QZSS

Quasi-Zenith Satellite System (QZSS), uydu tabanlı Japonya'yı kapsayacak şekilde geliştirilmiş yönelim ve konum zamanlama sistemidir. İlk uydu "Michibiki" 11 Eylül 2010'da fırlatılmıştır. Tam işler duruma 2013 yılı içinde geçmesi beklenmektedir. 2013 yılının Mart ayında, Quasi-Zenith Uydu Sistemi'nin 3 uydudan 4 uyduya geliştirimi Japonya'nın Bakanlar Kurulu toplantısı sonucunda basına duyurulmuştur. Üç uydu yapımı için Mitsubishi Electric kuruluşu ile sistemin 2017 sonundan önce başlatılması hedeflenerek, 526 milyon dolar tutarında bir sözleşme imzalanmıştır.
2002 yılında Quasi-Zenith Uydu Sistemi (QZSS), tasarımı üzerinde çalışmak için Japon hükumeti tarafından yetkilendirilmiş; Mitsubishi Electric, Hitachi ve GNSS Technologies tarafından, (Japonca: Jun-Ten-Cho (准 天 顶) olarak da adlandırılmış olan geliştirme programı), Gelişmiş Uzay İşleri kuruluşu (ASBC - Advanced Space Business Corporation) ekibi aracılığıyla geliştirmelere başlandı. Ancak, ASBC oluşumu 2007 yılında dağılmıştır. Çalışma, Uydu Konumlandırma Araştırma ve Uygulama Merkezi (SPAC - Satellite Positioning Research and Application Center) tarafından satın alındı. SPAC, Japon hükumetinin: Eğitim, Kültür, Spor, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı; İçişleri ve Haberleşme Bakanlığı; Ekonomi, Ticaret ve Sanayi Bakanlığı ve Arazi, Altyapı, Ulaştırma ve Turizm Bakanlığı birimlerine ait ortak bir merkezdir.
Quasi-Zenith taşınabilir cihaz uygulamaları sağlayan iletişim tabanlı servislere (video, ses ve veri servisi) ve konumlama için kullanılabilir servislere yöneliktir. Kendi konumlandırma servisine ilişkin QZSS sadece kısıtlı bir doğruluk sunabilir ve belirli özellikleri tekil durumda kullanıma uygun değildir. Bu nedenle, bir Küresel konumlandırma sistemini (GNSS) güçlendirme (yararlanılan bölgede yüksek kesinlikte konum doğrulaması elde etmek için) servisi olarak görülmektedir. Konumlandırma hizmeti de Japonya'nın şu an geliştirme aşamasındaki, ABD Federal Havacılık İdaresi güdümlü WAAS (Geniş Alan Güçlendirme Sistemi) benzeri bir Uydu Tabanlı Güçlendirme Sistemi olan MTSAT (Multi-Functional Transport Satellite) Jeostatik yörünge uyduları ile birlikte işlevsel olabilir.
Yörünge
QZSS, her biri 120 derecelik eğimli bölgesinde çok az eliptik jeosenkron yörüngede üç uydusundan aldığı sinyallerle çalışmaktadır. Bu nedenle eğim açısı yerdurağan değildir; yani gökyüzünde aynı yerde durmaz. Bunun yerine kendi zemin izleri 8 şekli desenler gibi (bakınız: analemma) asimetriktir. Bu, her zaman doğrudan Japonya üzerinde (dikey kesiti 60 ya da daha fazla olacak şekilde) olmasını sağlamak için düşünülmüştür.
Nominal düzeyde yörünge öğeleri şunlardır:
QZSS ve konumlamanın güçlendirilmesi
QZSS'nin birincil görevi Japonya'nın pek çok kent oluşumunda GPS uydularının daha kesin sonuçlar vermesini sağlamak ve GPS ile veri elde eden uygulamaların hassasiyetini, güvenilirliğini artırmak ve verimliliğini geliştirmektir.
Quasi-Zenith Uyduları hem GPS'in L1C/A sinyalleri ile uyumlu hem de geliştirilmiş L1C, L2C ve L5 sinyalleri ile uyumlu iletimde bulunur. Var olan GPS alıcıları için bunu en aza indirir.
Bağımsız GPS ile karşılaştırıldığında GPS artı QZSS birleştirilmiş sistemi, Quasi-Zenith uydularından gelen L1-SAIF ve LEX geliştirilmiş sinyalleri arasında değişen bağlantı iletim yoluyla sağlanan düzeltme verileri metre altı birimlerde daha gelişmiş konumlandırma ve verim sağlar.
Uzayda kullanılan atom saatleri sınıfında; bir hidrojen mazer ve Rb atom saati gibi iki tür; özgün planına göre, Quasi-Zenith uydularını yürütmek için kullanılmaktadır. Quasi-Zenith uyduları için bir pasif hidrojen mazeri geliştirilmesi 2006 yılında iptal edilmiştir. Konumlandırma sinyali Rb saati ile oluşturulur ve GPS süre tutma sistemine benzer bir mimari kullanılır. QZSS de, bir İki Yönlü Uydu Zaman ve Frekans Aktarımı (TWSTFT - Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer) düzeni kullanılacak ve bununla bazı köklü uydu atom standardı davranış bilgileri ve diğer araştırmalar amacıyla bilgiler elde etmek mümkün olacaktır.
QZSS'nin zaman işleyişi ve uzaktan eşanlılandırma
İlk kuşak QZSS zaman tutma sistemi (TKS - Timekeeping System) Rb saati esaslı olmasına rağmen, ilk QZSS uydusu, deneyimle bir kristal saat eşanlılama sistemini temel alan bir öntürünü taşıyacaktır. Yörünge bölgesi içinde test aşamasının iki yılının ilk yarısında kavram ön testleri ikinci nesil QZSS uydularında kullanılır atom saati gerektirmeyen teknolojinin uygulanabilirliğini araştırmak olacaktır.
Sözü edilen QZSS TKS teknolojisi, GPS, GLONASS veya geliştirilen Galileo sistemi gibi mevcut uydu seyir/konumlama sistemleri tarafından kullanılan üzerine ekleşik atom saatleri gerektirmeyen yeni bir uydu zamanlama sistemidir. Bu kavram, transponderlere uzaktan yer üzerinde bulunan süre eşitleme ağı tarafından sağlanan yönlenebilir zamanı kesinleştirerek yeniden yayınlayan, üzerine ekleşik saatlerle bir eşanlılama çerçevesi kullanımı ile ayırt edilir. Bu uydular yer istasyonu ile doğrudan iletişim içinde olduğunda, Japon QZSS benzeri bir sistem için, en iyi biçimde sistemin çalışmasına olanak sağlar. Bu sistemin düşük uydu kütlesi ve düşük uydu üretim ve fırlatma maliyeti gibi artıları vardır. Bu kavramın anahatlarını barındıran iki olası QZSS için zaman senkronizasyonu ağı uygulanması konusunda Fabrizio Tappero'nun doktora çalışması yayımlanmıştır.