pobierz plik - Technologie Kosmiczne

TELEKOMUNIKACJA SATELITARNA-GOSPODARCZE I STRATEGICZNE
KORZYŚCI DLA ADMINISTRACJI PUBLICZNEJ
Warszawa, 12 grudnia 2014
Znaczenie telekomunikacji we współdziałaniu z systemami
nawigacyjnymi
Ewa Dyner Jelonkiewicz
[email protected]
Tel.607459637
AGTES S.A.
Mangalia 4, 02-758 Warszawa
www.agtes.com.pl
Wstęp
COŚ TAKIEGO JAK GLOBALNY SYSTEM LOKALIZACJI I TELEKOMUNIKACJI NIE
ISTNIEJE!!!
•
•
•
Współpraca systemów lokalizacji, szeroko rozumianej metrologii i meteorologii za pośrednictwem
systemów telekomunikacyjnych pozwala na obserwowanie wielu zjawisk będących w kręgu
zainteresowań ludzi korzystających ze zdobyczy cywilizacji. Przekłada się to na polepszenie
funkcjonowania społeczeństw oraz szereg korzyści gospodarczych
Zbudowanie globalnego systemu działającego w czasie rzeczywistym wymagałoby pokrycia 100%
powierzchni globu sygnałami testującymi i zapewnienia w czasie rzeczywistym próbkowania
interesujących nas wielkości. Zbudowanie takiego systemu, choć technicznie możliwe, nie byłoby
ekonomicznie zasadne. Żaden z istniejących systemów administracyjnych nie byłby w stanie sprawnie
zarządzać tak wielką ilością pozyskanych danych oraz zapewnić niezakłócony przepływ tych danych
drogą elektroniczną. Buduje się więc systemy ograniczone, silnie zorientowane zadaniowo i zapewnia
przepływ informacji do adresatów, dobierając każdorazowo najodpowiedniejszy sposób transmisji w
zależności od oczekiwanej sprawności i niezawodności systemu.
Każdorazowo uzyskany w wyniku działania systemu efekt uzależniony jest od wypadkowej trzech
wielkości: metrologii, lokalizacji i łączności. Uzyskanie spodziewanego efektu jest też zależne od
prawidłowego określenia rzeczywistych potrzeb, właściwego harmonogramu wdrożeń, doboru
właściwych narzędzi technicznych i finansowych oraz zespołów ludzkich realizujących projekty.
Ograniczeniem dla działania systemów jest:
• Zapewnienie pokrycia sygnałem satelitarnym (nawiązywanie
łączności oraz ustalanie lokalizacji na danym obszarze).
• Szybkość taktowania i próbkowania mierzonych wielkości
• Jakość (czułość) sprzętu
• Warunki propagacyjne
• Topografia terenu i inne ograniczenia środowiskowe
• Międzynarodowe umowy (w tym prawo telekomunikacyjne)
Wybrane systemy nawigacji satelitarnej na świecie
GPS: Jeden z najstarszych satelitarnych systemów nawigacyjnych, został zaprojektowany jako precyzyjny system określania
położenia o zasięgu globalnym. Opiera się on na dwóch rodzajach sygnału: cywilnym i wojskowym. Uzyskiwane dokładności są
zależne od systemów aplikacyjnych.
GLONASS (Global Navigation Satellite System) jest rosyjskim odpowiednikiem GPS. Oba systemy działają na zasadzie biernego
pomiaru odległości między odbiornikiem a satelitami.
GALILEO: W 2002 UE wraz z Europejską Agencja Kosmiczną zdecydowały się na wprowadzenie alternatywy dla GPS, nazwanej
systemem Galileo. System ma się składać z 30 satelitów (27 operujących i trzech w rezerwie) znajdujących się na trzech
kołowych orbitach. W Europie mają powstać dwa centra kontrolujące pracę satelitów.
BEIDOU: Chiński system nawigacji satelitarnej, który w chwili uruchomienia będzie obejmował swym zasięgiem tylko region Chin i
państw sąsiadujących. Do końca 2020 roku planowane jest wystrzelenie 35 satelitów. Odbiorcom komercyjnym zapewni badanie
położenia z dokładnością do 10 metrów oraz szybkości z precyzją do 0,2 metra na sekundę.
DORIS (Doppler Orbitography and Radio-positioning Integrated by Satellite), to system nawigacyjny stworzony przez Francję.
INMARSAT: Morski system radiokomunikacji z funkcją ustalania pozycji jednostek pływających oraz przeszkód. Działa za
pośrednictwem satelitów umieszczonych na orbicie geostacjonarnej, odległej od powierzchni Ziemi o około 36000 km. Z racji, iż
każdy z satelitów porusza się z taką samą prędkością kątową co Ziemia, można mówić o stałej długości geograficznej każdego z
satelitów. Statki wyposażone w terminale łączności satelitarnej znajdujące się w zasięgu danego satelity mogą odbierać i wysyłać
do niego sygnały. Satelita komunikacyjny działa jako aktywna stacja przekaźnikowa między terminalem statkowym a
usytuowanymi na lądzie naziemnymi stacjami nadbrzeżnymi.
Każdy z powyższych systemów ma różne dedykowane aplikacje i podsystemy dostosowane do rodzaju użytkownika .
Eksploatacją danych pozyskiwanych z podsystemów zajmują się powołane organizacje (w tym udostępnianiem danych do
zastosowań komercyjnych).
Geneza systemu Galileo
Globalny system nawigacji satelitarnej GALILEO (GNSS – Global Navigation Satellite System) jest budowany przez
Unię Europejską jako konkurencja do dwóch największych funkcjonujących systemów, amerykańskiego GPS i
rosyjskiego GLONASS.
GNSS GALILEO, w odróżnieniu od dwóch pozostałych, ma być przede wszystkim systemem cywilnym. Ma poza tym
zapewnić lepszą jakość i dokładność przekazywanych danych lokalizacyjnych i danych czasu. System będzie
dostarczał szeregu usług takich, jak:
•
•
•
•
•
Usługa ogólnie dostępna (Open Service) – bezpłatny, powszechnie dostępny pomiar pozycji i czasu.
Usługa bezpieczeństwa życia (Safety of Life Service) – usługa bezpłatna, pomocna w ratowaniu życia na morzu i
w powietrzu.
Usługa komercyjna (Commercial Service) – płatny pomiar pozycji i czasu o wysokiej dokładności.
Usługa publiczna o regulowanym dostępie (Public Regulated Service PRS) – gwarantuje bardzo dokładne
szyfrowane pomiary lokalizacyjne i czasu, z zastosowaniem dodatkowych środków zapewniających ciągłość
usługi. Usługa adresowana głównie do organów administracji państwowej.
Usługa poszukiwania i ratowania (Search and Rescue Service) – gwarantuje precyzyjną lokalizację zagrożenia z
wykorzystaniem komunikacji zwrotnej pomiędzy wysyłającym wezwanie a operatorem usługi.
System GALILEO będzie składał się docelowo z 30 satelitów krążących wokół Ziemi po kołowych, tzw. „średnich”
orbitach, na wysokości 23 616 km oraz pełnej systemowej infrastruktury naziemnej w postaci zarządzających i szeregu
monitorujących stacji satelitarnych gwarantujących niezawodną obsługę wszystkich użytkowników systemu, zarówno
lądowych jak i lotniczych i morskich.
Dziedziny gospodarki wykorzystujące systemy satelitarne
Efektywne wykorzystanie systemów satelitarnych ma niebagatelne znaczenie
ekonomiczne i organizacyjne w różnych gałęziach gospodarki. Dziedziny gospodarki
szeroko wykorzystujące potencjał systemów satelitarnych to m.in:
•
•
•
•
•
•
•
Transport (morski, lotniczy, naziemny): nawigacja, lokalizacja, urządzenia
sterowania, telematyka
Geodezja: kartografia, metrologia
Rolnictwo: badanie stanu biocenozy
Meteorologia: monitoring warunków atmosferycznych, przewidywanie klęsk
żywiołowych
Sektor Security: lokalizacja personalna i materialna
Ratownictwo
Sektor wojskowy i innych służb mundurowych
SCHEMAT GRAFICZNY DOBORU ŚRODKÓW ŁĄCZNOŚCI
Dobór środków łączności
•
•
•
Czynnikiem warunkującym poprawne działanie systemów, niezależnie od
dziedziny ich zastosowania, jest staranny dobór środków transmisji danych
i łączności głosowej. Przy doborze środków łączności należy kierowad się
przede wszystkim właściwym stosunkiem kosztów do założonej jakości. W
przypadku ratownictwa i sektora bezpieczeostwa o wyborze środka
łączności decydowad powinna niezawodnośd.
Wybór łączności satelitarnej gwarantuje najwyższą spośród dostępnych
środków łączności niezawodnośd i stabilnośd. Obecnie pojawił się szereg
aplikacji dedykowanych dla telefonii satelitarnej opracowanych na zlecenie
ESA. Odpowiednie gospodarowanie pasmami, sygnałów satelitarnych,
pozwala na korzystniejsze pod względem ekonomicznym wykorzystanie
łączności satelitarnej w różnych dziedzinach techniki.
Szczególnie pożądane jest wykorzystanie łączności satelitarnej jako
rezerwy nieobciążonej w stosunku do tradycyjnych środków łączności. Przy
odpowiedniej organizacji systemów łączności satelitarnej koszty
eksploatacyjne tego medium powinny ulec znacznemu obniżeniu.
Współpraca międzynarodowa i ponadnarodowy
podział pracy
•
•
•
•
•
Wszelka aktywnośd gospodarcza w sektorze kosmicznym (zarówno urządzeo naziemnych jak i statków
powietrznych) podlega ścisłym międzynarodowym normom i uwarunkowaniom prawnym. Przepisy te
dotyczą urządzeo technicznych, eksploatacji przestrzeni kosmicznej oraz sfery formalnego otoczenia
prawnego wszystkich aspektów tej dziedziny.
Wszyscy, których dotyczy współpraca w dziedzinie technik kosmicznych (zwłaszcza pracownicy sfery
naziemnej), muszą stosowad tą samą nomenklaturę, niezależnie od języka, jakim na co dzieo się posługują.
Są oni także zobowiązani do bezwzględnego przestrzegania wszelkich technicznych i pozatechnicznych
regulacji.
Nawet paostwa realizujące odrębne programy kosmiczne współpracują ze sobą na wielu płaszczyznach,
nie zawsze w sposób oficjalny. Przykładem obrazującym tę prawidłowośd może byd działanie
międzynarodowych stacji kosmicznych lub wyniesienie, przez Rosyjską rakietę Sojuz, satelity Galileo z
terytorium Gujany Francuskiej.
Technologie zastosowane w programach kosmicznych stymulują inne gałęzie gospodarki do intensywnego
rozwoju. Statyczny człowiek codziennie styka się z takimi technologiami nie mając świadomości ich
pochodzenia. Jednym z wielu przykładów mogą byd mierniki czasu używane w sporcie. Rozwiązania
zastosowane w tych urządzeniach implementowano z atomowych czasomierzy, na których dokładności
opiera się precyzyjne wyznaczanie pozycji w systemach lokalizacyjnych.
Na każdej międzynarodowej konferencji i spotkaniu gospodarczym zawsze jest panel dotyczący obronności
i kosmosu. Wymiana informacji technologicznych i udostępnianie przemysłowych rozwiązao paostwom
członkowskim na uzgodnionych zasadach przyspiesza rozwój gospodarczy. Agendy UE i Europejska Agencja
Kosmiczna opracowują programy, których efekty wykorzystujemy na co dzieo. Łącznośd i nawigacja,
metrologia kosmiczna są częścią tych programów.