Sisteme Satelitare de Navigaţie

 

Sistemul Satelitar de Navigaţie Globală (Global Navigation Satellite System - GNSS) — este un sistem electrotehnic complex care constă dintr-un ansamblu de echipamente terestre şi cosmice care permite determinarea cu precizie ridicată a poziţiei (coordonate geografice şi altitudine) şi a parametrilor de mişcare (viteza şi direcţia mişcării etc.) pentru obiectele terestre, acvatice şi aeriene.

 

Elemente de bază
Elementele de bază ale sistemului satelitar de navigaţie sunt:

 

·         Constelaţia satelitară compusă din cîţiva (de la 2 la 30) sateliţi difuzînd semnale radio speciale;

 

·         Sistemul terestru de comandă şi control care conţine blocuri de măsurare a poziţiei curente a sateliţilor şi retransmisiune sateliţilor a informaţiei recepţionate pentru corectarea datelor despre orbite;

 

·         Echipamentul receptor ("receptoare GPS") utilizat pentru determinarea coordonatelor;

 

·         Opţional: sistem radio informaţional pentru transmisiunea utilizatorilor corecţiilor  ce permit mărirea considerabilă a preciziei de determinare a coordonatelor.

 

Principiu de funcţionare
Principiul de funcţionare a sistemelor satelitare de navigaţie se bazează pe măsurarea distanţei de la antena de pe obiect (coordonatele căruia urmează a fi obţinute) pînă la sateliţi, poziţia cărora este cunoscută cu o precizie foarte înaltă. Tabelul cu datele de poziţie a tuturor sateliţilor se numeşte almanah, acesta fiind necesar pentru fiecare receptor satelitar înainte de începerea măsurătorilor. De regulă, receptorul păstrează almanahul în memorie din momentul ultimei deconectări şi, dacă acesta din urmă este actual, îl utilizează instantaneu. Fiecare satelit transmite prin semnalul său întregul almanah. Astfel, fiind cunoscute distanţele pînă la cîţiva sateliţi ai sistemului, cu ajutorul construirilor geometrice simple, pe baza almanahului, se calculă poziţia obiectului în spaţiu.

 

Metoda de măsurare a distanţei de la satelit pînă la antena receptorului se bazează pe cunoaşterea vitezei de propagare a undelor radio. Pentru realizarea posibilităţii de măsurare a timpului de propagare a semnalului radio fiecare satelit al sistemului de navigaţie emite semnalele orei exacte conţinute în semnalul de navigaţie utilizînd ceasul atomic sincronizat cu ceasul sistemului. Ceasul receptorului satelitar este sincronizat cu ceasul sistemului şi la recepţionarea ulterioară a semnalelor se calculează întîrzierea între timpul de emitere, acesta fiind cuprins în semnalul de navigaţie, şi timpul de recepţionare a semnalului. Avînd aceste date receptorul de navigaţie calculează coordonatele antenei. Acumulînd şi procesînd aceste date pentru un interval anumit de timp, devine posibilă calcularea parametrilor de mişcare precum viteza (curentă, maximă, medie), drumul parcurs etc.

 

În realitate funcţionarea sistemului este mult mai complicată. Urmează lista unor probleme care cer nişte soluţii tehnice speciale:

 

·         Lipsa ceasului atomic în majoritatea receptoarelor de navigaţie. Acest neajuns de regulă este înlăturat prin cerinţa de recepţionare a datelor de la cel puţin trei (navigaţie 2D, fiind cunoscută altitudinea) sau patru (navigaţie 3D) sateliţi; (avînd semnal cel puţin de la un receptor este posibilă determinarea timpului cu precizie ridicată).

 

·         Neomogenitatea cîmpului gravitaţional al Pămîntului care afectează orbitele sateliţilor; 
Neomogenitatea atmosferei care condiţionează fluctuaţia vitezei şi direcţie de propagare a undelor radio;

 

Reflectarea semnalelor de la obiecte terestre, mai semnificativă în arii urbane;

 

·         Imposibilitatea amplasării pe sateliţi a emiţătoarelor cu capacitate mare, ceea ce condiţionează posibilitatea recepţionării semnalelor doar în condiţii de vizibilitate directă şi în aer liber.

 

Situaţia la zi
În momentul de faţă funcţionează sau sunt în curs de lansare următoarele sisteme satelitare de navigaţie:

 

NAVSTAR (GPS)
Este cunoscută prin denumirea GPS. Aparţine Ministerului de apărare al SUA şi este 
unicul sistem de acest fel complet funcţional în prezent.

 

ГЛОНАСС
Aparţine Ministerului de apărare al Federaţiei Ruse. Este la etapa desfăşurării repetate a constelaţiei satelitare (starea optimă a constelaţiei satelitare lansate în Uniunea Sovietică se datează cu anii 1993—1995). Se utilizează ca un sistem auxiliar care îmbunătăţeşte rezultatele poziţionării GPS în ariile cu construcţii compacte şi la latitudinile polare.

 

GALILEO
Sistem european, fiind la etapa de creare a constelaţiei de sateliţi.

 

БЕЙДОУ
Subsistem GNSS în curs de dezvoltare în China. Este destinat pentru utilizarea în limitele ţării. Particularitatea acestui sistem constă în untr-un număr redus de sateliţi ce evoluează pe orbita geostaţionară.

 

IRNSS
Sistemul Indian satelitar de navigaţie, în curs de dezvoltare.