Системы исследования космического пространства

Сегментпользователь - это набор спутниковых ресиверов ипрограммное обеспечение доступнопользователей.Как пример можно рассмотреть космический сегмент GPSили ГЛОНАСС. Современная система GPS и Глонасс состоит из 24 спутников (21 основной и 3 запасных), которые вращаются по трем орбитам (Глонасс) и шести орбитам (GPS) (см. рисунок 4). Рисунок 4 – Расположение спутников на орбитах в СНС Глогасс и GPSОрбиты спутников почти круговые и расположены на высоте 19100 км - Глонасс и 20183 км - GPS. Система Глонасс имеет три орбитальные плоскости, наклон орбит 64,8º. Орбитальные плоскости спутников GPS наклонены под углом примерно 55º к экваториальной плоскости и смещены на 60º по долготе. Каждая из 6 орбитальных плоскостей содержит три равноотстоящих120º друг от друга. Спутник в прилегающей восточной плоскости находится на 40º к северу от спутника в прилегающей западной орбитальной плоскости. Радиусы орбиты около 26 тыс.км. Период обращения спутников составляет 12 часов звездного времени (звездные сутки - 23 часа 55 минут 56,6 секунды). Каждый спутник проходит над одной и той же точкойкаждый день примерно на 4 минуты раньше, чем вчера.На борту каждого спутника есть стандарты частоты, из которых наиболее стабильными являются водородные генераторы, солнечные батареи, двигатели коррекции орбиты, приемопередающее оборудование и компьютер. Сигналы, генерируемые гетеродином, называются стоп-сигналами. Две солнечные панели по 7,2 м² каждая обеспечивают спутник энергией и заряжают батареи для работы спутника в тени Земли.Стандарты частоты координируют и контролируют основную частоту - кварцевый стандарт частоты, который генерирует колебания на частоте 10,23 МГц, из которых создаются две несущие частоты L-диапазона:L 1 = 1575,42 МГц (длина волны 19,05 см),L 2 = 1227,60 МГц (длина волны 24,45 см).Информация накладывается на несущую частоту методом импульсно-фазовой модуляции и передается на Землю через антенну. Модуляция сигнала - это изменение любого параметра электрического сигнала: при амплитудной модуляции изменяется амплитуда сигнала, при частотной модуляции - частота сигнала, а при импульсно-фазовой модуляции фаза сигнала изменяется скачком на 180º.В системе ГЛОНАСС каждый спутник имеет свою частоту и общий код для всех спутников. Спутники GPS излучают одинаковые частоты L1, L2, но у каждого спутника есть свой персональный код - своя последовательность переключения фаз на 180 °, по которой спутник распознается. Причем частота L1 модулируется двумя типами кодов: C / A - кодом (код свободного доступа) и частота L2 - только P-кодом. Система кодов, генерируемых для спутников GPS, называется кодом Голда. Обе несущие дополнительно кодируютсянавигационное сообщение, содержащее данные об орбитах спутника, о параметрах атмосферы, о поправках к системному времени.[7,9,10]Основные проблемы, возникающие при работе и эксплуатацииКак и любая система спутниковые радиотехнические системы имеют свои проблемы, которые возникают в процессе работы и эксплуатации, ниже мы их и рассмотрим.Слабая помехозащищенность. Огромные расстояния между земными станциями и спутником приводят к тому, что отношение сигнал / шум в приемнике очень низкое (намного меньше, чем для большинства микроволновых каналов). Чтобы обеспечить приемлемую вероятность ошибки в этих условиях, необходимо использовать большие антенны, малошумящие элементы и сложные коды с исправлением ошибок. Особенно остро эта проблема стоит в системах мобильной связи, поскольку они имеют ограничения по размеру антенны и, как правило, по мощности передатчика.Влияние атмосферы. На качество спутниковой связи сильно влияют эффекты в тропосфере и ионосфере.Поглощение тропосферы. Поглощение сигнала атмосферой зависит от его частоты. Максимумы поглощения находятся на 22,3 ГГц (резонанс водяного пара) и 60 ГГц (кислородный резонанс). В целом поглощение существенно влияет на распространение сигналов выше 10 ГГц (то есть начиная с Ku-диапазона). Помимо поглощения, при распространении радиоволн в атмосфере возникает эффект затухания, который вызван различием показателей преломления разных слоев атмосферы.Задержка распространения сигнала. Проблема задержки распространения сигнала так или иначе затрагивает все системы спутниковой связи. Системы, использующие спутниковый ретранслятор на геостационарной орбите, имеют самую высокую задержку. В этом случае задержка из-за конечной скорости распространения радиоволн составляет около 250 мс, а с учетом задержек мультиплексирования, переключения и обработки сигнала общая задержка может составлять до 400 мс. Задержка распространения наиболее нежелательна в приложениях реального времени, таких как телефония. Более того, если время распространения сигнала по спутниковому каналу связи составляет 250 мс, разница во времени между репликами абонентов не может быть менее 500 мс.В некоторых системах (например, в системах VSAT, использующих звездообразную топологию) сигнал передается дважды по спутниковой линии связи (с терминала на центральный сайт и с центрального сайта на другой терминал). В этом случае общая задержка увеличивается вдвое.[2]Перспективы развития и пути совершенствованияЗа относительно короткий промежуток времени спутниковая технология превратилась из экспериментальной (Спутник в 1957 г.) в сложную и мощную. Мега-созвездия из тысяч спутников, предназначенные для обеспечения доступа к Интернету в любой точке Земли, находятся в стадии разработки. Будущие спутники связи будут иметь больше возможностей обработки данных, большую мощность и антенны с большей апертурой, которые позволят спутникам обрабатывать большую полосу пропускания. Дальнейшее совершенствование двигательных и энергетических систем спутников увеличит их срок службы до 20–30 лет с нынешних 10–15 лет. Кроме того, в разработке находятся другие технические новшества, такие как недорогие многоразовые ракеты-носители. По мере увеличения трафика видео, голоса и данных, требующего большей пропускной способности, нет недостатка в новых приложениях, которые будут стимулировать спрос на спутниковые услуги в ближайшие годы. Потребность в большей пропускной способности в сочетании с постоянными инновациями и развитием спутниковых технологий обеспечит долгосрочную жизнеспособность коммерческой спутниковой индустрии в 21 веке.[5]ЗаключениеВ заключение следует сказать, что спутниковые поисковые системы сейчас действительно очень популярны. И тому есть примеры. Спутниковая система GPS - одна из самых известных и используется большим количеством людей. Но это не все. Читая отзывы автомобилистов, можно сказать, что многие кражи или попытки вскрыть автомобиль и угнать его у преступников остались несовершенными, поскольку спутниковые системы позволяли максимально быстро установить, что в автомобиль проникли. Также следует сказать о системе телевидения, которая позволяет принимать сотни каналов со всего мира. На самом деле использование таких систем еще не полностью улучшено, поэтому они активно развиваются, что дает возможность максимально комфортной жизни человека. На такие системы стоит обратить внимание при работе с охранной сигнализацией для автомобилей, а также при выборе между аналоговым сигналом и цифровым.Список используемой литературы1. Спутниковая связь. URL: https://studme.org/118721/tehnika/sputnikovaya_svyaz. Дата обращения: 08.04.2021.2. История развития спутниковой связи. URL: https://infopedia.su/21xe686.html. Дата обращения: 08.04.2021.3. Камнев В.Е., Черкасов В.В., Чечин Г.В. Спутниковые сети связи. - М.: "Альпина Паблишер", 2004. - 536 с.4. Средства авиационной связи. URL: https://vuzlit.ru/2218047/bibliograficheskoe_opisanie#446. Дата обращения: 07.04.20215. Спутниковая связь.URL: https://www.britannica.com/technology/satellite-communication/Satellite-applications#ref288219. Дата обращения: 08.04.2021.6. Спутниковая связь. https://www.telenor.com/wp-content/uploads/2012/05/T92_4.pdf. Дата обращения: 07.04.2021.7. Петушков А.В., Тарелкин Е.П. Спутниковые системы и технологии позиционирования. Учебное пособие. СПб. 2015 г. 88 с.8. Основные параметры систем спутниковой связи. URL:https://helpiks.org/6-9719.html. Дата обращения: 08.04.2021.9. ГЛОНАСС. URL: glonass-iac.ru. Дата обращения: 08.04.2021.10. Харисова В.Н., Перова А.И., Болдина В.А. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. ИПРЖР. Москва. 1998 г. 387 с.