Aktualności

Pierwsze skuteczne połączenie technik SLR i GNSS na pokładach satelitów Galileo

02-11-2020

Od ponad 20 lat satelity systemów nawigacyjnych GNSS wyposażane są w retroreflektory do pomiarów laserowych (ang. Satellite Laser Ranging, SLR). Satelity konstelacji rosyjskiego systemu GLONASS, europejskiego Galileo czy chińskiego BeiDou w pełni dostępne są do pomiarów laserowych. Dotychczas obserwacje laserowe do satelitów GNSS wykorzystywane były tylko do walidacji produktów orbit. Jednak to nie jedyne zastosowanie, a potencjał, jaki się w nich kryje, został opisany w najnowszym wydaniu czasopisma GPS Solutions przez Naukowców z Instytutu Geodezji i Geoinformatyki UPWr przy współpracy z Politechniką w Monachium.

Wyznaczanie precyzyjnych orbit systemu Galileo
Galileo to jedyny cywilny system nawigacji satelitarnej, który wkrótce osiągnie pełną operacyjność. Aby w pełni wykorzystać potencjał systemu Galileo, niezbędne jest opracowanie niezawodnej, wolnej od błędów systematycznych, metodologii wyznaczania precyzyjnych orbit. Dzięki metadanym zawierających dane o konstrukcji satelitów, Naukowcy z IGiG UPWr opracowali model satelitów Galileo, który zapewnia dokładność wyznaczenia orbit satelitów Galileo lepszą niż 30 mm. Nie oznacza to jednak, że pozostają one kompletnie wolne od błędów systematycznych zawartych w obserwacjach GNSS. Jednakże jak się okazuje, błędy systematyczne w orbitach mogą zostać zmniejszone przy użyciu kombinacji obserwacji GNSS z obserwacjami laserowymi, które są wykonywane przez naziemne stacje SLR.

Obserwacje laserowe, dzięki bezpośrednim pomiarom, dostarczają informacji o kierunku radialnym do satelitów. Pomimo stosunkowo niskiej liczbie obserwacji (400 obserwacji SLR w porównaniu do 900 000 obserwacji GNSS w zebranych ciągu jednego dnia), SLR stabilizuje jakość orbity dla ekstremalnych wartości kąta wysokości Słońca nad płaszczyzną orbity. Połączenie obserwacji SLR i GNSS dodatkowo zmniejsza wartości błędów formalnych wyznaczonych parametrów, w szczególności dłuższej półosi orbity, a predykcje orbit satelitów Galileo obliczonych na podstawie kombinowanych obserwacji SLR i GNSS są w 55% przypadków dokładniejsze niż te, oparte wyłącznie o obserwacje GNSS.

Opracowana metodologia wyznaczania orbit Galileo na podstawie kombinowanych obserwacji GNSS i SLR może znaleźć zastosowanie w dostarczaniu operacyjnych produktów orbit, a także zostać z powodzeniem rozszerzona o konstelacje GLONASS czy BeiDou. Ponadto, satysfakcjonujące wyniki wyznaczania orbit powalają na realizację układów odniesienia na satelitach GNSS, uwalniając się od konieczności wykonywania naziemnych pomiarów łączących techniki GNSS i SLR. Więcej szczegółów dotyczących wyznaczania precyzyjnych orbit satelitów systemu Galileo można znaleźć w najnowszej publikacji w GPS Solutions:

Bury, G., Sośnica, K., Zajdel, R., Strugarek, D., Hugentobler, U. Determination of precise Galileo orbits using combined GNSS and SLR observations. GPS Solutions 25, 11 (2021). https://doi.org/10.1007/s10291-020-01045-3

Opracowanie metodologii wyznaczania precyzyjnych orbit satelitów Galileo przy użyciu kombinowanych obserwacji GNSS i SLR było możliwe dzięki środkom Narodowego Centrum Nauki, grant pt.: „Wyznaczanie precyzyjnych orbit satelitów GNSS na podstawie kombinowanych rozwiązań laserowych oraz mikrofalowych” UMO-2018/29/N/ST10/00289 (kierownik: Grzegorz Bury) oraz „Wyznaczanie globalnych parametrów geodezyjnych z wykorzystaniem systemu satelitarnego Galileo” UMO-2018/29/B/ST10/00382 (kierownik: Krzysztof Sośnica).