 4 de rezerv 315 m
GPS SUA 1993 31 n funciune pn la 50 m
pentru uz civil
GLONASS Rusia Cl. 1 din 1993, Cl. 2
din 2012
23 n funciune pn la 55 m
(orizontal )
pentru uz civil
GALILEO Europa din 2013 2 n funciune, 30 planificai pn la 7
m
(orizontal)
BeiDou
(regional)
China 2012 (regional)
2020 (global)
8 n funciune, 35 planificai ca. 10 m pentru
uz civil
Satelii quasi-zenit
( regional )
Japonia 2013 ( primul satelit
lansat 2010 )
1 n funciune, 7-8
planificai
pn la 1 m (n
combinaie cu
GPS)
IRNSS (regional) India prima lansare
planificat pentru
2011
7 planificai ( 3
geostaionari i 4 MEO )
pn la 20 m
DORIS (regional) Frana
Compass ( global)
sau Bei Dou 2
China 2015 35 planificai (5 GEO, 30
MEO)
10 m
-
1.1.Modul de funcionare al unui sistem de tip GPS
Fiecare satelit trimite un semnal electromagnetic care transmite
informaii ctre orice
dispozitiv de receptare a semnalului. Deci, n orice moment, un
dispozitiv de receptare GPS
primete semnal de la patru satelii. Computerul ncorporat
folosete aceste semnale pentru a
identifica distana exact fa de fiecare dintre cei patru satelii
i pentru a calcula apoi poziia
cu maxim precizie bazat pe aceste distane.
De fapt, semnalul de la doar trei satelii este suficient pentru
acest proces trilateral;
calcularea poziiei unui punct de pe Pmnt se face pe baza
distanei punctului respectiv fa de
cei trei satelii. Semnalul de la cel de-al patrulea satelit este
redundant i este utilizat pentru a
confirma rezultatele calculului iniial. Dac poziia calculat n
funcie de sateliii A-B-C nu
corespunde calculului fcut de sateliii A-B-D, atunci sunt
testate alte combinaii pn este
obinut un rezultat corect.
Procesul de msurare a distanei de la satelit pn la dispozitivul
GPS este bazat pe
semnale temporizate. De exemplu, la ora 16:45, sateliii pot
ncepe s transmit semnal.
Receptorul GPS va ncepe n acelai timp s ruleze aceeai secven la
ora 16:45, dar nu o va
transmite. n momentul n care receptorul GPS primete semnal de la
diferii satelii, exist o
desincronizare, pentru ca microundele au nevoie de o fraciune de
secund pentru a ajunge cu
viteza luminii de la satelit la receptor. Desincronizarea este
transformat cu uurin n distana
pn la fiecare satelit. Mica diferen dintre semnalele fiecrui
satelit este utilizat pentru a
calcula poziia receptorului.
Distana dintre satelit i receptor se calculeaz prin
cronometrarea timpului de care are
nevoie semnalul radio s ajung de la satelit la receptor. tiind c
semnalul radio se deplaseaz
cu 300.000 km/s (viteza luminii), dac cronometrm timpul lui de
propagare de la satelit la
receptor putem s deducem distana dintre acetia. Fiecare satelit
are semnalul propriu ( Pseudo
Random Code ), astfel nct receptorul tie exact despre ce satelii
este vorba.
Recepionarea semnalelor emise de satelii i calculul poziiei se
poate face n dou moduri:
modul absolut i modul diferenial.
Modul absolut folosete un singur receptor GPS, iar precizia de
poziionare este de circa 10
15 m.
Modul diferenial presupune folosirea a dou receptoare, dintre
care unul are rolul de staie
de baz, fiind instalat ntr-un punct fix cu coordonate cunoscute.
Se msoar diferena dintre
coordonatele punctului cunoscut i cele rezultate pentru acelai
punct din analiza
semnalelor GPS. Aceste diferenele se folosesc pentru corectarea
coordonatelor determinate
cu un receptor mobil n alte puncte din zona respectiv. Acest mod
de lucru este foarte
precis (1 5 cm), dar distana dintre receptorul mobil i staia de
baz fix nu are voie s
depeasc 30 km.
-
2.Sistemul european de navigaie prin satelit GALILEO
Sistemul militar american GPS este rspndit i n Europa. Dei GPS
dispune de o mare
exactitate la stabilirea poziiei, pentru aplicaiile civile din
Europa se pune la dispoziie o
acuratee mult mai redus.
Proiectul Uniunii Europene este unul mre i ar fi primul sistem
de navigaie prin
satelit 100% civil. Sistemul GPS actual folosit de muli din noi
e controlat de armata USA, iar
cel rusesc GLONASS, e controlat de armata rus. Sistemele
actuale, fiind controlate de armat,
prezint un risc acela de a te lsa cu ochi-n soare ( fr semnal )
cnd vrea cineva din
conducerea Statelor Unite ale Americii sau cineva care face
parte din Federaia Rus. Spre
exemplu, la ultima confruntare armat recent, n Georgia,
americanii au blocat sateliii lor de
deasupra regiunii i i-au lsat n bezn pe muli civili.
Prin sistemul cu uz civil, UE vrea s ofere ceva panic, care s
deserveasc sectorului
transporturilor i al agriculturii.
GALILEO este un sistem dezvoltat de ctre Uniunea European i alte
ri partenere.
n 21 octombrie 2011, primi doi satelii operaionali din patru au
fost lansai pentru a valida
sistemul. Urmtorii doi satelii au urmat n 12 octombrie 2012,
ducnd la bun sfrit testul
acestui proiect. Odat cu validarea acestei faze de lansare pe
orbit ( In-Orbit Validation- IOV),
satelii adiionali vor fi lansai pentru a ajunge la capacitatea
operaional ( IOC ) n jurul
mijlocului deceniului. Finalizarea amplasrii celor 30 de satelii
ai sistemului GALILEO ( 27
operaionali i nca 3 pentru nlocuire n caz de defeciune ) este
ateptat pn n 2019. Avnd
doar 4 satelii activi rezultatele obinute sunt considerate a fi
foarte bune.
-
Acesta este primul sistem de poziionare i navigaie prin satelit
orientat pe aplicaii civile. Potrivit documentului MHD ( GALILEO
Mission High-level Definition ), componentele
sistemului sunt grupate n urmtoarele categorii:
Componenta global;
Componenta regional;
Componenta local;
Componenta utilizator;
Segmentul spaial include o constelaie de 30 de satelii GALILEO (
27
operaionali i 3 de rezerv ), distribuii n trei plane orbitale cu
o nlime de 23616
km. Serviciile de navigaie de baz ale acestui sistem vor fi
gratuite. Sistemul este
destinat s furnizeze msurtori orizontale i verticale cu o
precizie de 1 metru, i
servicii de poziionare la latitudini mari cu mult mbuntite dect
cele actuale.
-
Vor fi 3 planuri orbitale cu nclinaia de 56 de grade, fiecare
plan coninnd 10 satelii.
Fiecare satelit msoar 2.7 m x 1.2 m x 1.1 m cu o anvergur a
panourilor solare de 13 m i
cntarete 675 kg. Ei se vor afla n operare pentru minim 12 ani,
urmnd a fi nlocuii periodic
pe msur ce resursa tehnic expir.
Partea cea mai nteresant din punct de vedere tehnic se refer la
cele 4 ceasuri atomice instalate
la bord :
2 ceasuri cu Rubidium cu o precizie de 3s la fiecare 1 milion de
ani;
2 ceasuri cu hidrogen care au o abatere de 1s la fiecare 3
milioane de ani;
-
3.Arhitectura complet a reelei GALILEO
Arhitectura complet a reelei GALILEO este compus din:
30 de satelii, ( 27 operativi i 3 de rezerv ) aflai pe o orbit
medie;
30-40 de staii tip senzor;
3 centre de control;
9 staii de Uplink;
5 staii de telemetrie, urmrire i comand;
4.Funcia de salvare ( SAR )
Ca o facilitate suplimentar, GALILEO va oferi o aplicaie de
cutare la nivel mondial
i o funcie de salvare ( SAR ). Sateliii vor fi echipai cu un
dispozitiv de recepie-transmisie
automat care va transmite semnalele de primejdie de la emitorul
utilizatorului la Centrul de
Coordonare al Salvarilor, care va iniia astfel operaiunile de
salvare. n acelai timp, un sistem
va genera utilizatorului un semnal care l va informa c situaia
lui a fost recepionat i c
echipele de salvare sunt mobilizate pentru a-l salva. Aceast
posibilitate de a genera un
feedback utilizatorului este o inovaie n acest domeniu, ne mai
ntlnindu-se nicieri n
sistemele vechi.
-
Acest sistem va fi de dou tipuri :
unul de precizie mai joas, care va fi gratuit pentru
utilizatori;
un sistem de nalt precizie care va fi un serviciu furnizat
contra cost pentru uz
militar i comercial;
Sistemul va avea 5 servicii principale:
Acces navigaie deschis: va fi disponibil fr alte taxe ulterioare
tuturor utilizatorilor
care dein un receptor GALILEO, avnd o precizie de poziionare de
pn la 1 metru;
Navigaie comercial: precizie foarte ridicat, masurat n
centimetri. Serviciul va
presupune anumite taxe pentru utilizare;
Sigurana vieii de navigare;
Navigaie public: disponibilitate continu chiar i n cazul n care
alte servicii sunt
dezactivate pe timp de criz. Ageniile guvernamentale vor fi
utilizatorii principali;
Serviciul de cutare i rscumprare;
-
5.Etapele structurrii programului GALILEO
Programul GALILEO a fost structurat n funcie de cele trei etape
principale:
Faz experimental ( doi satelii ):
Doi satelii experimentali, GIOVE-A i GIOVE-B, lansai n decembrie
2005 i
aprilie 2008 au caracterizat i verificat tehnologiile critice
necesare de ctre
GALILEO n orbita Pmntului mediu ( MEO );
Validarea ( IOV ) fazei n orbit ( patru satelii ):
Scopul de validare ( IOV ) pe orbit este de a valida proiectarea
sistemului, folosind
o constelaie redus de patru satelii, minimul necesar pentru a
oferi o poziionare
exact i calendarul de la locaiile de testare mpreun cu un numr
limitat de staii
terestre. Primii doi satelii IOV au fost efectuai pe orbit de
ctre un lansator Soyuz
de la portul spaial al Europei, n Guyana Francez, la 21
octombrie 2011. A doua
pereche a fost lansat la 12 octombrie 2012; Capacitatea
operaional deplin ( FOC ) de faz ( patru satelii IOV, plus 26
de satelii FOC ):
Lansat n paralel cu validarea ( IOV ), faza pe orbit,
capacitatea operaional
deplin ( FOC ), va conduce la implementarea de infrastructur la
sol i spaiu.
Acesta include o capacitate operaional iniial intermediar ( IOC
), punct de reper
cu 18 satelii n funciune ( patru satelii IOV, plus 14 de satelii
FOC ). Serviciile
cu performane reduse sau pentru scop demonstrativ vor fi
furnizate de la jumtatea
anului 2014;
Datorit locaiei i nclinaiei sateliilor, GALILEO va realiza o
acoperire mai bun
la latitudini mari dect alte sisteme. Pe scurt, GALILEO va spori
serviciile globale de
navigaie prin satelit n 3 moduri:
Precizie :
Va permite ca poziiile care urmeaz s fie stabilite vor fi cu
precizie considerabil mai
mare ( pn la termen de civa centimetri );
Disponibilitate:
Va mbunti disponibilitatea de semnale n orae nalte, unde
cldirile pot mpiedica
semnale de la satelii, care sunt reduse la orizont ( reducerea
aa-numitul efect " urban-
canion " );
-
Acoperire :
Va oferi, de asemenea, o mai bun acoperire la latitudini mari
dect GPS, datorit
locaiei i nclinaiei sateliilor. Acest lucru va fi deosebit de
interesant pentru Europa
de Nord;
-
6.Posibile utiliti ale programului GALILEO
Combinaia semnalelor GALILEO i GPS n receptoare duble de frecven
va deschide
ua pentru noi aplicaii care necesit un nivel mai ridicat de
precizie dect cele disponibile n
prezent cu GPS-ul singur. Aceasta include, de exemplu, cererile
pentru a ghida orbii, pentru
a crete rata de succes a operaiunilor de salvare n muni, pentru
a monitoriza locul
persoanelor vulnerabile, etc.
-
7.Bibliografie
1. http://europa.eu/
2. http://en.wikipedia.org/wiki/
3. http://ue.mae.ro/node/827
4. http://europedirect-adrcentru.ro/
5. http://www.gsa.europa.eu/galileo/why-galileo