Nowy model satelitów GLONASS poprawi pozycjonowanie

Bez dokładnej pozycji satelitów nawigacyjnych nie można wyznaczyć dokładnej pozycji odbiornika GNSS na Ziemi. Dotychczasowe metody wyznaczania pozycji i ruchu, czyli orbit satelitów o kształcie sześcianu lub prostopadłościanu z panelami słonecznymi, działały w satelitach GPS i Galileo, jednak nie sprawdzają się w przypadku satelitów GLONASS.

Większość satelitów GLONASS to satelity generacji GLONASS-M, które mają zupełnie inny kształt – podłużnego cylindra wyposażonego w panele słoneczne. Nietypowy kształt satelitów GLONASS powodował, że standardowych modeli typu box-wing nie można stosować. Dlatego należało opracować nowe modele typu tube-wing dla satelitów o kształcie cylindra. W ostatnich latach obserwowaliśmy stopniową degradację jakości orbit satelitów GLONASS, z tego względu, że zakładana żywotność satelitów wynosiła 7 lat, natomiast niektóre funkcjonują już 16 lat z powodu opóźnienia w modernizacji systemu.

W najnowszym artykule w „GPS Solutions” zespół naukowców z Instytutu Geodezji i Geoinformatyki UPWr opisał, jak uwzględniać ciśnienie fotonów działających na powierzchnię cylindryczną korpusu satelitów GLONASS. Opracowany model tube-wing sprawdza się doskonale w modelowaniu precyzyjnych orbit satelitów GLONASS-M oraz GLONASS-M+, czyli satelitów wyposażonych w dodatkowy sygnał L3 oraz możliwość komunikacji między satelitami. W przypadku najnowszych satelitów GLONASS-K stosuje się standardowy model box-wing ze względu na kształt korpusu w formie prostopadłościanu.

Do wyznaczania orbit satelitów GLONASS wykorzystano dwie techniki obserwacyjne: mikrofalowe pomiary GNSS oraz laserowe pomiary odległości SLR. Opracowany model pozwala zredukować błędy wyznaczenia orbit z poziomu 36 mm do 28 mm w przypadku satelitów GLONASS-M wchodzących w cień Ziemi oraz z 89 mm do 29 mm w przypadku GLONASS-K. Znaczącej poprawie ulegają orbity satelitów GLONASS-M, które w ostatnim czasie wykazywały stopniową degradację rozwiązań ze względu na przekroczoną nominalną żywotność. Wykorzystanie modelu tube-wing zamiast wyliczania dodatkowych parametrów prowadzi do stabilizacji w rozwiązaniach GLONASS. Dlatego nowe modele stanowią ważny element w procesie rozwoju pozycjonowania z wykorzystaniem systemu GLONASS.

Więcej informacji w „GPS Solutions”: Bury, G., Sośnica, K., Zajdel, R., Strugarek, D. (2022) „GLONASS precise orbit determination with identification of malfunctioning spacecraft”.

Źródło: IGiG UPWr