GLOBÁLNE DRUŽICOVÉ NAVIGAČNÉ SYSTÉMY – GDNS

1. GLOBÁLNE DRUŽICOVÉ NAVIGAČNÉ SYSTÉMY – GDNS MDaL

2. Historický vývoj družicovej navigácie • 1957 v bývalom ZSSR bola vypustená na obežnú dráhu prvá umelá družica. • Laborátoriá Ministerstva obrany USA, pod vedením Johna Hopkinsa vypustili prvú navigačnú družicu na obežnú dráhu 17. septembra 1959 - TRANSIT 1A. • Navigačný systém TRANSIT bol uvedený do činnosti v roku 1964 prvý družicový rádionavigačný systém, v plnej prevádzke.

3. Historický vývoj družicovej navigácie • v r. 1967 vtedajšom ZSSR bola vypustená prvá sovietska navigačná družica CYKLON. • Na prelome rokov 1973 - 1974 dochádza k vytvoreniu Amerického systému NAVSTAR (Navigation Satellite Timing and Ranging – Satelitná navigácia využívajúca čas a vzdialenosť).

4. Historický vývoj družicovej navigácie • 17. august 1974 predložilo ministerstvo obrany USA základnú koncepciu prvého globálneho družicového systému vojenský systém GPS (Global possitioning system ). • prvej polovici 80. rokov sovietsky družicový systém GLONASS (Globalnaja Navigacionnaja Sputnikovaja Sistema).

5. Historický vývoj družicovej navigácie • 17. júna 1999 začiatok prípravy projektu Európskeho družicového systému -GALILEO

6. Úlohy a nároky kladené na GDNS • Presnosť - 4 družice sú potrebné na zistenie presných súradníc a času (X,Y,Z,T) • Dostupnosť- percento času, počas ktorého je signál dostupný pre použitie • Kontinuita - úroveň výkonu počas doby procesu lokalizácie • Integrita - vierohodnosť a spoľahlivosť

7. Štruktúra družicového navigačného systému • Základné členenie 3 segmenty: • • kozmický (space),• riadiaci (control), • užívateľský (user),

8. Kozmický segment • družice umiestnené na dráhe orbitu MEO (middle hearth orbit – stredná dráha orbitu), čo je približne 20 000 km nad povrchom Zeme. • družica je vybavená prijímačom, vysielačom, atómovými hodinami a prístrojmi slúžiacimi pre špeciálne úlohy

9. Riadiaci segment • tvorí hlavná riadiaca stanica a pozemné kontrolné a monitorovacie stanice • Cieľom segmentu je monitoring funkcií každej družice, sledovanie a výpočet dráhy družice, komunikácia a zaistenie presného chodu atómových hodín

10. Užívateľský segment • Skladá sa z užívateľských prijímačov, nástrojov a postupov vyhodnocovania a samotných užívateľov. • Prijímače vykonávajú na základe prijatých signálov z družíc predbežné výpočty polohy, rýchlosti a času.

11. Technológia družicového systému • Každá družica vysiela signál, ktorý obsahuje informácie o svojej polohe a približné polohy ostatných družíc systému. K určeniu aktuálnej polohy prijímač počíta tzv. pseudovzdialenosti, čo sú vzdialenosti medzi prijímačom a viditeľnými družicami (nad obzorom).

12. Technológia družicového systému • Družice navigačných systémov vysielajú spravidla signál na dvoch frekvenciách z dôvodu eliminovania rušivých vplyvov vrstiev atmosféry. Sú to frekvencie označované ako L1 a L2. • L1: 1575 – 1615 MHz • L2: 1227 – 1260 MHz

13. Výpočet vzdialenosti prijímača a družice • Ak prijímač prijíma signály minimálne od štyroch družíc • x, y, z – priestorové súradnice prijímača užívateľa • xi, yi, zi – súradnice konkrétnych družíc • Di – prijímačom vypočítané vzdialenosti ku konkrétnym družiciam • Ti – časový interval, ktorý uplynie medzi vyslaním signálu družice a jeho prijatím prijímačom používateľ

14. GPS Global possitioning system • 24 družíc • vo výške 20 200 km na  6 obežných dráhach, sklonených vždy o 60 stupňov. • nonstop prevádzka • poskytuje užívateľom informácie o okamžitej polohe, smere a rýchlosti pohybu, ako aj o presnom čase.

15. GPS Global possitioning system • Garant americké ministerstvá obrany a dopravy, ktoré riadia systém prostredníctvom hlavnej riadiacej stanice v Colorado Springs, 5 monitorovacích staníc a 3 pozemných riadiacich staníc.

16. Použitie GPS • Prijímače umožňujú užívateľom zistenie polohy statického alebo dynamického objektu na ľubovoľnom mieste na Zemi. • najmä v doprave, bezpečnostných službách, oblasť  kartografie a geológie, prípadne v poľnohospodárstve, meteorológií i v informatike.

17. GLONASSGlobalnaja Navigacionnaja Sputnikovaja Sistema •  24 družíc v  3 orbitálnych dráhach vzdialených od seba 120 stupňov po ôsmich družiciach, od seba vzdialené na 45 stupňov, vo výške 19 100 km.

18. GLONASSGlobalnaja Navigacionnaja Sputnikovaja Sistema • správca Ruské vzdušné sily (Russian Space Forces) • centrálne riadený z  Krasnoznamensk a pozemných kontrolných centier, riadiacich a stopovacích staníc RF

19. Použitie systému GLONASS • poskytovanie možnosti zamerania akéhokoľvek objektu na Zemi, presné zisťovanie rýchlosti a času. • pre riadenie leteckej, námornej dopravy, kartografii a geodézii, synchronizácia časových údajov vzdialených objektov.

20. GALILEO • postupné umiestnenie 30 družíc na 3 orbitálnych dráhach vzdialených od seba 56 stupňov, vo výške 23000 km. • prenos signálu tri frekvencie E5,E6,L1.

21. GALILEO • systém je nevládny, bude spravovaný súkromným sektorom. • budovaný spoločnosťou Galileo industries - Alcatel Alenia Space SAS – Francúzsko, Alcatel alenia Space – Taliansko, EADS Astrium GmbH – Nemecko, EADS Atrium Ltd – Veľká Británia, Galileo Systemas y Servicios – Španielsko, konzorcium siedmich Španielskych spoločnosti a Thales.

22. GALILEO • Kontrolné centrum v Oberpfaffenhofene SRN, druhé kontrolné centrum v talianskom Fucine. • Kompetentné na umiestnenie družíc francúzske Centre National d'Etudes Spatiales (CNES) v Toulouse a Európske kozmické riadiace stredisko ESOC (European Space Operations Centre) v nemeckom Darmstadte

23. Použitie systému Galileo • Otvorené služby (OS) –prenosných PC a mobilných telefónoch pre lokalizačné účely a navigáciu. • Komerčné služby (CS)–nadštandardné služieby, spoplatnené. • Služby pre „bezpečný život“ (SOF)- nehodové udalosti v doprave.

24. Použitie systému Galileo • Služby s obmedzením pre verejnosť (PRS)- bezpečnostné zložky (armáda, polícia) • Služby pre pátracie a záchranné zložky (SAR)- núdzové signály na celom zemskom povrchu a následne kooridnácia záchranných akcií

25. Porovnanie GDNS - GPS, GLONASS, Galileo, COMPASS

26. Využitie GDNS pre cestného dopravcu • pri sledovaní cestného dopravného prostriedku • pri vytváraní záznamu o priebehu prepravy • pri plánovaní trasy a orientácii v cudzom prostredí • pri ohrození posádky počas prepravy

27. Využitie GDNS pre železničného dopravcu • pri sledovaní železničnéhodopravného prostriedku, • zabezpečenia zásielky pred odcudzením, • dokladovanie neporušenosti zásielky počas prepravy,