Интегрированная структура для навигации и ДЗЗ в спутниковых группировках LEO
Спутниковые группировки на низкой околоземной орбите (LEO) становятся краеугольным камнем спутниковых сетей следующего поколения, обеспечивая высокоточную навигацию и высококачественное дистанционное зондирование. Китайские учёные из разных университетов мира предложили двухфункциональную структуру спутниковой группировки LEO, которая эффективно интегрирует навигацию и дистанционное зондирование. На этой основе предлагается совместная конструкция формирования луча путём минимизации средневзвешенной ошибки PVT для навигационного пользовательского оборудования (UE) при обеспечении требования SAINR для дистанционного зондирования. Результаты моделирования подтверждают предлагаемую конструкцию кооперативного формирования луча с несколькими спутниками, демонстрируя её эффективность в качестве интегрированного решения для многофункциональных спутниковых группировки LEO следующего поколения.
В последние годы переход от наземных услуг к космическим системам претерпел значительные технологические изменения и прорывы, обусловленные продолжающимся ростом мирового спроса на информационные услуги. Ранние наземные службы опирались на навигационные станции и пункты наблюдения, но их ограниченный географический охват и ограниченные возможности в плане производительности усложняли задачу удовлетворения сложных и разнообразных потребностей глобализированного мира. Появление спутниковых технологий предлагает революционное решение, позволяющее осуществлять дистанционную навигацию, зондирование и наблюдение за Землей. Однако традиционные спутниковые системы постепенно выявили свои ограничения, включая ограниченное покрытие, более медленное время отклика и ограниченные возможности обслуживания. В этом контексте спутники на низкой околоземной орбите (НОО) привлекли всеобщее внимание. Находясь на орбите на высоте от 200 до 2000 километров, спутники НОО предоставляют услуги с малой задержкой, высоким разрешением и быстрым откликом, эффективно устраняя ограничения традиционных спутниковых систем. По сравнению со спутниками на геосинхронной орбите (GEO) и средней околоземной орбите (MEO), спутники LEO характеризуются уменьшенными задержками распространения сигнала, меньшими потерями на траектории и улучшенным пространственно-временным разрешением, что делает их идеальными для точной навигации и дистанционного зондирования.
Обычно для развёртывания одного спутника требуется выбрать подходящую высоту, чтобы найти компромисс между зоной покрытия и задержкой сигнала. В то же время группировки низкоорбитальных спутников преодолевают эти ограничения благодаря совместной работе нескольких низкоорбитальных спутников на точно рассчитанных орбитах, обеспечивая как расширенное покрытие, так и уменьшенную задержку. Этот прорыв привёл к глобальному всплеску развития низкоорбитальных спутниковых сетей за последнее десятилетие: несколько крупных низкоорбитальных спутниковых группировок, таких как OneWeb и Starlink, были успешно развернуты по всему миру. С наступлением эры спутниковых группировок LEO совместная работа нескольких спутников обеспечивает бесперебойное глобальное покрытие, высокоточную навигацию и наблюдение за Землёй в режиме реального времени, что коренным образом меняет модели космических услуг. Кроме того, развитие технологий и снижение стоимости запуска спутников ещё больше ускорили эту тенденцию. Такие инновации, как производство небольших, экономически эффективных спутников, технология многоразовых ракет и улучшенные возможности управления на орбите, оказали значительную поддержку развитию глобальных низкоорбитальных спутниковых группировок. В контексте беспроводных сетей шестого поколения (6G) группировки низкоорбитальных спутников стали краеугольным камнем глобальных навигационных услуг и услуг дистанционного зондирования Земли. В перспективе ожидается, что число низкоорбитальных спутников будет расти, приближаясь к пределам ёмкости орбитального пространства, и потенциально достигнет миллионов. Это расширение создаст преобразующую платформу для новых приложений в таких областях, как промышленность, транспорт и управление окружающей средой, что еще больше ускорит реализацию полностью взаимосвязанного и интеллектуального глобального общества.
Спутники дистанционного зондирования играют важнейшую роль в сборе данных и наблюдении за Землей, а их технологические возможности развиваются от ранних статических изображений до современного динамического мониторинга высокого разрешения, достигая значительного прогресса. Современные технологии дистанционного зондирования широко применяются в мониторинге окружающей среды, точном земледелии и оценке стихийных бедствий, предоставляя необходимые данные для исследований глобальных изменений, управления ресурсами и городского планирования. Например, технологии многоспектрального и гиперспектрального дистанционного зондирования позволяют детально описывать особенности поверхности, контролировать состояние растительности, рост сельскохозяйственных культур и влажность почвы. Кроме того, радиолокационная съёмка с синтезированной апертурой (РСА), как активный метод дистанционного зондирования, использует микроволновые сигналы для получения высокоточной информации о поверхности в любых погодных и временных условиях. Более того, широко изучается дистанционное зондирование с низкоорбитальных спутников, известное своими значительными преимуществами в динамическом и высокочастотном мониторинге.
Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал
По материалам открытых источников