Создание сети спутниковой связи ГЛОНАСС
Система ГЛОНАСС была разработана еще в конце 1970-х годов в Советском Союзе, а применяться она начала 12 октября 1982 года, был запущен первый ее спутник.
ГЛОНАСС – это система спутниковой связи, которая используется в целях навигации. Основная цель ее – определение места нахождения объекта с максимальной точностью в трехмерной системе координат, а также его скорости и вектора движения.
Приемниками спутниковой связи ГЛОНАСС оснащаются самые разные устройства – от баллистических ракет, военных и гражданских самолетов и судов до автомобилей и смартфонов.
Разработка системы ГЛОНАСС проводилась по заказу Минобороны СССР, и первоначально система предназначалась для нужд военных и разведывательных ведомств. С 1993 года было решено расширить сферу ее применения за счет гражданских пользователей.
Сегодня система широко применяется для навигации и управления потоками наземного, водного и воздушного транспорта, контроля грузоперевозок, а также для других целей (контроля рыболовства и охоты, проведения геодезических съемок, в сфере нефтегазодобычи, строительства и т.д.).
Сейчас проект курируется Роскосмосом и ОАО «Российские космические системы». Он является одной из двух глобальных навигационных систем, действующих в мире на сегодняшний день. Вторая система – американская NAVSTAR GPS.
Что такое спутниковая связь
Принцип работы спутниковой связи основан на использовании геостационарных спутников, которые находятся на орбите Земли на высоте около 36 000 километров. Эти спутники вращаются синхронно с Землей и, таким образом, остаются неподвижными относительно поверхности планеты.
Спутниковая связь позволяет передавать различные виды информации: голосовые и видео вызовы, сообщения, факсимильные копии, а также интернет-данные. Для этого необходимы специальные устройства, такие как спутниковые телефоны, терминалы и антенны, которые взаимодействуют с спутником для передачи и приема сигналов.
Спутниковая связь имеет множество преимуществ. Она обеспечивает широкую покрытие, что позволяет использовать ее даже в отдаленных районах, где нет доступа к традиционным сетям связи. Кроме того, спутниковая связь обладает высокой устойчивостью и надежностью, так как спутники находятся на высоте и не зависят от местных условий или препятствий.
Однако, несмотря на все преимущества, спутниковая связь имеет и свои ограничения и недостатки. Обычно она требует более высоких затрат и может быть медленнее по сравнению с другими методами связи. Кроме того, в области сильного радиочастотного загрязнения, связь может быть нарушена или затруднена.
В целом, спутниковая связь является важным элементом современных коммуникационных технологий. Она играет незаменимую роль в различных сферах, включая телекоммуникации, геолокацию, навигацию, метеорологию и т.д. Благодаря спутниковой связи мы можем быть всегда на связи, независимо от местоположения и расстояния друг от друга.
Проблема космического мусора
Еще одна проблема, так называемая проблема космического мусора или засорения околоземного пространства остатками различных летательных аппаратов. Когда, какой-либо космический аппарат выводится из эксплуатации, в доброе старое время его просто отключали, на спутниках “Молния” с помощью пиропатронов отстреливали солнечные панели и спутник терял питание, превращался в кусок железа, который вращается на орбите, а потом с этой орбиты сходит. Когда спутников было 1, 2, 3 это было не страшно для человечества, хотя были печальные случаи, когда довольно массивные космические аппараты, не целиком сгорали при сходе с орбиты и падали туда, куда не надо.
p, blockquote 28,0,0,0,0 —>
Спутники, как правило имеют систему питания основанную на солнечных батареях. Но в свое время проводили эксперименты над спутниками у которых в качестве источника питания использовался генератор, который работает на основе ядерной реакции, т.е. распад какого-нибудь урана или плутония, при этом выделяется энергия, которая преобразуется в электричество, грубо говоря спутник с ядерным реактором. И такой советский спутник, содержащий радиоактивные материалы, приземлился на территорию Канады и был грандиозный скандал международный.
p, blockquote 29,0,0,0,0 —>
Сейчас в космосе вращается несколько десятков тысяч старых спутников и их остатков. Поэтому построение систем в которых используется большое количество спутников, оно чревато плачевными последствиями.
p, blockquote 30,0,0,0,0 —>
Также, наличие большого количества спутников на орбите приводит к тому, что эти спутники, создают световой экран, который мешает наблюдению ученым, через астрономические телескопы с Земли. Эти спутники создают яркие точки, которые все время находятся перед объективами телескопов.
p, blockquote 31,0,0,0,0 —>
Основные разновидности ИСЗ
Конфигурация системы спутниковой связи зависит от типа ИСЗ, вида связи и параметров земной станции. Три основных разновидности ИСЗ в зависимости от орбиты спутника:
- ИСЗ на высокой эллиптической орбите (ВЭО)
- ИСЗ на геостационарной орбите (ГСО)
- ИСЗ на низковысотной орбите (НВО)
p, blockquote 15,0,0,0,0 —>
ИСЗ на высокой эллиптической орбите (ВЭО)
Спутники типа “Молния” с периодом обращения 12 часов, наклоном орбиты 63 градуса, высотой апогея над северным полушарием 40 тыс. км.
p, blockquote 16,0,0,0,0 —>
У спутника переменная скорость. В области апогея скорость движения ИСЗ замедляется и обеспечивает радиовидимость 6…8 часов. 6…8 часов это то время, когда один спутник находится в рабочей зоне. Для обеспечения непрерывной связи на одной орбите необходимо расположить не менее трех спутников, а лучше 4.
p, blockquote 17,0,0,0,0 —>
Преимущества ИСЗ с ВСО большой размер зоны обслуживания.
p, blockquote 18,0,0,0,0 —>
Недостатки: необходимость слежения земных антенн за спутниками и переориентация этих антенн с заходящего спутника на восходящий.
p, blockquote 19,0,0,0,0 —>
ИСЗ на геостационарной орбите (ГСО)
ГСО это орбита, на которую если поставить спутник, он будет вращаться вместе с Землей с одинаковой скоростью. Он находится неподвижно относительно земной точки.
p, blockquote 20,0,0,0,0 —>
ГСО — круговая орбита с периодом обращения ИСЗ 24 часа, расположенная в плоскости экватора на высоте 35 875 км с поверхности Земли. Орбита синхронно вращается с вращением Земли, поэтому спутник находится неподвижно относительно земной поверхности.
p, blockquote 21,0,0,0,0 —>
- Зона обслуживания одного спутника достигает треть поверхности Земли, т.е. 3-х спутников достаточно для глобальной сети.
- Антенны земных станций не требуют систем слежения. Антенна неподвижна.
- Не требуют сложной наземной аппаратуры, могут обеспечивать большое покрытие, но в зонах не сильно приближенных к полюсам Земли.
В северных широтах спутник виден под малыми углами к горизонту и совсем не виден в приполярных областях.
Но если в южном полушарии это не так страшно, то в северном Скандинавские страны, Россия, Канада находятся достаточно близко к полюсу и там геостационарные спутники связь не обеспечивают.
- Ограничение на количество спутников на ГСО.
- Достаточно высокая цена самого аппарата ИСЗ и его запуска.
ИСЗ на низковысотной орбите (НВО)
В настоящее время развиваются спутники связи на низковысотной орбите.Спутники запускаются на круговые орбиты, бывает полярная орбита, которая проходит через нулевой меридиан, плоскость которых наклонена к плоскости экватора. Наличие большого количества спутников на разных орбитах, позволяет добиться высокого покрытия поверхности Земли этими системами связи.
p, blockquote 25,0,0,0,0 —>
Высота орбиты 200…2000 км над поверхностью Земли. Спутники относятся к легкому классу и для их запуска можно использовать недорогой носитель, либо дорогой носитель, который сразу забросит на орбиту два десятка аппаратов, которые потом выводятся в нужной точке. Покрытие может быть глобальное.
p, blockquote 26,1,0,0,0 —>
Главный недостаток ИСЗ на НВО, спутники вращаются по круговым низким орбитам на достаточно высокой линейной скорости и от момента, когда спутник выходит в ту зону, где находится абонент, до того момента, когда он из этой зоны выходит, может проходить 20-40 минут. Для того, чтобы обеспечить хорошее покрытие, нужно много спутников.
p, blockquote 27,0,0,0,0 —>
Новинки спутниковой связи Российской Федерации
Спутниковая связь оказывает неизбежное влияние на развитие разных индустриальных сфер, экономический рост государства и уровень жизни наций.
На сегодня формирование рыночного сегмента спутниковой связи невообразимо без сообщения с наземной сетевой системой. Любые изменения структуры сети могут основательно воздействовать на качество работы спутников.
Спутниковая связь имеет следующие последние нововведения:
- оптически-волоконные сети обусловили частичное вытеснение спутниковых магистралей;
- распространение антенных станций VSAT (Very Small Aperture Terminal);
- усовершенствование энергетической вооруженности космических аппаратов и их способности пропускать дистанционные сигналы с точек земли;
- спутники широких полос действия, оснащенные ретранслятором;
- средства с большими диапазонами частот;
- освоение орбит средней высоты.
Все эти инновационные приспособления привели к возможности обработки множества сигналов в космосе посредством между лучевых коммутаторов.
Благодаря последним механизмам передачи изображений видеофайлов бесплатное онлайн общение стало привычным для нынешнего времени.
Применение спутниковой связи в современном мире
Спутниковая связь — это передача информации с помощью искусственных спутников, находящихся на орбите Земли. Сегодня спутниковая связь широко применяется в различных сферах деятельности, играя важную роль в современном мире.
Телекоммуникации. Одним из основных применений спутниковой связи является телекоммуникация. Спутниковая связь позволяет операторам связи охватить большие территории и осуществлять передачу голосовой связи, интернета и телевизионных сигналов на значительные расстояния. Такая связь широко используется в сельской местности, где проводная связь оказывается экономически нецелесообразной.
Навигация. Спутниковая связь используется для определения местоположения объектов на Земле. Системы спутниковой навигации, такие как GPS (Global Positioning System), ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) и Galileo, предоставляют точное определение координат и позволяют ориентироваться в пространстве. Это находит применение в автомобильной навигации, аэропортах, мореплавании и других отраслях.
Метеорология. Спутниковая связь играет важную роль в метеорологических наблюдениях. Метеорологические спутники оборудованы различными сенсорами, с помощью которых проводятся наблюдения за погодными условиями на Земле. Они передают информацию о температуре, влажности, давлении и других параметрах атмосферы, что позволяет прогнозировать погоду и предупреждать о природных катастрофах.
Телевещание. Спутниковая связь во многом обеспечивает многочисленные телевизионные каналы. Трансляция живых событий, новостей, фильмов и многого другого осуществляется с помощью спутников. Это позволяет телекомпаниям расширить аудиторию и предоставить доступ к телевидению в отдаленных районах.
Научные исследования. Спутники широко используются в научных исследованиях различных областей. Они собирают данные о состоянии окружающей среды, космической погоде, изменениях климата и других явлениях. Благодаря спутниковой связи ученые получают ценную информацию, которая помогает понять и изучить различные процессы на Земле и в космосе.
Таким образом, спутниковая связь играет важную роль в современном мире, обеспечивая телекоммуникации, навигацию, метеорологические наблюдения, телевещание и научные исследования. Благодаря этой технологии мы можем быть связаны и получать информацию в любой точке планеты.
Спутниковые службы
В зависимости от назначения систем спутниковой связи и типа земной станции различают следующие службы:
- Фиксированная спутниковая служба для связи между станциями, расположенными в определенных фиксированных пунктах и для распределения телевизионных программ.
- Подвижная спутниковая служба для связи между подвижными станциями,размещенными на транспортных средствах или у абонентов.
- Радиовещательная спутниковая служба для передачи радио и телевизионных программ непосредственно на терминалы абонентов.
Фиксированные спутниковые службы
Начиналось всё с фиксированных спутниковых служб. Это связь с использованием космического ретранслятора между наземными станциями. И основное назначение это обеспечение связи в первую очередь для государственных нужд.
p, blockquote 36,0,0,0,0 —>
Фиксированные спутниковые службы начали использоваться государством для центральных телевизионных программ на удаленную территорию советского союза. Первоначально ФСС развивалась в направлении создания систем магистральной связи с применением наземных станций с диаметром антенн порядка 12…30 метров.
p, blockquote 37,0,0,0,0 —>
Фиксированная антенна с приемной станцией “Орбита”, диаметр антенны 12 метров. Система “Орбита” использовала спутники на высокоэллиптической орбите, это были первоначально спутники серии “Молния”. На эллипсе надо иметь 3 аппарата, как правило 4, чтобы обеспечить постоянную связь.
p, blockquote 38,0,0,0,0 —>
p, blockquote 39,0,0,1,0 —>
В настоящее время для фиксированных служб функционирует около 50 систем ФСС. Например, “Молния 3”.
p, blockquote 40,0,0,0,0 —>
p, blockquote 41,0,0,0,0 —>
На высокоэллиптической орбите используются аппараты, которые называются “Меридиан”. Спутники “Радуга” и “Горизонт” это геостационарные аппараты, которые обеспечивают фиксированную спутниковую связь. Intelsat это международная система.
p, blockquote 42,0,0,0,0 —>
Подвижные спутниковые службы
Особенностью большинства систем ПСС является маленький размер антенны терминала, что затрудняет прием сигнала. Востребованы на морском транспорте. Для того, чтобы мощность сигнала достигающего приемника была достаточной, применяют одно из двух решений:
- Спутники располагаются на геостационарной орбите поскольку эта орбита удалена от Земли на расстояние 35 786 км, на спутник требуется установить мощный передатчик. Этот подход используется системой Inmarsat. Подвижная спутниковая связь начала свое существование с международного договора по созданию системы Inmarsat, которая была первоначально ориентирована на обеспечение связи с морскими судами.
- Множество спутников располагается на наклонных или полярных НВО. Inmarsat и прочие системы основанные на спутниках, как правило предназначены для оказания коллективных услуг. А когда создается система на низковысотных спутниках, то можно за счет более низкой стоимость аппарата и низкой стоимости запуска, построить глобальную сеть, которая позволит Вам связываться из любой точки земного шара, через спутниковую сеть. Первой такой системой, была система Iridium.
Современная спутниковая связь, спутниковые системы
На сегодняшний день
существует два вида спутников: геостационарные и низкоорбитальные.
Геостационарными называются спутники, находящиеся на геостационарной орбите.(Геостационарная орбита — это орбита, лежащая в плоскости экватора на
высоте около 36 тыс. км над поверхностью Земли).
Спутник, находящийся
на геостационарной орбите для земного наблюдателя кажется висящим неподвижно и
это открывает возможности использования ИСЗ в качестве ретранслятора
телевизионных передач. С произвольной точки земной поверхности, с которой виден
геостационарный спутник, на него можно направлять электромагнитное излучение
земного передатчика используются по возможности высокие частоты, порядка 75-100
Ггц (l1=3-4 мм) Применение более коротких длин волн
ограничено сильным атмосферным поглощением в диапазоне 300 ГГц и выше Принятый
на геостационарном спутнике на длине волныl1 электромагнитный сигнал преобразуется в другую, более
низкую частоту порядка 10 Ггц (l2
= 3 см). Этот сигнал с помощью другой антенны спутника направляется на земную
поверхность
Для облучения передатчиком спутника поверхности Земли, на спутнике
не требуется антенна большого диаметра, так как это излучение должно быть
«размазано» на большой площади, называемой зоной обслуживания .
Важно, насколько спутник сохраняет свою геостационарную позицию на орбите. Если
спутник дрейфует, то он выходит, частично или полностью, из поля зрения
наземной приемной антенны
При этом телевизионный сигнал уменьшается, что
проявляется в исчезновении изображения на экране телевизора и появления шума
(«снега»). В таких случаях требуется корректировка ориентации
наземной антенны — вручную или автоматически.
Геостационарные спутники выполняют на
сегодняшний день
множество задач,
таких как:
телекоммуникация, радиоместоопределение(системы навигации gps, глонасс и др.),
главной задачей большинства геостационарных спутников является формирование изображений видимой земной поверхности. Спутниковые системы связи с геостационарными спутниками-ретрансляторами идеально подходят для
решения таких
задач, как
организация телевизионного и звукового вещания на обширных территориях и предоставление высококачественных телекоммуникационных услуг
абонентам в удаленных и труднодоступных регионах. Кроме того,
с их
помощью можно
быстро создавать крупномасштабные корпоративные сети
и резервировать наземные магистральные каналы связи большой протяженности
Также
сейчас проводится создание мультисервисных сетей
(объединяющих в едином пакете такие услуги, как передача данных, телефония, цифровое телевидение, видеоконференция и доступ в интернет) на
основе технологии VSAT.Также важно
подменить, что
всего три
геостационарных спутника способны охватить всю поверхность Земли.
Но у геостационарных спутников также есть
недостатки, наиболее важный из
них : На геостационарной орбите нельзя располагать слишком большое количество спутников связи,
так как
иначе они
начнут мешать работе друг
другу. Следовательно, кроме
геостационарных спутников, которые вскоре “заполонят” геостационарную орбиту нужно развивать и другие спутниковые системы-низкоорбитальные, что
сейчас и происходит.Как правило, к низкоорбитальным системам
спутниковой связи (ССС) (системы LEO) относят такие, для которых высота орбиты
находится в пределах 700-1500 км, масса спутников до 500 кг, орбитальная
группировка — от нескольких единиц до десятков спутников-ретрансляторов (СР)
Низкоорбитальные
системы позволяют обеспечить связь с терминалами, размещенными в полярных
широтах, и практически не имеют альтернативы при организации связи в регионах
со слаборазвитой инфраструктурой связи и низкой плотностью населения. Стоимость
услуг подвижной связи низкоорбитальными системами оказывается в несколько раз
дешевле аналогичных услуг, предоставляемых геостационарными системами за счет
использования недорогих абонентских станций и менее дорогого космического
сегмента. . Однако возникают
сложности управления группировкой таких спутников и поддержания непрерывности
связи.
И в
заключения хочется сказать, что Современные оптико-телевизионные космические
средства уже позволяют рассмотреть с орбиты предметы с размерами порядка метра
и передать полученное изображение через спутники-ретрансляторы абонентам.
Доклад на тему:
Современная спутниковая связь, спутниковые системы.
.
История спутниковой связи
В конце 1945 года мир увидел небольшую научную статью, которая посвящалась теоретическим возможностям улучшения связи (в первую очередь, расстояния между приемником и передатчиком) благодаря поднятию антенны на максимальную высоту.
Автором статьи «Внеземные ретрансляторы» стал английский ученый Артур Кларк. Это положило начало развития нового типа связи.
Какой же принцип работы имелся в виду?
Все довольно просто – на околоземную орбиту ученый предложил вывести большую антенну-ретранслятор, которая принимала бы сигналы от наземного источника и передавала бы его дальше.
Главным преимуществом являлась огромная зона покрытия, которую мог бы контролировать всего один спутник. Это существенно бы повысило качество сигнала, сняло бы лимит с количества принимающих станций и дополнительно не пришлось бы строить наземные ретрансляторы. США заинтересовались проектом в рамках решения проблем с трансатлантической телефонной связью.
Развитие спутниковых систем связи началось с запуска в космос первого аппарата «Эхо-1» (пассивный ретранслятор в виде металлизированного шара) в августе 1960 года.
Позже были разработаны ключевые стандарты спутниковой связи (рабочие частотные диапазоны), которые широко используются во всем мире.
Роль современных спутниковых систем в жизни человека
Современные системы навигации gps уже на протяжении нескольких лет представляют собой специальные спутниковые системы, которое необходимы для обеспечения сохранности и безопасности Вашего автотранспорта, а также просто помогают человеку в быту. Так, например, автомобильный gps навигатор представляет собой прибор с экраном, на котором точно отображено Ваше настоящее месторасположение на карте той местности, где находится автомобиль. Такой автомобильный gps навигатор обладает рядом существенных преимуществ, поэтому современные новые автомобили уже в заводских условиях обязательно оснащаются данными приборами. Кроме того внедрение gps навигации помогает водителю не только сориентироваться на местности и выбрать правильную дорогу, но и хранить большой объем информации, касающейся атласов и всех карт регионов. Также существует автомобильный gps навигатор, который представляет собой прибор, необходимый для обработки данных. Довольно часто такие устройства называют gps навигатор.
Главными преимуществами автомобильного gps навигатора является отображение автомобиля на карте в данный момент; поиск места назначения или адреса на карте; нахождение оптимального маршрута движения; различного рода подсказки (когда будет перекресток или нужный поворот), а также демонстрация движения по маршруту в графическом виде со звуковым сопровождением. Современные спутниковые системы могут также предоставлять услуги по определению позиции и измерению скорости и времени с применением спутника. Другими словами можно сказать, что внедрение gps навигации представляет собой глобальную навигационную систему, потому как в настоящее время такая система может использовать до 24 спутников.
В последнее время не меньшей популярностью среди большинства транспортных компаний, а также служб такси и многих других организаций, которые имеют собственный автопарк, пользуется система мониторинга транспорта. Такая система мониторинга, позволяет осуществлять контроль за любыми перемещениями транспорта, используя для этой цели спутниковые системы gps. Данный мониторинг транспорта позволяет, в случае возникновения такой необходимости, узнать точное местоположение автомобиля, подсчитать его пробег или простои, правильно вычислить оптимальный маршрут движения. Также стоит отметить и тот факт, что система мониторинга транспорта помогает существенно сократить расходы на ГСМ, улучшить дисциплину среди водителей, определить оптимальный маршрут движения между несколькими пунктами, что в свою очередь благоприятно сказывается на доходах предприятия, а также на эффективности работы всего автопарка.
Любая система мониторинга транспорта, как правило, состоит из двух частей — это бортовое оборудование (также его могут называть gps -контроллером) и программное обеспечение, которое осуществляет gps слежение и мониторинг. Довольно часто внедрение gps навигации для осуществления мониторинга транспорта предполагает установку бортового оборудования на подвижные объекты (автомобили, комбайны, тепловозы, морские суда и т.д.). К сожалению, несмотря на все разнообразие, gps системы, которые необходимы для слежения за транспортом, не могут сегодня продемонстрировать существенные отличия потребительских свойств и других технических характеристик, так как все эти системы служат только для осуществления контроля местоположения и состояния различных подвижных объектов. Однако, системы, осуществляющие мониторинг автотранспорта имеют некоторые отличия.
Во-первых, все gps –контроллеры классифицируются по объему внутренней памяти. При передвижении автомобиля все данные о его местоположении либо автоматически передаются диспетчеру, либо через определенные интервалы времени или расстояния, однако в любом случае все эти данные сохраняются во внутреннее памяти, которой оборудована система мониторинга транспорта. Стоит отметить, что некоторые бортовые устройства запоминают 15000 последних координат, а некоторые 60000 и больше. Вторым отличием является наличие или же отсутствие встроенного аккумулятора, необходимого для осуществления резервного питания, а также его емкость. Однако, несмотря на все свои отличия, можно сделать вывод о том, что такие беспроводные технологии, как системы мониторинга транспорта играют огромную роль для правильной и эффективной организации многих отраслей бизнеса.
Различные виды спутниковой связи
Спутниковая связь предоставляет различные виды услуг и выполняет различные функции. Вот некоторые из них:
- Спутники связи: основное предназначение спутников связи – передача сигналов связи между абонентами. Они обеспечивают широкополосную коммуникацию на дальние расстояния, что позволяет связывать людей со всего мира.
- Спутники навигации: спутники навигационной системы обеспечивают точное определение местоположения и позволяют навигировать объекты на поверхности Земли. Самой известной системой навигации является GPS (Глобальная спутниковая система).
- Спутники метеорологии: спутники метеорологического мониторинга наблюдают за состоянием атмосферы и позволяют прогнозировать погоду. Они осуществляют съемку Земли и передают информацию о состоянии погоды на различные центры и метеостанции.
- Спутники телевидения и радиовещания: спутники телевидения и радиовещания используются для распространения сигналов телевидения и радио на дальние расстояния. Они позволяют передавать телевизионные программы и радиостанции на любом расстоянии в режиме реального времени.
Каждый из этих видов спутниковой связи имеет свои особенности и требует специального оборудования для работы.