Супутники японської системи позиціонування «Мітібікі»: прорив в майбутнє

1. Можливість стабільного позиціонування з високою точністю
2. Сантиметрова точність розширює рамки застосування
3. Космічний символ альянсу Японії і США

Компанія «Міцубісі дзюкогё» і Японське агентство аерокосмічних досліджень (JAXA) успішно провели запуск ракети-носія H2A із супутником «Мітібікі-4» квазізенітной супутникової системи (QZSS), що формується для створення японського доповнення системи глобального позиціонування GPS. В результаті забезпечені умови, що дозволяють користуватися супутниковими даними в цілодобовому режимі: тепер один з таких супутників постійно знаходиться в зеніті над територією Японії.

Четвертий апарат «Мітібікі» ( «Дороговказне») японської квазізенітной супутникової системи (QZSS) глобального позиціонування був успішно запущений 10 жовтня 2017 року. Таким чином супутникова група QZSS доведена до чотирьох одиниць, і в 2018 році система почне обслуговувати споживачів. Супутникове позиціонування, яке дозволяє точно визначити власні координати за допомогою радіосигналів з орбітальних апаратів, стало в наші дні незамінним як у виробництві, так і в повсякденному житті людей. Квазізенітная супутникова система надає дані про стан справ із високою точністю: погрішність складає лічені сантиметри. Це відкриває нові горизонти у використанні глобального позиціонування.

Можливість стабільного позиціонування з високою точністю

На відміну від американської системи позиціонування GPS, російської «Глонасс», європейської «Галілео» і китайської «Бейдоу», які покривають своїми сигналами всю поверхню планети, японська квазізенітная система супутникового позиціонування, взаємодіючи з GPS, забезпечує обслуговування в Японії і навколишньому її регіоні, а також на південь від країни - в Південно-Східній Азії, Австралії і т. д. у цьому полягає її особливість в порівнянні з системами позиціонування загальносвітового масштабу.

Питання використання GPS обговорювалося Японією і США з самого раннього етапу, і в 1998 році сторони виступили зі спільною заявою, в якій підтвердили взаємодію, спрямовану на поширення використання GPS. Одночасно в нашій країні розглядалося задум використовувати для позиціонування, а також мовлення та зв'язку на власній території квазізенітних супутників. Від ідеї використовувати квазізенітние супутники для зв'язку і мовлення згодом відмовилися, і кінцевим результатом процесу стала розробка японської системи позиціонування в якості системи, що працює у взаємодії з GPS з використанням QZSS. Супутники «Мітібікі» посилають сигнали на однакових частотах з GPS. Це дозволяє використовувати супутники GPS і «Мітібікі» як єдину супутникову угруповання, що в свою чергу дає можливість стабільно здійснювати визначення координат з високою точністю.

Перший «Мітібікі», а також апарати номер 2 і номер 4 - це супутники, які звертаються по так званій «квазізенітной орбіті». Квазізенітная орбіта- це стаціонарна орбіта на висоті 36 тис. Км під кутом до екваторіальній площині. Тому при спостереженні з землі тіло, яке звертається по такій орбіті, описує в небі фігуру у вигляді вісімки. Три супутника виведені на квазізенітную орбіту таким чином, що один із супутників в будь-який момент обов'язково знаходиться майже в зеніті над Японським архіпелагом. Ось чому систему називають квазізенітной. У свою чергу, супутник «Мітібікі-3» звертається по геостаціонарній орбіті.

Квазізенітная орбіта (зображення надано JAXA)

Сантиметрова точність розширює рамки застосування

Супутники «Мітібікі» виконують дві функції, доповнюючи систему GPS і підвищуючи її точність.

По-перше, що стосується доповнює функції, для того, щоб визначити власні координати, необхідно приймати радіосигнали з чотирьох супутників GPS. Але у великих містах з висотними будівлями, а також в міжгірських западинах трапляється так, що в зоні видимості не виявляється необхідне число супутників одночасно. Тепер же ця проблема усувається, оскільки один квазізенітний супутник буде неодмінно надаватися безпосередньо над головою, а два інших також будуть постійно перебувати в зоні видимості. Крім того, в кварталах висотної забудови радіосигнали із супутників, відбиті стінами будівель, стають однією з основних причин виникнення похибки вимірювань. Похибки вимірювань виникають також через уповільнення швидкості радіосигналів із супутників GPS при проходженні іоносфери. Сигнали з супутника на квазізенітной орбіті дозволяють істотно поліпшити ситуацію.

В даний час похибка вимірювань системи GPS, як стверджують, складає близько десяти метрів. Зниження цієї похибки і є підвищенням точності GPS. Підвищення точності поділяється на метровий і сантиметровий розряд. Субметровой точність - це послуга корекції минулого іоносферу радіосигналу з супутника GPS, яка дозволяє зменшити похибку при позиціонуванні приблизно до метрового рівня. Це дає можливість удосконалити точність систем навігації смартфонів і інших персональних пристроїв, а також навігаторів в автомобілях.

Уточнення сантиметрового розряду - це послуга, яка використовує особливий, власний сигнал квазізенітних супутників L6. Через квазізенітний супутник здійснюється розсилка позиційної інформації високої точності на основі даних, отриманих з близько 1300 стандартних електронних точок вимірювання по всій країні. За рахунок цього похибка позиціонування знижується до лічених сантиметрів. Обслуговування з точністю до сантиметрів є головною комерційної функціональною особливістю квазізенітной супутникової системи. Для того, щоб користуватися цією послугою, необхідні спеціальні пристрої прийому сигналу, але вони відкривають абсолютно нові можливості супутникового позиціонування. Це дозволяє розраховувати на реалізацію нових, неможливих досі методів використання даних позиціонування.

Одним із прикладів використання обслуговування з сантиметровою точністю, який зараз знаходиться на етапі практичних випробувань, може служити застосування в сільському господарстві. Передбачається, що за допомогою безпілотного трактора будуть виконуватися посів, висадка саджанців, внесення органічних і хімічних добрив і т. П. Всі ці роботи вимагають точного руху вздовж грядок, чого не дозволяли забезпечити колишні можливості супутникового позиціонування. Такого роду експлуатація без водія може знайти застосування і в іншій промисловій техніці. Безумовно, раз з'являється можливість отримувати інформацію про знаходження на смузі руху з точністю до сантиметрів, послуга знайде застосування і в області безпілотного керування автомобілями, де розгортається все більш гостра конкуренція. Також можливе використання і в геодезії, що вимагає точного визначення координат. Крім того, система може сприяти підвищенню якості суспільних послуг, зокрема, інформування про муніципальних об'єктах, ресторанах і т. П., А також регіональних систем боротьби зі злочинністю та правопорушеннями.

Космічний символ альянсу Японії і США

Квазізенітние супутники, крім іншого, мають функцію передачі повідомлень, яку можна використовувати для екстрених попереджень у разі землетрусів, цунамі та інших стихійних лих. Крім того, використовуючи знаходиться на геостаціонарній орбіті супутник «Мітібікі-3», при виникненні стихійного шкоди з'явилася можливість надавати послугу супутникового перевірки безпеки з розсилкою відповідної інформації органам по боротьбі зі стихійними лихами. Для японського суспільства, що отримав досвід Великого східно-японського землетрусу 2011 року , Це вкрай важлива функція.

Очікується, що використання квазізенітной супутникової системи набуде поширення і в зв'язку з проведенням літніх Олімпійських і Паралімпійських ігор 2020 року в Токіо . Я покладаю великі сподівання на послуги, що використовують особливості цієї системи, а також на створення нових громадських моделей в зв'язку з їх появою.

І нарешті, варто відзначити, що система квазізенітних супутників може бути використана і в якості заміни GPS. У разі, якщо з якої-небудь причини використання GPS виявиться неможливим, або в разі істотного зниження точності позиціювання, в Японії і її околицях в якості альтернативи можна буде використовувати одну лише систему квазізенітних супутників. QZSS має важливе значення з точки зору забезпечення безпеки не тільки для Японії, але також і для США. Поряд з програмою Міжнародної космічної станції, QZSS служить космічним символом альянсу Японії і США .

Фотографія до заголовку: Перший супутник «Мітібікі» квазізенітной супутникової системи (зображення надало Японське агентство з освоєння аерокосмічного простору JAXA)