Quasi-Zenith Satellite System (QZSS), „Quasi-Zenith Satellite System” ( Jap. 準天頂 juntencho: ) este un proiect pentru un sistem regional de sincronizare a timpului și unul dintre sistemele de corecție diferențială pentru GPS , ale cărui semnale vor fi disponibil în Japonia . Primul satelit Michibiki (みちびき, „ghidând calea”) a fost lansat pe 11 septembrie 2010 [1] .
QZSS este destinat aplicațiilor mobile, pentru furnizarea de servicii de comunicații (video, audio și alte date) și poziționare globală. În ceea ce privește serviciile de poziționare, QZSS în sine oferă o precizie limitată și nu funcționează offline conform specificațiilor actuale. Din punctul de vedere al utilizatorilor, QZSS apare ca un sistem de corecție diferențială . Sistemul de poziționare QZSS poate funcționa împreună cu sateliții geostaționari din sistemul japonez MTSAT în construcție, care în sine este un sistem de corecție diferențială , similar cu WAAS construit în SUA .
Punerea în funcțiune a sistemului ar trebui să crească disponibilitatea navigației prin satelit 3D în Japonia până la 99,8% din timp. Un avantaj suplimentar al poziției aproape de zenit a sateliților va fi că, în condițiile mega-orașe, semnalele lor nu vor fi ecranate și reflectate de pereții clădirilor înalte.
Lucrările la proiectul de ansamblu al unui sistem de satelit cvasi-antiaerian a fost aprobată de guvernul japonez în 2002. Acesta a inclus Advanced Space Business Corporation (ASBC), Mitsubishi Electric Corp. , Hitachi Ltd. și GNSS Technologies Inc. Inițial, sistemul a fost planificat ca un sistem cu trei sateliți, în 2005 a fost planificat să lanseze sateliți în 2008 și 2009. [2] Cu toate acestea, ASBC a încetat să existe în 2007. Lucrările au fost continuate de Centrul de Cercetare și Aplicare a Poziționării prin Sateliți (SPAC). SPAC este deținută de patru departamente ale guvernului japonez: Ministerele Educației, Culturii, Sportului, Științei și Tehnologiei ; afaceri interne și comunicații; Ministerul Economiei, Comerțului și Industriei și Ministerul Terenului, Infrastructurii, Transporturilor și Turismului [3] .
În martie 2013, cabinetul japonez a anunțat planuri de extindere a sistemului QZSS de la trei la patru sateliți, lansarea completă a tuturor sateliților amânată până la sfârșitul anului 2017. Mitsubishi Electric a fost ales ca antreprenor principal pentru construcția a trei sateliți ulterioare, cu care a fost semnat un contract de 526 de milioane de dolari [4].
Primul satelit al sistemului a fost lansat în 2010, ceilalți trei au fost lansati în 2017. [5] [6] Funcționarea completă oficială a sistemului de patru sateliți a fost lansată la 1 noiembrie 2018. [7]
În viitor, până în 2024, dimensiunea constelației de sateliți este planificată să fie mărită la 7 sateliți, [8] tot o rezervă. [9]
QZSS poate îmbunătăți performanța GPS în două moduri: în primul rând, prin creșterea disponibilității semnalelor GPS și în al doilea rând, prin îmbunătățirea acurateței și fiabilității sistemelor de navigație GPS.
Deoarece semnalele de disponibilitate GPS transmise de la sateliții QZSS sunt compatibile cu semnalele GPS actualizate și astfel interoperabile, QZSS va transmite semnale L1C/A, L1C, L2C și L5. Acest lucru reduce modificările necesare la specificațiile și designul receptorilor.
Comparativ cu un sistem GPS independent, sistemul combinat GPS și QZSS oferă performanțe îmbunătățite prin selectarea intervalului de date de corecție transmise prin semnalele L1-SAIF și LEX cu QZS. Fiabilitatea este, de asemenea, îmbunătățită prin transmiterea datelor privind starea satelitului. Sunt furnizate și alte date pentru a îmbunătăți căutarea sateliților GPS.
Planurile inițiale pentru sateliții QZS au fost să transporte două tipuri de ceasuri atomice: un maser cu hidrogen și un ceas atomic pe bază de rubidiu . Dezvoltarea maserului pasiv cu hidrogen a fost întreruptă în 2006. Semnalul de poziționare va fi generat folosind un ceas atomic de rubidiu și va fi folosită o arhitectură similară cu sistemul de referință de timp GPS. QZSS va fi, de asemenea, capabil să utilizeze transferul bidirecțional de timp și frecvență prin satelit (TWSTFT), care va fi folosit pentru a aduna cunoștințe fundamentale despre comportamentul ceasurilor satelitare în spațiu și în alte scopuri de cercetare.
Deși prima generație a sistemului de cronometrare (TKS) se va baza pe un ceas atomic de rubidiu, primul satelit QZS va transporta un prototip de sistem experimental de cronometrare. În prima jumătate a fazei de testare orbitală de doi ani, testele preliminare investighează fezabilitatea tehnologiei de menținere a timpului fără ceas atomic, care va fi utilizată ulterior pe sateliții QZSS de a doua generație.
Tehnologia TKS menționată este un nou sistem de măsurare a timpului prin satelit care nu necesită ceasuri atomice la bord, ca în actualii sateliți GPS, GLONASS și Galileo în curs de dezvoltare. Acest concept se distinge prin utilizarea unui sistem de sincronizare combinat cu un ceas simplificat de bord care acționează ca un transceiver care transmite informații exacte de timp furnizate de la distanță de o rețea de sincronizare a timpului situată la sol. Acest lucru permite sistemului să funcționeze optim atunci când sateliții sunt în contact direct cu stația de la sol, făcând sistemul potrivit pentru utilizare în QZSS. Masa mică și costul redus de producție și lansare a sateliților sunt avantaje semnificative ale unui astfel de sistem nou. O prezentare generală a unui astfel de sistem, precum și două opțiuni posibile pentru construirea unei rețele de sincronizare a timpului pentru QZSS, au fost studiate și publicate în lucrarea lui Fabrizio Tappero (Fabrizio Tappero) [10]
Segmentul de sol al QZSS include o stație principală de control în Tsukuba , două stații de monitorizare pentru urmărire și comunicații în Okinawa și opt stații de monitorizare, a căror locație este aleasă pentru a oferi o acoperire maximă de monitorizare geografică.
Stația principală de control primește date de telemetrie de la toate stațiile de observare, estimează și prezice discrepanțe de timp ale ceasurilor atomice de la bord și ale elementelor de orbită a satelitului de la cele calculate, pe baza cărora generează mesaje de navigație pentru transmiterea către sateliți prin alte stații.
Stațiile de urmărire și control al comunicațiilor monitorizează starea sateliților și le trimit ștampile de timp de la ceasurile atomice de la sol și mesajele de navigație primite de la stația principală de control.
Stațiile de observare care primesc semnale de la sateliți și le transmit către centrul de control, pe lângă insulele japoneze , sunt situate și în Bangkok , Bangalore , Canberra , Hawaii și insula Guam . [unsprezece]
Proiectarea, construcția și întreținerea infrastructurii terestre pentru sistemul de satelit și exploatarea ulterioară a acestuia timp de 15 ani este realizată de QZSS Services Inc. , special creată în aceste scopuri. , o subsidiară a NEC Corp. , cu care guvernul japonez a semnat un contract în valoare de peste 1,2 miliarde de dolari în acest scop. [4]
| Satelit | Platformă | Data lansării ( UTC ) | vehicul de lansare | Orbită | ID-ul NSSDC | SCN | stare |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| QZS-1 (Michibiki-1) (Michibiki-1) | ETS-VIII | 11 septembrie 2010 | H-IIA 202 F18 | QZO [12] ( Tundra ) | 2010-045A | 37158 | actual |
| QZS-2 (Michibiki-2) (Michibiki-2) | DS-2000 | 1 iunie 2017 | H-IIA 202 F34 | QZO (Tundra) | 2017-028A | 42738 | actorie [13] |
| QZS-3 (Michibiki-3) (Michibiki-3) | DS-2000 | 19 august 2017 | H-IIA 204 F35 | GSO | 2017-048A | 42917 | actorie [14] |
| QZS-4 (Michibiki-4) (Michibiki-4) | DS-2000 | 9 octombrie 2017 [15] | H-IIA 202 F36 | QZO (Tundra) | 2017-062A | 42965 | actorie [16] |
| QZS-1R (Michibiki-1R) (Michibiki-1R) | DS-2000 | 26 octombrie 2021 | H-IIA 202 F44 | 2021-096A | 49336 | actual |
Sistemul QZSS utilizează sistemul geodezic japonez JGS (sistemul geodezic japonez), care este apropiat ca parametri de ITRF. Parametrii elipsoidului principal JGS corespund sistemului de coordonate geodezice din 1980, inclusiv poziția centrului de greutate al Pământului și orientarea axelor [17] .
Trei sateliți se mișcă la intervale de 8 ore pe o orbită eliptică înaltă geosincronă Quasi-Zenith Satellite Orbit (QZO) (echivalentul rusesc este „Tundra” ). Astfel de orbite permit satelitului să stea mai mult de 12 ore pe zi cu un unghi de elevație de peste 70 ° (adică, de cele mai multe ori satelitul este aproape la zenit ). Așa se explică termenul „cvasi-zenit”, adică „care pare a fi la zenit”, care a dat denumirea sistemului. Un alt satelit se află pe orbită geostaționară într-un punct deasupra ecuatorului, la aproximativ longitudinea Japoniei. [4] [8]
Elementele orbitale nominale ale celor trei sateliți geosincroni sunt:
| Epocă | 26-12-2009 12:00 UTC |
| Axa majoră ( a ) | 42.164 km |
| Excentricitate ( e ) | 0,075 ± 0,015 |
| Înclinație ( i ) | 43° ± 4° |
| Longitudinea nodului ascendent ( Ω ) | 195° (inițială) |
| Argumentul perigeului ( ω ) | 270° ± 2° |
| Anomalie medie ( M 0 ) | 305° (inițial) |
| Longitudine centrală a căii terestre | 135° E d. ± 5° |
| Sisteme de navigație | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Satelit |
| ||||||
| Sol | |||||||
| Sisteme de corecție diferențială | |||||||