Indisches regionales Satellitennavigationssystem - Indian Regional Navigation Satellite System

Navigation mit Indian Constellation (NavIC)
Indian Regional Navigation Satellite System (IRNSS)
IRNSS-Abdeckung Polygon.png
Abdeckung von NavIC
Herkunftsland/-länder Indien
Betreiber ISRO
Typ Militär, Kommerziell
Status Betriebsbereit
Abdeckung Regional (bis zu 1.600 km von den Grenzen entfernt)
Genauigkeit 1 m oder 3 ft 3 in (öffentlich)
10 cm oder 3,9 in (verschlüsselt)
Konstellationsgröße
Satelliten insgesamt 8
Satelliten im Orbit 7 (IRNSS 1I startete zum Abschluss der Serie)
Erster Start 1. Juli 2013
Letzter Start 12. April 2018
Gesamteinführungen 9
Orbitale Eigenschaften
Regime(s) Geosynchrone Umlaufbahn
Umlaufhöhe 35.786 Kilometer (22.236 Meilen)
Andere Details
Kosten 22,46 Milliarden (298 Millionen US-Dollar), bis März 2017

Das Indian Regional Navigation Satellite System ( IRNSS ) mit dem Betriebsnamen NavIC (Akronym für NAVigation with Indian Constellation ; auch nāvik 'Seemann' oder 'Navigator' in indischen Sprachen) ist ein autonomes regionales Satellitennavigationssystem , das genaue reale -Zeitortungs- und Zeitnahmedienste. Es umfasst Indien und eine Region, die sich um 1.500 km (930 Meilen) erstreckt, mit Plänen für eine weitere Ausdehnung. Eine erweiterte Service - Bereich liegt zwischen der primären Dienstbereich und einem Bereich Rechteck von dem eingeschlossenen 30. parallel Süden zum 50. parallel Norden und dem 30. Meridian Osten zum 130. Meridians Osten , 1.500-6.000 km (930-3,730 mi) über die Grenzen hinaus. Das System besteht derzeit aus einer Konstellation von sieben Satelliten mit zwei zusätzlichen Satelliten am Boden als Stand-by.

Die Konstellation befindet sich seit 2018 im Orbit, und das System sollte nach einem Systemcheck ab Anfang 2018 betriebsbereit sein. NavIC wird zwei Dienstebenen bereitstellen, den "Standard-Positionierungsdienst", der für die zivile Nutzung offen sein wird, und einen "eingeschränkten Dienst" (einen verschlüsselten Dienst ) für autorisierte Benutzer (einschließlich des Militärs).

NavIC-basierte Tracker sind in Indien für Nutzfahrzeuge obligatorisch und sollen in der ersten Hälfte des Jahres 2020 in Consumer- Mobiltelefonen verfügbar sein.

Es gibt Pläne, das NavIC-System zu erweitern, indem seine Konstellationsgröße von 7 auf 11 erhöht wird.

Hintergrund

Das System wurde teilweise entwickelt, weil der Zugang zu von ausländischen Regierungen kontrollierten globalen Navigationssatellitensystemen in feindlichen Situationen nicht garantiert ist, wie es dem indischen Militär im Jahr 1999 geschah, als die Vereinigten Staaten die indische Anfrage nach Global Positioning System (GPS)-Daten für die Region Kargil ablehnten die wichtige Informationen geliefert hätte. Die indische Regierung genehmigte das Projekt im Mai 2013.

Gemäß National Defense Authorization Act (NDAA) 2020 Verteidigungsminister der Vereinigten Staaten in Absprache mit Director of National Intelligence werden Navic bezeichnen Galileo und QZSS als verbündetes Navigations - Satellitensystem .

Entwicklung

Als Teil des Projekts hat die Indische Weltraumforschungsorganisation (ISRO) am 28. Mai 2013 ein neues Satellitennavigationszentrum auf dem Campus des ISRO Deep Space Network (DSN) in Byalalu in Karnataka eröffnet Land wird Daten für die Orbitalbestimmung der Satelliten und die Überwachung des Navigationssignals liefern .

Es wurde das Ziel einer vollständigen indischen Kontrolle angegeben, wobei das Weltraumsegment, das Bodensegment und die Benutzerempfänger alle in Indien gebaut werden. Seine Lage in niedrigen Breiten ermöglicht eine Abdeckung mit Satelliten mit geringer Neigung . Drei Satelliten werden sich in einer geostationären Umlaufbahn über dem Indischen Ozean befinden . Raketenzielen könnten eine wichtige militärische Anwendung für die Konstellation sein.

Die Gesamtkosten des Projekts erwartet werden 14,2 Milliarden (US $ 189 Millionen), mit den Kosten des Bodensegments sein 3 Milliarden (US $ 40 Millionen), jeder Satellit kostet 1,5 Milliarden (US $ 20 Millionen) und die PSLV Rakete -XL Version kostet rund 1,3 Milliarden (US $ 17 Millionen). Die geplanten sieben Raketen hätten einen Aufwand von rund 9,1 Milliarden Yen (121 Millionen US-Dollar) verursacht.

Die Notwendigkeit von zwei Ersatzsatelliten und PSLV-XL-Starts hat das ursprüngliche Budget verändert, wobei der Comptroller and Auditor General of India die Kosten bis März 2017 auf 22,46 Milliarden (298 Millionen US-Dollar) meldete.

Das NavIC-Signal wurde im September 2014 zur Auswertung freigegeben.

Ab dem 1. April 2019 wurde die Verwendung von AIS- 140-konformen NavIC-basierten Fahrzeugortungssystemen für alle Nutzfahrzeuge in Indien obligatorisch .

Am 20. Januar 2020 brachte Qualcomm drei neue 4G- Chipsätze auf den Markt, Snapdragon 460, Snapdragon 662 und Snapdragon 720G mit Unterstützung für Navigation with Indian Constellation (NavIC). Am 31. August 2020 brachte Qualcomm den neuen 4G- Chipsatz Snapdragon 732G mit Unterstützung für Navigation with Indian . auf den Markt Konstellation (NavIC). Am 22. September 2020 hat Qualcomm den neuen 5G- Chipsatz Snapdragon 750G mit Unterstützung für Navigation with Indian Constellation (NavIC) auf den Markt gebracht. NavIC soll für die zivile Nutzung in mobilen Geräten verfügbar sein, nachdem Qualcomm und die Indian Space Research Organization eine Vereinbarung unterzeichnet haben.

Zeitrahmen

Im April 2010 wurde berichtet, dass Indien plant, bis Ende 2011 Satelliten mit einer Rate von einem Satelliten alle sechs Monate zu starten. Damit wäre NavIC bis 2015 funktionstüchtig gewesen. Das Programm verzögerte sich jedoch, und Indien startete auch 3 neue Satelliten, um dies zu ergänzen.

Sieben Satelliten mit dem Präfix "IRNSS-1" bilden das Weltraumsegment der IRNSS. IRNSS-1A , der erste der sieben Satelliten, wurde am 1. Juli 2013 gestartet. IRNSS-1B wurde am 4. April 2014 an Bord der PSLV-C24-Rakete gestartet. Der Satellit wurde in eine geosynchrone Umlaufbahn gebracht . IRNSS-1C wurde am 16. Oktober 2014, IRNSS-1D am 28. März 2015, IRNSS-1E am 20. Januar 2016, IRNSS-1F am 10. März 2016 und IRNSS-1G am 28. April 2016 gestartet.

Der achte Satellit IRNSS-1H , der IRNSS-1A ersetzen sollte, konnte am 31. August 2017 nicht eingesetzt werden, da sich die Hitzeschilde nicht von der 4. Stufe der Rakete trennten. IRNSS-1I wurde am 11. April 2018 gestartet, um es zu ersetzen.

Systembeschreibung

Abdeckung von NavIC

Das IRNSS-System besteht aus einem Raumsegment und einem Stützbodensegment .

Raumsegment

Die Konstellation besteht aus 8 Satelliten. Drei der acht Satelliten befinden sich in einer geostationären Umlaufbahn (GEO) bei 32,5° O, 83° O und 131,5° O Länge , etwa 36.000 km (22.000 Meilen) über der Erdoberfläche. Die restlichen fünf Satelliten befinden sich in einer geneigten geosynchronen Umlaufbahn (GSO). Zwei von ihnen überqueren den Äquator bei 55 ° E und zwei bei 111,75 ° E. Die vier GSO-Satelliten scheinen sich in Form einer "8" zu bewegen .

Bodensegment

Ground Segment ist für die Wartung und den Betrieb der IRNSS-Konstellation verantwortlich. Das Segment Boden umfasst:

  • IRNSS-Raumfahrzeugkontrolleinrichtung (IRSCF)
  • ISRO Navigationszentrum (INC)
  • IRNSS-Bereich und Integritätsüberwachungsstationen (IRIMS)
  • IRNSS-Netzwerk-Timing-Center (IRNWT)
  • IRNSS CDMA Ranging Stations (IRCDR)
  • Laser-Entfernungsstationen
  • IRNSS-Datenkommunikationsnetzwerk (IRDCN)
Rendering eines Satelliten der IRNSS-Serie 1

Die IRSCF ist in der Master Control Facility (MCF), Hassan und Bhopal in Betrieb. Der MCF verbindet Navigationsdaten mit Uplinks und wird für Tracking-, Telemetrie- und Befehlsfunktionen verwendet. Sieben 7,2 Meter (24 ft) FCA und zwei 11 Meter (36 ft) FMA der IRSCF sind derzeit für LEOP- und On-Orbit-Phasen von IRNSS-Satelliten in Betrieb.

Das in Byalalu gegründete INC führt Fernoperationen und Datenerfassung mit allen Bodenstationen durch. Die ISRO-Navigationszentren (INC) sind in Byalalu, Bengaluru und Lucknow in Betrieb. INC1 (Byalalu) und INC2 (Lucknow) bieten zusammen einen nahtlosen Betrieb mit Redundanz.

14 IRIMS sind derzeit einsatzbereit und unterstützen die IRNSS-Operationen. CDMA- Ranging wird von den vier IRCDR-Stationen regelmäßig für alle IRNSS-Satelliten durchgeführt. Der IRNWT ist etabliert und liefert die IRNSS-Systemzeit mit einer Genauigkeit von 2  ns (2,0 × 10 -9  s ) (2 Sigma) bezogen auf UTC . Das Laser-Ranging wird mit Unterstützung von ILRS- Stationen auf der ganzen Welt durchgeführt. Die Navigationssoftware ist bei INC seit dem 1. August 2013 in Betrieb. Alle Navigationsparameter, nämlich. Satelliten- Ephemeriden , Uhrkorrekturen, Integritätsparameter und sekundäre Parameter, nämlich. Iono-Delay-Korrekturen, Zeitverschiebungen bezüglich UTC und andere GNSS- , Almanach- , Textnachrichten- und Erdorientierungsparameter werden automatisch generiert und zum Raumfahrzeug hochgeladen. Das IRDCN hat terrestrische und VSAT- Verbindungen zwischen den Bodenstationen aufgebaut. Ab März 2021 führen ISRO und JAXA Kalibrierungs- und Validierungsexperimente für die NavIC-Bodenreferenzstation in Japan durch. ISRO ist auch im Gespräch mit CNES für eine NavIC-Bodenreferenzstation in Frankreich. ISRO plant eine NavIC-Bodenstation auf den Cocos (Keeling) Islands und ist in Gesprächen mit der Australian Space Agency .

Signal

NavIC-Signale bestehen aus einem Standardpositionierungsdienst und einem Präzisionsdienst. Beide werden auf L5 (1176,45 MHz) und S-Band (2492,028 MHz) übertragen. Das SPS-Signal wird durch ein 1 MHz BPSK- Signal moduliert . Der Precision Service verwendet BOC(5,2) . Die Navigationssignale selbst würden in der S-Band- Frequenz (2–4 GHz) übertragen und über eine phasengesteuerte Array-Antenne ausgestrahlt, um die erforderliche Abdeckung und Signalstärke aufrechtzuerhalten. Die Satelliten würden ungefähr 1.330 kg (2.930 lb) wiegen und ihre Sonnenkollektoren erzeugen 1.400 W.

Eine Messaging-Schnittstelle ist in das NavIC-System eingebettet. Diese Funktion ermöglicht es der Kommandozentrale, Warnungen an ein bestimmtes geografisches Gebiet zu senden. Beispielsweise können Fischer, die das System verwenden, vor einem Zyklon gewarnt werden.

Genauigkeit

Das System soll eine absolute Positionsgenauigkeit von besser als 10 Meter (33 ft) in der gesamten indischen Landmasse und besser als 20 Meter (66 ft) im Indischen Ozean sowie einer Region, die sich etwa 1.500 km (930 mi) um Indien erstreckt , bieten . Das Space Applications Center sagte im Jahr 2017, dass NavIC allen Benutzern einen Standardpositionierungsdienst mit einer Positionsgenauigkeit von bis zu 5 m bereitstellen wird. Das GPS zum Vergleich hatte eine Positionsgenauigkeit von 20–30 m. Im Gegensatz zu GPS, das nur vom L-Band abhängig ist, verfügt NavIC über eine duale Frequenz (S- und L-Band). Wenn ein Niederfrequenzsignal durch die Atmosphäre wandert, ändert sich seine Geschwindigkeit aufgrund von atmosphärischen Störungen. Die USA setzen auf ein atmosphärisches Modell zur Bewertung des Frequenzfehlers und müssen dieses Modell von Zeit zu Zeit aktualisieren, um den genauen Fehler zu bewerten. Im Fall Indiens wird die tatsächliche Verzögerung durch Messung des Verzögerungsunterschieds der Doppelfrequenz (S- und L-Bänder) bewertet. Daher ist NavIC modellunabhängig, um den Frequenzfehler zu finden und genauer als GPS.

Liste der Satelliten

Die Konstellation besteht aus 7 aktiven Satelliten. Drei der sieben Satelliten in der Konstellation befinden sich in einer geostationären Umlaufbahn (GEO) und vier in einer geneigten geosynchronen Umlaufbahn (IGSO). Alle gestarteten oder für das System vorgeschlagenen Satelliten sind wie folgt:

Satelliten der IRNSS-Serie

Satelliten der IRNSS-1-Serie
Satellit SVN PRN Int. Sa. ICH WÜRDE NORAD-ID Erscheinungsdatum Startfahrzeug Orbit Status Bemerkungen
IRNSS-1A I001 I01 2013-034A 39199 1. Juli 2013 PSLV-XL-C22 Geosynchron (IGSO) / 55°E, 29° geneigte Umlaufbahn Teilfehler Atomuhren sind ausgefallen. Der Satellit wird für den Kurznachrichtenrundfunkdienst von NavIC verwendet.
IRNSS-1B I002 I02 2014-017A 39635 4. April 2014 PSLV-XL-C24 Geosynchron (IGSO) / 55°E, 29° geneigte Umlaufbahn Betriebsbereit
IRNSS-1C I003 I03 2014-061A 40269 16. Oktober 2014 PSLV-XL-C26 Geostationär (GEO) / 83°E, 5° geneigte Umlaufbahn Betriebsbereit
IRNSS-1D I004 I04 2015-018A 40547 28. März 2015 PSLV-XL-C27 Geosynchron (IGSO) / 111.75°E, 31° geneigte Umlaufbahn Betriebsbereit
IRNSS-1E I005 I05 2016-003A 41241 20. Januar 2016 PSLV-XL-C31 Geosynchron (IGSO) / 111.75°E, 29° geneigte Umlaufbahn Betriebsbereit
IRNSS-1F I006 I06 2016-015A 41384 10. März 2016 PSLV-XL-C32 Geostationär (GEO) / 32,5°E, 5° geneigte Umlaufbahn Betriebsbereit
IRNSS-1G I007 I07 2016-027A 41469 28. April 2016 PSLV-XL-C33 Geostationär (GEO) / 129,5°E, 5,1° geneigte Umlaufbahn Betriebsbereit Der Satellit wird für den Kurznachrichtenrundfunkdienst von NavIC verwendet.
IRNSS-1H 31. August 2017 PSLV-XL-C39 Start fehlgeschlagen Die Nutzlastverkleidung konnte sich nicht trennen und der Satellit konnte die gewünschte Umlaufbahn nicht erreichen. Es sollte das nicht mehr existierende IRNSS-1A ersetzen.
IRNSS-1I I009 2018-035A 43286 12. April 2018 PSLV-XL-C41 Geosynchron (IGSO) / 55°E, 29° geneigte Umlaufbahn Betriebsbereit
Animation von IRNSS
Um die Welt
Um die Erde - Polaransicht
Erdfester Rahmen - Äquatoriale Ansicht, Front
Erdfester Rahmen - Äquatoriale Ansicht, Seite
Fester Rahmen der Erde - Polaransicht
   Erde  ·   IRNSS-1B  ·   IRNSS-1C  ·   IRNSS-1E  ·   IRNSS-1F  ·   IRNSS-1G  ·   IRNSS-1I

Satellit der NVS-Serie

Satelliten der NVS-Serie
Satellit SVN PRN Int. Sa. ICH WÜRDE NORAD-ID Erscheinungsdatum Startfahrzeug Orbit Status Bemerkungen
NVS-01 November 2021 GSLV-MK2 F-14 Geostationär (GEO) / 129,5°E, 5,1° geneigte Umlaufbahn Geplant Geplanter Ersatz von IRNSS-1G . Verfügt über eine verlängerte Lebensdauer und eine neue zivile Nutzlast für Geräte mit geringem Stromverbrauch.
NVS-02 Geosynchron (IGSO), 42° geneigte Umlaufbahn Geplant
NVS-03 Geosynchron (IGSO), 42° geneigte Umlaufbahn Geplant
NVS-04 Geosynchron (IGSO), 42° geneigte Umlaufbahn Geplant
NVS-05 Geosynchron (IGSO), 42° geneigte Umlaufbahn Geplant

Uhrfehler

Im Jahr 2017 wurde bekannt, dass alle drei von SpectraTime gelieferten Rubidium -Atomuhren an Bord von IRNSS-1A ausgefallen waren, was ähnliche Ausfälle in der Galileo- Konstellation der Europäischen Union widerspiegelt . Der erste Ausfall trat im Juli 2016 auf, kurz darauf folgten die beiden anderen Uhren auf IRNSS-1A. Dadurch wurde der Satellit funktionsunfähig und musste ausgetauscht werden. ISRO berichtete, dass es im Juni 2017 die Atomuhren in den beiden Standby-Satelliten IRNSS-1H und IRNSS-1I ersetzt hatte am 31. August 2017. Der zweite Standby-Satellit, IRNSS-1I, wurde am 12. April 2018 erfolgreich in die Umlaufbahn gebracht.

Im Juli 2017 wurde gemeldet, dass auch zwei weitere Uhren im Navigationssystem Anzeichen von Auffälligkeiten zeigten, wodurch sich die Gesamtzahl der ausgefallenen Uhren auf fünf erhöhte, im Mai 2018 wurde ein Ausfall von weiteren 4 Uhren gemeldet, wobei die Zählung durchgeführt wurde zu 9 der 24 im Orbit.

Um die Lebensdauer des Navigationssatelliten zu verlängern, betreibt ISRO vorsorglich nur eine Rubidium-Atomuhr statt zwei in den übrigen Satelliten.

Zukünftige Entwicklungen

Das indische Weltraumministerium hat in seinem 12. Fünfjahresplan (FYP) (2012-17) angegeben, die Anzahl der Satelliten in der Konstellation von 7 auf 11 zu erhöhen, um die Abdeckung zu erweitern. Diese zusätzlichen vier Satelliten werden während des 12. FYP hergestellt und zu Beginn des 13. FYP in einer geosynchronen Umlaufbahn mit einer Neigung von 42° gestartet . Außerdem wurde die Entwicklung weltraumqualifizierter in Indien hergestellter Atomuhren initiiert, zusammen mit einer Studien- und Entwicklungsinitiative für eine rein optische Atomuhr (ultrastabil für IRNSS und Weltraumkommunikation ).

ISRO wird 5 Satelliten der nächsten Generation mit neuen Nutzlasten und einer verlängerten Lebensdauer von 12 Jahren starten. ISRO wird 5 neue Satelliten viz starten. NVS-01, NVS-02, NVS-03, NVS-04 und NVS-05. Diese werden die aktuelle Satellitenkonstellation ergänzen und ergänzen. Der neue Satellit wird über das L5- und S-Band verfügen und ein neues interoperables ziviles Signal im L1-Band in die Navigationsnutzlast einführen . Diese Einführung des neuen L1-Bands wird dazu beitragen, die Verbreitung von NavIC in tragbaren Smart- und IoT- Geräten mit einem stromsparenden Navigationssystem zu unterstützen. NVS-01 ist ein Ersatz für den IRNSS-1G- Satelliten und wird 2021-22 auf GSLV- Mk2 starten

Globales indisches Navigationssystem (GINS)

Studien und Analysen für das Global Indian Navigation System (GINS) wurden als Teil der Technologie- und Politikinitiativen im 12. FYP (2012-17) initiiert. Das System soll eine Konstellation von 24 Satelliten haben, die 24.000 km (14.913 Meilen) über der Erde positioniert sind. Ab 2013 ist die gesetzliche Anmeldung für das Frequenzspektrum der GINS-Satellitenumlaufbahnen im internationalen Weltraum abgeschlossen. Gemäß dem neuen Richtlinienentwurf für 2021 arbeiten ISRO und das Department of Space (DoS) daran, die Abdeckung von NavIC von regional auf global auszudehnen, die unabhängig von anderen derzeit in Betrieb befindlichen Systemen, nämlich GPS , GLONASS , BeiDou und Galileo , interoperabel und kostenlos bleiben wird für den weltweiten öffentlichen Gebrauch.

Siehe auch

Verweise

Fußnoten

  1. ^ SATNAV Industry Meet 2006. ISRO Space India Newsletter. Ausgabe April – September 2006.

Externe Links