Naukowcy z IGiG o łączeniu technik SLR i GNSS na pokładach satelitów Galileo

Od ponad 20 lat satelity systemów nawigacyjnych GNSS wyposażane są w retroreflektory do pomiarów laserowych (satellite laser ranging, SLR). Aparaty GLONASS, Galileo czy BeiDou są w pełni dostępne 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.

fot. Pixabay

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 lepszą niż 30 mm. Nie oznacza to jednak, że pozostają one kompletnie wolne od błędów systematycznych zawartych w obserwacjach GNSS. Jednak, 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 bazujące 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”: „Determination of precise Galileo orbits using combined GNSS and SLR observations” (Bury, G., Sośnica, K., Zajdel, R., Strugarek, D., Hugentobler).

Opracowanie metodologii wyznaczania precyzyjnych orbit satelitów Galileo przy użyciu kombinowanych obserwacji GNSS i SLR było możliwe dzięki środkom Narodowego Centrum Nauki – granty pn.: „Wyznaczanie precyzyjnych orbit satelitów GNSS na podstawie kombinowanych rozwiązań laserowych oraz mikrofalowych” (kierownik Grzegorz Bury) oraz „Wyznaczanie globalnych parametrów geodezyjnych z wykorzystaniem systemu satelitarnego Galileo” (kierownik Krzysztof Sośnica).

Źródło: IGiG UPWr