DORIS (навигационная система)

DORIS (фр. Détermination d'Orbite et Radiopositionnement Intégré par Satellite, сокр. DORIS) — французская гражданская система точного (сантиметрового) определения орбиты и позиционирования. Функционирование основано на принципе эффекта Доплера^[1]. Включает систему стационарных наземных передатчиков — радиомаяков, приёмники расположены на спутниках. После определения точного положения спутника система может установить точные координаты и высоту радиомаяка на поверхности Земли. Первоначально предназначалась для решения задач геодезии и геофизики.

Система DORIS была разработана и оптимизирована CNES, IGN (Institut Géographique National) и GRGS (Groupe de Recherches en Géodésie Spatiale) для высокоточного определения орбиты и определения местоположения маяков. DORIS был первоначально разработан в рамках миссии океанографической альтиметрии TOPEX / POSEIDON. DORIS эксплуатируется с 1990 года, когда на борту космического аппарата SPOT-2 была запущена первая технологическая демонстрационная система (прототип полезной нагрузки). DORIS представляет собой систему микроволнового слежения, радиосистему восходящей линии связи, основанную на принципе Доплера, для которой требуется спутник — хост (для пакета космического сегмента) и глобальная сеть наземных станций слежения. Основная цель — предоставить точные измерения для услуг POD (Precise Orbit Determination — точное определение орбит) и приложений геодезии. Концепция системы основана на точных измерениях доплеровских сдвигов на радиочастотном сигнале, передаваемом наземными станциями и получаемых на борту орбитальных спутников, несущих приемники DORIS, когда они находятся в видимости станции. Количество спутников — носителей DORIS не ограничено. Результаты измерений, предоставляемые приемниками DORIS, могут использоваться в следующих приложениях:

• поддержка POD для альтиметрии и других миссий;
• контроль орбиты (на борту или на Земле);
• позиционирование наземного маяка;
• геофизическое моделирование (земное гравитационное поле, атмосфера, ионосфера, мониторинг движения полюсов Земли и т. д.);
• контроль целостности системы DORIS.

В основе системы DORIS заложено точное измерение доплеровского сдвига радиочастоты сигналов, передаваемых наземными маяками и принимаемых на борту космического аппарата. Измерения производятся на двух частотах: 2,03625 ГГц — для измерения доплеровского сдвига и 401,25 МГц — для коррекции задержки распространения сигнала в ионосфере. Частота 401,25 МГц также используется для отметок времени измерений и передачи вспомогательных данных. Выбор системы передачи только на спутник позволяет полностью автоматизировать операции маяков и линии связи по централизованной доставке данных в центр обработки.

Доплеровский сдвиг частоты измеряется на борту спутника каждые 10 секунд. Полученная радиальная скорость (ее точность примерно равна 0,4 мм/с) используется на Земле в комбинации с динамической моделью траектории спутника для точного определения орбиты с ошибкой по высоте не более 5 см. Эти данные становятся доступными через 1,5 месяца из-за запаздывания внешних данных, например, таких, как солнечное излучение.

• дополнительного приемника с двумя приемными цепями;
• сверхстабильного кварцевого генератора (Ultra Stable Oscillator — USO) с изменением частоты не более чем ${\displaystyle 10^{-13}}$, идентичного генераторам, используемым в наземном сегменте DORIS;
• всенаправленной двухчастотной антенны;
• прибора блока контроля (совмещенного с MWR).

• центра SSALTO multimission control centre, управляемого CLS по поручению CNES;
• установок маяков и центра управления от IGN, координирующего глобальную сеть маяков для определения орбит (ODB). Сеть состоит из 60 станций слежения, размещенных по всему земному шару в 30 странах (в России: Красноярск, урочище Бадары (Тункинского района, республики Бурятия), Южно-Сахалинск, Парамушир^[5]);
• точных определений орбит, выполняемых в CNES, и вычислений гравитационного поля Земли по данным DORIS с GRGS; масштаб времени и опорной частоты для всей системы обеспечивается главным маяком, связанным с главными часами; контрольный центр системы DORIS выполняет контроль инструментов по данным телеметрии и оперативному определению орбит.

• P.FERRAGE, A.AURIOL, C. TOURAIN, C. JAYLES, F. BOLDO. Doris system developments and future missions Слайды: Развитие системы DORIS и будущие миссии (англ.)
• Лебедев С. А. Спутниковая альтиметрия в науках о Земле / Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 3. С. 33-49.
• Деев М. Г. Уровень как индикатор изменений состояния Мирового океана / География. № 6. 2010 г.
• Лебедев С. А. Интегрированная база данных спутниковой альтиметрии (Слайды)

• International DORIS Service Официальный сайт (англ.)
• AVISO: Satellite altimetry data Справочный портал по спутниковой альтиметрии (англ.)
• Официальный сайт национального центра космических исследований Франции (CNES) (англ.)
•  Satellite with ARgos and ALtika (SARAL) — Indo-French Scientific Ventureсек.