Rozbudowa Obserwatorium Satelitarnego WAT zakończona

Dzięki zakończeniu rozbudowy Obserwatorium Satelitarnego Centrum Geomatyki Stosowanej Wojskowej Akademii Technicznej placówka ta znalazła się w europejskiej czołówce jednostek naukowych zajmujących się nawigacją satelitarną.

Głównym celem projektu był dalszy rozwój Obserwatorium Satelitarnego CGS WAT poprzez zwiększenie możliwości technicznych w zakresie monitorowania nawigacyjnych systemów GNSS, a także stworzenie bazy sprzętowej do realizacji badań naukowych i aplikacji przemysłowych związanych z rozwojem tej dziedziny. Dzięki realizacji przedsięwzięcia nastąpił wzrost konkurencyjności, który zwiększy szanse udziału Akademii w projektach organizowanych przez NCN, NCBiR oraz przede wszystkim Europejską Agencję Kosmiczną. Dodatkowo CGS WAT stał się idealnym partnerem naukowo-badawczym dla przedsiębiorstw z regionu Mazowsza, które poszukują zaawansowanych narzędzi do weryfikacji oraz certyfikacji swoich produktów związanych z technikami satelitarnymi.

W ramach rozbudowy Obserwatorium CGS WAT dokonano zakupu zaawansowanych rozwiązań technicznych. Jednym z nich jest symulator sygnałów GNSS SPIRENT GSS9000, który charakteryzuje się możliwością jednoczesnego symulowania sygnału na 108 fizycznych kanałach (9 modułów po 12 kanałów każdy). Taka konfiguracja sprzętowa oraz aktywowane licencje pozwalają na jednoczesne symulowanie i analizę sygnałów dla satelitów systemów GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou i SBAS dla wszystkich dostępnych częstotliwości. Dzięki temu symulator wykorzystywany jest w międzynarodowych projektach badawczych i stanowi kompleksowe rozwiązanie służące do testowania odbiorników GNSS oraz weryfikacji opracowanych algorytmów i metod przetwarzania danych GNSS. Bardzo istotnym elementem jest również dołączone oprogramowanie SimGEN, które pozwala na konfigurowanie oraz zarządzanie procesem symulacji. Zakupione rozwiązanie umożliwia m.in. kompleksowe definiowanie symulowanego punktu oraz trajektorii, uwzględniając ruchy o dużej dynamice, tj. loty samolotów bojowych czy statków kosmicznych. Umożliwia ponadto definiowanie modeli wielodrożności (multipath) oraz wpływu troposfery i jonosfery na pomiary GNSS.

Poza symulatorem dokonano zakupu odbiornika softwarowego GNSS IFEN SX3, który stanowi narzędzie do weryfikacji oraz walidacji rozwiązań systemowych stosowanych w tradycyjnych odbiornikach GNSS. Sprzęt ten charakteryzuje się konfiguracją umożliwiającą odbieranie sygnału z satelitów GPS, Galileo, GLONASS oraz BeiDou na ich wszystkich obecnie dostępnych częstotliwościach, tj.: L1, L2, L5, E1, E5ab, E6, G1, G2, B1 oraz B2. Pełną możliwość wykorzystania powyższych technicznych parametrów odbiornika umożliwia dołączone oprogramowanie m.in. poprzez zapewnienie zdolności do przetwarzania danych w czasie rzeczywistym. Pozwala to na jednoczesne prowadzenie analizy odebranego sygnału przy nieustającym śledzeniu wszystkich aktualnie widocznych satelitów, wraz z transmisją strumieni danych z nich pochodzących. Ponadto istnieje możliwość prowadzenia ciągłej wizualizacji funkcji korelacji sygnałów z obserwowanych satelitów. Bardzo istotnym elementem jest również możliwość wykrywania wielodrożności sygnału oraz celowego fałszowania (spoofing) poprzez analizę wartości korelacji. Dodatkowo oprogramowanie zostało zdefiniowane w taki sposób, aby umożliwić użytkownikowi swobodne wprowadzenie i późniejszą realizację własnych algorytmów. Pozwala to na nieograniczone poszerzanie możliwości odbiornika, co jest kluczowe z punktu widzenia badań związanych z rozwojem algorytmów GNSS.

Jako uzupełnienie technologii związanej z systemami nawigacyjnymi dokonano również zakupu wysokoczęstotliwościowego odbiornika GNSS JAVAD Delta 3S. Charakteryzuje się on śledzeniem 860 fizycznych kanałów, co umożliwia w jednym czasie obserwację wszystkich satelitów i częstotliwości GNSS (GPS L1/L2/L5, Galileo E1/E5A/E5B/E6, GLONASS L1/L2/L3, QZSS L1/L2/L5, BeiDou B1/B2/B3, SBAS L1/L5). Ponadto umożliwia on uzyskanie pozycji z częstotliwością 100 Hz, co pozwala na wykorzystanie go do badań związanych z implementacją najnowszych rozwiązań satelitarnych w procesie precyzyjnego wyznaczania pozycji, a także wyznaczaniem szybkozmiennych zjawisk atmosferycznych, tj. scyntylacji jonosferycznych.

W projekcie zakupiono również radiometr mikrofalowy RPG HATPRO G4, który pełni istotną rolę w badaniach stanu troposfery, która wpływa na propagację sygnałów mikrofalowych, wykorzystywanych przez systemy nawigacyjne GNSS. Dzięki zastosowaniu dwóch pasm częstotliwości (22,24 – 31,4 GHz oraz 51,0 – 58,0 GHz) umożliwia on pasywny, ciągły pomiar profili temperatury i wilgotności w troposferze do wysokości 10 000 m. Dodatkowo urządzenie wyposażono w radiometr podczerwieni, za pomocą którego możliwa jest detekcja wysokości podstawy chmur. Ogromną zaletą pozyskanego radiometru jest możliwości pomiaru opóźnienia troposferycznego w kierunku do satelitów GNSS. Pozwala to na prowadzenie prac badawczych związanych z weryfikacją metod wyznaczania opóźnienia troposferycznego z obserwacji satelitarnych, a także uwzględnianie pomiarów z radiometru jako poprawek do precyzyjnego opracowania obserwacji GNSS. Ponadto bezpośrednie możliwości pomiarowe radiometru mikrofalowego (pomiar opóźnienia troposferycznego i zawartości pary wodnej w słupach atmosfery) sprawiają, że pozyskane dane będą wykorzystane w procesie asymilacji pracujących operacyjnie w CGS WAT modeli prognostycznych. Procesy te są istotne w optymalnym prognozowaniu stanu atmosfery, ponieważ asymilacja zwiększa prawdopodobieństwo uzyskania lepszych prognozy pogody.

W ramach projektu zrealizowano również zakupy związane z doposażeniem Laboratorium Laserowej Teledetekcji Kosmicznej zlokalizowanego w budynku Instytutu Optoelektroniki WAT (IOE WAT). Jednym z elementów przedsięwzięcia była modernizacja i rozbudowa mikroskopu ramanowskiego inVia Renishaw sprzężonego z mikroskopem sił atomowych (AFM). Mikroskopia sił atomowych pozwala uzyskać mikroskopowe mapy opisujące rozkład ładunku elektrostatycznego, przewodność elektryczną, strukturę domen magnetycznych czy przewodność termiczną. Technologia może być wykorzystana do badania kształtu oraz rozmiarów pyłu na powierzchni ciał niebieskich, co może mieć znaczenie dla określenia możliwej szkodliwości takiego pyłu zarówno dla ludzi, jak i robotów wykorzystywanych obecnie do misji kosmicznych.

W ramach doposażenia Laboratorium Laserowej Teledetekcji Kosmicznej pozyskano również komponenty do Stacji Obserwacyjnej z Akwizycją Danych, która umożliwia wysokorozdzielczą obserwację przestrzeni kosmicznej wraz z możliwością zautomatyzowanej rejestracji obrazu. Dzięki temu pozyskiwany jest materiał źródłowy do badań związanych m.in. z określeniem wpływu mierzonego stanu atmosfery na możliwości obserwacji kosmosu z powierzchni Ziemi. Połączenie technologii lidarowej z technologią analizy obrazu umożliwia również wypracowanie wniosków na temat wpływu parametrów turbulentnych atmosfery na propagację światła.

Kolejnym elementem projektu było pozyskanie komponentów do laserowego profilometru atmosferycznego. Szczegółowa analiza struktury gęstości i dynamiki atmosfery w całym zakresie odległości – od poziomu gruntu, aż do rejonów kosmicznej próżni – będzie możliwa poprzez zastosowanie LIDAR-u. Ze względu na znaczne rozrzedzenie atmosfery w warstwach graniczących z przestrzenią kosmiczną optymalnym jest zastosowanie promieniowania UV w celu zmaksymalizowania zjawiska rozpraszania typu Rayleigha. Oprócz tradycyjnego profilowania atmosferycznego, ze względu na długości fali w zakresie UV, zestaw umożliwia również prowadzenie pomiarów zawartości materii biologicznej w powietrzu na bazie laserowo wzbudzanej fluorescencji.

Projekt był realizowany w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Mazowieckiego 2007-2013 (RPO WM, priorytet I.-Tworzenie warunków dla rozwoju potencjału innowacyjnego i przedsiębiorczości na Mazowszu, działanie 1.1. Wzmocnienie sektora badawczo-rozwojowego). Całkowita wartość przedsięwzięcia wyniosła 4 850 000 zł (poziom dofinansowania – 85%). Kierownikiem projektu był prof. Mariusz Figurski.

Źródło: IOE WAT