Quasi-Zenith Satellite System (QZSS), "Quasi-Zenith Satellite System" ( Jap. 準天頂 juntencho: ) je projekt pro regionální systém synchronizace času a jeden z diferenciálních korekčních systémů pro GPS , jehož signály budou k dispozici v Japonsku . První družice Michibiki (みちびき, „guiding the way“) byla vypuštěna 11. září 2010 [1] .
QZSS je určen pro mobilní aplikace, pro poskytování komunikačních služeb (video, audio a další data) a globálního určování polohy. Co se týče polohovacích služeb, QZSS sám o sobě poskytuje omezenou přesnost a nefunguje offline podle aktuální specifikace. Z pohledu uživatelů se QZSS jeví jako diferenciální korekční systém . Polohovací systém QZSS může pracovat ve spojení s geostacionárními družicemi v japonském systému MTSAT ve výstavbě, který je sám o sobě diferenciálním korekčním systémem, podobným WAAS postavenému v USA .
Uvedení systému do provozu by mělo zvýšit dostupnost 3D satelitní navigace v Japonsku až na 99,8 % případů. Další výhodou polohy satelitů v blízkosti zenitu bude, že v podmínkách megaměst nebudou jejich signály stíněny a odráženy zdmi výškových budov.
Práce na celkovém projektu kvazi-protiletadlového satelitního systému byly schváleny japonskou vládou v roce 2002. Zahrnoval Advanced Space Business Corporation (ASBC), Mitsubishi Electric Corp. , Hitachi Ltd. a GNSS Technologies Inc. Zpočátku byl systém plánován jako třídružicový, v roce 2005 bylo plánováno vypuštění satelitů v letech 2008 a 2009. [2] ASBC však v roce 2007 zanikla. V práci pokračovalo Satellite Positioning Research and Application Center (SPAC). SPAC je ve vlastnictví čtyř ministerstev japonské vlády: ministerstva školství, kultury, sportu, vědy a technologie ; vnitřní záležitosti a komunikace; Ministerstvo hospodářství, obchodu a průmyslu a Ministerstvo půdy, infrastruktury, dopravy a cestovního ruchu [3] .
V březnu 2013 japonský kabinet oznámil plány na rozšíření systému QZSS ze tří satelitů na čtyři, přičemž úplné vypuštění všech satelitů bylo posunuto na konec roku 2017. Společnost Mitsubishi Electric byla vybrána jako hlavní dodavatel stavby tří následných satelitů, s nimiž byla podepsána smlouva na 526 milionů dolarů [4] .
První satelit systému byl vypuštěn v roce 2010, další tři byly vypuštěny v roce 2017. [5] [6] Oficiální plný provoz soustavy čtyř družic byl zahájen 1. listopadu 2018. [7]
V budoucnu, do roku 2024, se plánuje zvětšení velikosti konstelace satelitů na 7 satelitů, [8] také 1 rezervu. [9]
QZSS může zlepšit výkon GPS dvěma způsoby: za prvé zvýšením dostupnosti signálů GPS a za druhé zlepšením přesnosti a spolehlivosti navigačních systémů GPS.
Protože signály dostupnosti GPS vysílané ze satelitů QZSS jsou kompatibilní s vylepšenými signály GPS a jsou tedy interoperabilní, bude QZSS přenášet signály L1C/A, L1C, L2C a L5. Tím se omezí nutné změny ve specifikaci a konstrukci přijímačů.
Ve srovnání se samostatným systémem GPS poskytuje kombinovaný systém GPS a QZSS lepší výkon výběrem rozsahu korekčních dat přenášených přes signály L1-SAIF a LEX s QZS. Spolehlivost je také zlepšena přenosem dat o stavu satelitu. Pro zlepšení vyhledávání satelitů GPS jsou poskytovány i další údaje.
Počáteční plány pro satelity QZS byly nést dva typy atomových hodin: vodíkový maser a atomové hodiny na bázi rubidia . Vývoj pasivního vodíkového maseru byl ukončen v roce 2006. Polohovací signál bude generován pomocí atomových rubidiových hodin a bude použita architektura podobná časovému referenčnímu systému GPS. QZSS bude také schopen využívat obousměrný družicový přenos času a frekvence (TWSTFT), který bude sloužit ke shromažďování základních znalostí o chování družicových hodin ve vesmíru a dalším výzkumným účelům.
Přestože první generace systému měření času (TKS) bude založena na rubidiových atomových hodinách, první družice QZS ponese prototyp experimentálního systému měření času. Během první poloviny dvouleté orbitální testovací fáze předběžné testy zkoumají proveditelnost technologie bez atomových hodin, která bude později použita na družicích QZSS druhé generace.
Zmíněná technologie TKS je nový satelitní systém měření času, který nevyžaduje na palubě atomové hodiny, jako u současných vyvíjených satelitů GPS, GLONASS a Galileo. Tento koncept se vyznačuje použitím synchronizačního systému kombinovaného se zjednodušenými palubními hodinami, které fungují jako transceiver, který přenáší přesné časové informace poskytované vzdáleně sítí pro synchronizaci času umístěnou na zemi. To umožňuje systému optimálně fungovat, když jsou satelity v přímém kontaktu s pozemní stanicí, díky čemuž je systém vhodný pro použití v QZSS. Malá hmotnost a nízké náklady na výrobu a vypouštění satelitů jsou významnými výhodami takového nového systému. Přehled takového systému, stejně jako dvě možné možnosti pro vybudování sítě časové synchronizace pro QZSS, byly studovány a publikovány v práci Fabrizio Tappero (Fabrizio Tappero) [10]
Pozemní segment QZSS zahrnuje hlavní řídicí stanici v Tsukubě , dvě monitorovací stanice pro sledování a komunikaci na Okinawě a osm monitorovacích stanic, jejichž umístění je zvoleno tak, aby poskytovalo maximální geografické pokrytí monitorováním.
Hlavní řídící stanice přijímá telemetrická data ze všech pozorovacích stanic, z vypočítaných odhaduje a předpovídá časové nesrovnalosti palubních atomových hodin a prvků dráhy družice, na základě kterých generuje navigační zprávy pro přenos na družice přes další stanice.
Sledovací a komunikační řídicí stanice monitorují stav družic a posílají jim časové značky z pozemních atomových hodin a navigační zprávy přijaté z hlavní řídicí stanice.
Pozorovací stanice, které přijímají signály ze satelitů a přenášejí je do řídícího centra, se kromě japonských ostrovů nacházejí také v Bangkoku , Bangalore , Canbeře , Havaji a na ostrově Guam . [jedenáct]
Návrh, výstavbu a údržbu pozemní infrastruktury pro satelitní systém a její následný provoz po dobu 15 let provádí společnost QZSS Services Inc. , speciálně vytvořená pro tyto účely. , dceřiná společnost NEC Corp. , se kterou japonská vláda pro tento účel podepsala kontrakt v hodnotě více než 1,2 miliardy $ [4] .
| Satelit | Plošina | Datum spuštění ( UTC ) | nosná raketa | Obíhat | ID NSSDC | SCN | Postavení |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| QZS-1 (Michibiki-1) (Michibiki-1) | ETS-VIII | 11. září 2010 | H-IIA 202 F18 | QZO [12] ( tundra ) | 2010-045A | 37158 | proud |
| QZS-2 (Michibiki-2) (Michibiki-2) | DS-2000 | 1. června 2017 | H-IIA 202 F34 | QZO (tundra) | 2017-028A | 42738 | herectví [13] |
| QZS-3 (Michibiki-3) (Michibiki-3) | DS-2000 | 19. srpna 2017 | H-IIA 204 F35 | GSO | 2017-048A | 42917 | herectví [14] |
| QZS-4 (Michibiki-4) (Michibiki-4) | DS-2000 | 9. října 2017 [15] | H-IIA 202 F36 | QZO (tundra) | 2017-062A | 42965 | herectví [16] |
| QZS-1R (Michibiki-1R) (Michibiki-1R) | DS-2000 | 26. října 2021 | H-IIA 202 F44 | 2021-096A | 49336 | proud |
Systém QZSS využívá japonský geodetický systém JGS (Japanese geodetic system), který se parametry blíží ITRF. Parametry hlavního elipsoidu JGS odpovídají geodetickému souřadnicovému systému z roku 1980 včetně polohy zemského těžiště a orientace os [17] .
Tři satelity se pohybují v intervalech 8 hodin po geosynchronní vysoké eliptické dráze Quasi-Zenith Satellite Orbit (QZO) (ruský ekvivalent je „Tundra“ ). Takové oběžné dráhy umožňují satelitu zůstat více než 12 hodin denně s elevačním úhlem větším než 70 ° (to znamená, že většinu času je satelit téměř u zenitu ). To vysvětluje termín „quasi-zenith“, tedy „vypadá na zenit“, který dal systému jméno. Další satelit je na geostacionární oběžné dráze v bodě nad rovníkem přibližně v délce Japonska. [4] [8]
Nominální orbitální prvky tří geosynchronních satelitů jsou:
Kepleriánské prvky drah družic QZSS [11]| Epocha | 26. 12. 2009 12:00 UTC |
| Hlavní osa ( a ) | 42 164 km |
| excentricita ( e ) | 0,075 ± 0,015 |
| sklon ( i ) | 43° ± 4° |
| Zeměpisná délka vzestupného uzlu ( Ω ) | 195° (počáteční) |
| Argument perigea ( ω ) | 270° ± 2° |
| Střední anomálie ( M 0 ) | 305° (počáteční) |
| Střední délka pozemní cesty | 135° východní délky d. ± 5° |
| Navigační systémy | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Satelit |
| ||||||
| Přízemní | |||||||
| Diferenční korekční systémy | |||||||