DORIS
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 6 de mayo de 2022; la verificación requiere 1 edición .DORIS ( francés : Détermination d'Orbite et Radiopositionnement Intégré par Satellite , abreviado DORIS ) es un sistema civil francés para la determinación y el posicionamiento precisos (centimétricos) de la órbita. El funcionamiento se basa en el principio del efecto Doppler [1] . Incluye un sistema de transmisores terrestres estacionarios: radiobalizas , los receptores están ubicados en los satélites. Después de determinar la posición exacta del satélite, el sistema puede establecer las coordenadas exactas y la altura de la radiobaliza en la superficie de la Tierra. Originalmente destinado a la solución de problemas de geodesia y geofísica .
Información general
El sistema DORIS fue desarrollado y optimizado por CNES , IGN (Institut Géographique National) y GRGS (Groupe de Recherches en Géodésie Spatiale) para la determinación de la órbita y el posicionamiento de balizas de alta precisión . DORIS se desarrolló originalmente como parte de la misión de altimetría oceanográfica TOPEX/POSEIDON . DORIS ha estado en funcionamiento desde 1990, cuando se lanzó el primer sistema de demostración tecnológica (prototipo de carga útil) a bordo de la nave espacial SPOT-2. DORIS es un sistema de rastreo de microondas, un sistema de radio de enlace ascendente basado en Doppler que requiere un satélite anfitrión (para el paquete del segmento espacial) y una red global de estaciones terrestres de rastreo. El objetivo principal es proporcionar mediciones precisas para servicios POD (determinación precisa de la órbita) y aplicaciones de geodesia . El concepto del sistema se basa en mediciones precisas de los cambios Doppler en la señal de RF transmitida por estaciones terrestres y recibida a bordo de satélites en órbita que llevan receptores DORIS cuando están en la visibilidad de la estación. El número de satélites portadores DORIS no está limitado. Los resultados de medición proporcionados por los receptores DORIS se pueden utilizar en las siguientes aplicaciones:
- Soporte POD para altimetría y otras misiones;
- control de órbita (a bordo o en la Tierra);
- posicionamiento de baliza terrestre;
- modelado geofísico ( campo gravitacional terrestre , atmósfera , ionosfera , seguimiento del movimiento de los polos terrestres , etc.);
- monitorear la integridad del sistema DORIS.
El sistema DORIS se basa en la medición precisa del desplazamiento Doppler de las señales de radiofrecuencia transmitidas por balizas terrestres y recibidas a bordo de la nave espacial. Las medidas se realizan en dos frecuencias: 2,03625 GHz para medir el desplazamiento Doppler y 401,25 MHz para corregir el retraso de propagación de la señal en la ionosfera. La frecuencia de 401,25 MHz también se utiliza para mediciones de sellado de tiempo y transmisión de datos auxiliares. La elección del sistema de transmisión solo al satélite le permite automatizar completamente las operaciones de balizas y líneas de comunicación para la entrega centralizada de datos al centro de procesamiento.
El cambio de frecuencia Doppler se mide a bordo del satélite cada 10 segundos. La velocidad radial obtenida (su precisión es aproximadamente igual a 0,4 mm/s) se usa en la Tierra en combinación con un modelo de trayectoria satelital dinámica para determinar con precisión la órbita con un error de altura de no más de 5 cm. Estos datos están disponibles después de 1,5 meses debido a retrasos en los datos externos, como la radiación solar .
Descripción general de las misiones satelitales con el paquete DORIS
| Misión | Fecha de lanzamiento | Servicios presentados |
|---|---|---|
| PUNTO-2 (CNES) | 22 de enero de 1990 | Introducción del receptor de 1ª generación (18 kg), sistema de doble frecuencia en 1 canal |
| Topex / Poseidón | 10 de agosto de 1992 | |
| PUNTO-3 ( CNES ) | 26 de septiembre de 1993 | |
| PUNTO-4 ( CNES ) | 24 de marzo de 1998 | Implementación del paquete de software experimental DIODE que proporciona capacidades de procesamiento en tiempo real para la navegación S/C |
| Envisat ( CNES ) | 1 de marzo de 2002 | - lanzamiento del receptor de segunda generación (11 kg), sistema de dos frecuencias en 2 canales;
- versión mejorada de DIODE con el modelo de gravedad de la Tierra y la atracción del sol/luna. |
| Jason-1 ( NASA / CNES ) | 07 de diciembre de 2001 | Introducción del receptor miniatura de 2ª generación (5,6 kg), sistema de doble frecuencia en 2 canales |
| PUNTO-5 ( CNES ) | 04 de mayo de 2002 | Pequeño receptor de segunda generación |
| Criosat ( ESA ) | 08 de octubre de 2005 Error de inicio de S/C | - DIODE agregó otra característica: datos de velocidad y posición aerotransportada inercial J2000 para ser utilizados por AOCS;
– introducción de un nuevo procesador: Sparc ERS 32 |
| Jason-2 ( NASA / CNES , NOAA, EUMETSAT) | 20 de junio de 2008 | — Receptores DGxx: 8 canales basados en directivas DIODE para recibir señales de baliza;
- Característica agregada de DIODE: "Boletines geodésicos" que dan altura sobre el geoide de referencia Jason-2 , AltiKa, etc. |
| CryoSat-2 ( ESA ) | 8 de abril de 2010 | — determinación de la órbita en tiempo real para determinar la nave espacial y controlar la órbita (a bordo);
- provisión de una asignación de tiempo precisa basada en TAI ( Tiempo Atómico Internacional ); Además, se utiliza una señal de referencia precisa de 10 MHz (integrada); – provisión de POD terrestre (determinación precisa de la órbita) y modelado ionosférico |
| HY-2 (Haiyang-2), ( CNSA ) | 15 de agosto de 2011 | |
| Pléiades ( CNES ) dos naves espaciales | 17 de diciembre de 2011 2013 | — HR1: la determinación de la órbita la realiza el receptor DORIS;
- HR2: la determinación de la órbita la realiza el receptor DORIS |
| SARAL [2] ( ISRO / CNES ) con AltiKa | 25 de febrero 2013 | |
| Sentinel -3A (GMES), ESA | 2 de febrero de 2016 [3] [4] | |
| Jason-3 ( Eumetsat , NOAA , CNES ) | 17 de enero de 2016 |
Una visión general de las características de la determinación de la órbita DORIS
| Parámetro | 1ra generación | 2da generación | 2da generación (dispositivos pequeños) |
|---|---|---|---|
| Misiones | PUNTO-2, -3, TOPEX/Poseidón, PUNTO-4 | Envisat | Jason-1, Punto-5 |
| precisión de la órbita | ≤3 cm de radio | cm de radio | ≤3 cm de radio |
| Detección de órbita en tiempo real | Eje 5 m / 3 ejes (SPOT 4) | 1m eje / 3 ejes | 30 cm de radio, otros por 1 m |
| Precisión del tiempo | 3 µs | 3 µs | 3 µs |
Juego de herramientas DORIS
El instrumento de a bordo DORIS consta de
- receptor adicional con dos circuitos de recepción;
- un oscilador de cristal ultraestable (Ultra Stable Oscillator - USO) con un cambio de frecuencia de no más de , idéntico a los osciladores utilizados en el segmento de tierra DORIS;
- antena omnidireccional de doble frecuencia;
- dispositivo de unidad de control (combinado con MWR).
El segmento de tierra consta de
- el centro de control multimisión SSALTO, operado por CLS en nombre del CNES ;
- instalaciones de balizas y un centro de control de IGN , que coordina la red mundial de balizas orbitales (ODB). La red consta de 60 estaciones de seguimiento ubicadas en todo el mundo en 30 países (en Rusia: Krasnoyarsk , tracto Badary (distrito de Tunkinsky, República de Buriatia) , Yuzhno-Sakhalinsk , Paramushir [5] );
- determinaciones precisas de órbita realizadas en CNES y cálculos del campo gravitacional de la Tierra a partir de datos DORIS de GRGS ; la referencia de tiempo y frecuencia para todo el sistema la proporciona la baliza maestra asociada con el reloj maestro; El centro de control del sistema DORIS controla los instrumentos de acuerdo con los datos de telemetría y la determinación operativa de las órbitas.
Características del dispositivo DORIS DGxx
| una | 2 |
|---|---|
| Mediciones Doppler de alta precisión y navegación aérea | — proporciona mediciones elementales de velocidad con una precisión no inferior a 0,3 mm/s;
— Proporciona información PVT en tiempo real en marcos ITRF y J2000 con precisión centimétrica según las características de la órbita y la nave espacial; - la capacidad de proporcionar datos geodésicos para el seguimiento del altímetro |
| Capacidad para rastrear balizas | Hasta 7 balizas simultáneamente (7 canales de doble frecuencia) |
| Autonomia de trabajo | - modo de navegación rutinaria de alta precisión;
- predicción de maniobra |
| Fuente de poder | 22-37 V CC, 23 W; Calentamiento de 30W, menos de 2 horas |
| Interfaz de telemetría/telecontrol | - Protocolo de paquete de terminal MIL-STD-1553 / CCSDS;
— velocidad máxima kbit/s; - dos estados de dos niveles por cadena (estado de potencia y software) |
| CPU/software | — Diseño resistente a la radiación con la capacidad de detectar fallas de CPU y fallas de memoria SPARC ERC32 con recuperación;
- copia de seguridad doble "en caliente" de todo el software en dos bancos EEPROM redundantes; se puede cargar completamente sin interrupción de la operación; |
| Peso, potencia, tamaño | 16 kg, 24 W, 390 mm x 370 mm x 165 mm. Para una configuración DGxx redundante (nueva generación), incluidos dos USO ahora alojados dentro del receptor |
DORIS Beam Positioning Efficiency
| Duración de la recopilación de datos | Precisión (1 satélite) | Precisión (2 satélites) |
|---|---|---|
| 1 hora | 1m | 50cm |
| 1 día | 20 centímetros | 15cm |
| 5 dias | 10cm | 7cm |
| 26 días | 3cm | 1-2cm |
Notas
- ↑ Una de las primeras aplicaciones del efecto Doppler para proporcionar navegación por satélite fue en el sistema Transit , que se utilizó para navegar los submarinos estadounidenses de misiles de propulsión nuclear de la clase George Washington y apoyo a la navegación para el lanzamiento de misiles balísticos Polaris desde estos barcos. . Sin embargo, a diferencia de DORIS, la frecuencia de la señal se midió en el segmento de tierra (usuario)
- ↑ Manual de productos SARAL/AltiKa . Consultado el 30 de julio de 2017. Archivado desde el original el 16 de mayo de 2017.
- ↑ Noticias: Sentinel-3A se lanzó con éxito a la órbita objetivo . Consultado el 30 de julio de 2017. Archivado desde el original el 31 de julio de 2017.
- ↑ Lanzamiento del vehículo de lanzamiento Rokot desde la nave espacial Sentinel-3A
- ↑ Lista de estaciones DORIS en el sitio web oficial . Consultado el 16 de julio de 2017. Archivado desde el original el 31 de julio de 2017.
Literatura
- P.FERRAGE, A.AURIOL, C. TOURAIN, C. JAYLES, F. BOLDO. Desarrollos del sistema Doris y futuras misiones Diapositivas: Desarrollos del sistema DORIS y futuras misiones
- Lebedev S. A. Altimetría satelital en las ciencias de la Tierra / Problemas modernos de teledetección de la Tierra desde el espacio. 2013. V. 10. Núm. 3. S. 33-49.
- Deev M. G. Level como indicador de cambios en el estado del Océano Mundial / Geografía. Nº 6. 2010
- Lebedev S. A. Base de datos integrada de altimetría satelital (Diapositivas)
Enlaces
- Servicio Internacional DORIS Sitio oficial (inglés)
- AVISO: Datos de altimetría satelital Portal de referencia para la altimetría satelital
- Sitio web oficial del Centro Nacional de Investigaciones Espaciales de Francia (CNES) (inglés)
- Satélite con ARgos y ALtika (SARAL) - Empresa científica indo-francesa seg.
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