Спутниковые системы

Спутниковые системы: обзор, характеристики и применение :

Для того чтобы обеспечить безопасность человечества, сейчас используют даже космическое пространство. Именно для этого были созданы спутниковые системы. Впервые использована такая технология была в 1957 году. Именно тогда был запущен первый искусственный спутник.

Уже в семидесятых годах была создана радионавигационная система. Благодаря ей можно было определить координаты любых сигналов, которые были отправлены со спутника.

На данный момент такая система безопасности используется для различных работ, а также для того, чтобы обеспечивать защиту как государству, так и отдельным гражданам.

Что же собой представляют обычные спутниковые технологии? Это комплекс связей электронно-технического типа. Причем нужно заметить, что работать такие системы могут только при наземном и космическом оборудовании. Более того, системы могут с легкостью определить географические данные и высоту, дату и скорость движения водных, а также наземных и воздушных предметов.

Классификация

Спутниковые навигационные системы делятся на несколько типов. Укажем на какие.

Поисковые навигационные, которые более известны как GPS, охранные для работы сайтов и телефонов. Помимо этого, имеются навигационные, которые позволяют защищать квартиры и другие территории, а также поисковые, которые необходимы для функционирования автомобилей.

Основные элементы

Следует рассмотреть, какие элементы включают в себя спутниковые системы. Они имеют наземные системы контроля. Помимо этого, ими можно управлять с самой планеты, устанавливая координаты каждого спутника. Также довольно быстро получается информация с них. Имеется приемное оборудование, которое необходимо для максимального обеспечения получения данных.

Установлены радиомаяки. Они обеспечивают работу системы, которая увеличивает точность, с которой определяются координаты. Есть радиосистема, которая позволяет передавать какие-либо поправки к ранее указанным координатам. Также создаются орбитальные группировки, которые могут включать в себя от 2 до 30 спутников, они необходимы для излучения особенных сигналов.

Принципы работы

Не лишним будет рассмотреть принципы работы спутниковых систем. Они имеют специальные антенны, которые находятся на объекте. Они способны при помощи своих функций и определенных технологий вычислять расстояние от этой антенны до спутника, который находится на орбите. При этом делается это с максимальной точностью.

Для того, чтобы обеспечить расшифровку данных, следует использовать таблицу, которая называется альманах. При этом ее нужно сохранить в памяти самого устройства, которое получает сигналы, и указать расположение спутников. Если таблица не устарела, то вычислить, где находится прибор, будет довольно легко путем небольших геометрических расчетов.

Для того чтобы их совершить, необходимо получить сигналы с, как минимум, трех спутников.

Однако что делать, если нужно получить местонахождение объекта, который расположен над поверхностью? Для этого необходима информация с четвертого спутника. Все данные обрабатываются наземными блоками, которые обеспечивают вывод нужных координат.

Надо заметить, что данные обязательно требуют корректировки. Это связано с тем, что на них может влиять атмосферное давление, температура окружающей среды и так далее.

К сожалению, эти факторы имеют свойство добавлять погрешности, которая может быть минимальной (30 м) или максимальной (100 метров).

Для того чтобы уменьшить неточность, можно также использовать специальный режим GPS. Он называется дифференциальным. Благодаря этому можно передать поправки, которые будут определять местонахождение объекта до 1 см.

При этом любая спутниковая система сможет накапливать и обрабатывать данные, которые были получены не за один период.

Именно поэтому любой ученый и работающий со спутниковыми системами может с легкостью даже через время узнать скорость объекта, а также его траекторию пути и так далее.

GPS

На данный момент спутниковые технологии являются довольно популярными системами. При этом работает сразу несколько навигационных технологий. Речь идет об американской GPS, русской ГЛОНАСС и европейской Galileo.

Благодаря им можно с легкостью определить местонахождение любого объекта, а также скорость его движения, траекторию пути, причем неважно, где он находится: в воздухе, в воде или же на земле. Рассмотрим далее системы навигации подробнее.

Начнем с американской GPS.

История этой разработки началась еще в 1973 году. В начале ее назвали DNSS, потом переименовали, а спустя время разработка получила современное название – GPS. Первый спутник навигационной системы был выведен на орбиту в далеком 1974 году. В 1993 году их количество уже превысило 20 штук. За счет этого сеть глобальной спутниковой системы смогла полностью покрыть земную поверхность.

Первоначально эта система, как и многие другие, работала в военных комплексах. Она была разработана для Соединенных Штатов Америки. И только в 2000 году была снята секретность с этой системы.

После этого GPS распространилась у гражданских жителей и стала максимально популярной.

В настоящее время Пентагон может с легкостью отключать ее над определенными территориями, где идет война, работают службы, либо же создавать помехи или загружать сигналы. Спецслужбы США могут и имеют право делать это.

ГЛОНАСС

Спутниковая система ГЛОНАСС начала функционировать с девяностых годов XX века. Сейчас она имеет более 20 спутников, которые находятся на орбите. Сейчас их планируют увеличить до 30. В 2007 году эта система была открыта для всей территории Российской Федерации. При этом она охватывает полностью все государство, и ее можно использовать во многих направлениях.

Благодаря ей можно осуществлять грузовые и пассажирские перевозки. Следует отметить, что данная система мониторинга является средством, которое может с легкостью определить траекторию движения. Сейчас эту навигацию используют МЧС, полиция и также кареты скорой помощи.

Нужно заметить, что, благодаря развитию спутниковых систем, ГЛОНАСС теперь работает с маячком слежения. Все данные поступают на удаленный сервис. Здесь она сохраняется и передается самому пользователю. При этом сбор информации может занимать от 15 до 250 секунд. Далее программа обрабатывает данные и передает человеку местонахождение определенного объекта.

Сейчас в Российской Федерации разрабатывается новый проект, который был назван “Эра-ГЛОНАСС”. Его разрабатывают для того, чтобы во время каких-либо экстренных ситуаций, спецслужбы могли экстренно реагировать и выезжать на аварии. Сейчас планируется, что система спутникового мониторинга транспорта будет запущена в 2020 году.

Она будет рассчитана на то, что данные будут передаваться автоматически службе в случае каких-либо серьезных ДТП. Речь идет о тех, при которых срабатывают подушки безопасности. Далее оператор свяжется с водителем и постарается уточнить все детали.

Если будет отсутствовать ответ или же информация будет подтверждена, сразу будут выезжать медики, сотрудники полиции и МЧС.

“Галилео”

Данная спутниковая система разработана для всех стран, которые входят в Евросоюз. Сейчас данная система безопасности работает, и разработка ее стоила 2 млрд долларов. Была названа в честь ученого Галилео Галилея. Он является итальянским астрономом.

Данная система полностью не зависит от других спутниковых систем, а также не контролируется российской ГЛОНАСС и американской GPS.

Нужно заметить, что это устройство позволяет узнать местоположение объекта с точностью до одного метра. Подобного проекта сейчас нет. Также она имеет опции поиска и спасения человека.

В России это система только разрабатывается, а в других странах этого просто нет.

Охрана транспортных средств

На данный момент многих автолюбителей может привлечь информация о спутниковой противоугонной системе. Она довольно удобна и надежна.

Работает по принципу, устанавливая связь между антеннами автомобиля и несколькими спутниковыми технологиями.

Таким образом, на определенное устройство приходит местоположение всех интересующих машин, соответственно, пользователь может определить нахождение транспортного средства до одного метра.

Нужно заметить, что данная спутниковая система для автомобилей немножечко отличается от многих других подобных разработок. Чем же? Она не только может принимать сигналы с орбиты, но также передает их автомобилю, владельцу или же диспетчеру.

Если в салон проникнет злоумышленник, а также попробует взломать установленную систему, то такая спутниковая разработка сразу же отправит по сети оператору (или же по специальным приложениям – водителю или диспетчеру) предупреждение.

После этого будут подключены необходимые службы, которые определяют передвижение автомобиля и вычисляют местонахождение.

Нужно заметить, что такая охранная система, по мнению многих пользователей, является довольно надежной. Нейтрализовать ее довольно проблематично, если сравнивать с обычной сигнализацией. Некоторые модели разработки способны работать таким образом, что они блокируют движение машины.

Из-за этого человек не сможет проехать даже одного метра. Иногда злоумышленники используют джаммеры. Это глушители, которые не пускают сигнал. Разработчики системы сделали так, что она не подвластна подобным устройствами.

Она либо не воспринимает излучение, либо, наоборот, блокирует их работу.

“Эшелон”

Спутниковая охранная система “Эшелон” стала работать с сентября 2003 года на территории Российской Федерации. Она представляет собой сигнализацию GPS-типа, которая имеет программируемый блок. При этом настраивать его придется особым образом.

Если пытается кто-то угнать машину, то сразу же сработает сигнализация, а также заблокируется двигатель, если нет связи с диспетчером. Если преступник будет использовать джаммер, то он попросту будет отключен. Именно так работает охранная система «Эшелон». Также нужно заметить, что имеются определенные преимущества данной разработки.

Она способна предотвратить угон, даже если с владельцем нет никакой связи. Пользователи пишут, что есть также ряд других дополнительных функций, например, можно заблокировать двигатель при увеличении скорости, выезда за определенные границы или же ускорении транспортного средства. Тогда машина просто не будет ехать.

Даный алгоритм также изменяется дистанционно. Нужно всего лишь отправить необходимую команду в систему по GSM-каналу.

“Аркан”

Еще одна хорошая спутниковая навигационная система – это “Аркан”. Она также работает с системами автомобиля. Нужно заметить, что она будет неэффективной, если имеются средства, которые давят GPS-канал. Стандартная функция – это доставка сообщений на диспетчерский пульт.

Она работает со специальной сетью навигации, благодаря чему злоумышленник не сможет вывести данную систему из рабочего состояния. Дело в том, что она изменяет частоту. Соответственно, данное решение считается максимальная технологическим, а также без труда система может установить местонахождение любой машины.

Более того, нужно отметить, что “Аркан” является такой спутниковой системой слежения, которая может максимально быстро передать координаты любого автомобиля, в котором установлена система, только при нажатии тревожной кнопки. Также это происходит при несанкционированном доступе к автомобилю.

Если разряжается аккумулятор, то система переходит в режим экономии. Можно также контролировать работу канала при помощи подачи тестовых сигналов.

Спутниковая связь

Следует также и сказать о спутниковой системе связи. Существует несколько видов. Рассмотрим некоторые из них.

Спутниковый интернет. Данная система получила свои особенности. Речь идет о наличии входящего и исходящего трафика, а также использовании современных технологий, которые позволяют их совмещать.

За счет этого подобные спутниковые системы связи называются асимметричными. Особенность интернета также заключается в том, что один канал может использоваться одновременно несколькими пользователями.

Это связано с тем, что космическая орбита способна передавать для всех каналов и клиентов сигнал одновременно.

Магистральная связь. Данная система была разработана для того, чтобы облегчить передачу большой информации. Первая из них была «Интерсат», далее появились несколько других организаций, которые были закреплены за определенными регионами. На данный момент системы связи вытесняют волоконно-оптические сети.

Подвижная спутниковая связь. Среди особенностей такой системы можно отметить то, что используются небольшие антенны, из-за чего и прием сигнала немного затрудненный. Для того чтобы увеличивать дальность приема, можно использовать специальные передатчики, которые следует разместить на спутниках.

Последние также нужно отправить на дистанционную орбиту. Благодаря таким системам обеспечивается связь среди морских суден, а также между некоторыми региональными операторами. Для того чтобы увеличить радиосигнал и усилить его, необходимо увеличить количество спутников.

Их также располагают на некоторых орбитах, которые позволяют передавать информацию операторам сотовой сети.

Система VSAD. Также интересная система, которая имеет небольшой объем аппаратуры. Представляет собой обычный терминал. Данная система нужна для того, чтобы обеспечить связь на спутниковом уровне для небольших организаций, которые не нуждаются в высокой пропускной способности любого канала. Помимо этого, данная система может работать с некоторыми каналами по требованию.

Спутниковое телевидение

Уже давно использование спутниковых систем привело к телевидению, которое работает также на определенных технологиях. С середины прошлого века все активнее используется космическое пространство, при этом сейчас оно не только служит для передачи информации на определение местонахождения некоторых объектов, но и позволяет смотреть телевизор. Как это происходит?

Для этого необходимо установить специальную мощную антенну, которая будет принимать сигнал от спутника. Благодаря ей можно ловить сигналы практически со всего мира. При этом те территории, которые способны ловить подобные волны, считаются зоной покрытия. Антенна, которая принимает сигналы, имеет вид тарелки.

Так она является многим уже знакомой, так как сейчас является популярной. Благодаря таким поверхностям радиоволны отражаются, фокусируется в месте, где имеется конвектор. Он принимает сигнал, однако потом его конвертирует и отправляет на ресивер.

Последний является приемником, который преобразует все полученные сигналы в радиоволны, и соответственно человек может смотреть телевизор.

Следует отметить, что применение спутниковых систем позволяет получать высококачественную картинку, а также звук. Такое свойство передачи сигнала называется цифровым. Более того, спутниковое телевидение позволяет смотреть человеку передачи со всего мира.

Особенно такое будет полезно людям, которые работают на специфических работах, а также занимаются изучением языков.

Это также позволяет найти огромное количество тематических телеканалов, что дает возможность смотреть мультики либо же круглосуточно искать какие-либо передачи о природе или музыке.

Благодаря спутниковому телевидению у себя дома можно расширить кругозор, также получить большое количество положительных эмоций от просмотра передач. Также это позволяет сэкономить деньги.

Ведь человеку необходимо лишь заплатить за приобретение тарелки и ее настройку, далее не стоит платить за кабельного оператора. Потому что спутниковое оборудование работает только благодаря приему сигнала со спутника, а это бесплатно.

Надо отметить, что подобное чаще всего выручают жителей в больших районах или, наоборот, в маленьких населенных пунктах. Во втором случае нередко аналоговая связь оставляет желать лучшего, а картинка довольно плохая. Именно поэтому многие заинтересованы в установке тарелок.

Нужно заметить, что иногда также бывают проблемы с приемом сигнала, поэтому использование такой спутниковой системы действительно выручает и позволяет просматривать телевизор в любой момент.

Итоги

В заключение следует сказать, что поисковые спутниковые системы сейчас действительно очень популярны. И этому есть примеры. Спутниковая система GPS является одной из наиболее известных, и ею пользуется большое количество людей. Но и это не все.

Читая отзывы от автомобилистов, можно сказать, что многие угоны или же попытки вскрыть машину и угнать ее у преступников оставались несовершенными, так как спутниковые системы позволяли максимально быстро установить, что в машину было совершено проникновение.

Также следует сказать о телевизионной системе, которая позволяет принимать сотни каналов со всего мира.

На самом деле применение таких систем сейчас является еще не до конца улучшенными, поэтому идет активная их разработка, что позволяет максимально обеспечить удобную жизнь человеку.

Следует обратить внимание на такие системы при работе с сигнализациями для автомобилей, а также выбирая между аналоговым сигналом и цифровым.

Источник: https://www.syl.ru/article/367679/sputnikovyie-sistemyi-obzor-harakteristiki-i-primenenie

Спутниковые охранные системы

MS-PGSM4 – новое поколение GSM -автопейджеров, позволяющих вести живой журнал Вашего автомобиля на сайте Car-Online. Автопейджер еще больше адаптирован для автономной работы, а для подключения достаточно подать на него бортовое питание.

Универсальным GSM-автопейджер. Предназначен для бесплатного спутникового мониторинга в модификации со встроенным гибридным приемником ГЛОНАСС/GPS. Имеет возможность использовать бесплатный сервис интернет-мониторинга Car-Online.

С помощью модуля AUTOLIS NAVI вы всегда будете в курсе того, где находится ваш автомобиль. Управление модулем с телефона или планшета станет тем необходимым удобством, без которого вы уже не сможете обойтись в дальнейшем!

Комплекс Pandora NAV-05 – это надёжная защита любого транспортного средства, включая автомобиль, мотоцикл или водный транспорт. Удобство комплекса продумано до мелочей: он отправит владельцу сообщение о состоянии системы, ответит на интернет-запросы и выш

Высокочувствительный GPS/Глонасс-приемник для точного определения координат автомобиля и отправки их на мобильный телефон владельца автомобиля.

Приемники GPS для систем SOBR-GSM

PGSM Logistic – новинка в линейке GSM-устройств, выпускаемых компанией Magic Systems. Это универсальный GSM-автопейджер, который за счет своей низкой цены и возможности использовать бесплатный интернет-сервис Car-Online, станет для любой компании самым до

  • Широкий выбор спутниковых охранных систем и GSM-GPS сигнализаций, доступных для установки.
  • Большой опыт установки охранных систем и защиты от угона.
  • При установке спутниковых поисково-охранных в составе противоугонных систем, страховые компании предоставляют большие скидки по риску угон/хищение
  • Мы представлены более чем в 45 городах России. Везде вам помогут в случае поломки.

Спутниковые охранные системы – это системы, которые отслеживают местоположение автомобиля по GPS или ГЛОНАСС. В случае попытки угона, сигнал тревоги отправляется на телефон автовладельца и/или в диспетчерский центр. Сигнал на телефон может отправляться голосом, SMS-сообщением или же посредством мобильного интернет соединения.

В последнем случае автовладелец получает уведомление от мобильного приложения смартфона. Большая зона связи с автомобилем – важнейшейшее преимущество спутнковых охранных систем. На базе спутниковых поисково-охранных систем можно организовать мониторинг транспортного средства или целого парка автомобилей.

Многие телематические системы и GSM-GPS сигнализации по сути являются спутниковыми системами.

Источник: https://www.ugona.net/catalog13.html

Принципы спутниковой навигации

Источник: https://www.glonass-iac.ru/guide/navfaq.php

Cпутниковые системы разных стран

  Потенциальные возможности спутниковой навигации появились с момента запуска первого ИСЗ. В настоящее время, спутниковые системы навигации широко используются для обеспечения навигации и позиционирования с высокой точностью для всех потребителей на любом месте и в любое время.

Глобальная Система Позиционирования(GPS) разработана и поддерживается на государственном уровне США. Спутниковая Система Глобальной Навигации (GLONASS) разработана в России. Обе эти навигационные системы уже функционируют.

Европейский Союз запланировал создать еще одну глобальную навигационную систему (GNSS) Galileo с бюджетом 3.8 миллиарда долларов еще в 1999.Кроме того, другие страны: Китай, Индия и Япония также планируют строить свои собственные спутниковые системы навигации.

Основные услуги, которые предоставляют действующие навигационные системы, заключаются в позиционировании, то есть в определении местоположения объекта с в системе географических координат, измерение скорости перемещения объекта и передачи сигналов точного времени.

Использование этих услуг оказывает большое влияние на развитие новых технологий и стиль жизни людей. Спутниковая навигация стала важной инфраструктурой, так же необходимой, как дорожная сеть или сеть распределения электроэнергии.

Некоторые эксперты полагают, что к 2015 году терминалы с функциями навигации будут распространены и востребованы подобно сотовым телефонам. По этим оценкам прекращение услуг навигации на 2 дня будет эквивалентно 1 миллиарду долларов убытков.

Прибыль спутниковой индустрии, которая работает на навигацию, достигает на данный момент 40 миллиардов долларов в год. Прибыль, которую принесут спутниковые системы навигации 2025 г., оценивается в размере 450 миллиардов EUR.

GPS(США)

Система GPS является единственной спутниковой системой навигации в настоящее время, которая обеспечивает предоставление услуг в глобальном масштабе.Спутниковая группировка состоит из 24 непрерывно работающих спутников, расположенных в 6 орбитальных плоскостях,  с наклонением 64.5о к плоскости Геостационарной орбиты(ГСО). Имеются и резервные спутники.

Каждый спутник излучает так называемый Р код, обработка которого в GPS приемнике обеспечивает точность выше 10 м, и С/А код, обеспечивающий точность около 20 м.С тех пор, как первый GPS спутник был запущен в феврале 1978 г., было запущено более, чем 50 спутников, начиная с GPS-I и далее 12 спутников GPS-IIR, 16 – GPS-II/IIA и 2 – GPS-IIR-M. Параметры GPS постепенно улучшались.

Первый спутник GPS-III будет запущен в 2012/2013, а новая спутниковая группировка заработает в новом составе к 2017/2018. Согласно текущему прогрессу, первый запуск спутника GPS-III вероятно будет отложен на 2015.По сравнению с существующей системой GPS-III будет иметь следующие особенности.

– ожидаемый срок жизни спутника – 12-18 лет;- стоимость каждого спутника – 100-120 миллион долларов;- запуск двух спутников будет организован одной ракетой;- способность борьбы с возможными помехами будет существенно усилена и интенсивность сигнал возрастет на 20 дБ;- точность местоопределения составит 1 м без организации дополнительных мер, а такой недостаток GPS системы, как уязвимость от внешнего воздействия будет устранен.Будут добавлены дополнительные услуги связи, приема и передачи сигналов бедствия и поиска объектов.

Российская ГЛОНАСС

ГЛОНАСС – Глобальная Навигационная Спутниковая Система была разработана в 1978 г.  Орбитальная группировка в полном составе из 24 спутников в 3-х орбитальных плоскостях с наклонением орбиты 64.5о была введена в действие в 1995 г.Точность местоопределения – 30 метров для C/A-кода и около 10 метров для P-кода.

С 1998, из-за недостатка ассигнований, орбитальная группировка GLONASS не поддерживалось должным образом. В результате, число действующих спутников сократилось на 9.В 2005 правительство РФ одобрило Федеральную Программу Космических исследований на 2006-2015 г. с бюджетом 23.6 миллиард рублей.

Россия собиралась иметь 18 действующих спутников к концу 2007 и 24 действующих спутника к концу 2010. В то же самое время Россия и Индия договорились далее разрабатывать систему GLONASS вместе.Первый  модифицированный спутник GLONASS-M был запущен 26 Декабря 2004. Тестирование спутника было успешно завершено и спутник введен в эксплуатацию.

Спутник GLONASS-M передает два сигнала для гражданских потребителей и имеет ожидаемый срок эксплуатации 7 лет. Точность местоопределения и точность сигналов времени возросли в два раза благодаря точной температурной стабилизации часов Cs. Надежность и целостность системы GLONASS также улучшены.

Девять новых спутников GLONASS-M разрабатываются в НПО ПМНовое поколение спутников GLONASS-K также разрабатывается в НПО ПМ. Масса спутника GLONASS-K в 2 раза меньше, чем спутника GLONASS-M, а срок активного существования составит 10 лет.

Спутники GLONASS-К будут передавать 3 сигнала в интересах гражданских потребителей и объединенный информационный пакет, который предоставить возможность оказания дополнительных услуг по спасению, поиску и связи в чрезвычайных ситуациях. Всего планируется заказать 27 спутников GLONASS-K.

Европейская Система Galileo

Программа GALILEO создается по инициативе Европейской Комиссии и (EC) и Европейского Космического Агентства (ESA) с целью обеспечения Европы собственной независимой глобальной навигационной системой и создания конкуренции, в первую очередь с GPS.Совет Европейского Союза решил создать гражданскую систему навигации в Феврале 1999.

Новая программа вскоре была названа Galileo, с бюджетом 80 миллионов Евро. Общие же затраты на систему GALILEO (30 спутников и земной сегмент) оцениваются в 3800 млн EUR. Создание системы разбито на 3 фазы.В фазу разработки система GALILEO с бюджетом 1.1 миллиард Евро вошла в марте 2002. Четыре спутника будут запущены для тестирования и проверки принципиальных решений.

Следующая фаза развертывания системы GALILEO будет финансироваться на 1/3 из бюджетных источников и на 2/3 частными компаниями.Последняя фаза штатного функционирования предусматривает самоокупаемость системы GALILEO.Изначально у истоков GALILEO стояли 28 государств, входящих в ESA. При этом к GALILEO присоединились Китай, Израиль, Украина, Индия, Саудовская Аравия, Марокко и Корея.

Так участие Китая предусматривало Договором от 2003 г финансирование в размере 200 млн EUR, из которых 70 млн – на первой фазе. В 2005 г. этот Договор был пересмотрен. Договора с другими выше перечисленными странами так же предусматривают их участие в GALILEO на определенных условиях.Ведутся переговоры с Россией по взаимодействию между ГЛОНАСС и GALILEO.

Такие государства, как Австралия, Аргентина, Бразилия, Япония, Малайзия, Мексика и Норвегия так же заинтересованы в участии в GALILEO.Полная орбитальная группировка будет насчитывать 30 спутников в трех орбитальных плоскостях и круговых орбитах высотой 23616 км от Земли и наклонением орбиты 56о. В каждой из плоскостей будут находиться 9 рабочих и 1 резервный спутник.

Каждый спутник будет иметь вес 700 кг, мощность 1600 Вт, размеры 2.7х1.1х1.2 м и ширину при развернутых солнечных батареях 13 м.

GALILEO будет передавать 10 сигналов различного назначения, что позволит обеспечить следующие виды услуг:- доступные всем услуги по определению местоположения с точностью лучше, чем 9 м для массового потребителя;- коммерческие услуги по определению местоположения с точностью выше, чем 1 м;- услуги для служб спасения для всех видов транспорта;- услуги для государственных служб, таких как полиция, пожарные, скорая помощь, для военных целей и для других служб жизнеобеспечения;- услуги по поиску и спасению в дополнении к спутниковой системе COSPAS-SARSAT.28 декабря 2005 г. первый спутник в системе GALILEO – GIOVE-A был запущен с космодрома Байконур ракетой Союз-Фрегат. К 2006 испытания были полностью завершены.Выполнение программы GALILEO позволит создать 140 тысяч новых рабочих мест только в Европе, а после ее ввода в эксплуатацию годовой эффект будет достигать 10 млрд EUR.Существуют проблемы с присоединением к GALILEO стран – не членов EU. Доступ к услугам с высокой точностью измерений будет для этих стран запрещен, что не устраивает, например Китай.

Индийская Спутниковая Региональная Система Навигации IRNSS

Правительство Индии одобрило 9 Мая 2006, проект развертывания Индийской  Спутниковая Региональная Система Навигации (IRNSS) с бюджетом 14.2 миллиарда Рупий в течение следующих 6-7 лет.  Спутниковая группировка IRNSS будет состоять из семи спутников на геосинхронных орбитах.

Причем четыре спутника из семи в IRNSS будут размещены на орбите с наклонением в 29о по отношению к экваториальной плоскости. Все семь спутников будет иметь непрерывную радио видимость с Индийскими управляющими станциями.

Спутники IRNSS будут использовать платформу, подобную той, которая используется на русском метеорологическом спутнике Kalpana-1 с массой 1330 кг и мощностью солнечных батарей 1400 Вт. Полезная нагрузка будет включать два 40 Вт твердотельных усилителя.

Земной сегмент IRNSS будет иметь станцию мониторинга, станцию, резервирования, станцию контроля и управления бортовыми системами. Государственная компания ISRO является ответственной за развертывание IRNSS, которая будет находиться целиком под контролем Индийского правительства.

Навигационные приемники, которые будут принимать сигналы  IRNSS, так же будут разрабатываться и выпускаться индийскими компаниями.

Китайская Навигационная Спутниковая Система Compass

Китай, являющийся наиболее быстро развивающейся страной в мире, также начал строительство своей собственной спутниковой системы навигации Compass.Космический сегмент спутниковой системы навигации Compass будет сформирован из 5 спутников на Геостационарной орбите (ГСО) и 30 спутников на средней земной орбите.Два типа услуг будут предусмотрены.

  Для общего пользования будет передаваться сигнал, обработка которого позволит добиться точности местоопределения в 10 м, скорости в 0.2 м/с  и определения текущего времени с точностью 50 нс.Ограниченный круг пользователей получит возможность измерений с большей точностью.Три спутника на ГСО были выведены в 2000 г.

Такая система их трех спутников в настоящее время предоставляет услуги местоопределения, точного времени и связи и успешно дополняет GPS.Китай желает сотрудничать с другими странами в разработке спутниковой навигации, чтобы обеспечить взаимодействие Compass с другими глобальными навигационными системами.

Японская Quasi-Zenith навигационная система QZSS

Первоначально Японская QZSS была задумана в 2002 г. как коммерческая система с набором услуг для подвижной связи, вещания и широкого использования для навигации в Японии и соседних районах Юго-Восточной Азии.

В марте 2006 Японское правительство объявило, что первый спутник не будет предназначен для коммерческого использования и будет запущен целиком на бюджетные средства для отработки принятых решений в интересах обеспечения решения навигационных задач.

Только после удачного завершения испытаний первого спутника начнется второй этап и следующие спутники будут в полной мере обеспечивать запланированный ранее объем услуг. Новая дата для запуска первого спутника была перенесена на 2010 г.

Всего в спутниковый сегмент войдут 3 спутника, орбиты которых будут выбраны таким образом, чтобы их подспутниковые точки описывали на земной поверхности одну и ту же траекторию с одинаковыми временными интервалами. При этом, по крайней мере один спутник будет виден под углом места более 70 градусов в любое время на территории Японии и Кореи.

Эта особенность и определила название навигационной системы Quasi-Zenith. Антенны спутников будут передавать сигналы практически во всей зоне видимости спутников, обеспечивая навигацию и передачу сигналов точного времени.

Однако сигналы L1-SAIF, которые включают в себя различные поправки, позволяющие повысить точность измерений с помощью сигналов GPS и, возможно, GALILEO, будут передаваться с помощью параболической антенны только на Японию.Сигналы,  которые будут излучать спутники QZSS, полностью совместимы с сигналами будущей GPS. Японская QZSS в основном предназначена для улучшения характеристик GPS на национальной и некоторых соседних территориях. Ожидается, что внедрение QZSS позволит существенно повысить эффективность решения навигационных и других задач и придаст ускорение внедрению новых применений для навигации, которые требуют большей точности и надежности.

Почему нужно участвовать в развитии навигационных систем

В ближайшей перспективе будут одновременно работать три глобальных навигационных спутниковых системы GPS, GLONASS  и GALILEO. Практически во всех странах в настоящее время широко используется только GPS, нормальное функционирование которой целиком зависит от правительства США.

В некоторых областях, как например диспетчеризация полетов самолетов, использование GPS является неотъемлемой важнейшей составной частью инфраструктуры.

В то же время навигационные системы в ближайшем будущем составят неотъемлемую часть инфраструктуры государства, и напрямую будут влиять не только на безопасность, но и на развитие промышленного производства в целом.

Ни одно государство не может и не хочет, в своем развитии, зависеть в какой-либо области от другого, хотя и дружественного в данный момент, государства. Поэтому поиск альтернативы GPS и привел к созданию GALILEO и присоединению к ней многих развитых государств.

Преимущества, которые появляются от присоединения к альтернативной навигационной системе на этапе ее развития следующие:- диверсификация рисков, связанных с работой GNSS, посредством диверсификации инфраструктуры земного сегмента и используемого оборудования;- создание новых рабочих мест при условии разработки и экспорта нового оборудования для GNSS;- возможность заблаговременного внедрения технологических преимуществ использования GNSS в системы связи, транспорта и развитие новых технологий. 

По материалам APSCC

Источник: http://www.navi-trans.ru/info/othersystems

Новая российская система навигации будет работать без спутников

В НИИ микроэлектронной аппаратуры «Прогресс» создаютсовременную локальную и защищенную систему навигации, не зависящую от сигналов навигационных спутников и работающую с точностью от 1 до 10 сантиметров по горизонтали и в пределах 15 сантиметров по вертик

Учёные и инженеры московского научно-исследовательского института микроэлектронной аппаратуры «Прогресс» заявили о том, что на их предприятии ведётся разработка современной локальной системы навигации, не зависящей от сигналов навигационных спутников.

Точность позиционирования подобной системы составит от 1 до 10 сантиметров по горизонтали и в пределах 15 сантиметров по вертикали. По словам первого заместителя генерального директора «Прогресса» Игоря Корнеева, одна из основных целей разработки — это обеспечение полётов беспилотников.

О работе над новой системой учёные «Прогресса» и их коллеги из ГОСНИИ АС рассказали на IX международном навигационном форуме в Москве.

Спутниковые системы глобального позиционирования (ГНСС — глобальные навигационные спутниковые системы) существуют давно и широко используются: американская система GPS, российская ГЛОНАСС, европейская Galileo, китайская Beidou… Работа этих систем обеспечивается группировками спутников на орбитах в несколько десятков тысяч километров высотой. Все эти спутники передают сигналы, улавливаемые приёмниками, — которые и вычисляют собственное местонахождение. При этом ГНСС имеют ряд неоспоримых преимуществ, таких как полное покрытие Земли и околоземного пространства, бесплатный доступ к системе, доступность унифицированного оборудования для всех пользователей и т.д.

Но, несмотря на очевидные преимущества, спутниковые системы имеют и определённые недостатки, главным из которых является низкая помехоустойчивость. При желании заглушить сигналы ГНСС не составляет труда.

Для того, чтобы сделать невозможным приём сигнала, идущего от спутника, находящегося на расстоянии 20 000 км, требуется генератор имитационно-шумовой помехи мощностью 2 Вт, расположенный в радиусе 160 км от приёмника. Этим часто пользуются злоумышленники, заглушая сигнал GPS в противоугонных устройствах.

Критически важными могут стать проблемы с естественными или искусственными помехами в спутниковых системах навигации при повсеместном распространении автоматических беспилотников, доставки при их помощи продуктов, почты, лекарств…

Для того чтобы устранить недостатки системы спутниковой навигации, создаются локальные наземные системы позиционирования (ЛСН). В таких системах навигационные сигналы передаются с наземных вышек, покрывающих сетью заданный район. Помехоустойчивость такой системы на четыре порядка (то есть, в десять тысяч раз) выше, чем у спутниковых систем навигации.

В качестве примера можно привести следующий расчёт: для того, чтобы полностью исключить приём сигнала от передатчика ЛСН мощностью 2 Вт, находящегося на расстоянии 20 км, потребуется генератор помех мощностью более 20 кВт. Кроме этого, важное преимущество локальной системы навигации — широкий диапазон потенциальных частот передатчика.

Это ещё больше затрудняет постановку помех.

В настоящее время, используя достижения микроэлектроники, удалось реализовать основную аппаратуру ЛСН всего на двух микросхемах (радиочастотной и цифровой).

Система очень компактна: может быть встроена в сотовый телефон, планшетник, скрытно размещена на теле человека или на корпусе объекта, может выполнять и навигационные, и охранные функции.

Скрытность работы системы обеспечивается использованием специальных генераторов случайных последовательностей, меняющихся по сложному закону, что не позволяет третьей стороне войти через эфир в систему, чтобы нарушить её функционирование и, вообще, узнать, что она работает.

По словам Игоря Корнеева, сначала предполагается развернуть разрабатываемую систему на полигоне, для чего необходимо установить как минимум 4 вышки, находящиеся друг от друга на расстоянии 20 км.

После отладки рабочих режимов предполагается развернуть ЛСН в опытном районе в Московской области. В дальнейшем такая система может быть использована в различных целях: в качестве противоугонной системы, системы точной посадки беспилотных летательных аппаратов.

В применении предлагаемой системы заинтересованы органы МВД и МЧС.

«Прогресс» уже провёл переговоры с представителями концерна «Радиоэлектронные технологии» (КРЭТ) по использованию новой системы для обеспечения точной посадки беспилотников. Интерес КРЭТ понятен: при современных средствах радиоэлектронной борьбы системы спутниковой навигации беспилотников оказываются бессильны.

Нужно отметить, что новая система — не первая подобная система, разабатываемая в нашей стране и за рубежом. Небезуспешные попытки построить альтернативную спутниковым локальную систему навигации предпринимались в России в 80-х, 90-х годах прошлого века — в Москве и в 2000 году — в городе Балашиха Московской области.

В 1950-е годы, ещё до спутниковых систем, в СССР и США были разработаны системы «Чайка» и Loran. Эти системы работали в диапазоне динных волн и отличались невысокой точностью местоопределения — порядка 100 м. Но из-за опасности вывода из строя ГНСС сейчас и в США и в России принято решение расконсервировать системы Loran и «Чайка».

Двумя десятилетиями позже появилась отечественная объединённая система навигации и обмена данными ОСНОД. По словам Игоря Корнеева, по сравнению с ОСНОД, разработанная «Прогрессом» новая система обладает гораздо большей точностью и помехоустойчивостью.

Источник: https://scientificrussia.ru/articles/novaja-sistema-navigacii

Оценка статьи:
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (нет голосов)
Загрузка...
Поделиться с друзьями:
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации
Adblock
detector
",css:{backgroundColor:"#000",opacity:.6}},container:{block:void 0,tpl:"
"},wrap:void 0,body:void 0,errors:{tpl:"
",autoclose_delay:2e3,ajax_unsuccessful_load:"Error"},openEffect:{type:"fade",speed:400},closeEffect:{type:"fade",speed:400},beforeOpen:n.noop,afterOpen:n.noop,beforeClose:n.noop,afterClose:n.noop,afterLoading:n.noop,afterLoadingOnShow:n.noop,errorLoading:n.noop},o=0,p=n([]),h={isEventOut:function(a,b){var c=!0;return n(a).each(function(){n(b.target).get(0)==n(this).get(0)&&(c=!1),0==n(b.target).closest("HTML",n(this).get(0)).length&&(c=!1)}),c}},q={getParentEl:function(a){var b=n(a);return b.data("arcticmodal")?b:(b=n(a).closest(".arcticmodal-container").data("arcticmodalParentEl"),!!b&&b)},transition:function(a,b,c,d){switch(d=null==d?n.noop:d,c.type){case"fade":"show"==b?a.fadeIn(c.speed,d):a.fadeOut(c.speed,d);break;case"none":"show"==b?a.show():a.hide(),d();}},prepare_body:function(a,b){n(".arcticmodal-close",a.body).unbind("click.arcticmodal").bind("click.arcticmodal",function(){return b.arcticmodal("close"),!1})},init_el:function(d,a){var b=d.data("arcticmodal");if(!b){if(b=a,o++,b.modalID=o,b.overlay.block=n(b.overlay.tpl),b.overlay.block.css(b.overlay.css),b.container.block=n(b.container.tpl),b.body=n(".arcticmodal-container_i2",b.container.block),a.clone?b.body.html(d.clone(!0)):(d.before("
"),b.body.html(d)),q.prepare_body(b,d),b.closeOnOverlayClick&&b.overlay.block.add(b.container.block).click(function(a){h.isEventOut(n(">*",b.body),a)&&d.arcticmodal("close")}),b.container.block.data("arcticmodalParentEl",d),d.data("arcticmodal",b),p=n.merge(p,d),n.proxy(e.show,d)(),"html"==b.type)return d;if(null!=b.ajax.beforeSend){var c=b.ajax.beforeSend;delete b.ajax.beforeSend}if(null!=b.ajax.success){var f=b.ajax.success;delete b.ajax.success}if(null!=b.ajax.error){var g=b.ajax.error;delete b.ajax.error}var j=n.extend(!0,{url:b.url,beforeSend:function(){null==c?b.body.html("
"):c(b,d)},success:function(c){d.trigger("afterLoading"),b.afterLoading(b,d,c),null==f?b.body.html(c):f(b,d,c),q.prepare_body(b,d),d.trigger("afterLoadingOnShow"),b.afterLoadingOnShow(b,d,c)},error:function(){d.trigger("errorLoading"),b.errorLoading(b,d),null==g?(b.body.html(b.errors.tpl),n(".arcticmodal-error",b.body).html(b.errors.ajax_unsuccessful_load),n(".arcticmodal-close",b.body).click(function(){return d.arcticmodal("close"),!1}),b.errors.autoclose_delay&&setTimeout(function(){d.arcticmodal("close")},b.errors.autoclose_delay)):g(b,d)}},b.ajax);b.ajax_request=n.ajax(j),d.data("arcticmodal",b)}},init:function(b){if(b=n.extend(!0,{},a,b),!n.isFunction(this))return this.each(function(){q.init_el(n(this),n.extend(!0,{},b))});if(null==b)return void n.error("jquery.arcticmodal: Uncorrect parameters");if(""==b.type)return void n.error("jquery.arcticmodal: Don't set parameter \"type\"");switch(b.type){case"html":if(""==b.content)return void n.error("jquery.arcticmodal: Don't set parameter \"content\"");var e=b.content;return b.content="",q.init_el(n(e),b);case"ajax":return""==b.url?void n.error("jquery.arcticmodal: Don't set parameter \"url\""):q.init_el(n("
"),b);}}},e={show:function(){var a=q.getParentEl(this);if(!1===a)return void n.error("jquery.arcticmodal: Uncorrect call");var b=a.data("arcticmodal");if(b.overlay.block.hide(),b.container.block.hide(),n("BODY").append(b.overlay.block),n("BODY").append(b.container.block),b.beforeOpen(b,a),a.trigger("beforeOpen"),"hidden"!=b.wrap.css("overflow")){b.wrap.data("arcticmodalOverflow",b.wrap.css("overflow"));var c=b.wrap.outerWidth(!0);b.wrap.css("overflow","hidden");var d=b.wrap.outerWidth(!0);d!=c&&b.wrap.css("marginRight",d-c+"px")}return p.not(a).each(function(){var a=n(this).data("arcticmodal");a.overlay.block.hide()}),q.transition(b.overlay.block,"show",1*")),b.overlay.block.remove(),b.container.block.remove(),a.data("arcticmodal",null),n(".arcticmodal-container").length||(b.wrap.data("arcticmodalOverflow")&&b.wrap.css("overflow",b.wrap.data("arcticmodalOverflow")),b.wrap.css("marginRight",0))}),"ajax"==b.type&&b.ajax_request.abort(),p=p.not(a))})},setDefault:function(b){n.extend(!0,a,b)}};n(function(){a.wrap=n(document.all&&!document.querySelector?"html":"body")}),n(document).bind("keyup.arcticmodal",function(d){var a=p.last();if(a.length){var b=a.data("arcticmodal");b.closeOnEsc&&27===d.keyCode&&a.arcticmodal("close")}}),n.arcticmodal=n.fn.arcticmodal=function(a){return e[a]?e[a].apply(this,Array.prototype.slice.call(arguments,1)):"object"!=typeof a&&a?void n.error("jquery.arcticmodal: Method "+a+" does not exist"):q.init.apply(this,arguments)}}(jQuery)}var debugMode="undefined"!=typeof debugFlatPM&&debugFlatPM,duplicateMode="undefined"!=typeof duplicateFlatPM&&duplicateFlatPM,countMode="undefined"!=typeof countFlatPM&&countFlatPM;document["wri"+"te"]=function(a){let b=document.createElement("div");jQuery(document.currentScript).after(b),flatPM_setHTML(b,a),jQuery(b).contents().unwrap()};function flatPM_sticky(c,d,e=0){function f(){if(null==a){let b=getComputedStyle(g,""),c="";for(let a=0;a=b.top-h?b.top-h{const d=c.split("=");return d[0]===a?decodeURIComponent(d[1]):b},""),c=""==b?void 0:b;return c}function flatPM_testCookie(){let a="test_56445";try{return localStorage.setItem(a,a),localStorage.removeItem(a),!0}catch(a){return!1}}function flatPM_grep(a,b,c){return jQuery.grep(a,(a,d)=>c?d==b:0==(d+1)%b)}function flatPM_random(a,b){return Math.floor(Math.random()*(b-a+1))+a}
");let k=document.querySelector(".flat_pm_modal[data-id-modal=\""+a.ID+"\"]");if(-1===d.indexOf("go"+"oglesyndication")?flatPM_setHTML(k,d):jQuery(k).html(b+d),"px"==a.how.popup.px_s)e.bind(h,()=>{e.scrollTop()>a.how.popup.after&&(e.unbind(h),f.unbind(i),j())}),void 0!==a.how.popup.close_window&&"true"==a.how.popup.close_window&&f.bind(i,()=>{e.unbind(h),f.unbind(i),j()});else{let b=setTimeout(()=>{f.unbind(i),j()},1e3*a.how.popup.after);void 0!==a.how.popup.close_window&&"true"==a.how.popup.close_window&&f.bind(i,()=>{clearTimeout(b),f.unbind(i),j()})}f.on("click",".flat_pm_modal .flat_pm_crs",()=>{jQuery.arcticmodal("close")})}if(void 0!==a.how.outgoing){let b,c="0"==a.how.outgoing.indent?"":" style=\"bottom:"+a.how.outgoing.indent+"px\"",e="true"==a.how.outgoing.cross?"":"",f=jQuery(window),g="scroll.out"+a.ID,h=void 0===flatPM_getCookie("flat_out_"+a.ID+"_mb")||"false"!=flatPM_getCookie("flat_out_"+a.ID+"_mb"),i=document.createElement("div"),j=jQuery("body"),k=()=>{void 0!==a.how.outgoing.cookie&&"false"==a.how.outgoing.cookie&&h&&(jQuery(".flat_pm_out[data-id-out=\""+a.ID+"\"]").addClass("show"),j.on("click",".flat_pm_out[data-id-out=\""+a.ID+"\"] .flat_pm_crs",function(){flatPM_setCookie("flat_out_"+a.ID+"_mb",!1)})),(void 0===a.how.outgoing.cookie||"false"!=a.how.outgoing.cookie)&&jQuery(".flat_pm_out[data-id-out=\""+a.ID+"\"]").addClass("show")};switch(a.how.outgoing.whence){case"1":b="top";break;case"2":b="bottom";break;case"3":b="left";break;case"4":b="right";}jQuery("body > *").eq(0).before("
"+e+"
");let m=document.querySelector(".flat_pm_out[data-id-out=\""+a.ID+"\"]");-1===d.indexOf("go"+"oglesyndication")?flatPM_setHTML(m,d):jQuery(m).html(e+d),"px"==a.how.outgoing.px_s?f.bind(g,()=>{f.scrollTop()>a.how.outgoing.after&&(f.unbind(g),k())}):setTimeout(()=>{k()},1e3*a.how.outgoing.after),j.on("click",".flat_pm_out .flat_pm_crs",function(){jQuery(this).parent().removeClass("show").addClass("closed")})}countMode&&(flat_count["block_"+a.ID]={},flat_count["block_"+a.ID].count=1,flat_count["block_"+a.ID].click=0,flat_count["block_"+a.ID].id=a.ID)}catch(a){console.warn(a)}}function flatPM_start(){let a=flat_pm_arr.length;if(0==a)return flat_pm_arr=[],void jQuery(".flat_pm_start, .flat_pm_end").remove();flat_body=flat_body||jQuery("body"),!flat_counter&&countMode&&(flat_counter=!0,flat_body.on("click","[data-flat-id]",function(){let a=jQuery(this),b=a.attr("data-flat-id");flat_count["block_"+b].click++}),flat_body.on("mouseenter","[data-flat-id] iframe",function(){let a=jQuery(this),b=a.closest("[data-flat-id]").attr("data-flat-id");flat_iframe=b}).on("mouseleave","[data-flat-id] iframe",function(){flat_iframe=-1}),jQuery(window).on("beforeunload",()=>{jQuery.isEmptyObject(flat_count)||jQuery.ajax({async:!1,type:"POST",url:ajaxUrlFlatPM,dataType:"json",data:{action:"flat_pm_ajax",data_me:{method:"flat_pm_block_counter",arr:flat_count}}})}).on("blur",()=>{-1!=flat_iframe&&flat_count["block_"+flat_iframe].click++})),flat_userVars.init();for(let b=0;bflat_userVars.textlen||void 0!==a.chapter_sub&&a.chapter_subflat_userVars.titlelen||void 0!==a.title_sub&&a.title_subc&&cc&&c>d&&(b=flatPM_addDays(b,-1)),b>e||cd||c-1!=flat_userVars.referer.indexOf(a))||void 0!==a.referer.referer_disabled&&-1!=a.referer.referer_disabled.findIndex(a=>-1!=flat_userVars.referer.indexOf(a)))&&(c=!0),c||void 0===a.browser||(void 0===a.browser.browser_enabled||-1!=a.browser.browser_enabled.indexOf(flat_userVars.browser))&&(void 0===a.browser.browser_disabled||-1==a.browser.browser_disabled.indexOf(flat_userVars.browser)))){if(c&&void 0!==a.browser&&void 0!==a.browser.browser_enabled&&-1!=a.browser.browser_enabled.indexOf(flat_userVars.browser)&&(c=!1),!c&&(void 0!==a.geo||void 0!==a.role)&&(""==flat_userVars.ccode||""==flat_userVars.country||""==flat_userVars.city||""==flat_userVars.role)){flat_pm_then.push(a),flatPM_setWrap(a),flat_body.hasClass("flat_pm_block_geo_role")||(flat_body.addClass("flat_pm_block_geo_role"),flatPM_ajax("flat_pm_block_geo_role")),c=!0}c||(flatPM_setWrap(a),flatPM_next(a))}}}let b=jQuery(".flatPM_sticky");b.each(function(){let a=jQuery(this),b=a.data("height")||350,c=a.data("top");a.wrap("
");let d=a.parent()[0];flatPM_sticky(this,d,c)}),debugMode||countMode||jQuery("[data-flat-id]:not([data-id-out]):not([data-id-modal])").contents().unwrap(),flat_pm_arr=[],jQuery(".flat_pm_start, .flat_pm_end").remove()}

Космический сегмент, состоящий из навигационных спутников, представляет собой совокупность источников радионавигационных сигналов, передающих одновременно значительный объем служебной информации. Основные функции каждого спутника – формирование и излучение радиосигналов, необходимых для навигационных определений потребителей и контроля бортовых систем спутника.

В состав наземного сегмента входят космодром, командно-измерительный комплекс и центр управления. Космодром обеспечивает вывод спутников на требуемые орбиты при первоначальном развертывании навигационной системы, а также периодическое восполнение спутников по мере их выхода из строя или выработки ресурса.

Главными объектами космодрома являются техническая позиция и стартовый комплекс. Техническая позиция обеспечивает прием, хранение и сборку ракет-носителей и спутников, их испытания, заправку и состыковку.

В число задач стартового комплекса входят: доставка носителя с навигационным спутником на стартовую площадку, установка на пусковую систему, предполетные испытания, заправка носителя, наведение и пуск.

Командно-измерительный комплекс служит для снабжения навигационных спутников служебной информацией, необходимой для проведения навигационных сеансов, а также для контроля и управления ими как космическими аппаратами.

Центр управления, связанный информационными и управляющими радиолиниями с космодромом и командно-измерительным комплексом, координирует функционирование всех элементов спутниковой навигационной системы.

Пользовательский сегмент

В пользовательский сегмент входит аппаратура потребителей. Она предназначается для приема сигналов от навигационных спутников, измерения навигационных параметров и обработки измерений.

Для решения навигационных задач в аппаратуре потребителя предусматривается специализированный встроенный компьютер.

Разнообразие существующей аппаратуры потребителей обеспечивает потребности наземных, морских, авиационных и космических (в пределах ближнего космоса) потребителей.

Современная спутниковая навигация основывается на использовании принципа беззапросных дальномерных измерений между навигационными спутниками и потребителем.

Это означает, что потребителю передается в составе навигационного сигнала информация о координатах спутников. Одновременно (синхронно) производятся измерения дальностей до навигационных спутников.

Способ измерений дальностей основывается на вычислении временных задержек принимаемого сигнала от спутника по сравнению с сигналом, генерируемым аппаратурой потребителя.

На рисунке приведена схема определений местоположения потребителя с координатами x, y, z на основе измерений дальности до четырех навигационных спутников. Цветными яркими линиями показаны окружности, в центре которых расположены спутники. Радиусы окружностей соответствуют истинным дальностям, т.

е. истинным расстояниям между спутниками и потребителем. Цветные неяркие линии – это окружности с радиусами, соответствующими измеренным дальностям, которые отличаются от истинных и поэтому называются псевдодальностями.

Истинная дальность отличается от псевдодальности на величину, равную произведению скорости света на уход часов b, т.е. величину смещения часов потребителя по отношению к системному времени.

На рисунке показан случай, когда уход часов потребителя больше нуля – то есть часы потребителя опережают системное время, поэтому измеренные псевдодальности меньше истинных дальностей.

В идеальном варианте, когда измерения производятся точно и показания часов спутников и потребителя совпадают для определения положения потребителя в пространстве достаточно произвести измерения до трех навигационных спутников.

В действительности показания часов, которые входят в состав навигационной аппаратуры потребителя, отличаются от показаний часов на борту навигационных спутников.

Тогда для решения навигационной задачи к неизвестным ранее параметрам (три координаты потребителя) следует добавить еще один – смещение между часами потребителя и системным временем.

Отсюда следует, что в общем случае для решения навигационной задачи потребитель должен «видеть», как минимум, четыре навигационных спутника.

Для функционирования навигационных спутниковых систем необходимы данные о параметрах вращения Земли, фундаментальные эфемериды Луны и планет, данные о гравитационном поле Земли, о моделях атмосферы, а также высокоточные данные об используемых системах координат и времени.

Геоцентрические системы координат – системы координат, начало которых совпадает с центром масс Земли. Их также называют общеземными или глобальными.

Для построения и поддержания общеземных систем координат используются четыре основных метода космической геодезии:

  • радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой (РСДБ),
  • лазерная локация космических аппаратов (SLR),
  • доплеровские измерительные системы (DORIS),
  • навигационные измерения космических аппаратов ГЛОНАСС и других ГНСС.

Международная земная система координат ITRF является эталоном земной системы координат.

В современных навигационных спутниковых системах используются различные, как правило национальные, системы координат.

Навигационная системаСистема координат
Система координат ГЛОНАСС ПЗ-90 (Параметры Земли 1990 года)
Система координат GPS WGS-84 (World Geodetic System)
Система координат ГАЛИЛЕО GTRF (Galileo Terrestrial Referenfce Frame)
Система координат БЕЙДОУ CGCS2000 (China Geodetic Coordinate System 2000)
Система координат QZSS JGS (Japanese geodetic system)
Система координат NavIC WGS-84 (World Geodetic System)

В соответствии с решаемыми задачами применяются два типа систем времени: астрономические и атомные.

Системы астрономического времени основаны на суточном вращении Земли. Эталоном для построения шкал астрономического времени служат солнечные или звездные сутки, в зависимости от точки небесной сферы, по которой производится измерение времени.

Всемирное время UT (Universal Time) – это среднее солнечное время на гринвическом меридиане.

Всемирное координированное время UTC синхронизировано с атомным временем и является международным стандартом, на котором базируется гражданское время.

Атомное время (TAI) — время, в основу измерения которого положены электромагнитные колебания, излучаемые атомами или молекулами при переходе из одного энергетического состояния в другое.

В 1967 году на Генеральной конференции мер и весов атомная секунда представляет собой переход между сверхтонкими уровнями F=4, M=0 и F=3, M=0 основного состояния 2S1/2 атома цезия-133, не возмущённого внешними полями, и что частоте этого перехода приписывается значение 9 192 631 770 Герц.

Спутниковая радионавигационная система является пространственно-временной системой с зоной действия, охватывающей всё околоземное пространство, и функционирует в собственном системном времени. Важное место в ГНСС отводится проблеме временной синхронизации подсистем.

Временная синхронизация важна и для обеспечения заданной последовательности излучения сигналов всех навигационных спутников. Она обусловливает возможность применения пассивных дальномерных (псевдодальномерных) методов измерений.

Наземный командно-измерительный комплекс обеспечивает синхронизацию шкал времени всех навигационных КА путем их сверки и коррекции (непосредственной и алгоритмической).

Навигационных радиосигналы

При выборе типов и параметров сигналов, используемых в спутниковых радионавигационных системах, учитывается целый комплекс требований и условий. Сигналы должны обеспечивать высокую точность измерения времени прихода (задержки) сигнала и его доплеровской частоты и высокую вероятность правильного декодирования навигационного сообщения.

Также сигналы должны иметь низкий уровень взаимной корреляции для того, чтобы сигналы разных навигационных космических аппаратов надежно различались навигационной аппаратурой потребителей.

Кроме того, сигналы ГНСС должны максимально эффективно использовать отведенную полосу частот при малом уровне внеполосного излучения, обладать высокой помехоустойчивостью.

Почти все существующие навигационные спутниковые системы, за исключением индийской системы NAVIC, используют для передачи сигналов диапазон L. Система NAVIC будет излучать сигналы дополнительно и в S диапазоне.

Диапазоны, занимаемые различными навигационными спутниковыми системами

Виды модуляции

По мере развития спутниковых навигационных систем изменялись используемые виды модуляции радиосигналов.

В большинстве навигационных систем изначально использовались исключительно сигналы с бинарной (двухпозиционной) фазовой модуляцией – ФМ-2 (BPSK).

В настоящее время в спутниковой навигации начался переход к новому классу модулирующих функций, получивших название BOC (Binary Offset Carrier)-сигналов.

Принципиальное отличие BOC-сигналов от сигналов с ФМ-2 состоит в том, что символ модулирующей ПСП BOC-сигнала представляет собой не прямоугольный видеоимпульс, а отрезок меандрового колебания, включающий в себя некоторое постоянное число периодов k. Поэтому сигналы с BOC-модуляцией часто называют меандровыми шумоподобными сигналами.

Использование сигналов с BOC-модуляцией повышает потенциальную точность измерения и разрешающую способность по задержке. Одновременно с этим, уменьшается уровень взаимных помех при совместном функционировании навигационных систем, использующих традиционные и новые сигналы.

Каждый спутник принимает с наземных станций управления навигационную информацию, которая передается обратно пользователям в составе навигационного сообщения. Навигационное сообщение содержит разные типы информации, необходимые для того, чтобы определить местоположение пользователя и синхронизовать его шкалу времени с национальным эталоном.

Типы информации навигационного сообщения

  • Эфемеридная информация, необходимая для вычисления координат спутника с достаточной точностью
  • Погрешность расхождения бортовой шкалы времени относительно системной шкалы времени для учета смещения времени космического аппарата при навигационных измерениях
  • Расхождение между шкалой времени навигационной системы и национальной шкалой времени, для решения задачи синхронизации потребителей
  • Признаки пригодности с информацией о состоянии спутника для оперативного исключения спутников с выявленными отказами из навигационного решения
  • Альманах с информацией об орбитах и состоянии всех аппаратов в группировке для долгосрочного грубого прогноза движения спутников и планирования измерений
  • Параметры модели ионосферы, необходимые одночастотным приемникам для компенсации погрешностей навигационных измерений, связанных с задержкой распространения сигналов в ионосфере
  • Параметры вращения Земли для точного пересчета координат потребителя в разных системах координат

Признаки пригодности обновляются в течение нескольких секунд при обнаружении отказа. Параметры эфемерид и времени, как правило, обновляются не чаще, чем раз в полчаса. При этом период обновления для разных систем сильно отличается и может достигать четырех часов, в то время как альманах обновляется не чаще, чем раз в день.

По своему содержанию навигационное сообщение подразделяется на оперативную и неоперативную информацию и передается в виде потока цифровой информации (ЦИ). Изначально во всех навигационных спутниковых системах использовалась структура вида «суперкадр/кадр/строка/слово».

При этой структуре поток ЦИ формируется в виде непрерывно повторяющихся суперкадров, суперкадр состоит из нескольких кадров, кадр состоит из нескольких строк.
В соответствии со структурой «суперкадр/кадр/строка/слово» формировались сигналы системы БЕЙДОУ, ГАЛИЛЕО (кроме E6), GPS (LNAV данные, L1), сигналы ГЛОНАСС с частотным разделением.

В зависимости от системы, размеры суперкадров, кадров и строк могут отличаться, но принцип формирования остается похожим.

Сейчас в большинстве сигналов используется гибкая строковая структура. В этой структуре навигационное сообщение формируется в виде переменного потока строк различных типов.

Каждый тип строки имеет свою уникальную структуру и содержит определённый тип информации (указаны выше).

НАП выделяет из потока очередную строку, определяет её тип и в соответствии с типом выделяет информацию, содержащуюся в этой строке.

Гибкая строковая структура навигационного сообщения позволяет значительно более эффективно использовать пропускную способность канала передачи данных.

Но главным достоинством навигационного сообщения с гибкой строковой структурой является возможность её эволюционной модернизации при соблюдении принципа обратной совместимости.

Для этого в ИКД для разработчиков НАП специально указывается, что если НАП в навигационном сообщении встречает строки неизвестных ей типов, то она должна их игнорировать. Это позволяет добавлять в процессе модернизации ГНСС к ранее существовавшим типам строк строки с новыми типами.

НАП, выпущенная ранее, игнорирует строки с новыми типами и, следовательно, не использует те новации, которые вводятся в процессе модернизации ГНСС, но при этом её работоспособность не нарушается.
Сообщения сигналов ГЛОНАСС с кодовым разделением имеют строковую структуру.

На точность определения потребителем своих координат, скорости движения и времени влияет множество факторов, которые можно разделить на категории:

  1. Системные погрешности, вносимые аппаратурой космического комплекса

    Погрешности, связанные с функционированием бортовой аппаратуры спутника и наземного комплекса управления ГНСС обусловлены в основном несовершенством частотно-временного и эфемеридного обеспечения.

  2. Погрешности, возникающие на трассе распространения сигнала от космического аппарата до потребителя

    Погрешности обусловлены отличием скорости распространения радиосигналов в атмосфере Земли от скорости их распространения в вакууме, а также зависимостью скорости от физических свойств различных слоёв атмосферы.

  3. Погрешности, возникающие в аппаратуре потребителя

    Аппаратурные погрешности подразделяются на систематическую погрешность аппаратурной задержки радиосигнала в АП и флуктуационные погрешности, обусловленные шумами и динамикой потребителя.

Кроме того, на точность навигационно-временного определения существенно влияет взаимное расположение навигационных спутников и потребителя.

Количественной характеристикой погрешности определения местоположения и поправки показаний часов, связанной с особенностями пространственного положения спутника и потребителя, служит так называемый геометрический фактор ΓΣ или коэффициент геометрии.

В англоязычной литературе используется обозначение GDOP – Geometrical delusion of precision.
Геометрический фактор ΓΣ показывает, во сколько раз происходит уменьшение точности измерений и зависит от следующих параметров:

  • Гп – геометрический фактор точности определения местоположения потребителя ГНСС в пространстве.Соответствует PDOP – Position delusion of precision.
  • Гг – геометрический фактор точности определения местоположения потребителя ГНСС по горизонтали.Соответствует HDOP – Horizontal delusion of precision.
  • Гв – геометрический фактор точности определения местоположения потребителя ГНСС по вертикали.Соответствует VDOP – Vertical delusion of precision.
  • Гт – геометрический фактор точности определения поправки показаний часов потребителя ГНСС.Соответствует TDOP – Time delusion of precision.