الخصائص التقنية لنظام التعزيز المحمول على متن السواتل (MSAS)
لساتل النقل متعدد الوظائف (MTSAT)
1 مقدمة
لقد عرَّفت منظمة الطيران المدني الدولي (ICAO) النظام العالمي للملاحة الساتلية (GNSS) بصفته "نظاماً لتحديد المواقع والوقت على الصعيد العالمي يشمل كوكبة أو أكثر من الكواكب الساتلية، وأجهزة الاستقبال على متن الطائرات، ومراقبة تكاملية النظام، مع تعزيزها حسب الاقتضاء بغية دعم الأداء الملاحي المطلوب للعملية المقصودة"، كما وضعت المعايير الدولية والممارسات الموصى بها (SARP) لأغراض الخدمة الملاحية الجوية المتواصلة على الصعيد العالمي.
وسوف تُقدَّم الخدمة الملاحية للنظام العالمي للملاحة الساتلية (GNSS) باستعمال مجموعات مختلفة لعناصر هذا النظام المركَّبة على الأرض، و/أو في الفضاء، و/أو على متن الطائرات:
أ ) النظام العالمي لتحديد المواقع (GPS).
ب) النظام العالمي للملاحة الساتلية (GLONASS).
ج) نظام التعزيز المحمول على متن الطائرات (ABAS).
د ) نظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS).
ﻫ( نظام التعزيز المركب على الأرض (GBAS).
و ) جهاز الاستقبال للنظام العالمي للملاحة الساتلية (GNSS) المحمول على متن الطائرات.
وإن نظام التعزيز المحمول على متن السواتل (MSAS) لساتل النقل متعدد الوظائف (MTSAT) هو نظام للتعزيز محمول على متن السواتل SBAS يُعرَّف بصفته "نظاماً للتعزيز ذا تغطية واسعة النطاق يستقبل فيه المستعمِل معلومات التعزيز من مُرسِل محمول على متن الساتل". ويؤدي نظام التعزيز المحمول على متن السواتل (MSAS) وظيفة خدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) في ساتل النقل متعدد الوظائف (MTSAT).
ويستخدم نظام التعزيز المحمول على متن السواتل (MSAS) ساتلين للنقل متعدد الوظائف (MTSAT) من أجل تعزيز اعتمادية النظام ومقاومته للتدخل. ويُرسِل كل ساتل للنقل متعدد الوظائف (MTSAT) تردداً حاملاً مخصَّصاً لإشارات التعزيز لنظام GPS (إشارات RNSS). وتشمل هذه الإشارات المعلومات التالية؛ قياس المسافة والحالة الساتلية لنظام GPS والتصحيح التفاضلي الأساسي (التصحيحات التقويمية الفلكية والميقاتية الساتلية لنظامGPS ) والتصحيح التفاضلي الدقيق (التصحيحات الأيونوسفيرية).
1.1 متطلبات التردد
تستند متطلبات التردد لنظام التعزيز المحمول على متن السواتل (MSAS) إلى القناة L1 لنظام GPS الممركزة على النطاق MHz 1 575,42.
وتؤكد متطلبات "السلامة" الملاحية الطيرانية الأهمية الحاسمة لعدم تسبب الخدمات الراديوية الأخرى في التداخل الضار لمستعملي الملاحة الجوية.
وتتطلب وظيفة خدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) لساتل MTSAT أن يُرسَل تردد وصلة التغذية في الوصلة الصاعدة من المحطات الأرضية (GES) إلى السواتل، وألا يكون مثل هذا الاستعمال محميّاً بدرجة كافية من الإشارات الأخرى للخدمة الثابتة الساتلية.
2 عرض عام للنظام
ينفذ ساتل MTSAT الجزء الفضائي لنظام التعزيز المحمول على متن السواتل (MSAS) ويذيع معلومات التعزيز لنظام GPS إلى المستعملين المزودين بالتجهيزات الملائمة، لا سيما بالنسبة لعمليات "السلامة" للطيران المدني.
وتقيس تجهيزات المستعمِل لنظام MSAS الموقع ثلاثي الأبعاد لمستعمِل نظام GPS في النظام الديكارتي العالمي الأرضي المركزي (ECEF) للإحداثيات الجيوديسية 1984 (WGS-84)، ثم تحصل على معلومات التكاملية لنظام GPS التي تُولِّدها محطة التحكم المركزي (MCS) باستعمال معطيات نظام GPS التي تستقبلها محطة المراقبة الأرضية (GMS) على أساس الوقت الفعلي.
3 أجزاء النظام
يتكون نظام MSAS من ثلاثة أجزاء رئيسية: الجزء الفضائي والأجزاء الأرضية والمستقبِل المحمول جوّاً لنظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS) (الجزء الخاص بالمستعمِل). ولكل جزء وظيفة رئيسية كالتالي.
1.3 الجزء الفضائي
يُعَد الجزء الفضائي لنظام MSAS هو الحمولة الملاحية النافعة لساتل MTSAT وهو الذي يُعيد إرسال إشارات RNSS التي تولدها المحطة الأرضية (GES). وتعمل الكوكبة المؤلفة من ساتلين للنقل متعدد الوظائف على مدارين مستقرين بالنسبة إلى الأرض من بين المدارات °135 شرقاً أو °140 شرقاً أو °145 شرقًا. وإن الساتل بمثابة مركبة مستقرة ثلاثية المحاور. والعناصر الكبرى لحمولته الملاحية النافعة هي هوائيات الاستقبال لإشارة وصلة التغذية المرفوعة على الوصلة الصاعدة من المحطات الأرضية، والمحوال الخافض للتردد من النطاق GHz 14 إلى النطاق GHz 1,5، والمكبر عالي القدرة لإشارة وصلة الخدمة، وهوائي إرسال بمخطط كسب لحزمة مُقَوْلَبَة تُشِع قدرة شبه منتظمة لفائدة المستعملين.
2.3 الأجزاء الأرضية
تتكون الأجزاء الأرضية من محطتين للتحكم المركزي (MCS)، وأربع محطات للمراقبة الأرضية (GMS)، ومحطتين للمراقبة وقياس المسافة (MRS) وشبكة نظام فرعي للاتصالات (NCS). وتُعَد محطة التحكم المركزي هي لب نظام MSAS ويقع مقرها في المراكز الساتلية الطيرانية في مدينتي Hitachi-ohta وKobe (في اليابان). وهكذا، فبفضل بناء محطتين، يمكن تلافي تعطيل الخدمة الناجم عن أعطال التجهيزات، والكوارث الطبيعية، وتأثيرات الأحوال الجوية. وإن محطة المراقبة الأرضية هي مرفق لاستقبال معطيات MSAS المُرسَلَة من الساتل MTSAT ونقلها إلى محطات التحكم المركزي. وتستقبل هذه المحطة الإشارتين L1 وL2 لنظام GPS (MHz 1 227,6) فتُستعمَلان لمراقبة إشارات GPS وكذا لتقدير التأخر الأيونوسفيري. ولهذه المحطة أربعة مواقع، ألا وهي سابورو، وطوكيو، وفوكووكا، وناها (في اليابان). أما محطة المراقبة وقياس المسافة فتؤدي وظيفة جمع المعطيات الأساسية اللازمة لقياس موقع الساتل MTSAT من أجل استحداث معطيات قياس المسافة (تحديد الموقع المكافئ لموقع نظام GPS) فضلاً عن وظائف محطة المراقبة الأرضية. وقد أنشِئت محطة المراقبة وقياس المسافة في موقعين على الحافة الشرقية والجنوبية لأثر الساتل MTSAT، أي في هواي وكانبيرا، بأستراليا، قصد الحصول على القياس المداري عالي الدقة للمسافة عن طريق تأمين خطوط قاعدة طويلة.
3.3 الجزء الخاص بالمستعمل
يُحَدِّد الجزء الخاص بالمستعمِل (المستقبِل المجوقَل لنظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS)) موقع الطائرة باستعمال كواكب نظام GPS وإشارة SBAS. ويقوم المستقبِل المجوقَل بحيازة معطيات قياس المسافة والتصحيح، ويطبق هذه المعطيات من أجل تحديد التكاملية وتحسين الدقة لهذا الموقع المستنتَج.
4 بنية الإشارة لنظام MSAS
تُعَد إشارات خدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) متلائمة مع إشارة L1 لنظام GPS ومع تردداته الحاملة المُشكَّلَة بواسطة تردد مركزي على النطاق MHz 1 575,42 وعرض النطاق MHz 2,2. ويكون التتابع المُرسَل هو إضافة الرسالة الملاحية باستخدام المقياس Modulo-2 بمعدل 500 Symbols/s وشفرة الضوضاء شبه العشوائية بمعدل بتات 1 023. وسوف يُشكَّل هذا التتابع بواسطة إبراق بزحزحة الطور ثنائي الحالة على التردد الحامل بمعدل 1,023 Mchip/s.
5 قدرة الإشارة وأطيافها
يستعمِل الساتل MTSAT هوائي بحزمة مُقَوْلَبَة تُشِع قدرة شبه منتظمة لفائدة مستعملي نظام MSAS. وتكون الإشارات المرسَلَة مستقطَبَة دائرية مُيَامِنة. ويُقدِّم الجدول 10 خصائص إشارة النظام MSAS المرسَلَة على سواتل تردد التشغيل
يتم تشغيل الجزء الفضائي لنظام MSAS في التردد L1 لنظام GPS على تردد الموجة الحاملة المركزية للنطاق MHz 1 575,42 مع عرض نطاق MHz 2,2، في جزء من النطاق MHz 1 610-1 559 المُعَيَّن لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية.
7 وظائف القياس عن بُعد
لا تُوجد حاجة تستدعي نظام MSAS لتشغيل إشارات القياس عن بعد في النطاقات MHz 1 215 1 164 وMHz 1 300 1 215 وMHz 1 610-1 559 وMHz 5 030-5 010.
الوصف التقني والخصائص التقنية للشبكات الساتلية LM-RPS
1 مقدمة
تتألف الشبكات الساتلية LM-RPS من سواتل متعددة القنوات بحمولة نافعة لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) تعمل في مدار مستقر بالنسبة إلى الأرض، ومحطتين أرضيتين لوصلات صاعدة (GUS) تدعمان كل حمولة ملاحية نافعة. وتتضمن التشكيلة المنفذة حاليّاً ساتلاً موقعه عند °133 لخط الطول غرباً وساتلاً ثانياً موقعه عند °107,3 لخط الطول غرباً.
وتُقدِّم الشبكات الساتلية LM-RPS العاملة عند °107,3 لخط الطول غرباً وعند °133 لخط الطول غرباً خدمة وحيدة لإذاعة RNSS لصالح الإدارة الاتحادية للطيران (FAA) للولايات المتحدة الأمريكية عن طريق تقديم إذاعة تغطي نظام الفضاء الجوي الوطني (NAS) الأمريكي. وتشكِّل الشبكات الساتلية LM-RPS جزءاً من نظام التعزيز الواسع النطاق (WAAS) التابع للإدارة الاتحادية للطيران. ويمكن إضافة شبكات ساتلية LM-RPS إضافية في المستقبل بغية تقديم خدمة مماثلة لنظام تعزيز محمول على متن السواتل (SBAS) لفائدة إدارات الطيران والفضاء الجوي الوطني لمناطق أخرى حول العالم. وتُقدِّم الشبكات الساتلية LM-RPS معطيات التعزيز، التي تعزز معطيات نظام GPS بتقديم معلومات التكاملية على الإرسالات الإذاعية لنظام GPS، كما تُقدِّم تحسين الدقة وتعزيزها لإشارات قياس المسافة في نظام GPS، لصالح مستعملي الطيران. ويعول مستعملو الطيران على نظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS) لزيادة دقة وتكاملية الملاحة وسلامة التشغيل.
2 عرض عام للنظام
يتم تشغيل الشبكات الساتلية LM-RPS كخدمة تجارية تُقدِّم خدمة إذاعية ضرورية لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) لفائدة إدارات الطيران.
وتُقدِّم المحطات الفضائية للشبكات الساتلية LM-RPS بإذاعتها لرسالة نظام التعزيز الواسع النطاق التغطية اللازمة للفضاء الجوي الوطني مع استعمال أدنى عدد من المرسِلات كما تقضي على عدد جم من المشاكل التقنية المصاحبة لأنظمة التعزيز الأرضية. وتُعَد الشبكة الساتلية خدمة هجينة للإذاعة تستعمل الوصلات الصاعدة للخدمة الثابتة الساتلية وكذلك الوصلات الهابطة لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS)، مما يجعلها معقدة أكثر بقليل من الإرسالات الإذاعية للخدمة الثابتة الساتلية العادية. وتستقبِل المحطات الأرضية للشبكة الساتلية LM-RPS معطيات الرسالة غير المنسوقة لنظام التعزيز الواسع النطاق من المحطات المركزية لنظام التعزيز هذا على شبكة الاتصالات الأرضية ثم تتحقق من هذه المعطيات قبل إرسالها إلى الساتل. وتُطبِّق المحطات الأرضية التصحيح الأمامي للأخطاء على رسالة نظام التعزيز الواسع النطاق وتضبط توقيتها ليتزامن مع طور الإطار الفرعي للإذاعة GPS ثم ترفع الرسالة على الوصلة الصاعدة إلى الحمولة الملاحية النافعة، التي تستقبِل الرسالة ثم تعيد إذاعتها إلى سطح الأرض ومستعملي الطيران في أنظمة الفضاء الجوي الوطني المستفيدة من التغطية.
3 تشكيلة النظام
تتكون الشبكة الساتلية LM-RPS من جزأين؛ السواتل أو الجزء الفضائي والمحطات الأرضية أو الجزء الأرضي.
1.3 الجزء الفضائي
تُشكِّل السواتل الفردية، وهي في مرحلة أولية الساتلين LM-RPS في الموقع °133 غرباً وLM-RPS في الموقع 107,3 غرباً، فضلاً عن احتمال زيادة سواتل إضافية LM-RPS في خدمة مناطق أخرى من العالم، الجزء الفضائي من الشبكات الساتلية LM-RPS. ويعمل كل ساتل على نحو مستقل، كجزء من النظام الأكبر للتعزيز الواسع النطاق، من أجل تقديم إشارة في الفضاء (SiS) تكون موثوقة وتعمل على مدار الساعة تقريباً (اعتمادية بنسبة 99,9995 %).
وتستقبِل السواتل رسالة نظام التعزيز الواسع النطاق من محطة من محطتين أرضيتين للوصلات الصاعدة، ثم تعيد إرسالها إلى الأرض، مما يتيح إشارة مزدوجة في الفضاء في منطقة التغطية. وتدعو الخطط المستقبلية إلى إضافة إشارة ثالثة في الفضاء قصد تقديم اعتمادية عالية جدّاً ( تزيد نسبتها عن 99,9995 %).
وتُعَد الحمولة الملاحية النافعة عروة بسيطة مرتدة أو مرسِل-مستجيب من نمط "الموجِّه المائل للموجات". وتستقبِل كل حمولة نافعة الرسالة المرفوعة بالوصلة الصاعدة في نظام التعزيز الواسع النطاق على زوج من القنوات ذات الترددات الثابتة في نطاق الوصلة الصاعدة للخدمة الثابتة الساتلية GHz 6، وتُسمَّى إحدى القناتين C1 للشبكة الساتلية LM-RPS والثانية C5 للشبكة الساتلية LM-RPS، وهما قناتان مُرشَّحَتان ومُترجمَتَان إلى الترددين L1 للشبكة LM-RPS (في النطاق MHz 1 610 1 559) وL5 للشبكة LM-RPS (في النطاق 1 215-1 164 MHz) وهذان هما نفس الترددين اللذين حددهما الملحق 2 بصفتهما التردد L1 لنظام GPS والتردد L5 لنظام GPS، على التوالي. وتُرسِل المكبرات والهوائيات المكرسة للإرسال إشارات لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) إلى الأرض، مما يُقدِّم التغطية العالمية للحُزمة بتغطية كل سطح الأرض إلى ارتفاع قدره 100 000 قدم، مما يشمل تغطية الفضاء الجوي المطلوبة. وتُحَدَّد منطقة التغطية بواسطة مخروط بزاوية ارتفاع °8,75.
2.3 الجزء الأرضي
يعمل كل زوج من المحطتين الأرضيتين للوصلات الصاعدة (GUS) في شبكة LM-RPS كمجموعة تجهيزات بديلة تُقدِّم وصلة صاعدة ذات اعتمادية عالية إلى ساتل من سواتل الشبكة LM-RPS.
وتُربَط المحطتان الأرضيتان للوصلات الصاعدة (GUS) ربطاً شبكيّاً بواسطة شبكة برية تصلهما بنظام التعزيز الواسع النطاق. وتتواصل المحطتان الأرضيتان للوصلات الصاعدة (GUS) بين بعضهما البعض وكذا بمحطة التحكم المركزي لنظام التعزيز الواسع النطاق بغية تحديد أية محطة أرضية للوصلات الصاعدة كمحطة أرضية رئيسية للوصلات الصاعدة تضطلع بإذاعة رسالة نظام التعزيز الواسع النطاق إلى الحمولة الملاحية النافعة وتحديد أية محطة منهما كمحطة أرضية احتياطية للوصلات الصاعدة. وتُذيع المحطة الأرضية الاحتياطية للوصلات الصاعدة رسالتها الخاصة لنظام التعزيز الواسع النطاق إلى حمولة للتردد الراديوي وهي محطة احتياطية ساخنة في حالة تعطل المحطة الرئيسية.
وتتكون المحطة الأرضية للوصلة الصاعدة من مجموعتين أساسيتين للتجهيزات، وتجهيزات الشبكة والمعالجة، وتجهيزات إرسال التردد الراديوي (RF). وتستقبِل تجهيزات الشبكة والمعالجة معطيات رسالة نظام التعزيز الواسع النطاق وتتحقق منها بواسطة الشبكة البرية، ثم تنسِّقها في الصيغة المناسبة لبنية إشارةٍ مُعَدة للإذاعة، مما يُنتِج إشارة لتردد متوسِّط عند MHz 70. وتُتَرجم إشارة التردد المتوسط إلى الترددين C1 وC5 لنظام LM-RPS، ثمَّ تُكبَّر، ثم تُرسَل إلى الحمولة الملاحية النافعة بواسطة هوائي مُكَافِئي للنطاقC- (أي تجهيزات التردد الراديوي).
للمحطة الأرضية للوصلات الصاعدة (GUS) هوائي مُعَدٌّ لاستقبال إرسال الحمولة الملاحية النافعة (أي الوصلة الهابطة) على كل من الإشارتين L1 وL5 لنظامي LM-RPS وGPS من أجل حساب وتصحيح التأخرات الأيونوسفيرية في وقت انتشار الإشارة. وتُمكِّن هذه العروة المرتدة للإشارة إلى المحطة الأرضية للوصلات الصاعدة (GUS) من الحمولة الملاحية النافعة من استعمال الإشارة في الفضاء لقياس المسافة من أجل زيادة تيسر إشارة ملاحية في مواقع وأوقات تكون فيها تغطية نظام GPS المتاحة غير كافية. وتستقبِل المحطة الأرضية للوصلات الصاعدة (GUS) إرسال هذه المحطة (في النطاق GHz 6)، كما تستقبِل الإشارتين الساتليتين للوصلات الهابطة L1 وL5 من أجل ضمان عدم تعرض الإشارة للخطأ. وتُطلِق الإشارات الخاطئة تجهيزات المعالجة بهدف تبديل المحطة الأرضية الرئيسية للوصلات الصاعدة (GUS) إلى محطة احتياطية والمحطة الأرضية الاحتياطية الرئيسية للوصلات الصاعدة (GUS) إلى محطة رئيسية. فإذا ظلت الإشارة خاطئة، تُذيع تجهيزات المعالجة رسالة "بعدم استعمال الإشارة" عِوَضاً عن رسالة التعزيز لنظام التعزيز الواسع النطاق. ويضمن الجمع بين أربع محطات أرضية للوصلات الصاعدة (GUS) وساتلين للشبكة LM-RPS، عند الموقعين °133 غرباً و°107,3 غرباً، وجود إشارة في الفضاء موثوقة في نظام الفضاء الجوي الوطني الأمريكي في كل الأوقات تقريباً، مما يُحقق الاعتمادية المطلوبة من الإدارة الاتحادية للطيران. وسوف تعمَل المحطات الفضائية المستقبلية المحتملة لشبكة LM-RPS عند مواقع مدارية أخرى قصد تقديم اعتماديات مماثلة لإدارات الطيران في مناطق أخرى.
4 إشارة الشبكات الساتلية LM-RPS
تُذِيع الشبكات الساتلية LM-RPS رسائل التعزيز لنظام التعزيز الواسع النطاق على كل من الترددين L1 لشبكات LM-RPS وL5 لشبكات LM-RPS. ويُحدد المجتمع الطيراني بنية الإشارة اللازمة لنظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS). وتُرسَل رسائل نظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS) في نفس النسق الأساسي ونفس البنية الأساسية اللذين تتسم بهما الإشارة الملاحية في نظام GPS والمُرسَلَة على هذين الترددين بواسطة سواتل GPS. وتستعمِل هذه الرسائل نسق وبنية نظام GPS بالنظر إلى أن الهدف المنشود لهما هو استقبالهما من مستقبِلات المستعمِل المزودة بالتجهيزات الملائمة مثل أية رسالةٍ لنظام GPS.
وتتضمن البنية المشتركة للإشارة شفرة الحيازة التقريبية C/A بالإضافة إلى الرسالة المُدمجة لنظام التعزيز الواسع النطاق والشفرة المدنية الشبيهة بنظام GPS. وقد صُمِّم هذا النظام على نحو يمكِّن من إدماج إما إشارة شفرة الحيازة التقريبية C/A أو إشارة الشفرة الدقيقة P(Y) أو كل منهما على الوصلات الصاعدة ويمكِّن من ثم من إرسالهما على الوصلتين الهابطتين L1 لشبكة LM-RPS وL5 لشبكة LM-RPS.
ويرد المزيد من الوصف لنسق إشارة الإذاعة L1 لشبكة LM-RPS في نظام التعزيز الواسع النطاق ضمن مواصفات نظام التعزيز الواسع النطاق للإشارة L1 (أي مواصفات الإدارة الاتحادية للطيران، FAA-E-2892B) في حين يرد تعريف نسق إشارة الإذاعة L5 لشبكة LM-RPS ضمن المواصفات التي أعدتها اللجنة الراديوية التقنية للطيران (RTCA) للإشارة L5 (أي المواصفاتRTCA/DO-261).
وترد قائمة لسويتي إشارتي الإذاعة لشبكة LM-RPS على القناتين L1 وL5 من المحطتين الفضائيتين للساتلين LM-RPS في الموقعين °133 غرباً و°107,3 غرباً ضمن الجدول 11. وتنخفض سوية إشارة الإرسال تقريباً بقدر dB 3 عن الذروة، عند نقطة الحضيض للساتل، إلى حافة التغطية عند زاوية ارتفاع بقدر °8,75. ويمكننا أن نتوقع شبكات LM-RPS الأخرى أن تُقدِّم أداءً مماثلاً.
5 ترددات التشغيل للشبكات الساتلية LM-RPS
تم اختيار ترددات الوصلات الصاعدة بعناية بغية اختيار عرض النطاق المتيسر في الخدمة الثابتة الساتلية ولكن دون التسبب في التداخل على الوصلات الصاعدة لمقدمي خدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) أو غيرهم من مقدمي الخدمة الثابتة الساتلية. وتستعمل شبكات LM-RPS وصلات النطاقC الموسع (MHz 6 700-6 425) للساتلين LM-RPS في الموقع °133 غرباً وLM-RPS في الموقع °107,3 غرباً. وقد جاء ذكر هذين الترددين، اللذين يخضعان للتنظيم كترددين للخدمة الثابتة الساتلية، هنا كقائمة مرجعية. وبالنسبة إلى الساتل LM-RPS في الموقع 133 غرباً، تستعمل الإشارة C1 التي تُترجَم إلى الإشارة L1، النطاق 6 639,27 MHz، بصفته التردد الحامل، وتُرسَل الإشارة C5 التي تُترجَم إلى الإشارة L5، على النطاق MHz 6 690,42. أما بالنسبة إلى الساتل LM-RPS في الموقع 107,3 غرباً، فتُرسَل الإشارة C1 على النطاق MHz 6 625,45، وتُرسَل الإشارة C5 على النطاق MHz 6 676,45.
أما الترددان المكرسان للوصلات الهابطة فهما، مثلما جاء ذكرهما سابقاً، الإشارة L1 لنظام GPS على النطاق MHz 1 575,42، والإشارة L5 لنظام GPS على النطاق MHz 1 176,45. وبما أنهما إشارتين تَستعمِلان نفس الترددين اللذين يستعملهما نظام GPS، فإن تمييز إشارتي شبكات LM-RPS عن الإشارات الأخرى لنظام GPS المُرسَلة على الترددين L1 وL5 يتم من خلال استعمال شفرة وحيدة للضوضاء شبه العشوائية. ويُعَدُّ ذلك مطابقاً تماماً لنظام GPS وتطبيقه لشفرات الضوضاء شبه العشوائية لكل ساتل على حدة. ويتم تنسيق شفرة الضوضاء شبه العشوائية مع مشغل نظام GPS قصد ضمان المُلاءمة مع نظام GPS وغيره من إذاعات الإشارة الشبيهة بنظام GPS.
6 طيف التحكم والقياس عن بعد
تجري استضافة الساتلين LM-RPS على خط الطول °133 غرباً وخط الطول °107,3 غرباً كحمولتين ملاحيتين نافعتين تعملان بصفتهما "ساتلين مشترَكَي الملكية" (على طريقة نظام الكوندومينيوم). فهما يتقاسمان المرافق التابعة لساتلين تجاريين للخدمة الثابتة الساتلية. وتُدمَج وظيفتا التحكم والقياس عن بعد مع أنظمة الطائرات للقياس عن بُعد والتتبع والتحكم (TT&C). وبفضل تقاسم وظائف القياس عن بُعد والتتبع والتحكم، لا يحتاج نظام LM-RPS طيفاً إضافيّاً بغية التحكم في سواتله. ويمكن للسواتل المستقبلية لشبكات LM-RPS التي تخدم مناطق أخرى من العالم أن تعمل إما على الطريقة المماثلة "للسواتل مشتركة الملكية" أو بصفتها سواتل مستقلة ذات ترددات مكرسة لوظائف القياس عن بُعد والتتبع والتحكم ضمن المدى GHz 4/6.
7 معلمات الإرسال للشبكات LM-RPS
ما دامت الشبكات LM-RPS تُرسِل الإشارات الملاحية لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) من الفضاء إلى الأرض في نطاقين، فهنالك جدولان يُقدِّمان معلمات الإرسال للشبكات الساتلية LM-RPS ويُمثِّلان نطاقي خدمة الملاحة الراديوية الساتلية اللذين تُرسِل فيهما الشبكات الساتلية LM-RPS الإشارات الملاحية.
1.7 معلمات الإرسال للإشارة L1 على الشبكات LM-RPS
يُقدِّم الجدول 12 المعلمات الرئيسية لإرسالات الإشارة L1 للشبكات الساتلية LM-RPS.
الجـدول 12
الملاحظة 1 - بالنسبة لمعلمات خدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) في نظام LM-RPS، تشير الدالة BPSK-R(n) إلى تشكيل الإبراق بزحزحة الطور ثنائي الحالة باستعمال نبضات مربعة بمعدل تنبيض يبلغ (Mchip/s) n 1,023.
الملاحظة 2 - تُقاس أدنى قدرة مستقبَلَة لنظام LM-RPS عند خرج هوائي استقبال مرجعي لمستعمِل بحُزْمة ليزر مستَقْطبَة خطياً dBi 3 (حيث يكون الهوائي مركَّباً قريباً من الأرض) عند أسوأ توجيه عادي وعندما يكون الساتل أعلى من زاوية ارتفاع °5 أو أكثر فوق مستوى أفق الأرض من منظور سطح الأرض.
2.7 معلمات الإرسال على الإشارة L5 للشبكة الساتلية LM-RPS
يُقدِّم الجدول 13 المعلمات الرئيسية لإرسالات الإشارة L5 للشبكات الساتلية LM-RPS.
الجـدول 13
الملاحظة 1 - بالنسبة لمعلمات خدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) في نظام LM-RPS، تشير الدالة BPSK-R(n) إلى تشكيل الإبراق بزحزحة الطور ثنائي الحالة باستعمال نبضات مربعة بمعدل تنبيض يبلغ (Mchip/s) n 1,023.
الملاحظة 2 - تُقاس أدنى قدرة مستقبَلَة لنظام LM-RPS عند خرج هوائي استقبال مرجعي لمستعمِل بحُزْمة ليزر مستَقْطبَة خطياً dBi 3 (حيث يكون الهوائي مركَّباً قريباً من الأرض) عند أسوأ توجيه عادي وعندما يكون الساتل أعلى من زاوية ارتفاع °5 أو أكثر فوق مستوى أفق الأرض من منظور سطح الأرض.
الوصف التقني للنظام والخصائص التقنية لمحطات الإرسال الفضائية لنظام COMPASS
1 مقدمة
يتكون النظام الساتلي COMPASS من كوكبة من 30 من السواتل غير المستقرة بالنسبة إلى الأرض وخمسة سواتل مستقرة بالنسبة إلى الأرض ولها مواقع عند °58,75 شرقاً و°80 شرقاً و°110,5 شرقاً و°140 شرقاً و°160 شرقًا. ويُرسِل كل ساتل نفس الترددات الحاملة الأربعة للإشارات الملاحية. وتُشكَّل هذه الإشارات الملاحية بواسطة قطار للبتات محدد على نحو مسبق ويتضمن المعطيات المشفرة التقويمية الفلكية والتوقيتية، وله عرض نطاق كافٍ لإنتاج الدقة الملاحية الضرورية دون اللجوء إلى الإرسال الثنائي أو التكامل الدوبلري. ويُقدِّم هذا النظام التحديد الدقيق للمواقع في ثلاثة أبعاد وفي أي مكان على سطح الأرض أو قريباً منه.
1.1 متطلبات التردد
تقوم متطلبات التردد لنظام COMPASS على أساس تقييمٍ لمتطلبات المستعمِل من الدقة، واستبانة تأخر الانتشار من الفضاء إلى الأرض، وكبت تعدد المسيرات، وتكلفة التجهيزات وتشكيلاتها. وتُستعمَل ثلاث قنوات أولية لعمليات نظام COMPASS: MHz 1 575,42 وMHz 1 191,795 وMHz 1 268,52. وسوف يزيد تنوع التردد هذا وكذا عرض النطاق الواسع الذي يستعمله نظام COMPASS دقة المدى لاستبانة تأخر الانتشار من الفضاء إلى الأرض، وسوف يُحسِّن كبت تعدد المسيرات من أجل زيادة الدقة الكلية.
ويتم استيعاب إشارات القياس عن بعد والصيانة ضمن نطاق معين للقياس عن بعد.
2 عرض عام للنظام
إن النظام الساتلي COMPASS نظام فضائي مستمر يعمل في كل الأحوال الجوية لأغراض الملاحة وتحديد المواقع ونقل إشارات التوقيت، مما يُوفر مواقع دقيقة إلى حد بعيد وثلاثية الأبعاد وكذا معلومات السرعة مع توفير مرجع مشترك دقيق للوقت لفائدة المستعمِلين المزودين بالتجهيزات الملائمة عندما يكونون على سطح الأرض أو قريباً منه.
ويعمل هذا النظام على أساس مبدأ التثليث المنفعِل. وتقوم تجهيزات مُستعمِل نظام COMPASS أولاً بقياس أشباه الأمدية لأربعة سواتل، وحساب مواقعها، ومُزامنة الميقاتية طبقاً لهذا النظام عن طريق استعمال المعطيات المستقبلَة من معلمات تقويمية فلكية ومعلمات تصحيح الميقاتية. ثم يقوم هذا النظام بتحديد الموقع ثلاثي الأبعاد للمستعمِل، وتحديد تخالف ميقاتية المستعمِل عن توقيت نظام COMPASS وذلك أساساً بحساب الحل المتآون لأربع معادلات للأمدية.
وعلى غرار ذلك، يمكن تقدير سرعة المستعمِل ثلاثية الأبعاد وكذا تخالف معدل ميقاتية المستعمِل بحل أربع معادلات لمعدلات الأمدية بعد الحصول على قياسات لمعدلات أشباه الأمدية لأربعة سواتل.
3 أجزاء النظام
يتكون النظام من ثلاثة أجزاء رئيسية: الجزء الفضائي وجزء التحكم والجزء الخاص بالمستعمِل. ولكل جزء وظيفة رئيسية كالتالي.
1.3 الجزء الفضائي
يشتمل الجزء الفضائي على خمسة سواتل مستقرة بالنسبة إلى الأرض وكوكبة من 30 ساتلاً غير مستقر بالنسبة إلى الأرض تؤدي وظيفة نقاط مرجعية "سماوية"، وتبث من الفضاء إشارات ملاحية مشفرة للوقت بدقة. وتتموقع السواتل الخمس المستقرة بالنسبة إلى الأرض على التوالي عند °58,75 شرقاً و°80 شرقاً و°110,5 شرقاً و°140 شرقاً و°160 شرقًا. أما الكوكبة التشغيلية المؤلفة من 30 ساتلاً غير مستقر بالنسبة إلى الأرض فتتكون من 27 ساتلاً على مدار أرضي متوسط (MEO) وثلاثة سواتل على مدار مائل مستقر بالنسبة إلى الأرض (IGSO). وتُوضَع سواتل المدار الأرضي المتوسط السبعة وعشرون في ثلاثة مستويات مدارية مائلة تقريباً بزاوية °55 نسبةً إلى خط الاستواء ويكون ارتفاع المدار حوالي 21 500 km. وهنالك تسعة سواتل في كل مستوى. أما السواتل الثلاثة على مدار مائل مستقر بالنسبة إلى الأرض (IGSO) فتُوضَع في مستويات مدارية مائلة تقريباً بزاوية °55 نسبةً إلى خط الاستواء ويكون تقاطع خط الطول عند حوالي °118 شرقًا. ويكون للسواتل المستقرة بالنسبة إلى الأرض وللكوكبة نفس الحمولات النافعة لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS).
2.3 جزء التحكم
يضطلع جزء التحكم بوظائف التتبع والحساب والتحديث والمراقبة الضرورية للتحكم في كل السواتل الموجودة في النظام على أساس يومي. ويتكون هذا الجزء من محطة التحكم المركزي (MCS)، ومقرها في بيجين، بالصين، حيث تتم معالجة كل المعطيات، فضلاً عن بعض محطات المراقبة المتباعدة بمسافات شاسعة في المنطقة المرئية من الجزء الفضائي.
وتقوم محطات المراقبة بالتتبع المنفعِل لكل السواتل المرئية وتقيس معطيات قياس المسافة والمعطيات الدوبلرية. وتُعالجَ هذه المعطيات في محطة التحكم المركزي من أجل حساب المعطيات التقويمية الفلكية، وتخالفات الميقاتية، وزحزحات الميقاتية، وتأخر الانتشار، ثم تُستعمَل هذه المعطيات بعد ذلك لتوليد رسائل التحميل الصاعد. وتُرسَل هذه المعلومات المحدَّثَة إلى السواتل من أجل تخزينها في الذاكرة وإرسالها لاحقاً بواسطة السواتل كجزء من الرسائل الملاحية المرسَلة إلى المستعملِين.
3.3 الجزء الخاص بالمستعمِل
يتكون الجزء الخاص بالمستعمِل من كل مجموعات التجهيزات الإجمالية للمستعمِل ومعها تجهيزاتها الداعمة. وتتألف مجموعة التجهيزات النمطية للمستعمِل من هوائي، ومستقبِل/معالج للنظام الساتلي COMPASS، وأجهزة حاسوبية وأجهزة دخل/خرج. ويقوم هذا الجزء بحيازة وتتبع الإشارة الملاحية انطلاقاً من أربعة سواتل أو أكثر تكون مرئية، ويقيس أوقات عبور الإشارات للتردد الراديوي، وأطوار إشارات التردد الراديوي والإزاحات الدوبلرية للتردد، ثم يحولها إلى أشباه أمدية وأطوار ترددات حاملة، ومعدلات أشباه أمدية، ثم يُنفذ الحل لتحديد الموقع ثلاثي الأبعاد والسرعة ثلاثية الأبعاد، وتثبيت وقت النظام. وتتراوح تجهيزات المستعمِل من المستقبِلات البسيطة والخفيفة نسبيّاً إلى المستقبِلات المتطورة التي تكون مدمَجة مع المحاسيس أو الأنظمة الملاحية الأخرى اللازمة للأداء الدقيق في البيئات عالية الدينامية.
4 بنية إشارة النظام الساتلي COMPASS
يُقدِّم ما يلي أدناه وصفاً موجزاً لإشارات النظام الساتلي COMPASS المتيسرة للاستعمال في التطبيقات الملاحية وتطبيقات التوقيت.
1.4 إشارات النظام الساتلي COMPASS في نطاق الترددات 1 610-1 559 MHz
يُشغِّل النظام الساتلي COMPASS إشارتين في النطاق MHz 1 610-1 559 لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS). وتكون هاتان الإشارتان متمركزتين على النطاق MHz 1 575,42.
وتستعمِل الإشارة B1 دالة تشكيلات بنديكس المُثلى BOC(14,2). وتُشكَّل الإشارة B1 بواسطة قطارٍ اثنيني للمعطيات الملاحية بمعدل 50 bit/s/100 Symbol/s. وتتكون الإشارة B1 من مكونتين مطاورتين تربيعيتين. وتُشكَّل إحدى المكونتين، وهي B1D، بواسطة قطارٍ اثنيني للمعطيات الملاحية بمعدل 50 bit/s/100 Symbol/s، وتكون المكونة الأخرى، وهي B1P، خالية من المعطيات.
وتتكون الإشارة B1-C من مكونتين مطاورتين تربيعيتين. وتُشكَّل إحدى المكونتين، وهي B1-CD، بواسطة قطارٍ اثنيني للمعطيات الملاحية بمعدل 50 bit/s/100 Symbol/s، وتكون المكونة الأخرى، وهي B1-CP، خالية من المعطيات.
وتستعمِل الإشارة B1-CD دالة تشكيلات بنديكس المُثلى BOC(1,1). وتستعمِل الإشارة B1-CP تشكيل MBOC. ولتشكيل MBOC كثافة طيفية مُقيَّسة للقدرة (PSD) يتم الحصول عليها بواسطة المعادلة التالية:
ويتم الحصول على الكثافة الطيفية الكلية للقدرة (PSD) لمكونات B1-C بواسطة المعادلة التالية:
2.4 إشارات النظام الساتلي COMPASS في نطاق التردداتMHz 1 300-1 164
يُشغِّل النظام الساتلي COMPASS أربع إشارات في النطاق MHz 1 300-1 164 لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) وتشمل هذه الإشارات B2 وB3 وB3-A.
وتكون الإشارة B2 للنظام الساتلي COMPASS متمركزة على تردد للنطاق MHz 1 191,795 وتُولَّد بواسطة تشكيل بديل من تشكيلات بنديكس المُثلى AltBOC لمعدل الموجة الحاملة الفرعية للنطاق الجانبي MHz 15,345. وتُعطي المعادلة أدناه الكثافة الطيفية لقدرة الإشارة المُشكَّلَة بالتشكيل البديل AltBOC كالتالي:
حيث تكون الدالة: هي التردد الحامل الفرعي، وfc هو معدل النبض، وTc هو دور النبض، وTsc هو دور الموجة الحاملة الفرعية.
وتتألف الإشارة B2 من مكونتين مطاورتين تربيعيتين. وتُشكَّل إحدى المكونتين، وهي B2D، بواسطة قطارٍ اثنيني للمعطيات الملاحية بمعدل 50 bit/s/100 Symbol/s، وتكون المكونة الأخرى، وهي B2P، خالية من المعطيات.
وتكون الإشارة B3 متمركزة على تردد للنطاق MHz 1 268,52. وتُشكَّل الموجة الحاملة بتشكيل تربيعي بزحزحة الطور (QPSK) بواسطة شفرة للضوضاء شبه العشوائية تتسم بمعدل نبض 10,23 Mchip/s (في القناة I أو القناة Q)، وتُضاف باستخدام المقياس Modulo-2 إلى قطار اثنيني للمعطيات الملاحية بمعدل 500 bit/s قبل عملية التشكيل.
وتكون الإشارة B3-A كذلك متمركزة على تردد للنطاق MHz 1 268,52، وتستعمِل دالة تشكيلات بنديكس المُثلى BOC(15,2.5). وتتكون الإشارة B3-A من مكونتين مطاورتين تربيعيتين. وتُشكَّل إحدى المكونتين، وهي B3-AD، بواسطة قطارٍ اثنيني للمعطيات الملاحية بمعدل 50 bit/s/100 Symbol/s، وتكون المكونة الأخرى، وهي B3-AP، خالية من المعطيات.
5 قدرة الإشارة وأطيافها
تقوم أدنى سوية للقدرة المستقبَلَة على سطح الأرض، بالنسبة لأية زاوية ارتفاع تساوي °5 أو تزيد عنها، على أساس هوائي استقبال متناحٍ ومتوائمٍ على نحو مثالي بقدر dBi 0، وتكون كالتالي:
الإشارة B1: dBW 153,4− بالنسبة لشبكة MEO، dBW 155,2− بالنسبة لشبكة GSO/IGSO.
الإشارة B1-C: dBW 156,4− بالنسبة لشبكة MEO، dBW 158,2− بالنسبة لشبكة GSO/IGSO.
الإشارة B2: dBW 153− بالنسبة لشبكة MEO، dBW 154,8− بالنسبة لشبكة GSO/IGSO.
الإشارة B3/B3-A: dBW 156,5− بالنسبة لشبكة MEO، dBW 158,3− بالنسبة لشبكة GSO/IGSO.
الوصف التقني والخصائص التقنية لشبكات الملاحة الساتلية البحرية الدولية،
إنمارسات (Inmarsat)
1 مقدمة
تتألف شبكات المرسِلات-المستجِيبات الملاحية إنمارسات (شبكات الملاحة الساتلية البحرية الدولية) من ثمانية سواتل بحمولة نافعة لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) في مدارات مستقرة بالنسبة إلى الأرض من أجل تقديم المقدرة الفضائية لفائدة أنظمة التعزيز المحمولة على متن السواتل (SBAS). وثمة خمس حمولات نافعة لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) تُعَد حمولات نافعة لقنوات وحيدة على سواتل إنمارسات للجيل الثالث (Inm-3) وثمة ثلاث حمولات نافعة لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) تُعَد حمولات نافعة لقنوات متعددة على سواتل إنمارسات للجيل الرابع (Inm-4). وفضلاً عن تقديم خدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS)، تُقدِّم نفس هذه السواتل الاتصالات المتنقلة الساتلية في نطاقات الترددات (MSS) GHz 1,6/1,5 للخدمة المتنقلة الساتلية. وتُعَد المعلومات الواردة أدناه صحيحة ابتداءً من سبتمبر 2008.
ويُظهِر الجدول 14 المواقع المدارية الساتلية المتوقَّعَة ابتداءً من فبراير 2009. وتجدر الإشارة إلى أن سواتل هذا النظام قد تُنقَل إلى مواقع مختلفة من حين إلى آخر، وفقاً لمتطلبات النظام. وتُنسَّق كل الإرسالات طبقاً لأحكام لوائح الراديو التابعة للاتحاد الدولي للاتصالات. وتُقدِّم إدارة المملكة المتحدة المعلومات ذات الصلة بشأن النشر المُسبَق، وطلب التنسيق، ومعلومات التبليغ.
الجـدول 14
1.1 عرض عام للنظام
تُقدِّم الشبكات الساتلية إنمارسات حاليّاً حمولتين ملاحيتين نافعتين على سواتل للجيل الثالث (Inm-3) لفائدة أنظمة التعزيز المحمولة على متن السواتل (SBAS)، أي لفائدة الخدمة الملاحية المستقرة بالنسبة إلى الأرض للتغطية الأوروبية (EGNOS).
وتستعمِل وكالة الفضاء الأوروبية (ESA)، في النظام الحالي للخدمة الملاحية المستقرة بالنسبة إلى الأرض للتغطية الأوروبية (EGNOS)، مرسِلَين مستجِيبين للملاحة من سواتل الجيل الثالث (Inm-3) فوق منطقة المحيط الأطلسي الشرقية (AOR-E) عند °15,5 غرباً (الساتل 3F2) وفوق منطقة المحيط الهندي الغربية (IND-W) عند °25 شرقاً (الساتل 3F5).
2 تشكيلة النظام
تتألف شبكات المرسِلات-المستجِيبات الملاحية إنمارسات من المرسِلات-المستجِيبات (أو الجزء الفضائي) على سواتل إنمارسات-3 وإنمارسات-4 المتاحة لوظائف نظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS).
1.2 الجزء الفضائي
يُعَدُّ المرسِل-المستجيب الملاحي على متن كل سلسلة من سواتل Inm-3 ترجمة بسيطة للتردد أو مرسِل-مستجيب من نمط "الموجِّه المائل للموجات". ويستقبِل كل ساتل الإشارة المرفوعة بالوصلة الصاعدة في نظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS) على قناة وحيدة لتردد ثابت ضمن نطاق التردد للخدمة الثابتة الساتلية MHz 6 700-5 925. وتُرشَّح هذه الإشارة وتُتَرجَم إلى التردد L1 لنظام GPS (المتمركز على النطاق MHz 1 575,42) وتُرسَل هذه الإشارة كذلك على الوصلة الهابطة ضمن نطاق التردد MHz 4 200-3 400 للخدمة الثابتة الساتلية.
وتُعَدُّ المرسِلات-المستجِيبات الملاحية على متن كل ساتل من سواتل Inm-4 ترجمة بسيطة للترددات أو مرسِلات-مستجيبات من نمط "الموجِّه المائل للموجات". ويستقبِل كل ساتل الإشارة المرفوعة بالوصلة الصاعدة في نظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS) على زوج من القنوات ذات الترددات الثابتة في نطاق الخدمة الثابتة الساتلية MHz 6 700-5 925. وتُرشَّح هذه الإشارات وتُتَرجَم إلى التردد L1 لنظام GPS (المتمركز على النطاق MHz 1 575,42) وإلى التردد L5 لنظام GPS (المتمركز على النطاق MHz 1 176,45).
وفي حالة كل السواتل Inm-3 وInm-4، تُكبَّر إشارة خدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) وتُرسَل إلى الأرض بواسطة هوائي ذي "حزمة بتغطية عالمية"، مما يُتيح تغطية فوق السطح المرئي للأرض ولفائدة الطائرات على ارتفاع يصل إلى 100 000 قدم (حوالي 30 000 متر). وقد صُمِّمَت هذه الأنظمة لتعزيز تكاملية ودقة الإشارات الملاحية الرئيسية للنظام العالمي لتحديد المواقع (GPS) وللنظام العالمي للملاحة الساتلية (GLONASS).
2.2 الجزء الأرضي
هذا الجزء غير مُتاح، إذ يُقدِّم نظام إنمارسات المقدرة الفضائية لنظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS) فقط.
3 إشارات نظام التعزيز المحمول على متن السواتل
تُرسِل شبكات المرسِلات-المستجِيبات الملاحية إنمارسات رسائل التعزيز لنظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS) إما على التردد L1 فقط لنظام GPS أو على كل من الترددين L1 لنظام GPS (Inm-3) وL5 لنظام GPS (Inm-4). ويُحدِّد المجتمع الطيراني بنية الإشارة لرسائل نظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS). وتكون رسائل SBAS بنفس النسق والبنية اللذين تتسم بهما الإشارة الملاحية لنظام GPS والمُرسَلة على هذه الترددات بواسطة سواتل GPS. وتستعمِل هذه الرسائل نفس النسق والبنية اللذين يستعملهما نظام GPS لأن المنشود هو استقبالهما بواسطة مستقبِلات المستعمِل المزودة بالتجهيزات الملائمة، مثل رسالةٍ لنظام GPS.
وتشمَل البنية المشتركة للإشارة شفرة الحيازة التقريبية C/A مع الرسالة المدمَجة لنظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS) وشفرة مدنية شبيهة بنظام GPS. وقد صُمِّم هذا النظام لتمكين إدماج إما إشارة شفرة الحيازة التقريبية C/A أو إشارة الشفرة الدقيقة P(Y) على الوصلات الصاعدة ومن ثم إرسالهما على الوصلتين الهابطتين L1 وL5.
ويأتي المزيد من الوصف للإشارة L1 ضمن مواصفات الإدارة الاتحادية للطيران لنظام التعزيز الواسع النطاق (FAA E 2892B) ويأتي تعريف نسق الإشارة L5 ضمن مواصفات الإشارة L5 التي أعدَّتها اللجنة الراديوية التقنية للطيران (RTCA/DO 261).
وترد قائمة لسويتي القدرة للإشارتين الملاحيتين المرسَلتَين على الترددين L1 وL5 من المحطتين الفضائيتين Inm-3 وInm 4 ضمن الجدول 15. وتنخفض سوية إشارة الإرسال تقريباً بقدر dB 3 عن الذروة، عند نقطة الحضيض للساتل، إلى حافة التغطية عند زاوية انحراف عن المحور الرئيسي بقدر °8,75.
* حسب بطاقات تبليغ الاتحاد الدولي للاتصالات بشأن إنمارسات.
الملاحظة 1 - قدرة الذروة تكون عند نقطة الحضيض لتغطية الإرسال.
ويجري تمييز هذه الإشارات عن الإشارات الأخرى لنظام GPS من خلال استعمال شفرة وحيدة للضوضاء شبه العشوائية. ويُعَدُّ ذلك مطابقاً تماماً لنظام GPS وتطبيقه لشفرات مختلفة للضوضاء شبه العشوائية لكل ساتل على حدة. ويتم تنسيق شفرة الضوضاء شبه العشوائية مع مشغل نظام GPS قصد ضمان المُلاءمة مع نظام GPS وغيره من إذاعات الإشارة الشبيهة بنظام GPS.
4 طيف التحكم والقياس عن بعد
تُشكِّل المرسِلات-المستجِيبات الملاحية جزءاً من الحمولة الساتلية النافعة الأكبر، التي تشمَل مرسِلات-مستجِيبات تُقدِّم الخدمات المتنقلة الساتلية (MSS). وتُدمَج وظيفتا الجزء الملاحي للتحكم والقياس عن بعد مع أنظمة الطائرات الشاملة للقياس عن بُعد والتتبع والتحكم (TT&C). وبفضل تقاسم وظائف القياس عن بُعد والتتبع والتحكم، لا يحتاج هذا النظام طيفاً إضافيّاً بغية التحكم في المرسِلات-المستجِيبات الملاحية.
الوصف التقني والخصائص التقنية لشبكات نظام التعزيز المحمول على متن السواتل
التجارية النيجيرية (NIGCOMSAT SBAS)
1 مقدمة
تتألف شبكات نظام التعزيز المحمول على متن السواتل النيجيرية (NigSAS)، من ثلاث حمولات نافعة لسواتل مستقرة بالنسبة إلى الأرض في خدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS). ويتمثَّل التنفيذ الحالي لهذه الشبكة في الساتل التجاري النيجيري NIGCOMSAT-1G (°42,5 شرقاً) الذي أُطلِق في مداره يوم 13 مايو 2007. وما زال الساتل NIGCOMSAT 1A (°19,2 غرباً) والساتل NIGCOMSAT 1D (°22 شرقاً) في مرحلة التخطيط. وسوف يكون لهذه السواتل الثلاثة نفس الحمولات النافعة لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS).
2 خطة التردد والاستقطاب
مثلما جاء بيانه في الجدول 16، يستقبِل كل ساتل الإشارة المرُسَلة لنظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS) على الوصلة الصاعدة في النطاق C ثم يُرسِل الإشارة الملاحية على الوصلة الهابطة في النطاق L.
3 الجزء الخاص بالمستعمِل
لقد صُمِّم نظام التعزيز المحمول على متن السواتل النيجيرية (NigSAS) ليكون متلائماً مع نظامي التعزيز GPS وغاليليو. ومن ثم فسوف يُقدِّم معطيات التكاملية والتصحيح للمستقبِلات المتلائِمة مع نظامي GPS وغاليليو.
4 الجزء الأرضي
هذا الجزء غير متاح، لأن الغرض من النظام النيجيري NigSAS هو تقديم المقدرة الفضائية لفائدة الشبكات القائمة لنظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS).
5 الخدمة الملاحية
تتمثَّل هذه الخدمة في استقبال التغطية على النطاق L الذي يشمل إفريقيا وأوروبا الغربية والشرقية وآسيا لأغراض الحمولة النافعة لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية على الساتل NIGCOMSAT-1G.
6 الإشارة الملاحية
يُرسِل النظام النيجيري NigSAS رسائل نظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS) على الترددين الحاملين L1 وL5 اللذين يستعمِلان البنية المنسوقة لنظام GPS. وتُشكَّل المكونة المطاوَرة (I) والمكونة التربيعية (Q) للإشارة وفقاً لطريقة تشكيل تعتمد على اختيار التردد الحامل. ويجري تمييز إشارة نظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS) والواردة من كل ساتل عن الإشارات الأخرى لنظام SBAS بواسطة استعمال شفرات الضوضاء شبه العشوائية (شفرات PRN). ويبلغ معدل بتات المعطيات الملاحية عند كل من الترددين bit/s 50.
1.6 الإشارة L1
يُشكَّل التردد L1 للنطاق MHz 1 575,42 بتشكيل الإبراق بزحزحة الطور ثنائي الحالة في القناة I، بواسطة الحيازة التقريبية لشفرة الضوضاء شبه العشوائية للتردد L1 وهي ذات معدل نبض 1,023 Mchip/s وطول شفرة 1 023. ويُترَك الخيار بشأن تشكيل القناة Q من عدمه لمستأجر الحمولة النافعة لخدمة الملاحة الراديوية الساتلية (RNSS) الذي تستفيد شبكته القائمة للنظام العالمي للملاحة الساتلية (GNSS)/نظام التعزيز المحمول على متن السواتل (SBAS) من التعزيز. ويُقدِّم الجدول 17 المزيد من المعلومات ذات الصلة.
2.6 الإشارة L5
يُشكَّل التردد L5 للنطاق MHz 1 176,42 في كل من القناة I والقناة Q، بواسطة شفرتين مختلفتين للضوضاء شبه العشوائية. ولنبض كل شفرة للضوضاء شبه العشوائية للتردد L5 معدل 10,23 Mchip/s ويبلغ طول الشفرة 10 230. بيد أن المكونة المطاورة وحدها هي التي تُشكَّل بواسطة المعطيات الملاحية. ويُحسِّن المعدَّل الأسرع لشفرة الإشارة L5 دالة الترابط الذاتي للجزء الخاص بالمستعمِل. ويُقدِّم الجدول 18 المزيد من المعلومات ذات الصلة.