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

Всего комментариев: 0
avatar