بهینه‌سازی ناوبری مبتنی بر ماهواره

پیش از آن آژانس هوانوردی اروپا به منظور افزایش کارایی ناوبری‌ مبتنی بر ماهواره در هواپیماها و پیشبرد برنامه‌های ترافیک هوایی خود، از GSA درخواست همکاری کرده بود.

از این‌رو پروژه EDG²E با هدف رسیدن به نیازمندی‌های ناوبری آینده اتحادیه اروپا و پشتیبانی از استانداردسازی و تسهیل فرایند اخذ گواهینامه، برنامه‌ریزی شد.

در این پروژه قرار است گیرنده‌هایی مبتنی بر روش دو فرکانسی- چند مجموعه‌ ماهواره‌ای (DFMC^[2]) استفاده شود.

فناوری DFMC یکی از راهکارهای ارائه شده برای بهبود دقت و قابلیت اطمینان سیستم‌های ناوبری مبتنی بر ماهواره (GNSS) است که در آن یک گیرنده توانایی دریافت و پردازش چند فرکانس از چند مجموعه ماهواره ای را دارد.

دریافت همزمان سیگنال از چند مجموعه ماهواره‌ای مختلف (GPS، GLONASS، BeiDou، Galileo و …) می‌تواند موجب دستیابی به نتایج زیر شود:

• کاهش فواصل زمانی دریافت موقعیت
• بهبود دقت مکان و زمان
• کاهش مشکلات ناشی از انسداد توسط ساختمان‌ها، درختان و …
• دسترسی به سایر منابع ناوبری GNSS درصورت از دسترس خارج شدن اطلاعات صحیح یک سامانه به سبب جمینگ یا Spoofing

بنابراین می‌توان گفت این استفاده همزمان از چند مجموعه ماهواره‌ای می‌تواند قابلیت اطمینان و دقت ناوبری را افزایش دهد.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد فناوری DFMC، می‌توانید مقاله مرتبط با این موضوع را در نسخه شماره 38 مجله اویونیک مطالعه کنید.

امروزه ناوبری مبتنی بر ماهواره (GNSS) عنصر اصلی موقعیت‌یابی و هدایت هواپیماها محسوب می‌شوند. اما اهمیت ناوبری دقیق در برخی از مراحل پرواز مثل لحظات پایانی فرود هواپیما روی باند، و همچنین وجود برخی خطاها در سیستم‌های ناوبری ماهواره ای باعث شده‌ است تا سازمان‌های ذی‌صلاح در امر قانون‌گذاری به دنبال راهکارهایی برای بهبود این مدل از ناوبری باشند.

یکی از این راهکارهای اجرا شده، استفاده از روش‌های کمکی مثل سیستم تقویتی مبتنی بر ماهواره یا SBAS^[3] است.

ترکیب سیستم تقویتی SBAS و روش DFMC دقیقا همان چیزی است که کارشناسان آژانس هوانوردی اروپا در پروژه EDG²E به دنبال آن هستند.

دستگاه گیرنده‌ای که در پایان این پروژه ساخته‌ خواهد شد علاوه بر توانایی دریافت سیگنال از دو مجموعه ماهواره ای GPS و گالیله در دو فرکانس مختلف، از سیستم تقویتی SBAS نیز برای رفع برخی از خطاهای ثابت در موقعیت یابی استفاده خواهد کرد.

سیستم تقویتی مبتنی بر ماهواره EGNOS

آژانس فضایی اروپا و یورو کنترل به منظور تقویت ناوبری ماهواره ای در منطقه اروپا، سرویس EDNOS را توسعه داده‌اند.

هر چند این سرویس در حال حاضر برای بهبود ناوبری مبتنی بر GPS عمل می‌کند، اما مسئولین اروپایی قصد دارند به زودی آن را روی مجموعه گالیله نیز فعال کنند.

این سیستم متشکل از 3 ماهواره در مدار زمین- ثابت (ماهواره دقیقا همزمان با زمین چرخش می‌کند و همیشه روی یک منطقه ثابت تمرکز دارد) و 40 ایستگاه زمینی است.

فرایند محاسبه و تصحیح خطای موقعیت با سیستم EGNOS

ایستگاه‌های زمینی با جمع‌آوری داده‌های ناوبری از ماهواره‌ها، خطاهای ثابت مجموعه ­را محاسبه کرده و برای 3 ماهواره ارسال می‌کنند.

سپس این ماهواره‌ها اطلاعات خطاها را برای مناطق تحت پوشش خود ارسال کرده و کاربران می‌توانند با دریافت این اطلاعات از طریق گیرنده خود یا اینترنت، دقت موقعیت‌یابی خود را افزایش دهند.

با توجه به مشخصات در نظر گرفته شده برای سیستم، دقت موقعیت‌یابی با کمک EGNOS باید کمتر از 7 متر باشد، اما در عمل این عدد کمتر از 1 متر است.

گیرنده EDG²E

طبق اطلاعات منتشر شده تاکنون چند نمونه اولیه از گیرنده EDG²E ساخته شده است. این گیرنده توانایی دریافت و پردازش سیگنال‌های GPS، گالیله و همچنین سیستم تقویتی EGNOS را دارد.

چندی پیش اعلام شد در سال 2021 یک نسخه از گیرنده EDG²E برای انجام تست‌های پروازی روی یکی از هواپیمای ATR نصب خواهد شد.

در این مرحله بررسی خواهد شد که آیا کارایی گیرنده طراحی شده در شرایط پروازی با نیازمندی‌های تعیین شده مطابقت دارد یا خیر؟ این تست‌ها در چند مرحله و در شرایط مختلف محیطی و عملیاتی انجام خواهد شد و در نهایت ایرادات مشاهده شده، گزارش می‌شوند.

مدیر واحد تحقیق و توسعه سیستم‌های اویونیک شرکت تالس در رابطه با این پروژه می‌گوید: «پروژه EDG²E، شرکت تالس را به عنوان پیشتاز تولید نسل بعد گیرنده‌های GNSS تبدیل خواهد کرد.

این گیرنده‌ها از سال 2025 روی هواپیماها نصب خواهند شد و بنابراین شاهد ناوبری دقیق‌تر، ایمن‌تر و در نهایت ایجاد پتانسیل بیشتری برای ترافیک هوایی خواهیم بود.»

[1] European Geostationary Navigation Overlay Service

[2] Dual Frequency Multi Constellation

[3] Space Based Augmentation System

منبع: پژوهشکده اویونیک

پلتفرم نوآوری باز کوشا شما را به چالش هوشمندسازی (تسلیحات، مهمات، تجهیزات) دعوت می کند.