GALILEO: Πλησιάζει η ώρα μηδέν…

Η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος ανακοίνωσε την εκτόξευση των τεσσάρων πρώτων δορυφόρων του συστήματος GALILEO την 20η Οκτωβρίου 2011. Ήδη από τις 22 Ιουνίου έφτασαν στη Γαλλική Γουινέα τα 2 διαστημικά οχήματα Soyuz τα οποία θα μεταφέρουν και θα θέσουν τους πρώτους τέσσερεις δορυφόρους σε τροχιά ύψους 23.222Km.

Επόμενη ημερομηνία είναι η 21η Ιουλίου όπου βάσει προγράμματος θα έχει ολοκληρωθεί η συναρμολόγηση των διαστημικών οχημάτων και θα ξεκινήσουν οι διαδικασίες για την τελική εκτόξευση.

Σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος είναι η πρώτη φόρα που τα διαστημικά οχήματα Soyuz θα εκτοξευθούν εκτός Ρωσικού εδάφους. Η επιλογή της Γαλλικής Γουινέας ως σημείο εκτόξευσης έγινε για λόγους οικονομίας μιας και η συγκεκριμένη τοποθεσία είναι πιο κοντά στον ισημερινό έναντι των εναλλακτικών σημείων εκτόξευσης των Soyuz (Baikonur – Kazakhstan και Plesetsk – Ρωσία).

Οι πρώτοι δορυφόροι βρίσκονται στο στάδιο των τελικών δοκιμών από την κατασκευάστρια εταιρεία Thales Alenia Space. Οι δορυφόροι του συστήματος GALILEO συνδυάζουν ότι πιο νέο σε τεχνολογία καθώς και τα πιο ακριβή ατομικά ρολόγια που έχουν χρησιμοποιηθεί ποτέ (ακρίβεια ενός δευτερολέπτου κάθε 3 εκατομμύρια χρόνια).

Στην έκθεση Le Bourget Aerospace Fair που έγινε στο Παρίσι, ανακοινώθηκε από την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία διαστήματος η υπογραφή των 2 τελευταίων συμβολαίων που αφορούν την πρώτη φάση ανάπτυξης του GALILEO στις εταιρείες Thales Alenia Space (Γαλλία) και Astrium (Αγγλία) συνολικού ύψους €355 εκατομμυρίων. Έτσι μέχρι στιγμής έχουν ανατεθεί και δρομολογηθεί όλες οι δράσεις για την εκτόξευση 18 δορυφόρων και τη διαχείρισή τους ώστε να παρέχουν τις παρακάτω τρεις υπηρεσίες:

• Ελεύθερη προς χρήση απ’ όλους υπηρεσία (Open Service)
• Δημόσια κωδικοποιημένη υπηρεσία (Public Regulated Service). Αφορά δυο κωδικοποιημένα σήματα για χρήση από συγκεκριμένους πελάτες όπως κυβερνήσεις και κυβερνητικές οργανώσεις
• Υπηρεσία Search and Rescue για χρήση σε αποστολές ανθρωπιστικού χαρακτήρα και διασώσεις.

Οι πρώτες αυτές υπηρεσίες θα ξεκινήσουν από το 2015 ενώ μελλοντικά θα προστεθούν επιπλέον 2 υπηρεσίες εμπορικού χαρακτήρα με κωδικοποιημένο σήμα υψηλής ακρίβειας.

Το οικονομικό αποτέλεσμα του συστήματος GALILEO αποτιμάτε σε έσοδα €60 δισεκατομμυρίων τα επόμενα 20 έτη χωρίς να υπολογίζεται το πλεονέκτημα της ανεξαρτησίας της Ευρωπαϊκής Ένωσης από τα υπόλοιπα συστήματα στρατιωτικού χαρακτήρα.

Νέος μόνιμος σταθμός GPS/GNSS στη Δράμα

Από την 7η Ιουνίου 2011, ξεκίνησε η λειτουργία του μόνιμου σταθμού του δικτύου μας (JGC-GEOSENSE.NET) στη Δράμα. Οι παρεχόμενες υπηρεσίες του σταθμού είναι:

• Real Time δεδομένα με πρωτόκολλο NTRIP και RTCM v3.0
• Post Processing δεδομένα σε μορφή RINEX συχνότητας 1sec και 30sec κατάλληλα για όλες τις μεθόδους post processing

Εικόνα 1. Μόνιμος Σταθμός DRAM

Η ακτίνα δράσης του σταθμού (εικόνα 1) σε RTK διορθώσεις ορίζεται στα 50Km για λύσεις με ακρίβειες ±2cm (πρώτος κύκλος) και ακρίβειες ±3cm για αποστάσεις μεταξύ 50Km και 70Km (δεύτερος κύκλος).

Νέος μόνιμος σταθμός GPS/GNSS στη Θάσο

Από την 12η Απριλίου 2011, ξεκίνησε η λειτουργία του μόνιμου σταθμού του δικτύου μας (JGC-GEOSENSE.NET) στη Θάσο. Οι παρεχόμενες υπηρεσίες του σταθμού είναι:

• Real Time δεδομένα με πρωτόκολλο NTRIP και RTCM v3.0

• Post Processing δεδομένα σε μορφή RINEX συχνότητας 1sec και 30sec κατάλληλα για όλες τις μεθόδους post processing

Εικόνα 1. Μόνιμος Σταθμός THAS

Η ακτίνα δράσης του σταθμού (εικόνα 1) σε RTK διορθώσεις ορίζεται στα 50Km για λύσεις με ακρίβειες ±2cm (πρώτος κύκλος) και ακρίβειες ±3cm για αποστάσεις μεταξύ 50Km και 70Km (δεύτερος κύκλος).

Πρακτικά, καλύπτει τις περιοχές από Νέα Κερδύλια μέχρι και τις παρυφές τις Κομοτηνής (Ίασμος) και βόρεια μέχρι Αλιστράτη και Παρανέστι.

Ο συγκεκριμένος σταθμός μαζί με τους 2 επόμενους που πρόκειται να εγκατασταθούν μέσα στον Μάιο στη Δράμα και στα Κερδύλια (εικόνα 2) θα καλύψουν πλήρως τις ανάγκες της Κεντρικής Μακεδονίας και μέρος της Θράκης.

Εικόνα 2. Σχέδιο Επέκτασης Δικτύου

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το δίκτυο καθώς και εικόνα κάλυψης του δικτύου, επισκεφτείτε τον δικτυακό τόπο της GEOSENSE.

Smartphone με GLONASS

Πριν λίγους μήνες, από το συγκεκριμένο ιστολόγιο αναφέραμε ότι δεν είναι μακριά η εποχή όπου θα έχουμε ακρίβειες μερικών εκατοστών στο κινητό μας. Φαίνεται ότι το πρώτο βήμα ξεκίνησε από την Ρωσική εταιρεία MTS. Πριν ένα μήνα ξεκίνησε η διάθεση του πρώτου κινητού τηλεφώνου με δέκτη GPS & GLONASS. Πρόκειται για το μοντέλο MTS Glonass 945.

Η συσκευή βασίζεται στο λειτουργικό σύστημα της Google, Android 2.2. Σύμφωνα με την εταιρεία, η συσκευή μπορεί και παρέχει αξιόπιστες υπηρεσίες εντοπισμού θέσης ακόμη και σε πολύ δύσκολο περιβάλλον, αστικό ή μη.

Τα τεχνικά χαρακτηριστικά της συσκευής συμπεριλαμβάνουν οθόνη αφής 3.2’’, 2Mpixel camera, 130Mb μνήμη, Bluetooth/WiFi και τα παραπάνω προσφέρονται σε τιμή κάτω των 400USD

Προφανώς, η συγκεκριμένη συσκευή είναι μόνο η αρχή. Να θυμίσουμε την πρόθεση της Ρωσίας να επιβάλλει δασμούς εισαγωγής σε όποια κινητά δεν υποστηρίζουν το GLONASS πιέζοντας, έτσι, τους κατασκευαστές να υιοθετήσουν το νέο σύστημα GNSS.

Συμβατότητα GNSS. Πλήθος δορυφόρων, γεωμετρία, θόρυβος σήματος.

Η αρχή έγινε με το σύστημα GNSS, GPS. Από το 1995 που ξεκίνησε η πλήρης λειτουργία του συστήματος ακολούθησαν οι εξής 2 σημαντικές εξελίξεις:

• Εξαιρετική εξέλιξη της τεχνολογίας GPS και δημιουργία νέων αγορών. Σήμερα, υπολογίζεται ότι στην παγκόσμια αγορά υπάρχουν περίπου 1 δις δέκτες GPS
• Αναγγελία και υλοποίηση 3 επιπλέον GNSS συστημάτων, 2 τοπικών δορυφορικών συστημάτων και πλήθος δορυφορικών συστημάτων που λειτουργούν προσθετικά στο σήμα των δορυφόρων GPS (WAAS, EGNOS, MSAS)

Σήμερα, υπάρχουν διαθέσιμοι περίπου 60 δορυφόροι σε λειτουργία διαφόρων συστημάτων (GPS, GLONASS, GALILEO, WAAS, EGNOS, MSAS, COMPASS) που εκπέμπουν ποικιλία σημάτων σε πολλές συχνότητες. Στην επόμενη πενταετία θα ξεπεράσουν τους 90 με ανάλογη αύξηση των σημάτων και των συχνοτήτων.

Εκ πρώτης όψεως, οι παραπάνω εξελίξεις μάλλον θετικές δείχνουν. Όμως, μια πιο προσεχτική ματιά δημιουργεί ανησυχίες σχετικά με την ικανότητα των δεκτών GPS να προσαρμοστούν στα νέα δεδομένα πολλών σημάτων, πολλών συχνοτήτων και θορύβου στις συχνότητες εκπομπής.

Σύγχρονες μελέτες έχουν δείξει ότι σε περιπτώσεις όπου τρία ή περισσότερα συστήματα GNSS που λειτουργούν στην ίδια μπάντα μπορεί να δημιουργήσουν το εξής πρόβλημα: μεγάλο πλήθος δορυφορικών σημάτων πιθανότατα θα αυξήσει το κατώφλι θορύβου στην μπάντα εκπομπής το οποίο πρέπει να ξεπεράσουν οι δέκτες GPS ώστε να δώσουν τις επιθυμητές ακρίβειες.

Διάγραμμα 1.

Το διάγραμμα 1., που παρουσιάστηκε στο συνέδριο Stanford PNT τον προηγούμενο Νοέμβρη από τον κο. Gunter Hein, επικεφαλής του Galileo Operations and Evolution Department of the European Space Agency (ESA). Συνοψίζει τα αποτελέσματα ανάλυσης του πλήθους των δορυφόρων σε σχέση με τη γεωμετρία αυτών (DOP) και του θορύβου RF από τις εκπομπές τους στη συχνότητα L1.

Το συμπέρασμα που προκύπτει είναι ότι η χρυσή τομή βρίσκεται σε ένα πλήθος περίπου 70 δορυφόρων. Μια κατάσταση που θα συμβεί σε ένα χρόνο περίπου.

Διάγραμμα 2.

Το διάγραμμα 2 παρουσιάστηκε από τον κο. Matteo Paonni στην 5η συνάντηση της Διεθνής Επιτροπής GNSS (ICG-5) στο Τορίνο της Ιταλίας τον προηγούμενο Σεπτέμβριο. Ο κο. Matteo Paonni είναι ερευνητής του Institute of Geodesy and Navigation του Πανεπιστημίου Federal Armed Forces Μονάχου, Γερμανίας. Βασίζεται σε προσομοιώσεις ψηφιακών εκπομπών με την ανάλογη μετάθεση πάνω στις συχνότητες που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν στο μέλλον από τους δορυφόρους GNSS και παρουσιάζει τα αθροιστικά αποτελέσματα των παρεμβολών από τις εκπομπές.

Δεν πρόκειται για μια θεωρητική μελέτη αλλά για πραγματικά δεδομένα που αφορούν τη συχνότητα L1 (1575.42MHz) όπου εκπέμπουν και θα εκπέμψουν στο μέλλον τα συστήματα GPS, GLONASS, GALILEO, COMPASS, QZSS (Ιαπωνικό τοπικό σύστημα), και τα συστήματα WAAS, EGNOS, MSAS και τη συχνότητα L5 (1176.45ΜHz) όπου τα παραπάνω συστήματα θα εκπέμψουν μαζί με το Ινδικό τοπικό δορυφορικό σύστημα εντοπισμού (IRNSS)
Μήπως τελικά ισχύει η βιβλική ρύση «ουκ εν τω πολλω το ευ»; Φαίνεται ότι πέραν των απαραίτητων συμφωνιών μεταξύ των κατασκευαστών σχετικά με τις συχνότητες εκπομπής των δορυφόρων πρέπει να διασφαλιστεί και η τεχνική ικανότητα των δεκτών να λαμβάνουν τις εκπομπές σε ένα ιδιαίτερα «θορυβώδες» περιβάλλον.

Εδώ μπαίνουν τεχνικές όπως διαμόρφωση του σήματος, κωδικοποίηση, εύρος εκπομπής, ορθή δόμηση του κώδικα σήματος, ορθός συγχρονισμός και σωστός σχεδιασμός των τροχιών. Όλα τα παραπάνω θα πρέπει να ληφθούν υπόψη και στην κατασκευή των δεκτών GPS.

Για το λόγo αυτό, έχουν ξεκινήσει διμερείς επαφές μεταξύ της Ευρωπαϊκής Εταιρείας Διαστήματος και των ΗΠΑ αποτέλεσμα των οποίων ήταν η συμφωνία του 2004 σχετικά με τη συμβατότητα των δύο συστημάτων. Σύμφωνα με εκτίμηση της Ευρωπαϊκής Ένωσης, το 80% των δεκτών θα είναι απόλυτα συμβατοί με τα δυο συστήματα (GPS, GALILEO).

Ομοίως, αντίστοιχες επαφές έχουν ξεκινήσει μεταξύ των ΗΠΑ και της Ιαπωνίας για τη συμβατότητα των GPS και QZSS. Σπουδαίο ρόλο έχει παίξει και η προσπάθεια των Ηνωμένων Εθνών να βάλει το ίδιο τραπέζι όλους τους παίχτες με σκοπό να βγει μια κοινή συνισταμένη.

Σε επίπεδο δεκτών, οι κατασκευαστές θα πρέπει να επιλύσουν ζητήματα σχετικά με τις κεραίες λήψης, RF front-end, παράλληλα κανάλια λήψης, συσχετισμούς καθώς και ζητήματα λογισμικών των δεκτών (firmware) ώστε αυτά να μπορούν να διακρίνουν, ταξινομούν και να αξιοποιούν τα «θορυβώδη» σήματα.

Μένει να δούμε στο άμεσο μέλλον τις νέες καινοτομίες και τεχνικές των κατασκευαστών ώστε όχι μόνο να μπορέσουν να εκμεταλλευτούν την πλεονάζουσα μεν, πιο δυσδιάκριτη δε, πληροφορία αλλά και τη δυνατότητα των υφιστάμενων προϊόντων τους να λειτουργήσουν αποδοτικά κάτω από ένα νέο περιβάλλον όπως αυτό διαμορφώνεται καθώς αυξάνει το πλήθος των δορυφόρων GNSS.

Σεισμική δόνηση στην Ιαπωνία. Πως άλλαξε ο χάρτης...

Επιστήμονες του πανεπιστημίου DELFT της Ολλανδίας, τμήμα Astrodynamics & Space Missions, έκαναν μια πρώτη ανάλυση των γεωμορφολογικών αποτελεσμάτων από τη σεισμική δόνηση 8.9 Richter που συνέβη στην Ιαπωνία την 11η Μαρτίου 2011.

Εικόνα 1

Η ανάλυση έγινε στα πλαίσια του ερευνητικού έργου GEO2TECDI χρηματοδοτούμενο από την Ευρωπαϊκή Ένωση (TEC-II). Με ακριβείς εφημερίδες IGS τροχιών δορυφόρων GPS σε συνδυασμό με παρατηρήσεις μόνιμων σταθμών GPS της ευρύτερης περιοχής που επλήγη από τον σεισμό έγινε απολογιστική εκτίμηση μετατοπίσεων του εδάφους. Τα αποτελέσματα (εικόνα 1) δείχνουν τμήματα της Ιαπωνίας να έχουν μετατοπιστεί οριζοντιογραφικά έως 2.5m (πορτοκαλί και κίτρινα βέλη κοντά στο επίκεντρο). Επιπλέον, μόνιμοι σταθμοί στην Νότια Κορέα, Κίνα, Ρωσία και Φιλιππίνες εμφανίζουν μια μετατόπιση μέχρι 2cm (κόκκινα βέλη).

Η σεισμική δόνηση ήταν αποτέλεσμα σύγκρουσης των τεκτονικών πλακών του Ειρηνικού Ωκεανού και της Ευρασιατικής οι οποίες συγκλίνουν με σχετική ταχύτητα 8.5cm ανά έτος (μαύρα βέλη). Το επίκεντρο του σεισμού βρίσκεται στην περιοχή που ορίζει ο μωβ κύκλος, 230km μακριά από τον μόνιμο σταθμό GPS MIZU ενώ οι μετασεισμικές δονήσεις των επόμενων 5 ημερών επικεντρώθηκαν στην περιοχή με τους κόκκινους κύκλους.

Οι υψομετρικές μετατοπίσεις στην ευρύτερη περιοχή που καταγράφηκαν από τους κοντινούς μόνιμους σταθμούς GPS δείχνουν μια μετατόπιση των 10cm κατά μήκος των Βορειοανατολικών ακτών της χώρας.

Ενδιαφέρον παρουσιάζει, επίσης, η έρευνα του Simon Banville, Ph.D. του Πανεπιστημίου Brunswick ο οποίος ανέλυσε δεδομένα δεκτών GPS 1Hz από δύο μόνιμους σταθμούς του παγκόσμιου δικτύου IGS. Τους σταθμούς MIZU στην πόλη Mizusawa και του USUD στην πόλη Usuda. Η ανάλυσή του παρουσιάζεται στα επόμενα διαγράμματα:

Στα διαγράμματα παρουσιάζεται η μετατόπιση κατά Lat, Lon και h κατά τα πρώτα δευτερόλεπτα της σεισμικής δόνησης και κατά τα πρώτα 15 λεπτά όπως αυτές προκείπτουν σε σχέση με τις προ του σεισμού θέσεις των μόνιμων σταθμών.

GLONASS. Αναβάθμιση του Status

Σε νεότερη ανακοίνωσή της η Ρωσία ανεβάσει την ετοιμότητα του συστήματος GLONASS σε ποσοστό 99%. Μετά τον εκτροχιασμό και καταστροφή 3 δορυφόρων στις αρχές του Δεκέμβρη 2010, ανακοινώθηκε η αντικατάσταση αυτών με νέους. Σύμφωνα με την ανακοίνωση, η πληρότητα του συστήματος είναι ικανή να παράσχει υπηρεσίες δορυφορικού εντοπισμού σε παγκόσμιο επίπεδο σε ποσοστό 99%.

«Οι Ρωσικοί δορυφόροι GLONASS-K που στην παρούσα βρίσκονται υπό  δοκιμαστική λειτουργία πρόκειται να τεθούν σε επιχειρησιακή ετοιμότητα εντός του έτους.

Τον περασμένο Φεβρουάριο η εκτόξευση του διαστημικού οχήματος Soyuz έθεσε σε τροχιά τη νέα γενιά δορυφόρων GLONASS-K. Σήμερα, 26 δορυφόροι GLONASS βρίσκονται σε τροχιά από του οποίους 22 βρίσκονται σε πλήρη-κανονική λειτουργία. Με τον υφιστάμενο σχεδιασμό, στο τρίτο τρίμηνο του έτους πρόκειται να εκτοξευθούν επιπλέον 3 δορυφόροι. Σήμερα, η κάλυψη του συστήματος GLONASS ανέρχεται σε ποσοστό 99% επί του πλανήτη με στόχο το 100% στο τέλος του έτους.»