Sistema satellitare quasi Zenith - Quasi-Zenith Satellite System

Sistema satellitare quasi Zenith
QZSS logo.png

Paese/i di origine Giappone
Operatore/i JAXA
Tipo Civile
Stato operativo
Copertura Regionale
Precisione PNT <10 m (pubblico)
SLAS <1 m (pubblico)
CLAS <10 cm (pubblico)
Dimensione costellazione
Satelliti totali 4 (7 in futuro)
Satelliti in orbita 4
Primo lancio 11 settembre 2010
Ultimo lancio 10 ottobre 2017
Lanci totali 4
Caratteristiche orbitali
Regime/i 3x GSO
Altri dettagli
Costo JPY 170 miliardi
Sito web qzss .go .jp /it /
Orbita satellitare quasi Zenith
Animazione QZSS, la trama "Quasi-Zenith/ orbita tundra " è chiaramente visibile.

Il Quasi-Zenith Satellite System ( QZSS ), noto anche come Michibiki (みちびき) , è un sistema di trasferimento di tempo regionale a quattro satelliti e un sistema di potenziamento satellitare sviluppato dal governo giapponese per migliorare il sistema di posizionamento globale gestito dagli Stati Uniti ( GPS) nelle regioni Asia-Oceania , con un focus sul Giappone . L'obiettivo di QZSS è fornire servizi di posizionamento altamente precisi e stabili nella regione Asia-Oceania, compatibili con il GPS. I servizi QZSS a quattro satelliti erano disponibili in prova a partire dal 12 gennaio 2018 e sono iniziati ufficialmente il 1° novembre 2018. Per il 2023 è previsto un sistema di navigazione satellitare indipendente dal GPS con 7 satelliti.

Storia

Nel 2002, il governo giapponese ha autorizzato lo sviluppo di QZSS, come sistema di trasferimento temporale regionale a tre satelliti e un sistema di potenziamento satellitare per il Global Positioning System (GPS) gestito dagli Stati Uniti da ricevere in Giappone . Un contratto è stato assegnato a Advanced Space Business Corporation (ASBC), che ha iniziato il lavoro di sviluppo del concetto, e Mitsubishi Electric , Hitachi e GNSS Technologies Inc. Tuttavia, ASBC è crollato nel 2007 e il lavoro è stato rilevato dal Satellite Positioning Research and Application Center (SPAC), che è di proprietà di quattro dipartimenti del governo giapponese: il Ministero dell'Istruzione, della Cultura, dello Sport, della Scienza e della Tecnologia , il Ministero degli Affari Interni e delle Comunicazioni , il Ministero dell'Economia, del Commercio e dell'Industria e il Ministero del Territorio, Infrastrutture, Trasporti e Turismo .

Il primo satellite "Michibiki" è stato lanciato l'11 settembre 2010. Lo stato operativo completo era previsto entro il 2013. Nel marzo 2013, l'Ufficio di Gabinetto del Giappone ha annunciato l'espansione di QZSS da tre a quattro satelliti. Il lancio del contratto da 526 milioni di dollari con Mitsubishi Electric per la costruzione di tre satelliti era previsto entro la fine del 2017. Il terzo satellite è stato lanciato in orbita il 19 agosto 2017 e il quarto è stato lanciato il 10 ottobre 2017. il sistema satellitare è stato annunciato come operativo il 1° novembre 2018.

Orbita

QZSS utilizza un satellite geostazionario e tre satelliti in orbite geosincrone di tipo Tundra , leggermente ellittiche e molto inclinate . Ogni orbita dista 120° dalle altre due. A causa di questa inclinazione, non sono geostazionari; non rimangono nello stesso posto nel cielo. Invece, le loro tracce al suolo sono modelli asimmetrici a forma di 8 ( analemma ), progettati per garantire che uno sia quasi direttamente sopra la testa (elevazione di 60° o più) sul Giappone in ogni momento.

Gli elementi orbitali nominali sono:

+ Elementi kepleriani satellitari QZSS (nominali)
Epoca 26 dicembre 2009, 12:00 UTC
Semiasse maggiore ( a ) 42.164 km (26.199 miglia)
Eccentricità ( e ) 0,075 ± 0,015
Inclinazione ( i ) 43° ± 4°
Ascensione Retta del nodo ascendente ( Ω ) 195° (iniziale)
Argomento del perigeo ( ω ) 270° ± 2°
Anomalia media ( M 0 ) 305° (iniziale)
Longitudine centrale della traccia al suolo 135° E ± 5°

Satelliti

Attuale costellazione di 4 satelliti

Nome Ora di pranzo Stato Appunti
QZS-1 (Michibiki-1) 11 settembre 2010 operativo -
QZS-2 (Michibiki-2) 1 giugno 2017 operativo Pannelli solari migliorati e carburante aumentato
QZS-3 (Michibiki-3) 19 agosto 2017 operativo Design più pesante con antenna aggiuntiva in banda S su orbita geostazionaria
QZS-4 (Michibiki-4) 10 ottobre 2017 operativo Pannelli solari migliorati e carburante aumentato

Costellazione dei 7 satelliti del futuro

Nome Data di lancio prevista Stato Appunti
QZS-1R 25 ottobre 2021, 02:00 UTC Futuro Sostituzione per QZS-1.
QZS-5 2023 Futuro
QZS-6 2023 Futuro
QZS-7 2024 Futuro
Animazione di QZSS
Intorno alla Terra - Vista obliqua
Intorno alla Terra - Vista polare
Telaio fisso terra - Vista equatoriale, frontale
Telaio fisso da terra - Vista equatoriale, laterale
   Terra  ·    QZS-1  ·   QZS-2  ·   QZS-3  ·   QZS-4

QZSS e aumento del posizionamento

Lo scopo principale di QZSS è aumentare la disponibilità del GPS nei numerosi canyon urbani del Giappone , dove è possibile vedere solo i satelliti ad altissima quota. Una funzione secondaria è il miglioramento delle prestazioni, che aumenta la precisione e l'affidabilità delle soluzioni di navigazione derivate dal GPS. I satelliti Quasi-Zenith trasmettono segnali compatibili con il segnale GPS L1C/A, nonché i segnali GPS L1C, L2C e L5 modernizzati. Ciò riduce al minimo le modifiche ai ricevitori GPS esistenti. Rispetto al GPS autonomo, il sistema combinato GPS più QZSS offre prestazioni di posizionamento migliorate tramite i dati di correzione della distanza forniti attraverso la trasmissione di segnali di miglioramento delle prestazioni di classe submetrica L1-SAIF e LEX da QZSS. Migliora inoltre l'affidabilità grazie al monitoraggio dei guasti e alle notifiche dei dati sullo stato di salute del sistema. QZSS fornisce anche altri dati di supporto agli utenti per migliorare l'acquisizione del satellite GPS. Secondo il suo piano originale, QZSS doveva trasportare due tipi di orologi atomici spaziali ; un maser a idrogeno e un orologio atomico al rubidio (Rb). Lo sviluppo di un maser passivo a idrogeno per QZSS è stato abbandonato nel 2006. Il segnale di posizionamento sarà generato da un orologio Rb e verrà impiegata un'architettura simile al sistema di cronometraggio GPS. QZSS sarà anche in grado di utilizzare uno schema TWSTFT ( Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer ), che verrà impiegato per acquisire alcune conoscenze fondamentali sul comportamento degli standard atomici dei satelliti nello spazio e per altri scopi di ricerca.

Segnali e servizi

Il QZSS prevede tre classi di servizio pubblico:

  • Il servizio PNT (Positioning, Navigation and Timing) integra i segnali utilizzati dal sistema GPS, fungendo essenzialmente da satelliti aggiuntivi. I satelliti QZSS sincronizzano i loro orologi con i satelliti GPS. Il servizio trasmette sulle bande L1C/A, L1C, L2C e L5C, le stesse del GPS.
  • Il servizio SLAS (Sub-meter Level Augmentation) fornisce una forma di potenziamento GNSS per il GPS interoperabile con altri sistemi GPS-SBAS. Il principio di funzionamento è simile a quello di, ad esempio, Wide Area Augmentation System . Trasmette su L1.
  • Il servizio CLAS (Centimeter Level Augmentation) fornisce un posizionamento ad alta precisione compatibile con il servizio E6 ad alta precisione di Galileo . La band è indicata come L6 o LEX, per "sperimentale".

Cronometraggio QZSS e sincronizzazione remota

Sebbene il sistema di cronometraggio QZSS di prima generazione (TKS) sarà basato sull'orologio Rb, i primi satelliti QZSS porteranno un prototipo di base di un sistema sperimentale di sincronizzazione dell'orologio al cristallo. Durante la prima metà della fase di test in orbita di due anni, test preliminari studieranno la fattibilità della tecnologia senza orologio atomico che potrebbe essere impiegata nel QZSS di seconda generazione.

La tecnologia QZSS TKS menzionata è un nuovo sistema di rilevamento dell'ora satellitare che non richiede orologi atomici a bordo come quelli utilizzati dai sistemi di navigazione satellitare esistenti come BeiDou , Galileo , Global Positioning System (GPS), GLONASS o NavIC . Questo concetto è differenziato dall'impiego di un framework di sincronizzazione combinato con orologi di bordo leggeri e orientabili che fungono da transponder ritrasmettendo l'ora precisa fornita a distanza dalla rete di sincronizzazione dell'ora situata a terra. Ciò consente al sistema di funzionare in modo ottimale quando i satelliti sono in contatto diretto con la stazione di terra, rendendolo adatto a un sistema come il QZSS giapponese. La bassa massa del satellite e il basso costo di produzione e lancio del satellite sono vantaggi significativi di questo sistema. Uno schema di questo concetto e due possibili implementazioni della rete di sincronizzazione dell'ora per QZSS sono state studiate e pubblicate in Remote Synchronization Method for the Quasi-Zenith Satellite System e Remote Synchronization Method for the Quasi-Zenith Satellite System: studio di un nuovo satellite sistema di cronometraggio che non richiede orologi atomici a bordo .

Confronto tra orbita Tundra , orbita QZSS e orbita Molniya - vista equatoriale
Vista frontale
Vista laterale
Telaio fisso a terra , Vista frontale
Telaio fisso a terra , Vista laterale
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Guarda anche

Riferimenti

link esterno