Geostacionarni sateliti - pozicioniranje

[- Sizif -]

Ne zanima me kako se pozicionira uz pomoć geostacionarnih satelita, to je jasno, nego kako se njih (naprimjer satelite koji se koriste za GPS) pozicionira i kako ih se održava na fiksnim geostacionarnim pozicijama?

Po mojoj pretpostavci, da bi se neki satelit geostracionarno pozicionirao, njemu su potrebne najmanje tri referentne točke na zemlji (kao što je i u obrnutom slučaju, kad se pak nešto na zemlji pozicionira u odnosu na njih).

1) Jesam li u pravu?
2) Što se koristi za referentne točke na zemlji?

Obodna brzina bi trebala biti savršeno podešena, a ništa nije savršeno u praksi.

3) postoje li raketni motori za mikrokorekcije na svakom takvom geostacionarnom satelitu?
4) Ako da, koliko su česte te korekcije?

Ako netko zna odgovor na ta četiri pitanja...

[Garofeeder]

GPS sateliti nisu geostacionarni, oni su uglavnom komunikacijski.

[- Sizif -]

To nema smisla. Kako bi onda služili u geolociranju? Potrebne su minimalno tri referentne, fiksne točke.

Upravo sam našao nešto na tu temu...

The European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS) is a satellite based augmentation system (SBAS) developed by the European Space Agency and EUROCONTROL on behalf of the European Commission. Currently, it supplements the GPS by reporting on the reliability and accuracy of their positioning data and sending out corrections. The system will supplement Galileo in a future version.

EGNOS consists of a network of about 40 ground stations and 3 geostationary satellites.

No rekoh, kako se održava 'savršeno' precizna obodna brzina koja je potrebna za održavanje geostacionarne lokacije...

[C. F. Gauss]

- Sizif - kaže:

To nema smisla. Kako bi onda služili u geolociranju? Potrebne su minimalno tri referentne, fiksne točke.

Da, potrebne su tri fiksne tocke, ne tri fiksni sateliti. Ako znas gdje se nalazi odredjeni satelit u datom trenutku dobis fiksnu tocku. Posto je i pozicija GPS-sensora na zemlji fiksna na povrsini zemlje i posto su sateliti uzasno brzi (vjerojatno 7-8 km na sekundu), vjerojatno bi bio dovoljan signal i od dva satelita sa dva mjerenja malim razmakom, jer znamo da smo na zemljinoj kori a znamo i poziciju, brzinu i smjer satelita.

GPS/Galileo/GLONASS-sateliti zbog preciznosti lokalizacije kruze jako nisko i s time se vrte puno brze nego sto zemlja rotira (a svaki sistem ih ima hrpu, neznam, 20+ ili koliko vec...).

I da, geostationarni sateliti imaju pogon za korekturu orbite.

Inace su udaljeni jako daleko od zemlje, 36.000 km (lako izracunati), dakle izmedju geostationarnih satelita i zemlje stanu jos 3 zemlje. Vecina satelita zuji puno nize i s time puno brze okolo.

[antet]

Istina, EGNOS koristi geostacionirane satelite (trenutno dva aktiva, treci na testiranju), ali samo za komunikaciju.
Potrebni podaci dolaze od 40-ak zemaljskih stanica, izracunata korekcija signala salje se na satelite, te se onda taj signal preko satelita reemitira na cijekom podrucju Evrope.

Takodjer, sateliti za navigaciju (a i vecina ostalih) imaju motore za korekciju putanje.
No, sva 4 GNSS sustava koriste satelite koji nisu u geostacioniranoj orbiti, nego dosta nize, koriste orbite od 19 do 23 tisuce km, obidju Zemlju za 11 do 14 sati.

Orbite nisu savrsene, no stanice na Zemlji (sa poznatim pozicijama) prate satelite (radar, dopler efekt, laseri...), izracunavaju pogreske te ih salju na svaki satelit.

Da bi izracunao poziciju, svaki prijemnik mora znati poziciju satelita. Navigacijski signal sadrzi vrijeme slanja, status satelita, tocne podatke o orbiti satelita (4 sata tocni), te almanac sa manje preciznim podacima o orbitama svih satelita (dva tjedna tocni).
Update tih podataka se radi svaka 24 sata, bez toga nakon nekog vremena sustav gubi preciznost.

[- Sizif -]

A tako, hvala na odgovorima @Gauss i @antet... logični su.

Ali taj EGNOS, zašto je na tako visokoj, geostacionarnoj orbiti, ako se to nema namjeru koristiti kao direktna triangulacija u GPS sustavu?

[C. F. Gauss]

antet kaže:

...koriste orbite od 19 do 23 tisuce km...

Da me neko pitao rekao bi maks 1-2000 km, mislio sam da zuje okolo skroz nisko, malo iznad glava ISS-ovaca.

Mada mi nije jasno cemu ih treba toliko kad su toliko udaljeni.

[MrBlc]

- Sizif - kaže:

Ali taj EGNOS, zašto je na tako visokoj, geostacionarnoj orbiti, ako se to nema namjeru koristiti kao direktna triangulacija u GPS sustavu?

Da nisu u geosinkronoj orbiti, par sati bi pokrivali Europu, pa bi onda neki dulji period pokrivali neko drugo područje. Odnosno, da bi se osiguralo konstantno pokrivanje nekog područja treba osigurati velik broj satelita.

Iz istog razloga su sateliti za broadcast satelitske televizije geostacionarni - oni uvijek pokrivaju isto područje. Ok, kod njih postoji dodatni razlog, a to je što mogu odašiljati manjom snagom jer se love usmjerenom antenom, što bi bilo skupo, nepraktično i sklono prekidima i greškama da nisu geostacionarni sateliti.

[antet]

- Sizif - kaže:

A tako, hvala na odgovorima @Gauss i @antet... logični su.

Ali taj EGNOS, zašto je na tako visokoj, geostacionarnoj orbiti, ako se to nema namjeru koristiti kao direktna triangulacija u GPS sustavu?

Zasto oni?
Pa sa samo tri satelita (2 aktivna) pokriven je prostor od Islanda do pola Ukrajina, te od Norveske do zapadne Afrike.
Uz to radi se o komercijanim satelitima, te je time sam sustav znacajno jeftiniji.
Bilo koje drugo rijesenje za tako veliki prostor je mnogo skuplje i kompliciranije.

Sam EGNOS signal dostupan je i preko interneta.

C. F. Gauss kaže:

Da me neko pitao rekao bi maks 1-2000 km, mislio sam da zuje okolo skroz nisko, malo iznad glava ISS-ovaca.

Mada mi nije jasno cemu ih treba toliko kad su toliko udaljeni.

GPS sateliti u svojim orbitama naprave dva kruga oko Zemlje svaki dan.
Sa prvotnim konceptom od 4 satelita u 6 orbita, svaka pozicija na Zemlji vidljiva je s bar 4 satelita. Trenutno je 31 u orbiti, i svaka pozicija je vidljiva s barem 9 satelita. (Ovo je za GPS)
Tocnost odredjivanja pozicije ovisi i poziciji samih satelita, ako su npr. svi na jednoj strani svijeta, tocnost je manja.
Sa sto vise vidljiivh satelita, preciznost je veca.

[BolajiBadejo]

antet kaže:

Zasto oni?
Pa sa samo tri satelita (2 aktivna) pokriven je prostor od Islanda do pola Ukrajina, te od Norveske do zapadne Afrike.
Uz to radi se o komercijanim satelitima, te je time sam sustav znacajno jeftiniji.
Bilo koje drugo rijesenje za tako veliki prostor je mnogo skuplje i kompliciranije.

Sam EGNOS signal dostupan je i preko interneta.




GPS sateliti u svojim orbitama naprave dva kruga oko Zemlje svaki dan.
Sa prvotnim konceptom od 4 satelita u 6 orbita, svaka pozicija na Zemlji vidljiva je s bar 4 satelita. Trenutno je 31 u orbiti, i svaka pozicija je vidljiva s barem 9 satelita. (Ovo je za GPS)
Tocnost odredjivanja pozicije ovisi i poziciji samih satelita, ako su npr. svi na jednoj strani svijeta, tocnost je manja.
Sa sto vise vidljiivh satelita, preciznost je veca.

Nije dovoljno da je satelit vidljiv, mora biti i na određenoj visini iznad horizonta jer ako je prenisko nije upotrebljiv - ionosferska i troposferska refrakcija.

Inače GPS sateliti imaju neš malo goriva za korekcije orbite, ali kako se radi o malim količinama onda svaka korekcija orbite i paljenje motora traje po par tjedana

[antet]

Nasao sam za Block IIF GPS satelite podatke.
Prilikom lansiranja imaju 1630 kg, za gorivo 145 kg hidrazina (mono propelant), 12 mlaznica s potiskom od 4 N (MR-111) te 4 sa potiskom od 22 N (MR-106)
To gorivo im je dovoljno za 15 godina u orbiti.

[Roodonja]

.

[buber]

Hm, pa ako GPS sateliti te tri referentne točke na Zemlji u datom trenutku lociraju radiovalovima koji se obično kreću brzinom svjetlosti, ne vidim u čemu bi za praktične svrhe bila razlika jel su fiksirani nad jednom točkom ili mile brzinom od nekoliko tisuća kilometara u sekundi. S druge strane, velika je prednost i ušteda ako krećući se pokrivaju veće površine.

[MrBlc]

buber kaže:

Hm, pa ako GPS sateliti te tri referentne točke na Zemlji u datom trenutku lociraju radiovalovima koji se obično kreću brzinom svjetlosti, ne vidim u čemu bi za praktične svrhe bila razlika jel su fiksirani nad jednom točkom ili mile brzinom od nekoliko tisuća kilometara u sekundi.

Nisam detaljno proučavao, ali mislim da bi geostacionarna pozicija pojednostavnila proračun po pitanju relativističkih efekata. Međutim, kako ga ne bi općenito eliminirala, mislim da to ne radi značajnu razliku.

buber kaže:

S druge strane, velika je prednost i ušteda ako krećući se pokrivaju veće površine.

Zapravo, pokrivena površina je uvijek ista. Krećući se zapravo se samo mijenja područje preciznije pokrivenosti, što u nekim aplikacijama može imati određene prednosti (ako je bitno precizno odrediti položaj, a nije bitno da isti bude određen par sati kasnije ili ranije).

Ono gdje je najveća razlika je u tome što geostacionarna orbita diktira visinu. Veća visina satelita traži veću snagu emitiranog signala, što traži više energije, veće panele, veću masu satelita, veću površinu u koju mogu udariti objekti , pa to onda opet traži i više goriva za korekcije položaj, ali je i veća mogućnost kvara/oštećenja.

Drugi problem je što signal dulje putuje, prolazi kroz veći gradijent gravitacije, općenito je više faktora koji mogu utjecati na brzinu signala, pa je i složenija kalkulacija zbog toga i veća mogućnost greške zbog faktora koje nije moguće predvidjeti u kalkulaciji.

[Garofeeder]

MrBlc kaže:

Nisam detaljno proučavao, ali mislim da bi geostacionarna pozicija pojednostavnila proračun po pitanju relativističkih efekata. Međutim, kako ga ne bi općenito eliminirala, mislim da to ne radi značajnu razliku.



Zapravo, pokrivena površina je uvijek ista. Krećući se zapravo se samo mijenja područje preciznije pokrivenosti, što u nekim aplikacijama može imati određene prednosti (ako je bitno precizno odrediti položaj, a nije bitno da isti bude određen par sati kasnije ili ranije).

Ono gdje je najveća razlika je u tome što geostacionarna orbita diktira visinu. Veća visina satelita traži veću snagu emitiranog signala, što traži više energije, veće panele, veću masu satelita, veću površinu u koju mogu udariti objekti , pa to onda opet traži i više goriva za korekcije položaj, ali je i veća mogućnost kvara/oštećenja.

Drugi problem je što signal dulje putuje, prolazi kroz veći gradijent gravitacije, općenito je više faktora koji mogu utjecati na brzinu signala, pa je i složenija kalkulacija zbog toga i veća mogućnost greške zbog faktora koje nije moguće predvidjeti u kalkulaciji.

Geostacionarna orbita je iskljucivo iznad ekvatora, pokrivenost vecih sirina bila bi problem. Triangulacija na svim sirinama bi se svela na nekoliko satelita poslaganih po liniji.

[- Sizif -]

C. F. Gauss kaže:

Posto je i pozicija GPS-sensora na zemlji fiksna na povrsini zemlje i posto su sateliti uzasno brzi (vjerojatno 7-8 km na sekundu), vjerojatno bi bio dovoljan signal i od dva satelita sa dva mjerenja malim razmakom, jer znamo da smo na zemljinoj kori a znamo i poziciju, brzinu i smjer satelita.

Ovo sam zaboravio pitati, ako znaš... kako su raspoređeni ti 'senzori' na zemlji prema kojima se pozicioniraju sateliti, kako oni zapravo izgledaju, imaš li neki link na tekst s opisom i fotografiju?

[BolajiBadejo]

- Sizif - kaže:

Ovo sam zaboravio pitati, ako znaš... kako su raspoređeni ti 'senzori' na zemlji prema kojima se pozicioniraju sateliti, kako oni zapravo izgledaju, imaš li neki link na tekst s opisom i fotografiju?

Opis:

https://www.gps.gov/systems/gps/control/

Lokacije



Antene

[C. F. Gauss]

- Sizif - kaže:

Ovo sam zaboravio pitati, ako znaš... kako su raspoređeni ti 'senzori' na zemlji prema kojima se pozicioniraju sateliti, kako oni zapravo izgledaju, imaš li neki link na tekst s opisom i fotografiju?

Sa "senzor" sam mislio na obicni GPS-prijemnik sto se nosi sobom, ili u autu, brodu etc. No ti si vjerojatno mislio na ono sto je u odgovoru dao Balejo. Inace, sateliti se ne "pozicioniraju" (mogu mozda minimalno korigirati orbitu nekim mini-pogonom), te stanice na zemlji se koriste za tocno pracenje satelita i aktualiziranje tih podataka na satelitima (jer sateliti opet te podatke koliko znam salju prijemniku). Sateliti se krecu kako se krecu, otkad je zadnji stupanj rakete (s kojom su puknuti u orbitu) izgorio, oni su u slobodnom padu (ne osjete gravitaciju).

[- Sizif -]

C. F. Gauss kaže:

Sa "senzor" sam mislio na obicni GPS-prijemnik sto se nosi sobom, ili u autu, brodu etc. No ti si vjerojatno mislio na ono sto je u odgovoru dao Balejo. Inace, sateliti se ne "pozicioniraju" (mogu mozda minimalno korigirati orbitu nekim mini-pogonom), te stanice na zemlji se koriste za tocno pracenje satelita i aktualiziranje tih podataka na satelitima (jer sateliti opet te podatke koliko znam salju prijemniku). Sateliti se krecu kako se krecu, otkad je zadnji stupanj rakete (s kojom su puknuti u orbitu) izgorio, oni su u slobodnom padu (ne osjete gravitaciju).

Kad je riječ o stelitima koji nisu geostacionarni, a takva je, znači, većina satelita koja se koristi za GPS, mora se u okviru izračuna utvrditi pozicija samih satelita u odnosu na referentne točke na zemlji. Tek kad je to određeno, tj. izmjereno, sateliti se mogu koristiti za pozicioniranje različitih (često i pokretnih) uređaja na zemlji.

Znači:
Fiksne referentne točke na zemlji --> uz pomoć njih se utvrđuje lokacija satelita koji se giba. Kad je to izmjereno i izračunato i kad se zna aktualna pozicija triju pokretnih satelita, uz pomoć njih se može pozicionirati razne uređaje na tlu.

Dakle, pitao sam za te referentne točke na zemlji. Jesu li to nekakvi odašiljači na stupovima ili nešto veće, neki tornjevi...

Inače, prije ove teme, mislio sam da se za GPS koriste geostacionarni sateliti, ali ispada da to uglavnom nije tako. Znači, kad se vozimo u naprimjer automobilu, naš uređaj se locira u odnosu na gibajuće satelite kojima se pak pozicija određuje uz pomoć odašiljača koji su referentne točke na zemlji.

BolajiBadejo kaže:

Opis:

https://www.gps.gov/systems/gps/control/

Lokacije

Zanimljivo. Baš ću, kad uhvatim vremena u komadu, pogledati malo detajnije...

[BolajiBadejo]

- Sizif - kaže:

Kad je riječ o stelitima koji nisu geostacionarni, a takva je, znači, većina satelita koja se koristi za GPS, mora se u okviru izračuna utvrditi pozicija samih satelita u odnosu na referentne točke na zemlji. Tek kad je to određeno, tj. izmjereno, sateliti se mogu koristiti za pozicioniranje različitih (često i pokretnih) uređaja na zemlji.

Znači:
Fiksne referentne točke na zemlji --> uz pomoć njih se utvrđuje lokacija satelita koji se giba. Kad je to izmjereno i izračunato i kad se zna aktualna pozicija triju pokretnih satelita, uz pomoć njih se može pozicionirati razne uređaje na tlu.

Dakle, pitao sam za te referentne točke na zemlji. Jesu li to nekakvi odašiljači na stupovima ili nešto veće, neki tornjevi...

Inače, prije ove teme, mislio sam da se za GPS koriste geostacionarni sateliti, ali ispada da to uglavnom nije tako. Znači, kad se vozimo u naprimjer automobilu, naš uređaj se locira u odnosu na gibajuće satelite kojima se pak pozicija određuje uz pomoć odašiljača koji su referentne točke na zemlji.


Zanimljivo. Baš ću, kad uhvatim vremena u komadu, pogledati malo detajnije...

Trebaš imati barem 4 vidljiva satelita dovoljno visoko na nebu. 3 za poziciju i 1 za sinhronizaciju vremena. 3 satelita nisu dovoljna.