Quasi-Zenith Satellite System (QZSS), "Quasi-Zenith Satellite System" ( Jap. 準天頂 juntencho: ) är ett projekt för ett regionalt tidssynkroniseringssystem och ett av differentiella korrigeringssystem för GPS , vars signaler kommer att vara tillgänglig i Japan . Den första Michibiki-satelliten (みちびき, "guiding the way") lanserades den 11 september 2010 [1] .
QZSS är avsett för mobila applikationer, för att tillhandahålla kommunikationstjänster (video, ljud och annan data) och global positionering. När det gäller positioneringstjänster ger QZSS själv begränsad noggrannhet och fungerar inte offline enligt den aktuella specifikationen. Ur användarnas synvinkel framstår QZSS som ett differentiellt korrigeringssystem . QZSS-positioneringssystemet kan fungera tillsammans med geostationära satelliter i det japanska MTSAT-systemet under uppbyggnad, som i sig är ett differentiellt korrigeringssystem , liknande det USA - byggda WAAS .
Driftsättningen av systemet bör öka tillgängligheten för 3D-satellitnavigering i Japan upp till 99,8 % av tiden. En ytterligare fördel med satelliternas position nära zenit kommer att vara att under förhållanden med megastäder kommer deras signaler inte att skärmas och reflekteras av väggarna i höghus.
Arbetet med det övergripande projektet med ett kvasi-luftvärnssatellitsystem godkändes av den japanska regeringen 2002. Det inkluderade Advanced Space Business Corporation (ASBC), Mitsubishi Electric Corp. , Hitachi Ltd. och GNSS Technologies Inc. Från början var systemet planerat som ett tresatellitsystem, 2005 var det planerat att skjuta upp satelliter 2008 och 2009. [2] ASBC upphörde dock att existera 2007. Arbetet fortsattes av Satellite Positioning Research and Application Center (SPAC). SPAC ägs av fyra departement av den japanska regeringen: ministerier för utbildning, kultur, sport, vetenskap och teknik ; interna angelägenheter och kommunikation; ministeriet för ekonomi, handel och industri och ministeriet för mark, infrastruktur, transport och turism [3] .
I mars 2013 tillkännagav det japanska kabinettet planer på att utöka QZSS-systemet från tre satelliter till fyra, med den fullständiga uppskjutningen av alla satelliter tillbaka till slutet av 2017. Mitsubishi Electric valdes som huvudentreprenör för byggandet av tre efterföljande satelliter, med vilka ett kontrakt undertecknades för 526 miljoner dollar. [4]
Systemets första satellit lanserades 2010, de andra tre lanserades 2017. [5] [6] Den officiella fulla driften av systemet med fyra satelliter lanserades den 1 november 2018. [7]
I framtiden, till 2024, planeras storleken på satellitkonstellationen att utökas till 7 satelliter, [8] även 1 reserv. [9]
QZSS kan förbättra GPS-prestandan på två sätt: för det första genom att öka tillgängligheten för GPS-signaler och för det andra genom att förbättra noggrannheten och tillförlitligheten hos GPS-navigeringssystem.
Eftersom GPS-tillgänglighetssignalerna som sänds från QZSS-satelliterna är kompatibla med de uppgraderade GPS-signalerna och därmed kompatibla, kommer QZSS att sända L1C/A-, L1C-, L2C- och L5-signaler. Detta minskar nödvändiga ändringar av specifikationer och design av mottagarna.
Jämfört med ett fristående GPS-system ger det kombinerade GPS- och QZSS-systemet förbättrad prestanda genom att välja intervallet för korrigeringsdata som överförs över L1-SAIF- och LEX-signaler med QZS. Tillförlitligheten förbättras också genom att sända satellitstatusdata. Andra data tillhandahålls också för att förbättra sökningen efter GPS-satelliter.
De ursprungliga planerna för QZS -satelliterna var att bära två typer av atomur: en vätemaser och en rubidiumbaserad atomur . Utvecklingen av den passiva vätgasmasern avbröts 2006. Positioneringssignalen kommer att genereras med hjälp av en atomär rubidiumklocka och en arkitektur som liknar GPS-tidsreferenssystemet kommer att användas. QZSS kommer också att kunna använda Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer (TWSTFT), som kommer att användas för att samla in grundläggande kunskap om beteendet hos satellitklockor i rymden och andra forskningsändamål.
Även om den första generationen av tidtagningssystemet (TKS) kommer att baseras på en rubidium-atomklocka, kommer den första QZS-satelliten att bära en prototyp av experimentell tidtagningssystem. Under den första hälften av den tvååriga omloppstestfasen undersöker preliminära tester genomförbarheten av atomurfri tidshållningsteknik, som senare kommer att användas på andra generationens QZSS-satelliter.
Den nämnda TKS-tekniken är ett nytt satellittidsmätningssystem som inte kräver atomklockor ombord, som i de nuvarande GPS-, GLONASS- och Galileo-satelliterna under utveckling. Detta koncept kännetecknas av användningen av ett synkroniseringssystem kombinerat med en förenklad inbyggd klocka som fungerar som en transceiver som vidarebefordrar korrekt tidsinformation tillhandahållen på distans av ett tidssynkroniseringsnätverk som är beläget på marken. Detta gör att systemet fungerar optimalt när satelliterna är i direkt kontakt med markstationen, vilket gör systemet lämpligt för användning i QZSS. Den lilla massan och låga kostnaden för att tillverka och skjuta upp satelliter är betydande fördelar med ett sådant nytt system. En översikt av ett sådant system, såväl som två möjliga alternativ för att bygga ett tidssynkroniseringsnätverk för QZSS, studerades och publicerades i Fabrizio Tapperos arbete (Fabrizio Tappero) [10]
Marksegmentet av QZSS inkluderar en huvudkontrollstation i Tsukuba , två övervakningsstationer för spårning och kommunikation i Okinawa , och åtta övervakningsstationer, vars placering är vald för att ge maximal geografisk övervakningstäckning.
Huvudkontrollstationen tar emot telemetridata från alla observationsstationer, uppskattar och förutsäger tidsavvikelserna för de inbyggda atomklockorna och satellitomloppselementen från de beräknade, på basis av vilka den genererar navigationsmeddelanden för överföring till satelliter via andra stationer.
Spårnings- och kommunikationskontrollstationer övervakar satelliternas tillstånd och skickar dem tidsstämplar från markbaserade atomur och navigationsmeddelanden som tas emot från huvudkontrollstationen.
Observationsstationer som tar emot signaler från satelliter och sänder dem till kontrollcentret, förutom de japanska öarna , finns också i Bangkok , Bangalore , Canberra , Hawaii och ön Guam . [elva]
Design, konstruktion och underhåll av markinfrastrukturen för satellitsystemet och dess efterföljande drift i 15 år utförs av QZSS Services Inc. , speciellt skapad för dessa ändamål. , ett dotterbolag till NEC Corp. , med vilken den japanska regeringen undertecknade ett kontrakt värt mer än 1,2 miljarder dollar för detta ändamål. [4]
| Satellit | Plattform | Lanseringsdatum ( UTC ) | bärraket | Bana | NSSDC ID | SCN | Status |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| QZS-1 (Michhibiki-1) (Michhibiki-1) | ETS-VIII | 11 september 2010 | H-IIA 202 F18 | QZO [12] ( Tundra ) | 2010-045A | 37158 | nuvarande |
| QZS-2 (Michhibiki-2) (Michhibiki-2) | DS-2000 | 1 juni 2017 | H-IIA 202 F34 | QZO (Tundra) | 2017-028A | 42738 | skådespeleri [13] |
| QZS-3 (Michhibiki-3) (Michhibiki-3) | DS-2000 | 19 augusti 2017 | H-IIA 204 F35 | GSO | 2017-048A | 42917 | skådespeleri [14] |
| QZS-4 (Michhibiki-4) (Michhibiki-4) | DS-2000 | 9 oktober 2017 [15] | H-IIA 202 F36 | QZO (Tundra) | 2017-062A | 42965 | skådespeleri [16] |
| QZS-1R (Michhibiki-1R) (Michhibiki-1R) | DS-2000 | 26 oktober 2021 | H-IIA 202 F44 | 2021-096A | 49336 | nuvarande |
QZSS-systemet använder det japanska geodetiska systemet JGS (Japanese geodetic system), som i parametrar är nära ITRF. Parametrarna för den huvudsakliga JGS-ellipsoiden motsvarar det geodetiska koordinatsystemet från 1980, inklusive positionen för jordens gravitationscentrum och orienteringen av axlarna [17] .
Tre satelliter rör sig med 8 timmars intervall i en geosynkron hög elliptisk omloppsbana Quasi-Zenith Satellite Orbit (QZO) (den ryska motsvarigheten är "Tundra" ). Sådana banor tillåter satelliten att stanna mer än 12 timmar om dagen med en höjdvinkel på mer än 70° (det vill säga, för det mesta är satelliten nästan i zenit ). Detta förklarar termen "kvasi-zenit", det vill säga "synes vara på zenit", vilket gav namnet till systemet. En annan satellit befinner sig i geostationär omloppsbana vid en punkt ovanför ekvatorn på ungefär Japans longitud. [4] [8]
De nominella orbitalelementen för de tre geosynkrona satelliterna är:
| Epok | 2009-12-26 12:00 UTC |
| Huvudaxel ( a ) | 42 164 km |
| Excentricitet ( e ) | 0,075 ± 0,015 |
| Lutning ( i ) | 43° ± 4° |
| Stigande nodlongitud ( Ω ) | 195° (initial) |
| Perigeumargument ( ω ) | 270° ± 2° |
| Genomsnittlig anomali ( M 0 ) | 305° (initial) |
| Landvägens centrala longitud | 135° Ö d. ± 5° |
| Navigationssystem _ | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Satellit |
| ||||||
| Jord | |||||||
| Differentiella korrigeringssystem | |||||||