Transcript Satelitske komunikacije Predmet: Projekt iz programske podrške 2009/10. U izradi projekta sudjelovali su: Željko Balagović; Goran Banjeglav; Hrvoje Brlek; Krešimir Mladiček; Lorena Račić; Martin.

Satelitske komunikacije
Predmet: Projekt iz programske podrške
2009/10.
U izradi projekta sudjelovali su: Željko Balagović; Goran Banjeglav; Hrvoje Brlek;
Krešimir Mladiček; Lorena Račić; Martin Soldić; Ana Šeronja; Tomislav Tolić
Sadržaj
• Zemlja
• Telekomunikacijski sateliti
• Sferiod
• Radiodifuzni sateliti
• Sateliti
• Satelitska televizija i radio
• Putanje satelita
• Metereološki sateliti
• Opis kretanja satelita
• Vojni i špijunski sateliti
• Lansiranje satelita
• Znanstveni sateliti
• Vrste satelita
• ISS
• Podjela
• Stranice za praćenje satelita
Zemlja
Ključno pitanje: Kojim modelom
opisati Zemlju?
Modeli:
Kugla
Sferoid
Geoid
Sferoid
Opisuje se pomoću dva
polumjera:
1.
Ekvatorijalni
2.
Polarni
a= 6,378.137 km
b = 6,356.7523 km
V= 1,083,207,317,374 km3
Sateliti
satelite neovisno o činjenici jesu li oni
prirodni ili umjetni definiramo putem
parametara koji ih jednoznačno određuju
Parametri: podsatelitna putanja, perigej,
apologej, apsida, uzlazna točka, silazna
točka , linija točaka, inklinacijski kut,
progradna orbita, retrogradna orbita, kut
(argument) perigeja
Parametri:
1.
Podsatelitna putanja – putanja koju satelit
iscrtava na površini Zemlje tijekom
kruženja
2. Apologej- točka na putanji satelita u kojoj
je satelit najudaljeniji od Zemlje
3. Perigej – točka na putanji satelita u kojoj
je satelit najbliži Zemlji
4. Apsida – zamišljena linija tj pravac koji
spaja apologej i perigej kroz središte
Zemlje
Parametri:
5. Uzlazna točka – točka u kojoj satelit sječe
ekvatorijalnu ravninu krećući se od juga
prema sjeveru
6. Silazna točka – točka u kojoj satelit sječe
ekvatorijalnu ravninu krećući se od sjevera
prema jugu
7. Linija točaka – pravac koji spaja uzlaznu i
silaznu točku kroz središte Zemlje
8. Inklinacijski kut – kut koji ravnina putanje
satelita zatvara s ekvatorijalnom ravninom
Parametri:
9. Kut perigeja – kut između ekvatorijalne
ravnine tj. uzlazne točke i perigeja mjeren u
smjeru u kojem se giba satelit
10. Progradna orbita – orbita satelita koji se
kreće u istom smjeru u kojem Zemlja rotira
11. Retrogradna orbita – orbita satelita koji se
kreće u suprotnom smjeru od smjera
rotiranja Zemlje
Putanje satelita
1.
Ovisno o kutu inklinacije:
1.
Ekvatorijalna
2.
Polarna
3.
Inklinacijska putanja
2. Ovisno o obliku putanje:
1.
Kružna
2.
Elipsoidna
3.
Geosinkrona
Putanje satelita
3. Ovisno o visini putanje:
1.
Niska putanja (LEO)
2.
Srednja putanja (MEO)
3.
Geostacionarna putanja (GEO)
Opis kretnja satelita
Kretanje satelita opisujemo pomoću
Keplerovih zakona:
1. Keplerov zakon:
Planeti se oko Sunca kreću po eliptičnoj
putanji, a u jednom od žarišta putanje
nalazi se centar mase
Opis kretnja satelita
2. Keplerov zakon:
Radij-vektor Zemlja – satelit u
određenom vremenskom intervalu
pokriva u svakom trenutku jednake
površine
Opis kretnja satelita
3. Keplerov zakon:
Kvadrat ophodnog vremena
proporcionalan je kubu srednje
udaljenosti satelita
Zakon je velike važnosti za
geostacionarne orbite zato što postoji
direktna veza između ophodnog
vremena i velike poluosi orbite. Ako je
putanja kružna na temelju poznavanja
ophodnog vremena moguće je
izračunati udaljenost satelita
Lansiranje satelita
Lansiranje satelita na jednokratnoj raketi ili
letjelici
Nakon izlaska iz atmosfere pale se pomoćni
motori za detaljno pozicioniranje satelita
Lansiranje u privremenu orbitu
Ulazak satelita u svoju trajnu orbitu
Uvjet opstanka u orbiti:
• Gravitacijska sila Zemlje = Centrifugalna sila
satelita
• Orbita satelita uvijek siječe centar Zemlje
Vrste satelita
Satelit – nebesko tijelo koje se po
zakonima astrofizike giba oko drugog
tijela znatno veće mase
Vrste: prirodni i umjetni
Sastavljen od dva dijela: platforma i
teret
Platforma – osnovna struktura satelita,
potpora teretu
Teret – specificirani dio satelita, ovisno
o izvedbi i funkciji satelita
Podjela
Umjetni sateliti se dijele po funkciji na:
Telekomunikacijske – protok informacija
Radiodifuzne- emitiranje televizije i radio
programa odnosno satelitske televizije
Mateorološke – promatranje Zemljine
atmosfere
Vojne i špijunske – prikupljanje
informacija u svrhu obrane zemlje
Satelite za znanstvena istraživanja
Telekomunikacijski sateliti
Satelitski telefoni se spajaju sa mrežom
geostacionarnih satelita ili satelita u
niskoj Zemljinoj orbiti
Pozivi se zatim preusmjeravaju prema
satelitskom teleportu povezanom sa
javnom komutiranom mrežom ili nekim
drugim satelitskim telefonskim
sustavom
Najznačajnija telekomunikacijska
mreža - IRIDIUM
Telekomunikacijski sateliti
IRIDIUM mreža
Sastavljena od 66 satelita postavljenih u šest
orbitalnih ravnina na visini 700km od
Zemljine površine
Brzina kretanja - 27,000 km/h
Komandni centar u Virginiji, centri za
održavanje satelita na Havajima i Kanadi
Sa susjednim satelitima komuniciraju putem
Ka – band veze.
Tehnika kombinacije višestrukog prijenosa
signala – FDMA/TDMA (podjela frekvencije i
vremena)
Radiodifuzni sateliti
Za emitiranje satelitske televizije i radija
U geositacionarnoj orbiti, ekvatorijalna
ravnina, visina 35,786 km
Transponderi emitiraju na dva pojasa:
C pojas = 3.70 – 4.20 GHz
K pojas = 10.70 – 18.00 GHz
Za prijem signala potrebni : satelitska
antena(offset ili parabola), niskošumni
konverter(LNB) i satelitski prijemnik
(analogni ili digitalni)
Satelitska televizija
Prvi satelit 1962. Telstar – razmjena informacija
između SAD-a i Europe
Do 150 W snage – veća snaga, manja antena za prijem
Uplink pogon- emitirajuća antena (u promjeru 9-12 m)
Satelitski radio
Prednost: pokriva znatno veći pojas od zemaljskog
radio signala i tri satelita dostatna su da pokriju
cijelu Zemlju
U SAD-u koristi pojas 2.3 GHz, u ostalim zemljama
1.4GHz
Meteorološki sateliti
Postavljeni u polarnu orbitu (kut inklinacije
90° – velika preglednost) ili geostacionarnu
orbitu
Prvenstveno za promatranje atmosfere i
praćenje vremena i klimatskih promjena
Najšira primjena satelita
Do 2004. lansirano 164 satelita (Rusija,
Europa, SAD, Kina, Japan i Indija)
Prvi satelit – Vanguard 2, u sklopu projekta
Vanguard, 17.2.1959. – zadatak: informacije o
gustoći Zemljine atmosfere
Vojni i špijunski sateliti
Početak : šezdesete godine za vrijeme
hladnog rata, kada se pokazala potreba za
nadziranjem sovjetskog teritorija i aktivnosti
1983. poznati program Strateške obrambene
aktivnosti (SDI) –projekt vrijedan 30 milijardi
dolara poznat pod imenom Star Wars – cilj:
uspostaviti prvu liniju obrane koja bi
laserskim oružjem štitila SAD u slučaju
napada nuklearnim oružjem
SAD su tijekom godina utrošile oko 130
milijardi dolara za razvoj vojnih satelita
Znanstveni sateliti
Sustavi razvijeni u cilju razmjena
informativnih i edukativnih sadržaja, za
lakše povezivanje akademskih
zajednica i interaktivno učenje.
Najpoznatiji je EDUSAT (Educational
Satellite), drugim imenom GSAT-3
lansiran 20.rujna 2004. iz centra u
Shriharikoti (Indija)
Lansiran u geostacionarnu orbitu
Međunarodna svemirska
stanica (ISS)
Povijest ISS-a
Početak izgradnje u orbiti 1998, završetak izgradnje
očekuje se 2011.
Uzrok: hladni rat – nakon lansiranja Mira, SAD su
željele uzvratiti istom mjerom, lansiranjem satelita
Freedom
Do spomenutog nikada nije došlo, već se iz te ideje
rodio međunarodni projekt pod imenom ISS
Na projektu sudjeluju NASA, RKA, JAXA, CSA i ESA
Najskuplji projekt svih vremena – troškovi EAS-e u
prvih 30 godina predviđaju se na 100 milijardi eura,
dok se američke procjene kreću od 35 – 160 milijardi
američkih dolara
Prva ljudska posada stigla je 2.studenog 2000. i od tog
trenutka stanica je u svakom trenutku naseljena
Trenutačno na stanici boravi 21. ekspedicija lansirana
11. listopada 2009.
Moduli
Zarya
Lansiran 20. studenog 1998., raketa Proton, centar u
Kazahstanu
Suradnja Rusa i Amerikanaca – SAD financira
izgradnju i ruske znanstvenike
Funkcija: proizvodnja i pohranjivanje električne
energije, pogon stanice
U sadašnjem sklopu modula primarno kao skladište
3 pristaništa – na jednom trajno povezana Zvezda,
drugi služi za povezivanje s drugim modulima, a treći
za pristanak letjelica
Dva krila solarnih ćelija (10.67x3.35), 16 spremišta za
gorivo, 36 mlažnjaka i dva velika motora
Unity
Drugi modul po redu, lansiran dva tjedna nakon
Zarye
Drugo ime: Node 1 (jedan od tri čvora koji
povezuju module)
6. prosinca 1998. pripojen Zaryji
Zajedno sa Zaryom sačinjava okosnicu cijelog
projekta
Prvi američki modul na stanici dimenzija:
5.47x4.57 sa šest pristaništa za američke letjelice
Na modulu: sustavi za održavanje života,
električni sustavi i vodovi koji povezuju prostorije
za život
Zvezda
Treći modul, lansiran u srpnju 2000.godine
Nadogradila sustave za održavanje života i
prostoriju za dva člana posade – mogućnost
dolaska ljudske posade
26. listopada 2000. pripojen Zaryji
Sastoji se od dva predjela – za životni i radni
prostor članova posade
Odjel za spavanje (za dva kozmonauta),
vježbanje, higijenske prostorije, primarni ruski
navigacijski sustav, sustave Elektron i Vozdukh
Na vanjskom dijelu modula – 16 potisnika + osam
baterija
Tokom iduće dvije godine stanica je
dobila dupla krila solarnih ćelija
(početak proizvodnje i pohranjivanja
električne energije i komunikacijskog
povezivanja modula), mehaničku ruku
Canadarm2, Pirs i Quest Airlock,
Destiny- američki modula sa
laboratorijima, Harmony modul,
Columbus i Kibô – europske i japanske
istraživačke laboratorije
Harmony
Poznat kao Node 2
U.S. Core Complete
Od 14. studenog 2007. trajno povezan
s laboratorijem Destiny
Prvo trajno i značajno proširenje
životnog prostora, Canadarm 2 trajno
pripojena upravo ovom modulu
Dimenzije: 7.2 x 4.4 m
Povezan s modulima Columbus i Kibô
Columbus
Istraživački modul, najveći doprinos ESA-e
Lansiran 7. veljače 2008. , a 11. veljače pomoću
mehaničke ruke pripojen Harmonyju
Kibô
Prvi japanski i ujedno najveći modul na stanici
Sastoji se od dva modula:
Exposed Facility – 12 stanica za proučavanje
pokusa u svemirskom okruženju
Eksperimentalni logistički modul –vanjski i
unutarnji dio
JEMRMS –mehanička ruka za rad na “Terasi”
ISS s tehničke strane
Izvor el. energije – Sunce
4 krila solarnih ćelija dnevno proizvedu 32.8 kW
Udaljenost stanice od Zemlje u perigeju iznosi
278 km, a u apologeju 460 km
Orbitalna brzina = 27 724 km/h (obiđe Zemlju
15.7 puta na dan)
Mnogobrojni sustavi za održavanje uvjeta za
život na stanici – atmosferski pritisak, kisik, čista
voda, detektori požara, recikliranje otpada,
vode i zraka
Nedostatak: konstantna izloženost astronauta
kozmičkom zračenju – 1 mSv (sustav za zaštitu
od zračenja postoji, ali učinak je neznatan)
Stranica za praćenje satelita
www.n2yo.com
Omogućava pregled svih registriranih i lansiranih
satelita po različitim kriterijima- serijskom broju,
internacionalnoj oznaci, imenu ili datumu lansiranja
Stranica omogućava pregled različitih podataka o
satelitu: trenutačnu poziciju, putanju za idućih 4-5
dana, područje vidljivosti satelita, visinu,
trenutačnu geo. Širinu i dužinu, brzinu, perigej i
apologej, nagib, period, datum lansiranja, matičnu
svemirsku agenciju ...
Izvori karata: Google Maps, TerraMetrics, NASA,
Tele Atlas, INEGI
Stranica www.ip2location.com
Nudi uslugu povezivanja ip adrese sa
geografskim položajem treće osobe
Osim toga nudi informacije o državi, predbroju
države, gradu, poštanskom broju mjesta i
vremenskoj zoni u kojoj se zadana IP adresa
nalazi
Usluga se odvija u stvarnom vremenu (99.9%
točnost podataka) preko XML aplikacije
Financiran od strane mnogih tvrtki i instituta,
podržava C++, Java, ASP...
Koristi se u zdravstvenim uslugama,
gospodarstvu, ekonomiji, surfanju na
Internetu
Stranica www.ip2location.com
Princip rada: ulazni podatak je IP
adresa. Nakon unosa iste, izlaz daje
prethodno navedene podatke
Primjer:
www.itouchmap.com
Usluga vrlo slična prethodno opisanoj, samo što
ova usluga nudi pozicioniranje putem karte, a ne
tablični zapis podataka
Karte koje se koriste za uslugu su visokokvalitetne
satelitske snimke Zemljine površine koje se koriste
za Google Earth i Google Maps aplikacije
Ovisno o satelitu kojim su snimljene, rezolucije se
kreću od 15 m do čak 15 cm (snimljene satelitom
Landsat)
Osim vektorskih koriste se i rasterske snimke
visoke razlučivosti za sva područja veće
naseljenosti i važne geografske lokacije
Primjer prikaza itouchmap za FER:
U izradi prezentacije sudjelovali:
Željko Balagović
Goran Banjeglav
Hrvoje Brlek
Krešimir Mladiček
Lorena Račić
Martin Soldić
Ana Šeronja
Tomislav Tolić