UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURETI

FACULTATEA: TRANSPORTURISECIA: TELECOMENZI I ELECTRONIC N TRANSPORTURI

Tem de cas S.D.T.R

Sistemul european de navigaie prin satelit GALILEO

Titular curs : Studeni: As.Dr.Ing.Gheorghiu Andrei Micu Cristian Alexandru Golgojan Andreea Ioana Renea Daniel Andrei Iliu Marius Ctlin Ceauu Daniel Beniamin Grupa 8415 Cuprins

1.Sistem de navigaie prin satelit ( generaliti )2.Sistemul european de navigaie prin satelit GALILEO3.Arhitectura complet a reelei GALILEO4.Funcia de salvare ( SAR )5.Etapele structurrii programului GALILEO6.Posibile utiliti ale programului GALILEO

7.Bibliografie

1.Sistem de navigaie prin satelit ( generaliti )Sistemul de navigaie prin satelit( numit i sistem de poziionare global prin satelit ) este unsistemindependent care calculeaz poziia geospaial a obiectelor de pe pmnt sau din aer cu ajutorul semnalelor receptate de lasateliiide navigaie sau de la aa-numiiipseudolii( relee terestre cu funcionalitate similar ). Un astfel de sistem ajut i la orientarea sau dirijarea vehiculelor, a navelor n largul oceanelor, a rachetelor s.a.m.d.Pentru stabilirea unei poziii, receptorul trebuie s recepioneze semnale ( poziia i ora ) simultan de la cel puin 4 satelii. Micile diferene dintre semnale sunt apoi folosite la deteminarea poziiei receptorului.

n momentul de fa exist 9 astfel de sisteme de navigaie i anume:Sistemara sau teritoriulData intrrii n funciuneNr. sateliilor ( incl. geostaionari )Acuratee

NAVSTARSUACl. 1 din 1995, Cl. 2 din 201224 activi, 4 de rezerv315 m

GPSSUA199331 n funciunepn la 50 m pentru uz civil

GLONASSRusiaCl. 1 din 1993, Cl. 2 din 201223 n funciunepn la 55 m (orizontal ) pentru uz civil

GALILEOEuropadin 20132 n funciune, 30 planificaipn la 7 m (orizontal)

BeiDou (regional)China2012 (regional) 2020 (global)8 n funciune, 35 planificaica. 10 m pentru uz civil

Satelii quasi-zenit ( regional )Japonia2013 ( primul satelit lansat 2010 )1 n funciune, 7-8 planificaipn la 1 m (n combinaie cu GPS)

IRNSS (regional)Indiaprima lansare planificat pentru 2011 7 planificai ( 3 geostaionari i 4 MEO ) pn la 20 m

DORIS (regional)Frana

Compass ( global) sau Bei Dou 2China201535 planificai (5 GEO, 30 MEO)10 m

1.1.Modul de funcionare al unui sistem de tip GPS

Fiecare satelit trimite un semnal electromagnetic care transmite informaii ctre orice dispozitiv de receptare a semnalului. Deci, n orice moment, un dispozitiv de receptare GPS primete semnal de la patru satelii. Computerul ncorporat folosete aceste semnale pentru a identifica distana exact fa de fiecare dintre cei patru satelii i pentru a calcula apoi poziia cu maxim precizie bazat pe aceste distane.De fapt, semnalul de la doar trei satelii este suficient pentru acest proces trilateral; calcularea poziiei unui punct de pe Pmnt se face pe baza distanei punctului respectiv fa de cei trei satelii. Semnalul de la cel de-al patrulea satelit este redundant i este utilizat pentru a confirma rezultatele calculului iniial. Dac poziia calculat n funcie de sateliii A-B-C nu corespunde calculului fcut de sateliii A-B-D, atunci sunt testate alte combinaii pn este obinut un rezultat corect. Procesul de msurare a distanei de la satelit pn la dispozitivul GPS este bazat pe semnale temporizate. De exemplu, la ora 16:45, sateliii pot ncepe s transmit semnal. Receptorul GPS va ncepe n acelai timp s ruleze aceeai secven la ora 16:45, dar nu o va transmite. n momentul n care receptorul GPS primete semnal de la diferii satelii, exist o desincronizare, pentru ca microundele au nevoie de o fraciune de secund pentru a ajunge cu viteza luminii de la satelit la receptor. Desincronizarea este transformat cu uurin n distana pn la fiecare satelit. Mica diferen dintre semnalele fiecrui satelit este utilizat pentru a calcula poziia receptorului.Distana dintre satelit i receptor se calculeaz prin cronometrarea timpului de care are nevoie semnalul radio s ajung de la satelit la receptor. tiind c semnalul radio se deplaseaz cu 300.000km/s (viteza luminii), dac cronometrm timpul lui de propagare de la satelit la receptor putem s deducem distana dintre acetia. Fiecare satelit are semnalul propriu ( Pseudo Random Code ), astfel nct receptorul tie exact despre ce satelii este vorba.Recepionarea semnalelor emise de satelii i calculul poziiei se poate face n dou moduri: modul absolut i modul diferenial. Modul absolut folosete un singur receptor GPS, iar precizia de poziionare este de circa 10 15 m. Modul diferenial presupune folosirea a dou receptoare, dintre care unul are rolul de staie de baz, fiind instalat ntr-un punct fix cu coordonate cunoscute. Se msoar diferena dintre coordonatele punctului cunoscut i cele rezultate pentru acelai punct din analiza semnalelor GPS. Aceste diferenele se folosesc pentru corectarea coordonatelor determinate cu un receptor mobil n alte puncte din zona respectiv. Acest mod de lucru este foarte precis (1 5cm), dar distana dintre receptorul mobil i staia de baz fix nu are voie s depeasc 30km.

2.Sistemul european de navigaie prin satelit GALILEO

Sistemul militar americanGPSeste rspndit i n Europa. Dei GPS dispune de o mare exactitate la stabilirea poziiei, pentru aplicaiile civile din Europa se pune la dispoziie o acuratee mult mai redus.Proiectul Uniunii Europene este unul mre i ar fiprimul sistem de navigaie prin satelit 100% civil.Sistemul GPSactual folosit de muli din noi e controlat de armata USA, iar cel rusescGLONASS, e controlat de armata rus. Sistemele actuale, fiind controlate de armat, prezint un risc acela de a te lsa cu ochi-n soare ( fr semnal ) cnd vrea cineva din conducerea Statelor Unite ale Americii sau cineva care face parte din Federaia Rus. Spre exemplu, la ultima confruntare armat recent, n Georgia, americanii au blocat sateliii lor de deasupra regiunii i i-au lsat n bezn pe muli civili.Prin sistemul cu uz civil, UE vrea s ofere ceva panic, care s deserveasc sectorului transporturilor i al agriculturii.GALILEO este un sistem dezvoltat de ctre Uniunea European i alte ri partenere. n 21 octombrie 2011, primi doi satelii operaionali din patru au fost lansai pentru a valida sistemul. Urmtorii doi satelii au urmat n 12 octombrie 2012, ducnd la bun sfrit testul acestui proiect. Odat cu validarea acestei faze de lansare pe orbit ( In-Orbit Validation- IOV), satelii adiionali vor fi lansai pentru a ajunge la capacitatea operaional ( IOC ) n jurul mijlocului deceniului. Finalizarea amplasrii celor 30 de satelii ai sistemului GALILEO ( 27 operaionali i nca 3 pentru nlocuire n caz de defeciune ) este ateptat pn n 2019. Avnd doar 4 satelii activi rezultatele obinute sunt considerate a fi foarte bune.

Acesta este primul sistem de poziionare i navigaie prin satelit orientat pe aplicaii civile.

Potrivit documentului MHD ( GALILEO Mission High-level Definition ), componentele sistemului sunt grupate n urmtoarele categorii:

Componenta global;

Componenta regional;

Componenta local;

Componenta utilizator;

Segmentul spaial include o constelaie de 30 de satelii GALILEO ( 27 operaionali i 3 de rezerv ), distribuii n trei plane orbitale cu o nlime de 23616 km. Serviciile de navigaie de baz ale acestui sistem vor fi gratuite. Sistemul este destinat s furnizeze msurtori orizontale i verticale cu o precizie de 1 metru, i servicii de poziionare la latitudini mari cu mult mbuntite dect cele actuale.

Vor fi 3 planuri orbitale cu nclinaia de 56 de grade, fiecare plan coninnd 10 satelii. Fiecare satelit msoar 2.7 m x 1.2 m x 1.1 m cu o anvergur a panourilor solare de 13 m i cntarete 675 kg. Ei se vor afla n operare pentru minim 12 ani, urmnd a fi nlocuii periodic pe msur ce resursa tehnic expir. Partea cea mai nteresant din punct de vedere tehnic se refer la cele 4 ceasuri atomice instalate la bord : 2 ceasuri cu Rubidium cu o precizie de 3s la fiecare 1 milion de ani; 2 ceasuri cu hidrogen care au o abatere de 1s la fiecare 3 milioane de ani;

3.Arhitectura complet a reelei GALILEOArhitectura complet a reelei GALILEO este compus din: 30 de satelii, ( 27 operativi i 3 de rezerv ) aflai pe o orbit medie; 30-40 de staii tip senzor; 3 centre de control; 9 staii de Uplink; 5 staii de telemetrie, urmrire i comand;

4.Funcia de salvare ( SAR )Ca o facilitate suplimentar, GALILEO va oferi o aplicaie de cutare la nivel mondial i o funcie de salvare ( SAR ). Sateliii vor fi echipai cu un dispozitiv de recepie-transmisie automat care va transmite semnalele de primejdie de la emitorul utilizatorului la Centrul de Coordonare al Salvarilor, care va iniia astfel operaiunile de salvare. n acelai timp, un sistem va genera utilizatorului un semnal care l va informa c situaia lui a fost recepionat i c echipele de salvare sunt mobilizate pentru a-l salva. Aceast posibilitate de a genera un feedback utilizatorului este o inovaie n acest domeniu, ne mai ntlnindu-se nicieri n sistemele vechi.

Acest sistem va fi de dou tipuri : unul de precizie mai joas, care va fi gratuit pentru utilizatori; un sistem de nalt precizie care va fi un serviciu furnizat contra cost pentru uz militar i comercial;

Sistemul va avea 5 servicii principale:

Acces navigaie deschis: va fi disponibil fr alte taxe ulterioare tuturor utilizatorilor care dein un receptor GALILEO, avnd o precizie de poziionare de pn la 1 metru;

Navigaie comercial: precizie foarte ridicat, masurat n centimetri. Serviciul va presupune anumite taxe pentru utilizare;

Sigurana vieii de navigare;

Navigaie public: disponibilitate continu chiar i n cazul n care alte servicii sunt dezactivate pe timp de criz. Ageniile guvernamentale vor fi utilizatorii principali;

Serviciul de cutare i rscumprare;

5.Etapele structurrii programului GALILEO

Programul GALILEO a fost structurat n funcie de cele trei etape principale:

Faz experimental ( doi satelii ):

Doi satelii experimentali, GIOVE-A i GIOVE-B, lansai n decembrie 2005 i aprilie 2008 au caracterizat i verificat tehnologiile critice necesare de ctre GALILEO n orbita Pmntului mediu ( MEO );

Validarea ( IOV ) fazei n orbit ( patru satelii ):

Scopul de validare ( IOV ) pe orbit este de a valida proiectarea sistemului, folosind o constelaie redus de patru satelii, minimul necesar pentru a oferi o poziionare exact i calendarul de la locaiile de testare mpreun cu un numr limitat de staii terestre. Primii doi satelii IOV au fost efectuai pe orbit de ctre un lansator Soyuz de la portul spaial al Europei, n Guyana Francez, la 21 octombrie 2011. A doua pereche a fost lansat la 12 octombrie 2012; Capacitatea operaional deplin ( FOC ) de faz ( patru satelii IOV, plus 26 de satelii FOC ):

Lansat n paralel cu validarea ( IOV ), faza pe orbit, capacitatea operaional deplin ( FOC ), va conduce la implementarea de infrastructur la sol i spaiu. Acesta include o capacitate operaional iniial intermediar ( IOC ), punct de reper cu 18 satelii n funciune ( patru satelii IOV, plus 14 de satelii FOC ). Serviciile cu performane reduse sau pentru scop demonstrativ vor fi furnizate de la jumtatea anului 2014;

Datorit locaiei i nclinaiei sateliilor, GALILEO va realiza o acoperire mai bun la latitudini mari dect alte sisteme. Pe scurt, GALILEO va spori serviciile globale de navigaie prin satelit n 3 moduri:

Precizie :

Va permite ca poziiile care urmeaz s fie stabilite vor fi cu precizie considerabil mai mare ( pn la termen de civa centimetri );

Disponibilitate:

Va mbunti disponibilitatea de semnale n orae nalte, unde cldirile pot mpiedica semnale de la satelii, care sunt reduse la orizont ( reducerea aa-numitul efect " urban-canion " );

Acoperire :

Va oferi, de asemenea, o mai bun acoperire la latitudini mari dect GPS, datorit locaiei i nclinaiei sateliilor. Acest lucru va fi deosebit de interesant pentru Europa de Nord;

6.Posibile utiliti ale programului GALILEO

Combinaia semnalelor GALILEO i GPS n receptoare duble de frecven va deschide ua pentru noi aplicaii care necesit un nivel mai ridicat de precizie dect cele disponibile n prezent cu GPS-ul singur. Aceasta include, de exemplu, cererile pentru a ghida orbii, pentru a crete rata de succes a operaiunilor de salvare n muni, pentru a monitoriza locul persoanelor vulnerabile, etc.

7.Bibliografie

1. http://europa.eu/ 2. http://en.wikipedia.org/wiki/ 3. http://ue.mae.ro/node/827 4. http://europedirect-adrcentru.ro/ 5. http://www.gsa.europa.eu/galileo/why-galileo