Японская космическая радионавигационная система QZSS (2020)
Майор С. Платонов
Япония c 2018 года для предоставления навигационных услуг военным и гражданским потребителям в Азиатско-Тихоокеанском регионе использует космическую радионавигационную систему (КРНС) QZSS (QuasiZenith Satellite System). Она в отличие от американской GPS (Global Position System) обеспечивает непрерывный, устойчивый прием сигналов в условиях плотной городской застройки и горной местности.
Принцип функционирования японской системы основан на совместном использовании в приемной аппаратуре сигналов как от национальных спутников, так и от американских GPS, а также корректирующих данных от наземных станций. В состав QZSS входят три ИСЗ на геосинхронных высоких эллиптических орбитах и один – на геостационарной.
 |
| Взаимное расположение потребителя, спутников QZS и GPS |
 |
| Состав японского регионального дополнения MSAS |
Геосинхронные спутники размещены в одной плоскости таким образом, что два из них всегда находятся относительно потребителей под углами наблюдения не менее 20º, а один – более 60º.
Для геостационарного аппарата данный показатель составляет 40–50º. Такое орбитальное построение позволяет принимать радионавигационные сигналы одновременно от трех-четырех аппаратов в зоне прямой видимости.
Для использования в составе японской системы разработано три модификации спутников. Они имеют различные массо-габаритные характеристики и состав навигационного оборудования.
Система QZSS функционирует в двух режимах: автономном – точность определения местоположения до 7–10 м, и дифференциальном – до нескольких сантиметров. При этом предусмотрена передача бортовым оборудованием спутников по четыре навигационных и корректирующих (дифференциальный режим) сигнала, а также трех пилот-сигналов для оценки параметров канала распространения и сокращения времени на синхронизацию аппаратуры потребителей.
Корректирующий сигнал L1S за счет трансляции поправок от 14 наземных станций мониторинга, расположенных на национальной территории, улучшает точность до 1–3 м для потребителей в Японии и на удалении до 1000 км от ее побережья. Кроме того, в нем передаются сообщения о состоянии наземного и космического элементов КРНС QZSS, а также предупреждения о чрезвычайных ситуациях.
Сигнал L6D применяется для обеспечения сантиметровой точности на территории Японии. Он позволяет устранять ошибки, вносимые ионосферой и тропосферой, нестабильностью бортовых стандартов частоты и погрешностью измерения текущих координат ИСЗ.
Экспериментальный сигнал L6E используется для отработки технологии повышения точности во всей зоне обслуживания системы.
Одновременное задействование сигналов L5S и L1S значительно повышает надежность навигационного обеспечения военной и гражданской авиации.
Дифференциальные поправки, передаваемые в корректирующих сигналах, предполагается также использовать в аппаратуре потребителей систем GPS, ГЛОНАСС (Россия), Galileo (Европейский союз) и Beidou (Китай).
Геостационарный спутник QZS-3 позволяет ретранслировать в S-диапазоне сообщения от абонентов, терпящих бедствие на территории и в прибрежных водах Японии. С 2020 года данный ИСЗ предусмотрено применять для передачи корректирующего сигнала L1Sb регионального дифференциального дополнения MSAS (Multitransport Satellite based Augmentation System) к системе GPS.
Планами развития QZSS к 2020 году намечается заменить ИСЗ QZS-1 в связи с завершением срока его эксплуатации, а к 2023-му – расширить зону обслуживания системы и повысить с 90 до 99,8% надежность приема сигналов за счет увеличения состава орбитальной группировки до семи аппаратов (четыре – на геосинхронных высоких эллиптических орбитах и три – на геостационарной).
Наземный сегмент японской космической радионавигационной системы включает два центра управления (Хитатиота и Кобе), семь командно-измерительных пунктов, 19 станций мониторинга (из них пять за пределами страны: в Австралии, Индии, Таиланде, на Гавайских о-вах и о. Гуам), а также более 1 300 автоматических опорных станций. Управление наземным элементом осуществляет компания QZS Services, а функционированием ИСЗ – японское космическое агентство JAXA.
В целом КРНС Японии удовлетворяет требованиям министерства обороны страны по предоставлению навигационных услуг потребителям сил самообороны в Азиатско-Тихоокеанском регионе, а ее высокая точность и надежность местоопределения создают условия для развития автономных робототехнических комплексов различного назначения.
|
Таблица 1 Основные ТТХ ИСЗ типа QZS |
||||
|
Характеристики |
QZS-1 | QZS-2 | QZS-3 | QZS-4 |
| Дата запуска | 11.09.2010 | 01.06.2017 | 19.08.2017 | 10.10.2017 |
| Модификация | IQ | IIQ | IIG | IIQ |
| Параметры орбиты: | ||||
| тип |
Геосинхронная |
|||
| высота апогея/перигея, тыс. км | 39/32 | 39/32 | 35,8/35,8 | 39/32 |
| подспутниковая точка, град | 139 в. д. | 139 в. д. | 127 в. д. | 139 в. д. |
| наклонение, град | 41 | 44,7 | 0 | 40,5 |
| Тип спутниковой платформы | ETS-8-Bus | DS-2000 | DS-2000 | DS-2000 |
| Мощность системы электропитания, кВт | 5,3 | 6.3 | 6.3 | 6.3 |
| Габаритные размеры при запуске, м | 2,9х3,1х6,2 | 2,8х2,9х6,5 | 3,2х4,1х5,4 | 2,8х2,9х6,5 |
| Масса спутника, кг | 4 100 | 4 000 | 4 700 | 4 000 |
| Расчетный срок эксплуатации, лет | 12 | 15 | 15 | 15 |
|
Таблица 2 Основные характеристики сигналов, транслируемых спутниками типа QZS |
||||
|
Обозначение |
Несущая частота, МГц | Ширина полосы рабочих частот, МГц | Вид модуляции | Тип сигнала |
| L1СD | 1575,42 | 30,69 | BOC | Навигационный |
| L1СP | 1575,42 | 30,69 | TMBOC | Пилот-сигнал |
| L1C/A | 1575,42 | 30,69 | QPSK | Навигационный |
| L1S | 1575,42 | 30,69 | QPSK | Корректирующий |
| L2СМ | 1227,6 | 30,69 | BPSK | Навигационный |
| L2СL | 1227,6 | 30,69 | BPSK | Пилот-сигнал |
| L5I | 1176,45 | 25 | QPSK | Навигационный |
| L5Q | 1176,45 | 25 | QPSK | Пилот-сигнал |
| L5S | 1176,45 | 24,9 | QPSK | Корректирующий |
| L6D | 1278,75 | 42 | BPSK | Корректирующий |
| L6E | 1278,75 | 42 | BPSK | Корректирующий |
Зарубежное военное обозрение. - 2020. - №1. - С. 62-64