Quasi-Zenith-Satellitensystem - Quasi-Zenith Satellite System

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Quasi-Zenith-Satellitensystem
QZSS logo.png

Herkunftsland (e) Japan
Betreiber JAXA
Art Zivilist
Status Betriebsbereit
Abdeckung Regional
Richtigkeit PNT <10 m (öffentlich)
SLAS <1 m (öffentlich)
CLAS <10 cm (öffentlich)
Konstellationsgröße
Insgesamt Satelliten 4 (7 in der Zukunft)
Satelliten im Orbit 4
Erster Start September 2010
Orbitalmerkmale
Regime (s) 3x GSO
Andere Details
Kosten 170 Mrd. JPY
Webseite qzss .go .jp / de /
Quasi- Zenith- Satellitenbahn
QZSS-Animation, die Darstellung "Quasi-Zenith / Tundra-Umlaufbahn " ist deutlich sichtbar.

Das Quasi-Zenith Satellite System ( QZSS ), auch bekannt als Michibiki ( みちびき ) , ist ein Vier-Satelliten regionale Zeit Transfer System und eine satellitengestütztes Ergänzungssystem Entwicklung durch die japanische Regierung des Vereinigten Staaten betriebene zu verbessern Global Positioning System ( GPS) in den Regionen Asien-Ozeanien mit Schwerpunkt Japan . Das Ziel von QZSS ist es, hochpräzise und stabile Ortungsdienste in der Region Asien-Ozeanien bereitzustellen, die mit GPS kompatibel sind. Vier Satelliten QZSS Dienste auf Versuchsbasis zur Verfügung standen wie vom 12. Januar 2018 und offiziell begannen am 1. November 2018. Ein Satellitennavigationssystem unabhängig von GPS wird für 2023 mit 7 Satelliten geplant.

Geschichte

Im Jahr 2002 genehmigte die japanische Regierung die Entwicklung von QZSS, als Drei-Satelliten regionale Zeit Transfer System und einem satellitengestütztes Ergänzungssystem für die Vereinigten Staaten von Amerika betrieben Global Positioning System (GPS) innerhalb empfangbar sein Japan . Die Advanced Space Business Corporation (ASBC), die mit der Konzeptentwicklung begann, und Mitsubishi Electric , Hitachi und GNSS Technologies Inc. erhielten einen Auftrag. ASBC brach jedoch 2007 zusammen und die Arbeiten wurden von der Satellite Positioning Research and Application übernommen Zentrum (SPAC), das vier japanischen Regierungsabteilungen gehört: dem Ministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie , dem Ministerium für innere Angelegenheiten und Kommunikation , dem Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie und dem Ministerium für Land; Infrastruktur, Verkehr und Tourismus .

Der erste Satellit "Michibiki" wurde am 11. September 2010 gestartet. Bis 2013 wurde der volle Betriebsstatus erwartet. Im März 2013 kündigte das japanische Kabinettsbüro die Erweiterung von QZSS von drei auf vier Satelliten an. Der Vertrag über 526 Mio. USD mit Mitsubishi Electric über den Bau von drei Satelliten sollte vor Ende 2017 gestartet werden. Der dritte Satellit wurde am 19. August 2017 in den Orbit und der vierte am 10. Oktober 2017 gestartet. Der grundlegende Vier-Satelliten Das System wurde am 1. November 2018 als betriebsbereit angekündigt.

Orbit

QZSS verwendet einen geostationären Satelliten und drei Satelliten in stark geneigten, leicht elliptischen , geosynchronen Umlaufbahnen vom Tundra- Typ . Jede Umlaufbahn ist 120 ° von den beiden anderen entfernt. Aufgrund dieser Neigung sind sie nicht geostationär; Sie bleiben nicht an derselben Stelle am Himmel. Stattdessen sind ihre Bodenspuren asymmetrische 8-Muster ( Analemmen ), die sicherstellen sollen, dass man sich jederzeit fast direkt über Japan befindet (Höhe 60 ° oder mehr).

Die nominalen Orbitalelemente sind:

QZSS-Satelliten-Kepler-Elemente (nominal)
Epoche 2009-12-26 12:00 UTC
Hauptachse ( a ) 42.164 Kilometer
Exzentrizität ( e ) 0,075 ± 0,015
Neigung ( i ) 43 ° ± 4 °
Rechter Aufstieg des aufsteigenden Knotens ( Ω ) 195 ° (anfänglich)
Argument des Perigäums ( ω ) 270 ° ± 2 °
Mittlere Anomalie ( M 0 ) 305 ° (anfänglich)
Zentrale Länge der Bodenspur 135 ° E ± 5 °

Satelliten

Aktuelle 4 Satellitenkonstellation

Name Erscheinungsdatum Status Anmerkungen
QZS-1 (Michibiki-1) 11. September 2010 Betriebsbereit - -
QZS-2 (Michibiki-2) 1. Juni 2017 Betriebsbereit Verbesserte Sonnenkollektoren und mehr Kraftstoff
QZS-3 (Michibiki-3) 19. August 2017 Betriebsbereit Schwereres Design mit zusätzlicher S-Band-Antenne im geostationären Orbit
QZS-4 (Michibiki-4) 10. Oktober 2017 Betriebsbereit Verbesserte Sonnenkollektoren und mehr Kraftstoff

Future 7 Satellitenkonstellation

Name Geplanter Starttermin Status Anmerkungen
QZS-1R 2021 Zukunft Ersatz für QZS-1.
QZS-5 2023 Zukunft
QZS-6 2023 Zukunft
QZS-7 2024 Zukunft
Animation von QZSS
Um die Welt
Um die Erde - Polaransicht
Erdfester Rahmen - Äquatorialansicht, vorne
Erdfester Rahmen - Äquatorialansicht, Seite
    Erde   ·     QZS-1   ·    QZS-2   ·    QZS-3   ·    QZS-4

QZSS und Positionierungserweiterung

Der Hauptzweck von QZSS besteht darin, die Verfügbarkeit von GPS in den zahlreichen städtischen Canyons Japans zu erhöhen , in denen nur Satelliten in sehr großer Höhe zu sehen sind. Eine sekundäre Funktion ist die Leistungssteigerung, die die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von GPS-abgeleiteten Navigationslösungen erhöht.

Die Quasi-Zenith-Satelliten übertragen Signale, die mit dem GPS-L1C / A-Signal sowie den modernisierten GPS-L1C-, L2C-Signalen und L5-Signalen kompatibel sind. Dies minimiert Änderungen an vorhandenen GPS-Empfängern.

Im Vergleich zu Standalone-GPS bietet das kombinierte System GPS plus QZSS eine verbesserte Positionierungsleistung durch Entfernungskorrekturdaten, die durch die Übertragung der Leistungsverbesserungssignale L1-SAIF und LEX der Submeter-Klasse von QZSS bereitgestellt werden. Es verbessert auch die Zuverlässigkeit durch Fehlerüberwachung und Benachrichtigungen über Systemzustandsdaten. QZSS stellt Benutzern auch andere Unterstützungsdaten zur Verfügung, um die GPS-Satellitenerfassung zu verbessern.

Nach seinem ursprünglichen Plan sollte QZSS zwei Arten von weltraumgestützten Atomuhren tragen . ein Wasserstoffmaser und eine Rubidium (Rb) Atomuhr. Die Entwicklung eines passiven Wasserstoffmasers für QZSS wurde 2006 eingestellt. Das Positionierungssignal wird von einer Rb-Uhr erzeugt und eine dem GPS-Zeitnehmungssystem ähnliche Architektur wird verwendet. QZSS wird auch in der Lage sein, ein TWSTFT-Schema ( Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer ) zu verwenden, mit dem grundlegende Kenntnisse über das atomare Standardverhalten von Satelliten im Weltraum sowie für andere Forschungszwecke gewonnen werden können.

QZSS-Zeitmessung und Fernsynchronisation

Obwohl das QZSS-Zeitnehmungssystem der ersten Generation (TKS) auf der Rb-Uhr basiert, werden die ersten QZSS-Satelliten einen grundlegenden Prototyp eines experimentellen Kristalluhr-Synchronisationssystems tragen. In der ersten Hälfte der zweijährigen Testphase im Orbit werden in vorläufigen Tests die Machbarkeit der atomuhrlosen Technologie untersucht, die in der QZSS der zweiten Generation eingesetzt werden könnte.

Die erwähnte QZSS TKS-Technologie ist ein neuartiges Satelliten-Zeitnehmungssystem, das keine integrierten Atomuhren erfordert, wie sie von vorhandenen Navigationssatellitensystemen wie BeiDou , Galileo , GPS , GLONASS oder NavIC verwendet werden. Dieses Konzept zeichnet sich durch die Verwendung eines Synchronisationsrahmens in Kombination mit leichten lenkbaren On-Board-Uhren aus, die als Transponder fungieren und die genaue Zeit, die vom am Boden befindlichen Zeitsynchronisationsnetzwerk ferngesteuert wird, erneut senden. Dadurch kann das System optimal arbeiten, wenn Satelliten in direktem Kontakt mit der Bodenstation stehen, sodass es für ein System wie das japanische QZSS geeignet ist. Geringe Satellitenmasse und niedrige Herstellungs- und Startkosten für Satelliten sind wesentliche Vorteile dieses Systems. Ein Überblick über dieses Konzept sowie zwei mögliche Implementierungen des Zeitsynchronisationsnetzwerks für QZSS wurden untersucht und in Remote Synchronization Method für das Quasi-Zenith-Satellitensystem und Remote Synchronization Method für das Quasi-Zenith Satellite System veröffentlicht: Untersuchung eines neuartigen Satelliten Zeitnehmungssystem, das keine integrierten Atomuhren benötigt .

Vergleich der Tundra-Umlaufbahn , der QZSS-Umlaufbahn und der Molniya-Umlaufbahn - äquatoriale Ansicht
Vorderansicht
Seitenansicht
Erdfester Rahmen , Vorderansicht
Erdfester Rahmen , Seitenansicht
    Tundra-Umlaufbahn   ·     QZSS-Umlaufbahn   ·    Molniya-Umlaufbahn   ·    Erde

Siehe auch

Verweise

Externe Links