Indisches regionales Navigationssatellitensystem - Indian Regional Navigation Satellite System
| Herkunftsland (e) | Indien |
|---|---|
| Betreiber | ISRO |
| Art | Militär, Handel |
| Status | Betriebsbereit |
| Abdeckung | Regional (bis zu 1.600 km von den Grenzen entfernt) |
| Richtigkeit | 1 m (3 Fuß 3 Zoll (öffentlich) 10 cm oder 3,9 Zoll (verschlüsselt) |
| Konstellationsgröße | |
| Insgesamt Satelliten | 8 |
| Satelliten im Orbit | 8 (IRNSS 1I hat die Fertigstellung der Serie gestartet) |
| Erster Start | 1. Juli 2013 |
| Letzter Start | 12. April 2018 |
| Total Starts | 9 |
| Orbitalmerkmale | |
| Regime (s) | Hohe Erde |
| Orbitalhöhe | 36.000 km |
| Andere Details | |
| Kosten | Bis März 2017 22,46 Mrd. GBP (315 Mio. USD) |
| Geodäsie |
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Grundlagen
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Standards (Geschichte)
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Der Indian Regional Navigation Satellite System ( IRNSS ), mit einem operativen Namen Navic (Abkürzung für Nav igation mit I ndian C onstellation; auch, Navik 'Seemann' oder 'Navigator' in Sanskrit , und viele andere indische Sprachen), ist eine autonome regionales Satellitennavigationssystem , das genaue Positionierungs- und Zeitsteuerungsdienste in Echtzeit bietet. Es deckt Indien und eine Region ab, die sich über 1.500 km erstreckt, und plant eine weitere Erweiterung. Ein erweitertes Versorgungsgebiet liegt zwischen dem primären Versorgungsgebiet und einem rechteckigen Gebiet, das vom 30. Breitengrad Süd bis zum 50. Breitengrad Norden und vom 30. Meridian Ost bis zum 130. Meridian Ost , 1.500 bis 6.000 km (930 bis 3.730 Meilen) jenseits der Grenzen eingeschlossen ist. Das System besteht derzeit aus einer Konstellation von sieben Satelliten, wobei zwei zusätzliche Satelliten als Standby-Satelliten am Boden sind.
Die Konstellation befindet sich ab 2018 im Orbit, und das System sollte nach einer Systemprüfung ab Anfang 2018 betriebsbereit sein. NavIC wird zwei Serviceebenen bereitstellen, den "Standard-Ortungsdienst", der für zivile Zwecke geöffnet sein wird, und einen "eingeschränkten Dienst" (einen verschlüsselten ) für autorisierte Benutzer (einschließlich des Militärs).
Navic-basierte Tracker sind in Indien für Nutzfahrzeuge obligatorisch und sollen im ersten Halbjahr 2020 in Consumer- Mobiltelefonen verfügbar sein.
Es ist geplant, das NavIC-System zu erweitern, indem die Konstellationsgröße von 7 auf 11 erhöht wird.
Hintergrund
Das System wurde teilweise entwickelt, weil der Zugang zu von der ausländischen Regierung kontrollierten globalen Navigationssatellitensystemen in feindlichen Situationen nicht garantiert ist, wie es dem indischen Militär 1999 geschah, als die Vereinigten Staaten die indische Anfrage nach GPS-Daten ( Global Positioning System ) für die Region Kargil ablehnten Dies hätte wichtige Informationen geliefert. 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
Im Rahmen des Projekts eröffnete die indische Weltraumforschungsorganisation (ISRO) am 28. Mai 2013 ein neues Satellitennavigationszentrum auf dem Campus des ISRO Deep Space Network (DSN) in Byalalu in Karnataka . Ein Netzwerk von 21 Entfernungsstationen befindet sich auf der ganzen Welt Das Land wird Daten für die Orbitalbestimmung der Satelliten und die Überwachung des Navigationssignals bereitstellen .
Es wurde das Ziel einer vollständigen indischen Kontrolle festgelegt, wobei das Raumfahrtsegment, 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 . Raketenangriffe könnten eine wichtige militärische Anwendung für die Konstellation sein.
Die Gesamtkosten des Projekts wurden auf 14,2 Mrd. GBP (199 Mio. USD) geschätzt, wobei die Kosten für das Bodensegment 3 Mrd. GBP (42 Mio. USD) betrugen , wobei jeder Satellit 1,5 Mrd. GBP (21 Mio. USD) und der PSLV kostete Rakete -XL Version kostet rund ₹ 1,3 Milliarden (US $ 18 Millionen). Die geplanten sieben Raketen hätten einen Aufwand von rund 9,1 Mrd. GBP (128 Mio. USD) verursacht.
Die Notwendigkeit von zwei Ersatzsatelliten und dem Start von PSLV-XL hat das ursprüngliche Budget geändert. Der Comptroller und Auditor General of India meldete bis März 2017 Kosten in Höhe von 22,46 Mrd. GBP (315 Mio. USD).
Das NavIC-Signal wurde im September 2014 zur Auswertung freigegeben.
Ab dem 1. April 2019 war die Verwendung von AIS- 140-konformen NavIC-basierten Fahrzeugverfolgungssystemen für alle Nutzfahrzeuge in Indien obligatorisch .
Im Januar 2020 brachte Qualcomm drei neue Chipsätze auf den Markt, Snapdragon 720G, 662 und 460, die die Navigation mit indischer Konstellation (NavIC) unterstützen. NavIC soll für den zivilen Einsatz in Mobilgeräten verfügbar sein, nachdem Qualcomm und die indische Weltraumforschungsorganisation 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. Dies hätte NavIC bis 2015 funktionsfähig gemacht. Das Programm wurde jedoch verzögert, und Indien startete drei neue Satelliten, um dies zu ergänzen.
Sieben Satelliten mit dem Präfix "IRNSS-1" bilden das Weltraumsegment des 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
Das IRNSS-System umfasst ein Raumsegment und ein Stützbodensegment .
Raumabschnitt
Die Konstellation besteht aus 8 Satelliten. Drei der acht Satelliten befinden sich in der geostationären Umlaufbahn (GEO) bei 32,5 ° O, 83 ° E und 131,5 ° E Länge , ungefähr 36.000 km über der Erdoberfläche. Die verbleibenden fünf Satelliten befinden sich in einer geneigten geosynchronen Umlaufbahn (GSO). Zwei von ihnen überqueren den Äquator bei 55 ° O und zwei bei 111,75 ° E. Die vier GSO-Satelliten scheinen sich in Form einer "8" zu bewegen .
Bodensegment
Das Bodensegment ist für die Wartung und den Betrieb der IRNSS-Konstellation verantwortlich. Das Bodensegment umfasst:
- IRNSS Spacecraft Control Facility (IRSCF)
- ISRO Navigationszentrum (INC)
- IRNSS-Überwachungsstationen für Reichweite und Integrität (IRIMS)
- IRNSS Network Timing Center (IRNWT)
- IRNSS CDMA Ranging Stations (IRCDR)
- Laser-Entfernungsstationen
- IRNSS-Datenkommunikationsnetz (IRDCN)
Das in Byalalu eingerichtete INC führt Fernoperationen und Datenerfassungen mit allen Bodenstationen durch. 14 IRIMS sind derzeit in Betrieb und unterstützen den IRNSS-Betrieb. Das CDMA- Ranging wird regelmäßig von den vier IRCDR-Stationen für alle IRNSS-Satelliten durchgeführt. Das IRNWT wurde eingerichtet und liefert die IRNSS-Systemzeit mit einer Genauigkeit von 2 ns (2,0 × 10 –9 s ) (2 Sigma) UTC . Die Laserentfernung wird mit Unterstützung von ILRS- Stationen auf der ganzen Welt durchgeführt. Die Navigationssoftware ist seit dem 1. August 2013 bei INC in Betrieb. Alle Navigationsparameter, d. H. Satelliten- Ephemeride , Uhrenkorrekturen, Integritätsparameter und sekundäre Parameter, d. h. Iono-Delay-Korrekturen, Zeitversätze für UTC und andere GNSS- , Almanach- , Textnachrichten- und Erdorientierungsparameter werden automatisch generiert und in das Raumschiff hochgeladen. Das IRDCN hat terrestrische und VSAT- Verbindungen zwischen den Bodenstationen hergestellt. Sieben 7,2-Meter-FCA und zwei 11-Meter-FMA von IRSCF sind derzeit für LEOP- und On-Orbit-Phasen von IRNSS-Satelliten in Betrieb.
Signal
NavIC-Signale bestehen aus einem Standard-Positionierungsdienst und einem Präzisionsdienst. Beide werden im L5- (1176,45 MHz) und S-Band (2492,028 MHz) übertragen. Das SPS-Signal wird durch ein 1-MHz- BPSK- Signal moduliert . Der Präzisionsdienst verwendet BOC (5,2) . Die Navigationssignale selbst würden in der S-Band- Frequenz (2–4 GHz) übertragen und über eine Phased-Array-Antenne gesendet, um die erforderliche Abdeckung und Signalstärke aufrechtzuerhalten. Die Satelliten würden ungefähr 1.330 kg wiegen und ihre Sonnenkollektoren erzeugen 1.400 W.
Eine Messaging-Schnittstelle ist in das NavIC-System eingebettet. Mit dieser Funktion kann die Kommandozentrale Warnungen an ein bestimmtes geografisches Gebiet senden. Beispielsweise können Fischer, die das System verwenden, vor einem Zyklon gewarnt werden.
Richtigkeit
Das System soll eine absolute Positionsgenauigkeit von besser als 10 Metern in der gesamten indischen Landmasse und besser als 20 Metern im Indischen Ozean sowie in einer Region mit einer Ausdehnung von ungefähr 1.500 km um Indien bieten . Das Space Applications Center gab 2017 bekannt, dass NavIC allen Benutzern einen Standard-Positionierungsservice mit einer Positionsgenauigkeit von bis zu 5 m anbieten wird. Zum Vergleich hatte das GPS eine Positionsgenauigkeit von 20–30 m. Im Gegensatz zu GPS, das nur vom L-Band abhängig ist, verfügt NavIC über eine Doppelfrequenz (S- und L-Band). Wenn sich ein niederfrequentes Signal durch die Atmosphäre bewegt, ändert sich seine Geschwindigkeit aufgrund atmosphärischer Störungen. Die USA setzen auf ein atmosphärisches Modell, um Frequenzfehler zu bewerten, und müssen dieses Modell von Zeit zu Zeit aktualisieren, um den genauen Fehler zu bewerten. Im Fall Indiens wird die tatsächliche Verzögerung durch Messen des Verzögerungsunterschieds der Doppelfrequenz (S- und L-Bänder) bewertet. Daher ist NavIC nicht von einem Modell abhängig, um den Frequenzfehler zu ermitteln, und genauer als GPS.
Liste der Satelliten
Die Konstellation besteht aus 7 aktiven Satelliten. Drei der sieben Satelliten in der Konstellation befinden sich in der geostationären Umlaufbahn (GEO) und vier in der geneigten geosynchronen Umlaufbahn (IGSO). Alle für das System gestarteten oder vorgeschlagenen Satelliten lauten wie folgt:
| 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 ° O, 29 ° geneigte Umlaufbahn | Teilfehler | Atomuhren fehlgeschlagen. Der Satellit wird für den Kurznachrichtensendungsdienst von NavIC verwendet. |
| IRNSS-1B | I002 | I02 | 2014-017A | 39635 | 4. April 2014 | PSLV-XL-C24 | Geosynchron (IGSO) / 55 ° O, 29 ° geneigte Umlaufbahn | Betriebsbereit | |
| IRNSS-1C | I003 | I03 | 2014-061A | 40269 | 16. Oktober 2014 | PSLV-XL-C26 | Geostationär (GEO) / 83 ° O, 5 ° geneigte Umlaufbahn | Betriebsbereit | |
| IRNSS-1D | I004 | I04 | 2015-018A | 40547 | 28. März 2015 | PSLV-XL-C27 | Geosynchron (IGSO) / 111,75 ° O, 31 ° geneigte Umlaufbahn | Betriebsbereit | |
| IRNSS-1E | I005 | I05 | 2016-003A | 41241 | 20. Januar 2016 | PSLV-XL-C31 | Geosynchron (IGSO) / 111,75 ° O, 29 ° geneigte Umlaufbahn | Betriebsbereit | |
| IRNSS-1F | I006 | I06 | 2016-015A | 41384 | 10. März 2016 | PSLV-XL-C32 | Geostationär (GEO) / 32,5 ° O, 5 ° geneigte Umlaufbahn | Betriebsbereit | |
| IRNSS-1G | I007 | I07 | 2016-027A | 41469 | 28. April 2016 | PSLV-XL-C33 | Geostationär (GEO) / 129,5 ° O, 5,1 ° geneigte Umlaufbahn | Betriebsbereit | |
| IRNSS-1H | 31. August 2017 | PSLV-XL-C39 | Start fehlgeschlagen | Die Nutzlastverkleidung konnte nicht getrennt werden 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 ° O, 29 ° geneigte Umlaufbahn | Betriebsbereit | ||
| IRNSS-1J | Geosynchron (IGSO), 42 ° geneigte Umlaufbahn | Geplant
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| IRNSS-1K | Geosynchron (IGSO), 42 ° geneigte Umlaufbahn | Geplant
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| IRNSS-1L | Geosynchron (IGSO), 42 ° geneigte Umlaufbahn | Geplant
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| IRNSS-1M | Geosynchron (IGSO), 42 ° geneigte Umlaufbahn | Geplant
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| IRNSS-1N | Geosynchron (IGSO), 42 ° geneigte Umlaufbahn | Geplant
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Uhrfehler
Im Jahr 2017 wurde bekannt gegeben, dass alle drei von SpectraTime gelieferten Rubidium -Atomuhren an Bord von IRNSS-1A ausgefallen waren, was ähnliche Fehler in der Galileo- Konstellation der Europäischen Union widerspiegelt . Der erste Fehler trat im Juli 2016 auf, kurz darauf folgten die beiden anderen Uhren auf IRNSS-1A. Dies machte den Satelliten funktionsunfähig und erforderte einen Austausch. ISRO berichtete, dass es die Atomuhren in den beiden Standby-Satelliten IRNSS-1H und IRNSS-1I im Juni 2017 ersetzt hatte. Der anschließende Start von IRNSS-1H als Ersatz für IRNSS-1A war erfolglos, als die Mission PSLV-C39 fehlschlug am 31. August 2017. Der zweite Standby-Satellit, IRNSS-1I, wurde am 12. April 2018 erfolgreich in die Umlaufbahn gebracht.
Im Juli 2017 wurde berichtet, dass zwei weitere Uhren im Navigationssystem ebenfalls Anzeichen von Anomalien zeigten, wodurch die Gesamtzahl der ausgefallenen Uhren auf fünf stieg. Im Mai 2018 wurde ein Ausfall von weiteren 4 Uhren gemeldet, wobei die Zählung berücksichtigt wurde bis 9 der 24 im Orbit.
Als Vorsichtsmaßnahme zur Verlängerung der Lebensdauer des Navigationssatelliten betreibt ISRO nur eine Rubidium-Atomuhr anstelle von zwei in den verbleibenden Satelliten.
Zukünftige Entwicklungen
Das indische Weltraumministerium gab in seinem 12. Fünfjahresplan (FYP) (2012–17) an, 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 indischer Atomuhren eingeleitet, zusammen mit einer Studien- und Entwicklungsinitiative für eine rein optische Atomuhr (extrem stabil für IRNSS und Weltraumkommunikation ).
IRNSS-1J, IRNSS-1K, IRNSS-1L, IRNSS-1M und IRNSS-1N sind die nächsten Chargen von Raumfahrzeugen in der Entwicklung.
Die Studie und Analyse für das Global Indian Navigation System (GINS) wurde im Rahmen 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 mi) über der Erde positioniert sind. Ab 2013 ist die gesetzliche Einreichung für das Frequenzspektrum von GINS-Satellitenbahnen im internationalen Raum abgeschlossen.
Siehe auch
Verweise
Fußnoten
- ^ SATNAV Industry Meet 2006. ISRO Space India Newsletter. Ausgabe April - September 2006.