Индийская региональная навигационная спутниковая система ( IRNSS ) с рабочим названием NavIC (аббревиатура от « Навигация с индийским созвездием» ; также nāvik «моряк» или «навигатор» на индийских языках) [2] представляет собой автономную региональную спутниковую навигационную систему, которая предоставляет услуги точного позиционирования и синхронизации в режиме реального времени. [3] Он охватывает Индию и регион протяженностью 1500 км (930 миль) вокруг нее, с планами дальнейшего расширения. Расширенная зона обслуживания расположена между основной зоной обслуживания и прямоугольной зоной, заключенной между 30-й параллелью юга и 50-й параллелью севера , а также между 30-м меридианом востока и 130-м меридианом востока , на расстоянии 1500–6000 км (930–3730 миль) за пределами границ, где некоторые спутников NavIC видны, но их положение не всегда можно вычислить с гарантированной точностью. [4] В настоящее время система состоит из группировки из восьми [5] спутников, [6] [7] с двумя дополнительными спутниками на земле в режиме ожидания. [8]
По состоянию на 2018 год группировка находится на орбите. [9] [10] [11] [12] NavIC будет предоставлять два уровня обслуживания: «стандартную службу позиционирования», которая будет открыта для гражданского использования, и «ограниченную службу». ( зашифрованное ) для авторизованных пользователей (в том числе военных).
Трекеры на базе NavIC являются обязательными для коммерческих автомобилей в Индии [13] [14] , а некоторые потребительские мобильные телефоны с их поддержкой доступны с первой половины 2020 года. [15] [16] [17] [18] [19] ]
Планируется расширить систему NavIC за счет увеличения размера ее группировки с 7 до 11. [20]
Система была разработана отчасти потому, что доступ к контролируемым иностранным правительством глобальным навигационным спутниковым системам не гарантируется во враждебных ситуациях, как это произошло с индийскими военными в 1999 году, когда Соединенные Штаты отклонили запрос Индии на данные Глобальной системы позиционирования (GPS) для Каргила . регион , который предоставил бы жизненно важную информацию. [21] Правительство Индии одобрило проект в мае 2006 года. [22]
В рамках проекта Индийская организация космических исследований (ISRO) 28 мая 2013 года открыла новый центр спутниковой навигации на территории кампуса ISRO Deep Space Network (DSN) в Бьялу , штат Карнатака. [23] Сеть из 21 дальномерной станции. Расположенные по всей стране, они будут предоставлять данные для определения орбиты спутников и мониторинга навигационного сигнала.
Была заявлена цель полного контроля со стороны Индии, при этом космический сегмент, наземный сегмент и пользовательские приемники будут построены в Индии. Его расположение в низких широтах облегчает покрытие спутниками с малым наклонением . Три спутника будут находиться на геостационарной орбите над Индийским океаном . Нацеливание ракет может стать важным военным применением созвездия. [24]
Ожидается, что общая стоимость проекта составит 14,2 миллиарда фунтов стерлингов (178 миллионов долларов США), при этом стоимость наземного сегмента составит 3 миллиарда фунтов стерлингов (38 миллионов долларов США), стоимость каждого спутника - 1,5 миллиарда фунтов стерлингов (19 миллионов долларов США), а PSLV - 1,5 миллиарда фунтов стерлингов (19 миллионов долларов США) . Ракета версии XL стоимостью около 1,3 миллиарда фунтов стерлингов (16 миллионов долларов США). Запланированные семь ракет потребовали бы затрат около 9,1 миллиарда фунтов стерлингов (114 миллионов долларов США). [8] [25] [26]
Необходимость в замене двух спутников и запусков PSLV-XL изменила первоначальный бюджет: Контролер и генеральный аудитор Индии сообщил, что расходы (по состоянию на март 2017 года) составили 22,46 миллиарда фунтов стерлингов (281 миллион долларов США). [1]
Сигнал NavIC в космосе ICD был выпущен для оценки в сентябре 2014 года. [27]
С 1 апреля 2019 года использование систем слежения за транспортными средствами на базе NavIC, соответствующих стандарту AIS 140, стало обязательным для всех коммерческих автомобилей в Индии. [13] [14]
В 2020 году Qualcomm выпустила четыре чипсета Snapdragon 4G и один чипсет 5G с поддержкой NavIC. [28] [29] Планируется, что NavIC будет доступен для гражданского использования в мобильных устройствах после того, как Qualcomm и ISRO подписали соглашение. [15] [30] Для повышения совместимости с существующим оборудованием ISRO добавит поддержку диапазона L1. Для стратегического применения также появится поддержка длинных кодов. [31] [32]
В соответствии с Законом о полномочиях национальной обороны 2020 года министр обороны США по согласованию с директором национальной разведки определил NavIC, Galileo и QZSS в качестве союзных навигационных спутниковых систем. [33]
В апреле 2010 года сообщалось, что Индия планирует начать запуск спутников к концу 2011 года из расчета один спутник каждые шесть месяцев. Это должно было сделать NavIC функциональным к 2015 году. Но программа была отложена, [34] и Индия также запустила 3 новых спутника в дополнение к ней. [35]
Семь спутников с префиксом «IRNSS-1» составят космический сегмент IRNSS. IRNSS-1A , первый из семи спутников, был запущен 1 июля 2013 года. [36] [37] IRNSS-1B был запущен 4 апреля 2014 года на борту ракеты PSLV-C24. Спутник выведен на геостационарную орбиту . [38] IRNSS-1C был запущен 16 октября 2014 г., [39] IRNSS-1D 28 марта 2015 г., [40] IRNSS-1E 20 января 2016 г., [41] IRNSS-1F 10 марта 2016 г. и IRNSS-1G был запущен запущен 28 апреля 2016 г. [42]
Восьмой спутник IRNSS-1H , который должен был заменить IRNSS-1A, не удалось развернуть 31 августа 2017 года из-за того, что тепловые экраны не отделились от 4-й ступени ракеты. [43] IRNSS-1I был запущен 12 апреля 2018 года на его замену. [44] [45]
Система IRNSS состоит из космического сегмента и наземного сегмента поддержки .
Группировка состоит из 7 спутников. Три из семи спутников расположены на геостационарной орбите (GEO) на долготах 32,5 ° E, 83 ° E и 131,5 ° E, примерно в 36 000 км (22 000 миль) над поверхностью Земли. Остальные четыре спутника находятся на наклонной геосинхронной орбите (ГСО). Два из них пересекают экватор на 55° восточной долготы, а два — на 111,75° восточной долготы. [46] [47] [48]
Наземный сегмент отвечает за обслуживание и эксплуатацию группировки IRNSS. В состав наземного сегмента входят: [46]
IRSCF работает на Главном пункте управления (MCF) в Хасане и Бхопале. MCF передает навигационные данные и используется для отслеживания, телеметрии и командных функций. [49] Семь 7,2-метровых (24 фута) FCA и два 11-метровых (36 фута) FMA IRSCF в настоящее время работают для LEOP и на орбитальных этапах спутников IRNSS. [46] [50]
Созданный в Бялалу ИНК осуществляет дистанционные операции и сбор данных со всеми наземными станциями. Навигационные центры ISRO (INC) работают в Бьялалу, Бангалоре и Лакхнау. INC1 (Бьялалу) и INC2 (Лакнау) вместе обеспечивают бесперебойную работу с резервированием. [51]
16 IRIMS в настоящее время работают и поддерживают операции IRNSS [52]. Еще несколько планируется построить в Брунее, Индонезии, Австралии, России, Франции и Японии. [53] Выбор диапазона CDMA осуществляется четырьмя станциями IRCDR на регулярной основе для всех спутников IRNSS. IRNWT был создан и обеспечивает системное время IRNSS с точностью 2 нс (2,0 × 10 −9 с ) (2 сигма) относительно UTC . Лазерная локация проводится при поддержке станций ILRS по всему миру. Навигационное программное обеспечение работает в INC с 1 августа 2013 года. Все навигационные параметры, такие как спутниковые эфемериды , поправки часов, параметры целостности и вторичные параметры, такие как поправки ионной задержки, сдвиги времени относительно UTC и других GNSS , альманах , текстовое сообщение и параметры ориентации Земли генерируются и загружаются на космический корабль автоматически. IRDCN установила наземную связь и связь VSAT между наземными станциями. По состоянию на март 2021 года ISRO и JAXA проводят эксперименты по калибровке и проверке наземной опорной станции NavIC в Японии. [54] ISRO также обсуждает с CNES вопрос о создании наземной опорной станции NavIC во Франции. [55] ISRO планирует разместить наземную станцию NavIC на Кокосовых островах (Килинг) и ведет переговоры с Австралийским космическим агентством . [56]
Сигналы NavIC будут состоять из стандартной службы позиционирования и ограниченной службы. Оба будут передаваться в диапазонах L5 (1176,45 МГц) и S (2492,028 МГц). [57] Сигнал SPS будет модулироваться сигналом BPSK частотой 1 МГц . Ограниченная служба будет использовать BOC(5,2) . Сами навигационные сигналы будут передаваться на частотах L5 (1176,45 МГц) и S (2492,028 МГц) и транслироваться через фазированную антенную решетку для поддержания необходимого покрытия и мощности сигнала. Спутники будут весить примерно 1330 кг (2930 фунтов), а их солнечные панели будут генерировать 1400 Вт.
Интерфейс обмена сообщениями встроен в систему NavIC. Эта функция позволяет командному центру отправлять предупреждения в определенную географическую область. Например, рыбаки, использующие систему, могут быть предупреждены о циклоне. [58]
Система стандартной службы позиционирования предназначена для обеспечения абсолютной точности определения местоположения от 5 до 10 метров на всей территории Индии и точности около 20 метров (66 футов) в Индийском океане, а также в регионе протяженностью примерно 1500 км (930 миль). ) вокруг Индии. [59] [60] GPS, для сравнения, имеет точность определения местоположения 5 м в идеальных условиях. [61] Однако, в отличие от GPS, которая зависит только от L-диапазона, NavIC имеет две частоты (диапазоны S и L). Когда низкочастотный сигнал проходит через атмосферу, его скорость изменяется из-за атмосферных возмущений. GPS зависит от модели атмосферы для оценки ошибки частоты, и ей приходится время от времени обновлять эту модель, чтобы оценить точную ошибку. В NavIC фактическая задержка оценивается путем измерения разницы задержек двух частот (диапазонов S и L). Таким образом, NavIC не зависит от какой-либо модели при определении ошибки частоты и может быть более точным, чем GPS. [62]
В 2017 году было объявлено, что все три рубидиевых атомных часов , поставленных SpectraTime на борту IRNSS-1A , вышли из строя, что отражает аналогичные сбои в созвездии Галилео Европейского Союза. [63] [64] Первый сбой произошел в июле 2016 года, вскоре за ним последовали еще двое часов на IRNSS-1A. Это сделало спутник нефункциональным и потребовало замены. [65] ISRO сообщила, что заменила атомные часы на двух резервных спутниках, IRNSS-1H и IRNSS-1I, в июне 2017 года. [20] Последующий запуск IRNSS-1H в качестве замены IRNSS-1A оказался неудачным, когда Миссия PSLV-C39 провалилась 31 августа 2017 года. [20] [66] Второй резервный спутник, IRNSS-1I, был успешно выведен на орбиту 12 апреля 2018 года. [67]
В июле 2017 года сообщалось, что еще двое часов в навигационной системе также начали проявлять признаки неисправности, в результате чего общее количество вышедших из строя часов достигло пяти . доведя счет до 9 из 24 на орбите. [68]
В целях продления срока службы навигационного спутника ISRO использует только одни рубидиевые атомные часы вместо двух на остальных спутниках. [20]
По состоянию на май 2023 года [update]только четыре спутника способны предоставлять навигационные услуги [69] , что является минимальным количеством, необходимым для продолжения работы службы. [70]
Чтобы уменьшить зависимость от импортных стандартов частоты , Центр космических приложений ISRO (SAC) в Ахмедабаде работал над отечественными атомными часами на основе рубидия . [3] [71] [72] [73] Чтобы преодолеть сбои часов на навигационных спутниках первого поколения и их последующее влияние на службы определения местоположения, навигации и времени NavIC , эти новые часы дополнят импортированные атомные часы в навигационных системах следующего поколения. спутники. [74] [75] [76] [77]
5 июля 2017 года ISRO и Израильское космическое агентство (ISA) подписали Меморандум о взаимопонимании по сотрудничеству в области космической квалификации рубидиевого стандарта на основе модели AccuBeat AR133A и его тестирования на спутнике ISRO. [5]
Министерство космоса Индии в своем 12-м пятилетнем плане (FYP) (2012–2017 гг.) заявило об увеличении количества спутников в группировке с 7 до 11 для расширения зоны покрытия. [73] Эти дополнительные четыре спутника будут изготовлены в течение 12-го финансового года и запущены в начале 13-го финансового года на геостационарную орбиту с наклонением 42°. [78] [79] Кроме того, была начата разработка атомных часов индийского производства, пригодных для использования в космосе, [72] наряду с инициативой по исследованию и разработке полностью оптических атомных часов (сверхстабильных для IRNSS и связи в дальнем космосе ). [71] [73]
ISRO запустит пять спутников следующего поколения с новой полезной нагрузкой и увеличенным сроком службы до 12 лет. Пять новых спутников, а именно. НВС-01, НВС-02, НВС-03, НВС-04 и НВС-05 дополнят и дополнят существующую группировку спутников. Новые спутники будут работать в диапазонах L5 и S, в навигационной полезной нагрузке будет использоваться новый совместимый гражданский сигнал в диапазоне L1 и будут использовать индийский рубидиевый атомный стандарт частоты (iRAFS). [77] [80] [81] [82] Это Внедрение нового диапазона L1 поможет облегчить распространение NavIC в портативных интеллектуальных устройствах и устройствах IoT с маломощной навигационной системой. NVS-01 является заменой спутника IRNSS-1G и будет запущен на GSLV в 2023 году. [83] [49]
Исследование и анализ Глобальной индийской навигационной системы (GINS) было начато в рамках технологических и политических инициатив 12-го финансового года (2012–2017 гг.). [71] Предполагается, что система будет состоять из 24 спутников, расположенных на высоте 24 000 км (14 913 миль) над Землей. По состоянию на 2013 год [update]обязательная регистрация частотного спектра орбит спутников ГИНС в международном пространстве завершена. [84] В соответствии с новым проектом политики 2021 года, [85] ISRO и Министерство космоса (DoS) работают над расширением зоны действия NavIC от регионального до глобального, которая будет независимой от других подобных систем, действующих в настоящее время, а именно GPS , ГЛОНАСС , BeiDou и Galileo при этом остается совместимой и бесплатной для глобального публичного использования. [86] ISRO предложила правительству Индии расширить группировку для глобального покрытия, первоначально разместив двенадцать спутников на средней околоземной орбите (MEO). [31]
Группировка состоит из семи активных спутников. Три из семи спутников группировки расположены на геостационарной орбите (GEO), а четыре — на наклонной геостационарной орбите (IGSO). Все спутники, запущенные или предложенные для системы, следующие:
Проект по созданию IRNSS стоимостью рупий.
В июне 2006 года правительство Союза одобрило выделение 1420 крор.
ISTRAC создал сеть станций для поддержки спутников IRNSS, состоящую из четырех станций IRCDR (Хассан, Бхопал, Джодхпур и Шиллонг), 16 станций IRIMS (Бангалор, Хасан, Бхопал, Джодхпур, Шиллонг, Дехрадун, Порт-Блэр, Махендрагири, Лакнау, Калькутта, Удайпур, Шаднагар, Пуна и Маврикий).
ISTRAC также создал Навигационный центр ISRO-1, включая объект IRNWT в Бангалоре, и Навигационный центр ISRO-2, включая объект IRNWT в Лакхнау.
Бруней, Индонезия, Австралия, Россия, Франция, Япония (IRIMS)
По словам представителей ISRO, в настоящее время только четыре спутника IRNSS способны предоставлять услуги определения местоположения.
Остальные спутники можно использовать только для передачи сообщений, например, для предупреждения о стихийных бедствиях или сообщений о потенциальных рыболовных зонах для рыбаков.
Для определения положения и времени требуется минимум четыре спутника.
NavIC предлагает услугу коротких сообщений для пользователей в индийском регионе через спутники IRNSS-1A и 1E.