1.1.3 Het ruimtesegment

1.1.3 Het ruimtesegment

Tot op heden werden drie satelliet-generaties voorzien. Ze zijn aangeduid onder de namen "blok I", "blok II" en "blok III". De elf satellieten van "blok I" werden gemaakt en gelanceerd tussen 1978 en 1985 (met wisselend succes); zij vormden de testconstellatie. Eén ervan is momenteel (november '95) nog werkzaam. Vanaf 1989 werden de satellieten van "blok II" in hun baan geplaatst (zie lijst in bijlage A). De satellieten van "blok II" wegen ongeveer 1.500 kg (845 kg voor "blok I") en hebben een "levensverwachting" van 7 à 8 jaar. De satellieten op "blok III" zijn in de ontwerpfase. Zij zullen in de toekomst, de "blok II"-satellieten vervangen.

1.1.3.1 Satelliet constellatie

 24 satellieten van "blok II" (21 operationele en 3 reserve-satellieten);

 6 omloopbanen met een hellingshoek van 55 t.o.v. de evenaar;  gemiddelde hoogte ongeveer 20.200 km;  omwentelingsperiode : 12 siderale uren;

 voor een waarnemer op aarde een observatie-venster van ongeveer 5 uren per satelliet.

NB: Door het verschil tussen sideraal uur en zonne-uur (onze uren) verschijnt een gegeven configuratie elke dag 4 minuten vroeger.

Functies van de satellieten Elke satelliet verzekert de volgende functies : 1. ontvangst en registratie van de informatie aangebracht door het controlesegment; 2. uitvoeren van bepaalde operaties dank zij de microprocessoren aan boord; 3. bijhouden van een zeer preciese tijd door middel van atoomklokken aan boord (2 cesium- en 2 rubidium oscillatoren voor "blok II"); 4. overbrengen van informatie naar de gebruikers langs verschillende signalen;

5. uitvoeren van bepaalde manoeuvers, geleid vanuit het grondcontrolesegment.

1.1.3.2 Samenstelling van het uitgezonden-signaal

De 4 oscillatoren wekken een fundamentele frequentie op van 10.23Mhz. Uit deze frequentie, leidt men 2 draaggolven af (genoemd L1 en L2) en 3 modulatiegolven (C/Acode, P-code en de informatie sequentie). Onderstaand schema geeft aan hoe de codes op de 2 draaggolven worden gemoduleerd. Het uitgaande signaal bestaat uiteindelijk uit 3 componenten; namelijk :

 L1 + C/A-code (punt 1) +infocode  L1 + P-code (punt 2) + infocode  L2 + P-code (punt 3) + infocode

1.1.3.3 Aard van de verschillende codes

De C/A-code (Coarse-Acquisition code) en de P-code (Precisie-code) zijn beide pseudowillekeurig binaire codes of PRN-codes (Pseudo random noise). Ze worden gebruikt voor de bepaling van de afstand satelliet-gebruiker. De C/A-code wordt elke milliseconde herhaald en aan elke satelliet wordt een verschillende code toegekend om identificatie mogelijk te maken.

De P-code gaat over een periode van 266 dagen en is verdeeld in segmenten van 7 dagen, waarvan 5 segmenten voorbehouden zijn voor de controlestations (pseudolieten) en 32 segmenten toegekend zijn elk aan een verschillende satelliet. Deze code kan versleuteld worden door de beheerders van het systeem tot wat men de Y-code noemt. Het doel hiervan is te vermijden dat derden (vijanden) valse oplaadberichten doorsturen, en om opzettelijk de positiebepaling te degraderen (uiteindelijk blijft het ganse systeem van opzet militair). Deze versluiering noemt men Anti-Spoofing (AS). De Y-code is dus gelijkaardig als de P-code, maar heeft een geheim algorithme.

De informatie code dient om de gebruikers de nodige elementen te verstrekken om een positiebepaling te doen. Deze code wordt op een frequentie van 50 bits/sec uitgezonden en is als volgt gestructureerd :

 de volledige informatie wordt doorgezonden onder vorm van 25 kaders. Elk kader bestaat uit 1.500 bits en wordt in 30 seconden uitgezonden. Het vergt dus 12 minuten en 30 seconden tijd om de totaliteit van de informatie-code over te brengen ;

 iedere kader is verdeeld in 5 delen : de subkaders. De subkaders 1 tot 3 worden elke keer herhaald (d.w.z. alle 30 sec) terwijl de subkaders 4 en 5 elk 25 pagina's tellen en dus verschillend zijn voor elke kader ;  subkader 1 : correctiecoëfficienten van de satelliet uurwerken;  subkader 2 : parameters van de satelliet omloopbaan;  subkader 3 : parameters van de satelliet omloopbaan;  subkader 4 : almanach en staat van de satellieten 25 tot 32, ionosferische modellen, enz...  subkader 5 : almanach en staat van de satellieten 1 tot 24.

 elke subkader bestaat uit 10 woorden van 30 bits.

1.1.3.4 Modulatie van de draaggolf

De techniek van het moduleren van de draaggolf is zeer eenvoudig. Door het feit dat de codes binair zijn, zijn er twee toestanden om de fasen te moduleren : 1. Normale toestand : deze komt overeen met de binaire waarde O. De normale toestand veroorzaakt geen enkele verandering van de fase. De geassocieerde waarde is 1.

2. De inverse toestand ("spiegelbeeld") : deze toestand komt overeen met de binaire waarde 1. Deze toestand veroorzaakt een fase-sprong van de draaggolf van 180 . De geassocieerde waarde is -1.

1.1.3.5 Geometrische spreiding (verdeling) van de satellieten

Met een masker van 15°, kan een waarnemer op aarde, die gebruik maakt van de volledige constellatie, op elk moment 4 tot 8 satellieten tegelijk waarnemen. Daar de satelliet constellatie beweeglijk is, kan de kwaliteit van de geometrische satelliet-verdeling ten overstaan van de waarnemer op aarde variëren. Zij wordt weergegeven door de D.O.P. (Dilution of Precision).

De invloed van de DOP op de positie kan als volgt uitgedrukt worden :

waarin :  = standaardafwijking op de positie 0 = standaardafwijking op een meting

De GDOP (Geometric DOP) kan weergegeven worden als de vierkantswortel uit het spoor van de matrix van de cofactoren.   DOP 

0

Er bestaan verschillende DOP's : PDOP = Position DOP VDOP = Vertical DOP HDOP = Horizontal DOP TDOP = Time DOP

In de praktijk duiden kleine DOP waarden een goede configuratie, en vice versa.