Спутниковые системы в России

Модуляция BOC (binary offset carrier, двоичный сдвиг несущей) используется в сигналах систем Galileo и модернизированной GPS;

в сигналах GLONASS и стандартной GPS используется двоичная фазовая манипуляция (BPSK), однако и BPSK и QPSK являются частными случаями квадратурной амплитудной  модуляции (QAM-2 и QAM-4).

Навигационное сообщение  сигнала L3OC передаётся со скоростью 100 бит/c. Один кадр размером 1500 бит передаётся за 15 секунд и включает 5 текстовых строк каждая длиной 300 бит (3 секунды); в каждом кадре содержатся эфемериды текущего спутника и часть системного альманаха для трёх спутников. Суперкадр состоит из 8 кадров и имеет размер 12000 бит, таким образом на получение альманаха для всех 24-х спутников требуется 120 секунд (2 минуты); в будущем суперкадр может быть расширен до 10 кадров или 15000 бит (150 секунд или 2.5 минуты на передачу) для поддержки работы 30 спутников. В каждой строке передаётся системное время; секунда координации UTC учитывается удлинением (с заполнением нулями) либо укорачиванием последней строки месяца на длительность одной секунды (100 бит), и укороченные строки отбрасываются аппаратурой приёмника.

Технические средства.

НАП «ГРОТ-М» (НИИКП, 2003 год), один из первых образцов

Приёмовычислительный модуль ГЛОНАСС 1К-181

Типичный серийно-выпускаемый  ГЛОНАСС/GPS-навигатор в автомобиле

Ё-мобиль будет иметь ГЛОНАСС/GPS-навигатор в стандартной комплектации

Первым приёмником, рассчитанным на работу с американской и российской навигационными системами, был профессиональный прибор компании Ashtech GG24, выпущенный в 1995 году.

Первый потребительский  спутниковый навигатор, рассчитанный на совместное использование ГЛОНАСС  и GPS, поступил в продажу 27 декабря 2007 года — это был спутниковый  навигатор Glospace. В России навигационную аппаратуру выпускают более 10 предприятий (в частности «НПО Прогресс», ЗАО «КБ НАВИС», ОАО «РИРВ», ОАО «МКБ Компас», ФГУП РНИИ КП, ОАО «Русские Навигационные Технологии», ООО «М2М телематика» и многие другие ).

Комбинированная ГЛОНАСС/GPS-аппаратура профессионального уровня изготавливается  несколькими зарубежными фирмами: Topcon, Leica Geosystems, Javad, Trimble, Septentrio, Ashtech, NovAtel, SkyWave Mobile Communications.

В целях реализации Постановления  Правительства РФ от 25 августа 2008 года № 641 «Об оснащении транспортных, технических средств и систем аппаратурой спутниковой навигации  ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS» НПО Прогресс разработало и выпустило аппаратуру спутниковой навигации ГАЛС-М1, которой уже сегодня могут быть оснащены многие виды военной и специальной техники Вооружённых сил Российской Федерации.

По мнению аналитика рынка GPS/ГЛОНАСС-навигации Михаила Фадеева, «сейчас ГЛОНАСС используется только вместе с GPS».

В мае 2011 года в розничную  продажу поступили первые массово  производимые ГЛОНАСС/GPS-навигаторы компаний Explay и Lexand. Они были собраны на чипсете MSB2301 тайваньской компании Mstar Semiconductor.

Сегодня модели с поддержкой ГЛОНАСС и GPS есть в продуктовых  линейках многих производителей. Доля таких устройств в общем годовом  объёме продаж навигаторов достигает 6,6 % (за 8 месяцев 2011 года в России было продано порядка 100 тыс. «двухсистемников»). Сравнительный тест навигатора с ГЛОНАСС/GPS Lexand SG-555 и GPS-навигатора Lexand ST-5350 HD проводила газета Ведомости:

Тест показал, что для  поездок по Москве можно обойтись и односистемным навигатором. Но то, что навигаторы «Глонасс/GPS» работают точнее и надежнее, подтвердилось на практике. Превосходящие характеристики двухсистемных устройств актуальны и в повседневной жизни — например, если вы хотите вовремя перестроиться для поворота на нужную полосу дороги.

Американский производитель  мобильных чипов Qualcomm производит семейство микросхем для приёма сигналов GPS и ГЛОНАСС: Snapdragon 2 и 3. В 2011 году объявлен выпуск семейства Snapdragon 4. В настоящее время общее количество моделей устройств с возможностью приёма ГЛОНАСС исчисляется десятками.

Поддержка ГЛОНАСС встроена в iPhone, начиная с iPhone 4S, Xiaomi Phone 2, Garmin eTrex, Samsung Galaxy Tab, Sony Xperia S, HTC One S и др.

Точность.

В настоящее время точность определения координат системой ГЛОНАСС несколько отстаёт от аналогичных показателей для GPS.

Согласно данным СДКМ на 18 сентября 2012 года ошибки навигационных определений ГЛОНАСС (при p = 0,95) по долготе и широте составляли 3—6 м при использовании в среднем 7—8 КА (в зависимости от точки приёма). В то же время ошибки GPS составляли 2—4 м при использовании в среднем 6—11 КА (в зависимости от точки приёма).

При совместном использовании  обеих навигационных систем ошибки составляют 2—3 м при использовании  в среднем 14—19 КА (в зависимости  от точки приёма).

Система ГЛОНАСС определяет местонахождение объекта с точностью до 2,8 м, но после перевода в рабочее состояние двух спутников коррекции сигнала системы «Луч» точность навигационного сигнала ГЛОНАСС возрастёт до одного метра (ранее система определяла местонахождение объекта лишь с точностью до 50 м).

К 2015 г. планируется увеличить  точность позиционирования до 1,4 метра, к 2020 году — до 0,6 метра с дальнейшим доведением до 10 см.

Россия начала работы по размещению станций системы дифференциальной коррекции и мониторинга для  повышения точности и надёжности работы навигационной системы ГЛОНАСС  за рубежом. Первая зарубежная станция была построена и успешно функционирует в Антарктиде, это станция «Беллинсгаузен». Тем самым обеспечены необходимые условия для непрерывного глобального мониторинга навигационных полей космических аппаратов ГЛОНАСС. Текущая сеть наземных станций насчитывает 14 станций в России, одну станцию в Антарктиде и одну в Бразилии. Развитие системы предусматривает развёртывание восьми дополнительных станций на территории России и нескольких станций за рубежом (дополнительные станции будут размещены в таких странах, как Куба, Вьетнам, Австралия, ещё две в Бразилии, и ещё одна дополнительная будет размещена в Антарктиде).

При этом использование обеих  навигационных систем уже сейчас даёт существенный прирост точности. Европейский проект EGNOS, использующий сигналы обеих систем, даёт точность определения координат на территории Европы на уровне 1,5—3 метров.

Доступность.

Штатный навигатор с поддержкой GPS/ГЛОНАСС, устанавливаемый на некоторые  комплектации автомобилей производства «АВТОВАЗ»

Информационно-аналитический центр ГЛОНАСС публикует на своём сайте официальные сведения о доступности навигационных услуг в виде карт мгновенной и интегральной доступности, а также позволяет вычислить зоны видимости для данного места и даты. Оперативный и апостериорный мониторинг систем GPS и ГЛОНАСС также осуществляет Российская система дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ).

На 4 февраля 2010 года количество видимых над горизонтом над Россией  спутников ГЛОНАСС, как правило, было равно 6-8 КА. Согласно карте интегральной доступности точность определения координат «хорошая» и лучше (PDOP ≤ 6) осуществлялось для России практически в течение всего дня (точнее, для 95 % времени в течение дня, хотя для самых южных районов иногда бывает 92 %). В некоторых районах земного шара «хорошая» и лучше точность определения координат (PDOP ≤ 6) могла осуществляться только в течение 80 % времени суток, а в некоторых точках и в течение 70 %.

На 29 марта 2010 года количество видимых над горизонтом над Россией  спутников ГЛОНАСС, как правило, было равно 7-8 КА. Для 30 марта 2010 года согласно карте интегральной доступности точность определения координат «хорошая» и лучше (PDOP ≤ 6) осуществляется для России практически в течение всего дня (точнее, для 99 % времени в течение дня для всей страны, кроме района Владивостока, где этот показатель равен 95 %). В некоторых районах земного шара «хорошая» и лучше точность определения координат (PDOP ≤ 6) может осуществляться только в течение 92 % времени суток, а в некоторых точках и в течение 80 %.

При совместном использовании  ГЛОНАСС и GPS в совместных приёмниках (практически все ГЛОНАСС-приёмники являются совместными) точность определения координат практически всегда отличная вследствие большого количества видимых КА и их хорошего взаимного расположения.

По сообщению Reuters, сотрудники шведской компании Swepos, обслуживающей общенациональную сеть спутниковых навигационных станций, признали преимущество российский системы навигации ГЛОНАСС над американской GPS. По словам Бо Йонссона, замглавы подразделения геодезических исследований, ГЛОНАСС обеспечивает более точное позиционирование в северных широтах: «она (Глонасс) работает немного лучше в северных широтах, потому что орбиты её спутников расположены выше, и мы видим их лучше, чем спутники GPS». Йонссон сообщил, что 90 % клиентов его компании используют Глонасс в комбинации с GPS.

Постановление правительства  Российский Федерации от 27 сентября 2011 года об обязательном оснащении пассажирских транспортных средств модулями ГЛОНАСС/GPS сделает систему ГЛОНАСС ещё более популярной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В современных условиях функционирование производственных (технологических) и управленческих систем в различных сферах государственной и хозяйственной деятельности, а также успешные действия силовых структур в значительной степени определяются полнотой и оперативностью информационного обеспечения. Большое значение имеет точность информации о состоянии окружающей среды, технологических систем, объектов контроля и управления.

Особая роль в решении  этих задач принадлежит космическим  средствам, обладающим уникальными  возможностями по глобальности, непрерывности  и оперативности информационного  обеспечения. Космические средства могут предоставить весь спектр услуг информационно-коммуникационного обеспечения: контроль, связь, координатно-временное обеспечение. Мероприятия по удовлетворению потребностей страны в космических услугах и средствах отражаются в Федеральной космической программе России ФКП-2015 и Федеральной целевой программе «Глобальная навигационная система», которые тесно увязаны с приоритетными национальными проектами, программами по развитию транспорта и связи, социальными, научно-образовательными и оборонными программами, разработкой и внедрением высоких технологий и другими направлениями. Рассмотрим некоторые из них.

Для России в силу географического  положения и распределения народонаселения  развитие спутниковых телекоммуникаций является необходимым условием успешной реализации программ развития страны и информатизации общества. Использование современных технологий доступа к ресурсу спутниковых ретрансляторов и возможность одновременной доставки информации практически неограниченному числу потребителей значительно снижают затраты на эксплуатацию сети связи.

 

 

 

 

 

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ  ЛИТЕРАТУРА

Высшая геодезия: Учебник  для вузов. - Яковлев Н.В. Высшая геодезия: Учебник для вузов. — М.: Недра, 1989. — 445 с.: ил.

Горная книга - Попов В.Н., Чекалин С.И. - Горная книга, Москва, 2007 г., 519 стр.

Геодезия. Учебник для техникумов. - Родионов В.И. Геодезия. Учебник для техникумов. — М.: Недра, 1987. — 332 с., ил.

Инженерная геодезия - Клюшин Е.Б., Киселев М.И., Михелев Д.Ш., Фельдман В.Д. Инженерная геодезия: Учебник для вузов / Под ред. Михелева Д.Ш. — 4-е изд., испр. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 480 с.

Инженерная геодезия: Учебник  для вузов. - Клюшин Е.Б., Киселев М.И., Михелев Д.Ш., Фельдман В.Д. Инженерная геодезия: Учебник для вузов / Под ред. Михелева Д.Ш. — 4-е изд., испр. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 480 с.