Galileo (satellitnavigation)

Galileo er et globalt navigationssatellit- og timingsystem ( GNSS ), der drives og finansieres af EU . Agenturet for det europæiske GNSS , der har haft base i den tjekkiske hovedstad Prag siden 2014, er ansvarlig for Galileo -operationen .

28 satellitter i systemet er i kredsløb, hvoraf 22 er i drift (fra maj 2021). Galileo har været frit tilgængeligt for alle siden 15. december 2016 og kan modtages af alle moderne chipsæt (f.eks. I smartphones).

Den oprindeligt opkrævbare og krypterede service ( Commercial Service - CS) er blevet dedikeret til den offentlige High Accuracy Service (HAS). Det betyder, at alle brugere fremover vil have adgang til tre frekvensbånd gratis og ukrypteret, hvilket betyder, at der kan opnås en verdensomspændende nøjagtighed på et par cm. Galileo giver alle brugere mulighed for at opnå en nøjagtighed, der overstiger de konkurrerende systemer GPS, GLONASS og Beidou med en faktor på mere end 10.

Involverede stater

Galileo er den første i Den Europæiske Union (EU) og Det Europæiske Rumagentur (ESA) udførte i fællesskab projektet og en del af TEN - transportprojektet . Begge organisationer tog finansiering af udviklingen i lige dele. Den 27. maj 2003 blev ESA's medlemsstater enige om finansieringen.

Følgende lande uden for EU deltog også:

• De Folkerepublikken Kina er involveret i projektet med 280 millioner euro; et fælles træningscenter for satellitnavigation blev åbnet på Peking University .Folkerepublikken Kina 
• Indien Indien indvilligede i at arbejde sammen i september 2005. I oktober 2006 satte Indien spørgsmålstegn ved samarbejdet og medfinansieringen af ​​300 millioner euro på grund af sikkerhedsrelevante aspekter. (Se også IRNSS )
• Israel Israel
• Marokko Marokko
• Saudi Arabien Saudi Arabien
• Schweiz Schweiz (medlem af ESA), der oprindeligt var involveret i 30 millioner euro, leverede (via Temex , der eksisterede indtil 2006 , i dag (2019) Orolia ) til de fire IOV- og 22 FOC1 -satellitter den ekstremt præcise Rubidium - (afvigelse fra et sekund på 760.000 år) og hydrogen maser atomure (afvigelse på et sekund om tre millioner år)
• Norge Norge (medlem af ESA)
• Sydkorea Sydkorea
• Ukraine Ukraine

Følgende lande forhandler eller forhandler om deltagelse og kan nu blive involveret i projektet:

• Argentina Argentina
• Australien Australien (fra januar 2007)
• Brasilien Brasilien
• Chile Chile
• Canada Canada
• Malaysia Malaysia
• Mexico Mexico

Mellem 21. oktober 2011 og 24. juni 2016 lancerede Rusland de første 14 Galileo-satellitter i rummet i syv Soyuz-2-1b Fregat MT-raketopskydninger fra European Space Center i Fransk Guyana .

Storbritannien blev udelukket fra Galileo -projektet, efter at Storbritannien forlod EU, fordi EU ikke deler følsomme data med lande, der ikke er en del af EU. Dette omfatter især brugen af ​​den ikke-offentlige Public Regulated Service (PRS) og britiske virksomheders deltagelse i udviklingen og integrationen af ​​satellitterne. I stedet blev ordrerne overdraget til ESA ESTEC i Holland og OHB i Bremen.

De Forenede Stater var oprindeligt skeptisk over for Galileo, især med hensyn til farerne ved ukontrolleret militær brug. Efter at bekymringer om en teknisk interferens med NAVSTAR GPS -systemet er blevet løst, forsøger eller forsøgte USA at få adgang til Galileo Military Service (PRS).

Grundlæggende

Galileo er baseret på en grundlæggende konstellation af 30 satellitter (27 plus tre kontinuerligt operationelle ekstra satellitter plus den igangværende udskiftning af satellitter), som kredser om jorden i en højde på omkring 23.260 km ved 3,6 km / s, og et netværk af jordstationer der styrer satellitterne. Modtagere på størrelse med mobile håndholdte enheder såsom smartphones eller navigationssystemer kan bruge radiosignalerne fra satellitterne til at bestemme deres egen position med en nøjagtighed på omkring fire meter. Ved brug af yderligere oplysninger eller tjenester kan positionsnøjagtigheden øges til centimeterområdet ( DGPS ) , svarende til andre satellitbaserede navigationssystemer ( GNSS ).

Galileo var oprindeligt kun designet til civile formål, men vil også være "tilgængelig" til operationer under den europæiske sikkerheds- og forsvarspolitik (ESDP) takket være den resolution om plads og sikkerhed, der blev vedtaget af Europa -Parlamentet i juli 2008 .

Satellitkonstellation

30 satellitter er planlagt. Den aktuelle konstellation kan ses på listen over Galileo -satellitter . De aktive satellitter skal danne en Walker -konstellation (56 °: 24/3/1). Otte satellitter findes på tre kredsløbsniveauer med en hældning på 56 °. Der er også reservesatellitter. Afstanden mellem satellitterne er 45 ° med en maksimal afvigelse på 2 °. I en højde af 23.222 km over jordens overflade har satellitterne brug for cirka 14 timer i en bane.

Efter 17 cykler eller 10 dage, mønstret af jorden spor gentager sig selv .

Jordsegment

Sammenlignet med andre satellitsystemer kræver et satellitnavigationssystem et stort antal infrastrukturelementer på jorden. Disse er anført nedenfor:

• To lige kontrolcentre (GCC) i Oberpfaffenhofen ( Tyskland ) og Fucino ( Italien ). Oberpfaffenhofen overvåger og kontrollerer nominelt satellitkonstellationen, mens Fucino er ansvarlig for levering af navigationsdata samt den meget præcise kredsløbsbestemmelse og tidssynkronisering. I tilfælde af en alvorlig fejl kan de to kontrolcentre udskifte hinanden.
• GCC sikrer, at satellitterne modtager nye navigationsdata mindst hvert 100. minut.
• Seks verdensomspændende distribuerede jordstationer (TTC) til satellitkommunikation med 13 centimeter antenner i S-båndet (2 GHz)
• 30 verdensomspændende distribuerede referencemodtagestationer (GSS) til registrering af Galileo-signaler i L-båndet . Kontrolcentret bruger disse signaler til at beregne navigationsdata (stier og tidsforskelle) hvert tiende minut.
• Ti up-link-stationer (ULS) distribueret rundt om i verden til transmission af Galileo-navigationssignaler udsendt af satellitterne, kommunikation med 3-meters antenner i C-båndet (5 GHz)
• Sikkerhedscentret (GSMC) i Frankrig ( St. Germain-en-Laye ) med en backup i Madrid. Disse er ansvarlige for den officielle service (PRS) og systemsikkerhed.
• Yderligere er yderligere servicecentre til ydeevneovervågning, tidsreferencer, geodetiske tjenester, koordineringscentre for SAR -tjenesten ...

Elementerne fordelt rundt om i verden er stort set installeret på europæisk territorium, de franske oversøiske territorier bruges i vid udstrækning , men også stationer på norsk område (selvom Norge ikke er medlem af EU). Stationer, der oprindeligt blev oprettet på britisk territorium (Ascension, Falklandsøerne) er siden blevet fjernet i kølvandet på Brexit.

Finansiering og omkostninger

Oprindeligt var det planlagt at finansiere projektet gennem et offentlig-privat partnerskab (OPP). I 2007 kollapsede OPP. Finansieringen af ​​Galileo blev godkendt den 24. november 2007. Pengene siges hovedsageligt at komme fra besparelserne i EU's landbrugssektor.

Frem til 2007 var der investeret 1,5 milliarder euro i udviklingen. Til den endelige udvidelse i 2013 var der oprindeligt planlagt 3,4 milliarder euro over EU -budgettet.

Ifølge midtvejsevalueringen fra EU-Kommissionen i januar 2011 vil omkostningerne sandsynligvis være betydeligt højere inden 2020 med 5,3 milliarder euro.

For perioden 2014-2020 har EU ydet midler på i alt 7 071,73 mio. EUR til Galileo- og EGNOS-programmerne. Denne kuvert dækker forvaltningen af ​​programmet, etableringen og driften af ​​Galileo, driften af ​​EGNOS og de risici, der er forbundet med disse aktiviteter. Ved udgangen af ​​2016 var Galileo- og EGNOS -programmerne godt i gang med at overholde de budgetgrænser, der blev fastsat af GNSS -forordningen for perioden 2014–2020.

Med landet, der forlader EU , mister Storbritannien også rettighederne til at bruge Galileo -systemet. På G20 -topmødet 2018 sagde den britiske regering under Theresa May, at den ønskede at bygge sit eget satellitnavigationssystem til omkring 5 milliarder pund. På det tidspunkt havde landet allerede investeret 1,2 milliarder pund i det fælles projekt.

Projektfaser

Første og anden fase: planlægning

ESA finansierer den første projektfase for at definere opgaverne med omkring 100 millioner euro. Planlægnings- og definitionsfasen blev afsluttet med start og idriftsættelse af to testsatellitter og de tilhørende jordstationer i januar 2006. Testen af ​​transmissionsfrekvenserne skulle finde sted inden den 10. juni 2006, for ellers ville forbehold for Galileo -frekvensbåndene med International Telecommunication Union (ITU) være udløbet. Anden fase sluttede i 2011 med udvikling, opsendelse og test af fire Galileo -satellitter ( In Orbit Validation , IOV). I begyndelsen af ​​2003 blev rum- og rumorganisationer i Europa og Rusland enige om at bruge GLONASS -satellitterne til at teste udvalgte dele af Galileo system. Kompatibiliteten mellem begge systemer bør også kontrolleres.

EU og ESA afholder i fællesskab omkostningerne ved anden fase (udviklingsfase), som forventes at være 1,5 milliarder euro .

Inden for ESA tager Tyskland , Italien , Frankrig og Storbritannien hver 17,5%. Spanien betaler 10% af omkostningerne. Belgien betaler 26,5 millioner euro, resten deles mellem de øvrige 15 ESA -medlemsstater. De resterende 750 millioner euro kommer fra budgettet for transeuropæiske net i Den Europæiske Union (TEN). Tyskland har en andel på omkring 25% i TEN gennem sine EU -bidragsbetalinger, hvilket gør det til den største donor af projektet. Fase C / D omfatter driften af ​​tre til fire fuldt funktionsdygtige satellitter, rumsegmentet og jordbetjeningsfaciliteterne, jordsegmentet . Jordsegmentet består af netværksmodtagende og transmitterende stationer.

Det tyske luftfartscenter (DLR) med base i Neustrelitz og dets faciliteter i Remote Sensing Data Center og Institute for Communication and Navigation spillede en central rolle i udviklingen og driften af ​​Galileo -forgængersystemet.

Den første testsatellit GIOVE-A1 (Galileo In-Orbit Validation Element) blev opsendt den 28. december 2005 kl. 05:19  UTC fra rumcentret i Baikonur (Kasakhstan) og startede sin planlagte operation i 23.222 km højde. GIOVE-A transmitterede det første navigationssignal til testformål den 2. maj 2007.

GIOVE-B , den anden testsatellit, blev også opsendt fra Baikonur Cosmodrome den 26. april 2008 kl. 22:16 UTC. Som ny nyttelast, har laser retroreflektorer til præcis orbit måling og en meget nøjagtig passiv hydrogen maser atomur . GIOVE-B's første problemer med at tilpasse den til solen på grund af et softwareproblem blev hurtigt løst. Den 7. maj 2008 sendte han de første navigationssignaler med høj præcision.

Den første store testfase begyndte den 4. februar 2011. Den daværende tyske føderale transportminister Peter Ramsauer (CSU) satte den første europæiske testregion i drift i Berchtesgaden . GATE -projektet gør det muligt at teste Galileo -modtagere. Det driver terrestriske radiosystemer i Berchtesgaden -området, der sender signaler ud, som Galileo senere vil forvente. Fra da af udførte udviklere praktiske tests under reelle drifts- og miljøforhold.

Test satellitter

GIOVE -A1 - første testsatellit

Beskrivelse:	GIOVE-A ( italiensk for Jupiter eller Galileo In-Orbit Validation Element); Betegnelse før start: GSTB-v2 A (Galileo System Test Bed)
Nyttelast:	Signalgenerator, rubidium atomur , strålingsmonitor, navigationsmodtager
Fabrikant:	Surrey Satellite Technology
Startmasse:	600 kg
Strøm:	700 W
Størrelse:	1,3 m × 1,8 m × 1,65 m
Begynde:	28. december 2005, 5:19 UTC
Nedlukning:	3. juli 2012 (men se nedenfor)
ID:	COSPAR / WWAS Int Id: 2005-051A
ID:	USStratCom Cat #: 28922
Transportør:	Soyuz-FG / Fregat
Driftstid:	87 måneder (planlagt 27 måneder)

GIOVE -B - anden testsatellit

Beskrivelse:	GIOVE-B; Tidligere betegnelse: GSTB-v2 B
Nyttelast:	Signalgenerator, rubidium atomur, strålingsmonitor, to passive hydrogen maser atomure, laser retroreflektor
Fabrikant:	Galileo Industries konsortium
Startmasse:	523 kg
Strøm:	943 W.
Størrelse:	0,955 m × 0,955 m × 2,4 m
Begynde:	26. april 2008, 22:16 UTC
Nedlukning:	23. juli 2012
ID:	COSPAR / WWAS Int Id: 2008-020A
ID:	USStratCom Cat #: 32781
Transportør:	Soyuz fregat
Levetid:	5 år

GIOVE -A2 - tredje testsatellit

Fabrikant:	Surrey Satellite Technology
Driftstid:	27 måneder
Værdi:	25-30 millioner euro

Samme konstruktion som GIOVE-A1, udvidet signalgenerator. Siden starten af ​​GIOVE-B var vellykket, er GIOVE-A2 blevet annulleret.

Efter nedlukningen blev GIOVE-A1 stadig brugt til at demonstrere navigation i høje baner. Den eksperimentelle GPS -modtager om bord blev sat i drift for første gang, og positionen blev bestemt i en højde af 23.300 km.

Test jordstationer

Beskrivelse:	GSTB -V1 - Sensor Stations Network
Antal: 30

Tredje fase: byggeri

I den tredje fase, konstruktionsfasen, er systemet afsluttet.

Delvis konstruktion

I et første trin blev In Orbit Validation (IOV), et første delsystem bestående af fire satellitter og jordsegmenterne Ground Mission Segment (GMS) og Ground Control Segment (GCS) etableret.

De to første satellitter blev opsendt den 21. oktober 2011 med den første opsendelse af en Soyuz ST-raket fra European Space Center i Fransk Guyana under COSPAR-betegnelsen 2011-‍060A og B. Dette var også den første opsendelse af en russisk luftfartsraket fra et rumcenter i ESA . De to andre IOV -satellitter blev opsendt fra Kourou den 12. oktober 2012 - igen med en Soyuz -raket.

I marts 2013 rapporterede ESA, at disse fire satellitter for første gang kunne bruges til at bestemme positionen uafhængigt og udelukkende med det europæiske system.

Oprettelsen af ​​den fulde systemkonfiguration Full Operational Configuration (FOC) er opdelt i seks arbejdspakker (Workpackage WP1 til WP6). Kontrakter for WP1: System Support , WP4: Satellitter (oprindeligt 18) og WP5: Satellitlanceringer blev underskrevet i januar 2010. WP6: Operation fulgte den 25. oktober 2010. På Paris Air Show 2011 indgik EU -Kommissionen kontrakterne for WP2: Ground Mission Segment og WP3: Ground Control Segment .

Den 20. november 2013 godkendte Europa -Parlamentet den videre finansiering af Galileo og EGNOS med et beløb på 7 milliarder euro for perioden 2014 til 2020.

Den første opsendelse af to FOC -satellitter fandt sted den 22. august 2014. Lanceringernes rækkefølge kan ses på listen over Galileo -satellitter .

Pilotoperation

Den åbne tjeneste , Offentlig-stat service (PRS) og eftersøgnings- og redningstjeneste gik i pilotdrift den 15. december 2016 en konstellation af 18 satellitter. På dette tidspunkt er systemet endnu ikke beregnet til kritiske applikationer.

I juli 2019 var der en uges samlede fejl i systemet. Udløseren var en fejl i Precise Time Facility (PTF) i Fucino -kontrolcentret, som giver tidsoplysninger for Galileo -satellitterne. Selvom der er en redundant PTF i Oberpfaffenhofen kontrolcenter, var den ikke klar til brug, fordi softwaren blev opdateret. Ifølge oplysninger fra Inside GNSS -satellitnavigationstjenesten havde PTF allerede forårsaget to afbrydelser i de foregående år.

færdiggørelse

Færdiggørelsen af ​​FOC -konstellationen er planlagt til 2021.

Fjerde fase: drift

Den fjerde fase omfatter drift og vedligeholdelse af det komplette system. I januar 2011 blev de årlige driftsomkostninger på 800 millioner euro beregnet for Galileo og EGNOS .

Satellitter

Den 7. januar 2010 bestilte EU -Kommissionen de næste 14 satellitter til Galileo -systemet fra det tyske rumselskab OHB Technology , Bremen, for i alt omkring 566 millioner euro.

• Den 21. oktober 2011 blev de første to satellitter bygget af EADS-Astrium i Ottobrunn, IOV-1 og -2, med succes opsendt i deres kredsløb i en højde af 23.222 km. Det var den første opsendelse af en russisk Soyuz -raket fra ELS -affyringsrampen nær Kourou.

• Den 2. februar 2012 bestilte EU -Kommissionen otte flere satellitter fra OHB gennem ESA. Astrium fik også til opgave at forberede Ariane 5 til opsendelsen af ​​fire Galileo -satellitter hver.

• Da de blev lanceret den 22. august 2014, blev de to første FOC -satellitter (fuld operationel kapacitet) indsat i en bane, der var betydeligt for lav med høj excentricitet og hældning (banehældning), der var for lav ( perigee (nærhed til jorden) 13.700 i stedet for 23.522 km, apogee (afstand fra jorden) 25.900 i stedet for 23.522 km, hældning 49.7 ° i stedet for 55.040 °). Indledende analyser indikerer en forkert trykvektor af Fregat -overtrinnet i apogee -tændingen. Årsagen til det forkerte tryk var en frossen hydrazinledning, der på grund af en monteringsfejl blev fastgjort direkte til en dybfrosset heliumlinje, og som kom i spil på grund af flyveprofilen. En kontrol hos producenten Lavochkin afslørede fejlen i et af fire monterede Fregat øvre trin. Både hældningen og den nuværende omløbstid på 11,7 timer er uforenelige med den projekterede satellitkonstellation . Offentliggørelsen af ​​de første resultater af den nedsatte undersøgelseskommission blev udskudt til den 8. september efter den første planlægning til fordel for rapporter om succes og udskudt til slutningen af ​​september. Når solpanelerne er blevet indsat, er satellitterne under fuld kontrol af ESA-CNES-teamet. Andre ESA-teams diskuterer måder at maksimere brugen af ​​satellitterne under ikke-planlagte baner. Da de har atomprægede ure med stor præcision, skal de omdannes til målestationer og teste Einsteins relativitetsteori med enestående nøjagtighed. Det bør kontrolleres, om disse ure rent faktisk går hurtigere i fjernere områder af det terrestriske gravitationsfelt. På grund af deres utilsigtede elliptiske bane ændrer satellitterne deres afstand til jorden to gange om dagen med omkring 8500 kilometer, og deres position kan bestemmes med lasere til inden for få centimeter. Dette gør det muligt at bestemme, hvordan urets hastighed afhænger af afstanden til jordens overflade. Den 27./28. September 2014 blev satellitterne overdraget af ESOC til Galileo Control Center. Elleve navigationsmanøvrer inden for 17 dage gjorde det muligt at hæve Galileo 5 -perigenen til omkring 17.235 km; den 29. november 2014 blev de første navigationssignaler modtaget. I tilfælde af Galileo 6 blev dette opnået den 15. marts 2015 efter 14 manøvrer i en lignende mission. Den 30. november 2020 blev brugen af ​​satellitsignalerne fra GSAT0201 og GSAT0202 officielt godkendt ved at løfte de 'uopvarmede' flag til navigationsformål. Efter at det imidlertid blev klart i en evalueringsfase, at visse modtagere havde tekniske problemer med evalueringen af ​​signalerne fra disse satellitter, meddelte ESA den 16. februar 2021, at signalerne fra de to problematiske satellitter var blevet midlertidigt deaktiveret igen - deres datastrøm vil blive kaldt 'usund' - må ikke bruges - mærket.

• Den 18. januar 2017 meddelte ESA, at i alt ni af atomure ombord på flere Galileo -satellitter mislykkedes. Det var på det tidspunkt seks hydrogenmaserure og tre rubidium - atomure mislykkedes. ESA meddelte, at fænomenet undersøges. Da hver Galileo -satellit har 4 ure, og en af ​​de pågældende satellitter er ude af drift, er der ingen begrænsninger for navigationstjenesterne. Et tiende mislykkede atomur kunne genstartes. Dette påvirker ikke funktionen af ​​Galileo -navigationssatellitnetværket. Årsagen til fejlene skulle være forholdene i rummet, som i fremtiden vil modvirkes ved at ændre driftsspænding og temperatur.

• Galileo IOV 1-4

Fabrikant:	EADS Astrium
Startmasse:	640 kg
Strøm:	ca. 1,4 kW
Størrelse:	3,02 m × 1,58 m × 1,59 m
Start dato:	21. oktober 2011 (IOV 1,2), 12. oktober 2012 (IOV 3,4)
Transportør:	Soyuz fregat
Levetid:	mere end 12 år
Spændvidde af solpaneler:	14,5 m

• Galileo 1–22 satellitter

Fabrikant:	OHB System AG , nyttelast: Surrey Satellite Technology
Startmasse:	680 kg
Strøm:	1,5 kW (efter 12 år)
Størrelse:	2,7 m × 1,2 m × 1,1 m
Start dato:	August 2014 til juli 2018
Transportør:	Soyuz Fregat , Ariane 5
Levetid:	mere end 12 år
Spændvidde af solpaneler:	14,8 m

Hver satellit er opkaldt efter et barn, der vandt Europa -Kommissionens Galileo -maleri -konkurrence , hvor en vinder blev udvalgt fra hvert medlemsland.

Se også: Liste over Galileo -satellitter

Tilsynsorganisationer og operatører

IOV fase

Den 25. maj 2003 grundlagde EU og ESA fællesforetagendet Galileo (GJU). Det koordinerede udviklingen af ​​Galileo -systemet i IOV -fasen. Dette omfatter de to første testsatellitter GSTB-V2 (GIOVE-A og B), idriftsættelse af de første fire satellitter i stjernebilledet i IOV-fasen.

GJU bør vælge koncessionshaver til bygge- og driftsfasen af ​​Galileo i en åben udbudsproces i flere trin i en periode på 20 år. Som et resultat af udbudsproceduren foreslog den samarbejde mellem de konkurrerende konsortier Eurely og iNavSat. Koncessionskonsortiet i begyndelsen af ​​2007 omfattede følgende virksomheder:

1. AENA (spansk offentligt organ, der blandt andet er ansvarlig for lufttrafikkontrol og lufthavnsstyring)
2. Alcatel
3. EADS Astrium
4. Leonardo
5. Hispasat
6. Inmarsat
7. Thales
8. TeleOp
9. samt snesevis af andre associerede virksomheder.

I slutningen af ​​2006 blev likvidationen af ​​GJU indledt. Hun nåede ikke sit mål om at vælge en koncessionshaver til Galileo. Agenturet for European GNSS (GSA) i Europa -Kommissionen overtog GJU's opgaver den 1. januar 2007. ESA er ikke længere direkte involveret i det.

FOC -fase

Efter aftalen i Rådet for Økonomiske og Finansielle Anliggender i EU om finansiering af Galileo i FOC -fasen er GSA fortsat hovedansvarlig for Galileo -systemet på vegne af EU. Det ansætter Galileo Service Operating Company (GSOP) til at betjene systemet. ESA får imidlertid til opgave at videreudvikle systemet. Denne struktur skal bevares ud over slutningen af ​​FOC -fasen.

Ansvarlig operatør Spaceopal

Spaceopal GmbH i München har siden 2010 været hovedansvarlig for Galileo -operationen . Det er et joint venture mellem DLR Society for Space Applications i München og det italienske rumselskab Telespazio Spa med base i Rom, som igen er et joint venture mellem italieneren Leonardo SpA og den franske Thales Group . Spaceopal har Galileo kontrolcentre i Oberpfaffenhofen og i Fucino rumcenter nær Avezzano , Italien.

tjenester

Galileo tilbyder følgende tjenester:

Efternavn	Abbr.	Tysk oversættelse	beskrivelse	Frekvensområder
Åben service	OS	Åben service	Er i konkurrence med eller som supplement til andre systemer såsom GPS eller GLONASS. Det er gratis og kan modtages gratis. Licensgebyrer for produktion af modtagere opkræves ikke. Den åbne service gør det muligt at bestemme din egen position med en nøjagtighed på et par meter. Derudover giver den tiden ifølge et atomur (bedre end 10 −13 ). Hastigheden med hvilken modtageren bevæger sig (f.eks. I et motorkøretøj) kan også beregnes på denne måde. Det giver to transmissionsfrekvenser. Dette tillader to-frekvens modtagere til at tage hensyn til afhængighed af signal formering gange på inhomogeniteter i den ionosfæren og til at bestemme positionen med en nøjagtighed på ca.. 4 meter. Af denne grund bruger GPS også to transmissionsfrekvenser (1227,60 MHz og 1575,42 MHz). Det større antal satellitter, 27 sammenlignet med 24 for GPS, har til formål at øge modtagelsesdækningen i byer fra 50% til 95%. En kombination af flere satellitsystemer (GPS, GLONASS) tillader en signifikant bedre dækning af 15 satellitter til enhver tid. Den konstante tilgængelighed af tjenesten er ikke garanteret.	1164-1214 MHz 1563-1591 MHz
Service med høj nøjagtighed (tidligere Commercial Service CS)	HAR	Meget præcis service	Komplement til åben service; ukrypteret og frit modtaget, men med mulighed for enhver efterfølgende kryptering. Giver yderligere transmissionsfrekvenser og dermed højere transmissionshastigheder på 448 bit / s. For eksempel kan korrektionsdata modtages for at øge positionsnøjagtigheden med en til to størrelsesordener. Garantier for den konstante tilgængelighed af denne service er også planlagt. Optimering af applikationer i brancher som minedrift, opmåling og kartografi.	1164-1214 MHz 1260-1300 MHz 1563-1591 MHz
Offentlig reguleret service	PRS	Offentligt reguleret service eller offentlig service	Er kun tilgængelig for brugere, der er godkendt af en særlig myndighed, f.eks. B. væbnede styrker , politi , kystvagt eller efterretningstjenester , men også operatører af privat kritisk infrastruktur ( BOS og KRITIS ). Som en tjeneste til dobbelt brug er den også tilgængelig til militære applikationer, f.eks. Til styring af droner. Det meget stærkt krypterede signal er stort set beskyttet mod interferens og korruption og er præget af høj nøjagtighed og pålidelighed.	1260-1300 MHz 1563-1591 MHz
Søg og Red	SAR	Eftersøgnings- og redningstjeneste	Supplerer COSPAS-SARSAT- systemet med en komponent i Medium Earth Orbit ( MEOSAR ) og muliggør en betydelig forbedring af den hurtige og globale placering af nødsendere på skibe eller fly. Siden januar 2020 har Galileo gjort det muligt for første gang at svare fra redningscentret til nødsenderen.	MEOSAR uplink: 406,0-406,1 MHz

signal

Sammen med GPS bruger Galileo frekvensbåndet L1 ved 1575,42 MHz og L5 ved 1176,45 MHz. Den L2 -båndet ved 1227,6 MHz er kun tilgængelig for GPS, for Galileo er det E6 -båndet på 1278,75 MHz. Spektret viser det første testsignal fra GIOVE-A, som en antenne med høj forstærkning modtog i januar 2006.

Galileo -satellitter sender ved 50 watt. Transmissionseffekten er så lav, at en navigationsmodtager i en afstand af 20.000 km med en simpel stavantenne næsten kun modtager støj fra mindst fire satellitter på samme tid. Deres signaler er Doppler forskudt. Det modtager også signaler fra GPS -satellitter på de samme frekvenser.

Gendannelsen af ​​navigationsdataene lykkes, fordi hver satellit z. B. sender et karakteristisk pseudostøjsignal, spredningskoden med 1 MHz båndbredde, på L1-frekvensen , som moduleres med en bithastighed på 50 bit / s. Ved at korrelere med pseudostøjsignalet filtrerer modtagere signalerne fra de enkelte satellitter.

Tabellen viser de frekvensbånd, frekvenser og moduleringsmetoder, som Galileo anvender. De to toppe af L1 -signalet er mærket i spektret, ligesom sidemaksima for frekvenserne E1 og E2. De blå pile markerer GPS -signalernes position i L1 -båndet. Takket være den forskellige modulering ( BOC , BPSK ) er der lidt krydstale mellem signalerne.

Services og frekvenser

tape	Frekvensnavn	modulering	Centerfrekvens / maksima (1) [MHz]	Frekvensbredde	mission
L1			1575,42
	L1B, L1C	BOC (1.1)	± 1,023	1	OS, HAR
	E1, E2	BOC (15,2,5)	± 15.345	2.5	PRS
L5			1191.795
	E5a, E5b	altBOC (15.10)	± 15.345	10	OS, HAR
E6			1278,75
	E6b	BPSK (5)	0	5	HAR
	E6a	BOC (10,5)	10.23	5	PRS

(1) Frekvensbåndets centerfrekvens, maksima position i forhold til centerfrekvensen (i MHz)

GPS til sammenligning

tape	Kodning	modulering	Centerfrekvens / maksima (1) [MHz]	Frekvensbredde	mission
L1	C / A	BPSK (1)	1575,42		civil
	P (y)	BPSK (10)			militær (krypteret)
	M -kode	BOC (10,5)			nyt militær
L2	C / A	BPSK (1)	1227,60		ny civil
	P (y)	BPSK (10)			militær (krypteret)
	M -kode	BOC (10,5)			nyt militær
L5		BPSK (10)	1176,45		meget ny civil

(1) Frekvensbåndets centerfrekvens, maksima position i forhold til centerfrekvensen (i MHz)

modtager

Ældre GNSS -modtagere kan kun modtage GPS og GLONASS, da Galileo muliggør en mere præcis positionsbestemmelse på grund af sin mere komplekse signalform, men ikke er direkte kompatibel. De fleste moderne modtagere er dog Galileo-aktiverede. En liste over enheder, tjenester og applikationer, der understøtter Galileo, vedligeholdes af GSA.

Open source-projektet GNSS-SDR leverer software, der kan bruges til at afkode Galileo-signaler, der tidligere blev optaget med en software-defineret radio . I november 2013 kunne en position med en spredningscirkelradius på 1,9 meter beregnes ud fra fire satellitsignaler .

Andre navigationssystemer

Performance sammenligning

Galileo konkurrerer med andre navigationssystemer. Den amerikansk-amerikanske GPS bruges som referencesystem. Sammenlignet med GPS sender Galileo -satellitterne et meget stærkere signal og det på tre forskellige frekvensbånd. Korrektionssignalerne fra EGNOS , et netværk af jordstationer, muliggør en række applikationer med høj præcision. Kvalitetsspring er mulige gennem kombinationen af ​​forskellige informationskilder fra forskellige systemer (GPS, GLONASS, Beidou, Galileo osv.) I forbrugersegmentet siden udseendet af den første Galileo / Beidou-kompatible smartphone BQ Aquaris X5 +.

GPS (USA)

Efter mange års forhandlinger den 26. juni 2004 under topmødet USA-EU i Newmarket-on-Fergus ( Irland ) underskrev den daværende amerikanske udenrigsminister Colin Powell og den daværende formand for EU's udenrigsminister Brian Cowen en aftale om ligheden mellem GPS -satellitnavigationssystemer , GLONASS og Galileo. Det er aftalt, at Galileo vil være kompatibel med GPS III. Dette har den fordel, at kombinationen af ​​GPS- og Galileo -signaler skal opnå væsentligt forbedret dækning med tilgængelighed af 15 satellitter til enhver tid. Efter afslutningen af ​​Galileo -opsætningen vil muligheden for at kombinere de to systemer betyde, at der i alt vil være omkring 60 navigationssatellitter tilgængelige. Der er allerede GPS-modtagere (med U-blox5 eller AsteRx chipset), der også kan bruges til Galileo, efter at firmwaren er blevet opdateret.

Forudsætningen for indgåelse af kontrakten var, at EU gav afkald på BOC (1, 5) ( Binary Offset Carrier ) kanalkodning, som er udstyret med et stærkere båndspredning , og i stedet også brugte BOC (1, 1) beregnet til fremtidige GPS -satellitter. BOC (1, 1) og den signifikant lavere frekvensspredning i modsætning til BOC (1, 5) sikrer, at bredbåndsinterferens af Galileo -signalet i omfanget af den civile båndbredde ikke samtidig fører til interferens på omkring en faktor på 10 spredningsbånd militært signal kommer fra GPS. Dette skyldes, at de samme HF -centerbærerfrekvenser bruges til både civil og militær brug (differentiering ved hjælp af kodemultiplex ) - differentieringen foretages kun ved hjælp af forskellige kodningsmetoder. Den resulterende spektrale dækning mellem BOC (1, 1) og den militære GPS P / Y -kode eller M -kode er kun omkring 8%, mens BOC (1, 5) ville have resulteret i over 50% spektral dækning. Omkring 50% tab af dekoder er imidlertid forbundet med for mange modtagelsesfejl til sikker modtagelse af bredbånds -GPS -koden, der bruges af militæret, mens der i tilfælde af forstyrrelser i det smallebånds civile navigationssignal kun er en fejl på omkring 10% i militær kode kan kompenseres for blandt andet gennem fejlrettelsesprocedurer.

Denne tilpasning i kanalkodningen af ​​Galileo gør det muligt ud over C / A -koden for GPS'en at forstyrre det civile Galileo -navigationssignal , hvis det er nødvendigt i lokalt begrænsede områder ved hjælp af særlige GPS -jammere uden det bredbånds GPS -signal, der bruges af militær på samme tid er betydeligt svækket. Dette modsiger imidlertid Galileos oprindelige idé om at levere et jam-sikkert signal, i modsætning til GPS, til sikkerhedskritiske applikationer. Kritikere klager over, at USA udøvede pres af militære såvel som økonomiske årsager for at gøre Galileo -signalet forstyrrende.

Brugen af ​​BOC (1, 1) med Galileo har ingen indflydelse på den positionsnøjagtighed, der kan opnås.

Ligesom NAVSTAR GPS -systemet tilbyder Galileo en helt gratis service. Med NAVSTAR-GPS blev det frit modtagelige signal imidlertid bevidst forringet indtil den 2. maj 2000 ( selektiv tilgængelighed ). Ud over den frit tilgængelige service er der planlagt en kommerciel service for Galileo, som i øjeblikket er ved at blive defineret. Denne service, der tillader yderligere nøjagtighed og sikkerhed, kan begrænses til licenserede brugere, der også tillader en betalingsmodel. Der er dog endnu ikke truffet en endelig beslutning herom.

Den militære GPS -service er, ligesom Galileo -regeringstjenesten, begrænset til udvalgte brugere.

GLONASS (Rusland)

Rusland startede kommerciel brug af GLONASS -satellitsystemet i 2010. Systemet fik fuld global dækning i oktober 2011.

Beidou / Kompas (Kina)

Kina har siden 2007 bragt satellitter ud i rummet til Beidou -navigationssystemet . Beidou er i direkte konkurrence med Galileo, fordi den bruger de samme frekvenser. De frekvenser, der udelukkende er tilgængelige for statens sikkerheds- og redningstjenester, er omstridte. Selvom det blev vist i en test, at disse ikke forstyrrer hinanden, er der mulighed for bevidst at forstyrre det andet system.

jammer

GPS Jammer (Engl. Jammer : jammers ) ligner GPS'en, sandsynligvis kan Galileo -signalerne bruges til at forstyrre. Disse overlejrer signalerne fra satellitterne med samme frekvens. Ideelt set transmitteres de samme kodesekvenser, der bruges til kodedivisionsmultiplexmetoden, med en ugyldig brugerdatastrøm. Det betyder, at modtageren ikke længere kan modtage de faktiske navigationsdata fra satellitten. På grund af afbrydelse af kodedivisionsmultiplexeringsmetoden ved simulerede kodesekvenser kan der opnås et transmissionsfejl med en signifikant lavere transmissionseffekt fra jammerens side i de relevante frekvensområder end med støj, der ikke er korreleret til kodesekvensen eller anden ikke -korreleret interferens signaler.

Varianter af jammere kan også sende forkerte satellitpositionsdata til forfalskning af det modtagne satellitsignal. Baseret på GPS betegnes disse også som GPS -spoofere . Generering af gyldige og sandsynlige, men forkerte satellitpositionsdata er imidlertid meget mere kompleks end blot at blokere ved hjælp af GPS -jammere, fordi dette blandt andet kræver en nøjagtig tidsbase ved jammeren.

Galileo vil i det mindste i de kommercielle områder og i PRS tilbyde autentificering til at detektere forfalskede satellitpositionsdata.

Forkortelser

Ved Galileo -projektet involverede snesevis forskellige institutioner. Derfor er der mange navne på delprojekter, projektfaser, forretningsområder og infrastrukturer. De vigtigste forkortelser er:

• GCC (Galileo Control Center): Kontrolcentre i Galileo -systemet
• GCS (Ground Control Segment ): En del af jordsegmentet, der er ansvarlig for driften af ​​satellitterne
• GJU (fællesforetagendet Galileo): ESA / EU -tilsynsorgan for forberedelse af Galileo (2003–2006), efterfølger: GSA
• GSA ( European G lobal Navigation S atellite Systems A gency ): Galileo -tilsynsmyndighed, se European GNSS Agency
• GMS (Ground Mission Segment): En del af jordsegmentet, der er ansvarlig for kredsløbet og tidsberegningen og tilvejebringelsen af ​​indholdet af navigationssignalerne
• GRC (Ground Receiver Chain): Modtager til navigationssignalerne i GSS for at udlede korrektionssignaler fra dem
• GSS (Galileo Sensor station): GMS -element: Reference modtagestationer for navigationssignaler , der sender deres måledata (via kabel eller VSAT via geostationære satellitter) til GCC
• GSTB-v2 A + B (Galileo System Test Bed v2): to testsatellitter til at forberede Galileo frekvensområder
• GSTB-V1 (Galileo System Test Bed v1): Testinfrastruktur til Galileo-systemet
• IPF (Integrity Processing Facility): GMS -element til kontrol af Galileo -navigationsdataintegritet (ikke videreudviklet med fjernelse af SoL -tjenesten i FOC)
• OSPF: Orbit and Synchronization Processing Facility: GMS -element, der forudsiger kredsløbsparametrene og urets synkroniseringsparametre for de enkelte satellitsignaler
• TTC (telemetri, sporing og kommando): satellit kredsløbssporing og satellitstyring
• ULS (Up-Link Stations): GMS Element: Jordstationerne, der forsyner Galileo-satellitterne med aktuelle navigationsdata fra OSPF

Yderligere forkortelser for elementer i gulvsegmentet:

• SCF: Satellite Control Facility (GCS)
• SPF: Service Products Facility: GMS -grænseflade til eksterne faciliteter (GMS)
• MUCF: Mission Control & Uplink Control Facility: Ansvarlig for missionsplanlægning, overvågning af Galileo -tjenesterne og planlægning af ULS -uplinks (GMS)
• Læger uden Grænser: Mission Support Facility: Ansvarlig for kalibrering af navigationsalgoritmerne (GMS)
• MGF: Beskedgenereringsfacilitet: Element, der konverterer output fra IPF og OSPF til navigationsmeddelelser, der sendes til satellitterne via ULS (GMS)
• PTF: Precision Timing Facility: Element, der genererer Galileo -systemets tidsskala (GMS)
• GACF: Ground Assets Control Facility: Teknisk overvågning og kontrol af GMS -elementerne, indeholder også arkivet (GMS)
• KMF: Key Management Facility: Administration af PRS -tjenesten og interne sikkerhedsopgaver (GMS)

Se også

• Liste over navigationssatellitter
• Liste over Galileo -satellitter
• GPS -teknologi
• Kort pointer til bestemmelse og overføre UTM / MGRS koordinater til topografiske kort
• European Satellite Navigation Industries

litteratur

• Et positioneringssystem. Galileo - Strategiske, videnskabelige og tekniske indsatser. Académie de Marine, Bureau des Longitudes, Académie Nationale de l'Air et de l'Espace, Toulouse 2005.
• François Barlier: Galileo. Un Enjeu Stratégique, Scientifique et Technique. L'Harmattan, Paris 2008, ISBN 978-2-296-05139-3 .
• Scott W. Beidleman: GPS versus Galileo. Balancering for position i rummet. I: Astropolitics , 3. juli 2005, 2, ISSN  1477-7622 , s. 117-161.
• Gustav Lindström, Giovanni Gasparini: Galileo -satellitsystemet og dets sikkerhedsmæssige konsekvenser. I: European Union Institute for Security Studies - Occasional Paper , 44, ISSN  1608-5000 , ( PDF, 400 kB )
• René Oosterlinck: Tracking by Satellite: GALILEO. I: Sikkerhedsøkonomien , papirer fra et forummøde den 8. december 2003 i OECD's hovedkvarter i Paris. OECD, Paris 2004, ISBN 92-64-10772-X , s. 77-90, ( PDF, 1,4 MB ).
• Jean-Marc Piéplu, Olivier Salvatori: GPS og Galileo: Systèmes de navigation par satellitter. Eyrolles, Paris 2006, ISBN 2-212-11947-X .
• Torben Schüler, Stefan Wallner, Bernd Eissfeller: GALILEO -udviklingsstatus med udsigt til kombinationen med GPS til hurtig RTK -positionering. I: zfv-Journal for Geodesy, Geoinformation and Land Management , Issue 6/2009 (134, 2009, 6), Wißner-Verlag, Augsburg 2009, ISSN  1618-8950 , s. 363-371.
• Bernhard Hofmann-Wellenhof: Kommer Galileo for sent? I: zfv-Journal for Geodesy, Geoinformation and Land Management , Issue 4/2013 (138, 2013, 4), Wißner-Verlag, Augsburg 2013, ISSN  1618-8950 , s. 241–248.
• Seidler, C. (2015) European Navigation System: Hvad skete der med ... Galileo? Spiegel Online, 10. september 2015
• Franziska Konitzer: Galileo, hvor er jeg? I: zfv - magasin for geodesi, geoinformation og arealforvaltning , nummer 3/2017, s. 131/132

Weblinks

• EU:
  • EU -forordning om Galileo (PDF)
  • Websted for European GNSS Agency (GSA) (engelsk)
  • Oplysninger fra EU om Galileo
  • OD SIS ICD ( Memento fra 6. marts 2015 i internetarkivet ) (engelsk; PDF; 2,9 MB)
• European Space Agency (ESA):
  • ESA - Navigation - Galileo
  • Galileo system ; Multimedia Gallery - Mission: Galileo (frit brugbare pressefotos)
  • Galileosatellitter viser et centralt element i Albert Einsteins generelle relativitetsteori (tryk)
• Airbus - Galileo
• DLR: "Galileo - I takt med atomure" den 14. oktober 2011
• Forklarende video på Youtube: Galileo hvert nano-sekund
• Artikel om mulig interferens fra / Galileo (engelsk)

Individuelle beviser