Спутниковые навигационные системы

ГБОУ ВПО  «БАШКИРСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ И УПРАВЛЕНИЯ ПРИ ПРЕЗИДЕНТЕ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН»

 

 

Кафедра Информационной технологии  управления

Специальность 030501 «Государственное и муниципальное управление»

Специализация « Государственное и муниципальное управление»

( на базе  среднего полного (общего) и на  базе среднего профессионального  образования, бюджет)

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

 

по дисциплине «Информационные технологии  управления»

 

тема «Спутниковые навигационные системы»

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель  ________________ К.т.н.Старцев Г.В

 

Студент 5 курса_________________Ахметшина А.Т.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уфа 2013

 

СОДЕРЖАНИЕ  

ВВЕДЕНИЕ 3

1 Технология ГЛОНАСС 4

3 История развития ГЛОНАСС 10

4 ГЛОНАСС сегодня 15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 20

 

ВВЕДЕНИЕ

ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС, GLONASS) – российская спутниковая система навигации. На сегодня в мире функционируют две системы глобальной спутниковой навигации: GLONASS и GPS. Основное отличие от системы GPS в том, что спутники ГЛОНАСС в своем орбитальном движении не имеют резонанса (синхронности) с вращением Земли, что обеспечивает им большую стабильность¹. Таким образом, группировка КА ГЛОНАСС не требует дополнительных корректировок в течение всего срока активного существования.

Система навигации ГЛОНАСС предназначена  для оперативного навигационно-временного обеспечения неограниченного числа  пользователей. Благодаря ГЛОНАСС  можно осуществлять спутниковый  мониторинг наземного, морского и воздушного транспорта. Доступ к гражданским  сигналам навигации ГЛОНАСС в  любой точке земного шара, на основании  указа Президента РФ, предоставляется  российским и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без  ограничений.

Благодаря ГЛОНАСС можно осуществлять не только навигацию, но и спутниковый  мониторинг транспорта. Так 29 января 2009 года было объявлено, что первым городом  России, где общественный транспорт  в массовом порядке будет оснащен  системой мониторинга объектов на базе ГЛОНАСС, станет Сочи. С целью контроля транспорта ГЛОНАСС-оборудование производства компании «M2M телематика» было установлено тогда на 250 сочинских автобусов. Ожидается, что благодаря Постановлению правительства Российской Федерации от 27.11.2011 («об обязательном оснащении пассажирских транспортных средств модулями ГЛОНАСС/GPS») группировка станет еще более популярной.

 

1 Технология ГЛОНАСС

Система ГЛОНАСС представляет собой  высокоинтеллектуальный продукт военно-промышленного  комплекса, наиболее яркий реальный пример конверсии, который предоставлен военными для широкого гражданского использования.

Спроектированная в конце 70-х  годов система ГЛОНАСС была полностью  развернута в середине 90-х и принята  в эксплуатацию Вооруженными Силами Российской Федерации. В силу экономических  трудностей в конце 90-х годов финансирование системы ГЛОНАСС было значительно сокращено, что привело к деградации орбитальной группировки и значительному отставанию от США, стран Европы и Японии в использовании спутниковых навигационных технологий в интересах обороны и транспорта².

Лавинообразный рост гражданских  применений технологий спутниковой  навигации американской системы GPS сделал объективным шаг в направлении  придания системе ГЛОНАСС статуса  системы двойного назначения и резкому  увеличению финансирования для ее развития. В настоящее время формирование орбитальной группировки космических  аппаратов системы ГЛОНАСС завершено. Системы GPS и ГЛОНАСС превратились в глобальное стратегическое средство для обеспечения национальной безопасности и экономического развития. Работы по созданию аналогичных систем ведутся  странами Европы (Gallileo) и Китаем (Compass).

Задачи поддержания системы  ГЛОНАСС, улучшения ее эксплуатационных характеристик, повышения качества навигационных услуг и обеспечения  использования системы ГЛОНАСС  наряду с GPS в России и во всем мире по значимости и масштабности сравнимы с национальными проектами по экспорту углеводородов или информатизации общества и находятся в постоянном поле зрения Президента Российской Федерации  и Правительства Российской Федерации.

Государственная политика

Первым шагом, направленным на ускоренное развитие и использование системы  ГЛОНАСС, стало принятие Правительством Российской Федерации федеральной  целевой программы «Глобальная  навигационная система» на 2002-2012 гг. Успешное поступательное выполнение программных  мероприятий уже через 5 лет позволило  обеспечить возможность применения российской навигационной системы  в глобальном масштабе. Это подтверждает Указ Президента Российской Федерации  от 17 мая 2007 года, которым международному сообществу предоставлен гарантированный  доступ к навигационным сервисам системы ГЛОНАСС без ограничений  и на безвозмездной основе. С 2012 по 2020 гг. предусмотрена реализация федеральной  целевой программы «Поддержание, развитие и использование системы  ГЛОНАСС», ориентированной на качественное повышение навигационного обслуживания гражданских потребителей.

В августе 2008 года Правительством Российской Федерации принято постановление  «Об оснащении транспортных, технических  средств и систем аппаратурой  спутниковой навигации ГЛОНАСС  или ГЛОНАСС/GPS». Одна из целей принятия документа – повышение эффективности  управления движением транспорта, уровня безопасности перевозок пассажиров, специальных и опасных грузов.

14 февраля 2009 года вступил в  силу Федеральный закон Российской  Федерации «О навигационной деятельности»,  в соответствии с которым система  ГЛОНАСС является собственностью  Российской Федерации, а финансовое  обеспечение ее поддержания и  развития – расходным обязательством  государства. Законом предусматривается  обязательное использование российской  навигационной системы ГЛОНАСС  не только федеральными органами  исполнительной власти, но и субъектами  Российской Федерации, органами  местного самоуправления при  выполнении перевозок пассажиров, специальных и опасных грузов, проведении геодезических и кадастровых работ.

В 2010 году был принят ряд постановлений  Правительства Российской Федерации  об утверждении технических регламентов  о безопасности транспортных средств  различного назначения, предусматривающих  их обязательное оснащение аппаратурой  спутниковой навигации ГЛОНАСС  или ГЛОНАСС/GPS. В частности, были приняты регламенты о безопасности колесных транспортных средств, железнодорожного подвижного состава и высокоскоростного  железнодорожного транспорта, объектов морского и внутреннего водного  транспорта.

Правительством Российской Федерации  подписан ряд соглашений о сотрудничестве в области использования и  развития российской глобальной навигационной  спутниковой системы ГЛОНАСС  с Кабинетом министров Украины, Правительством Индии, Казахстана и  других государств.

Основное назначение системы

Глобальная навигационная спутниковая  система ГЛОНАСС предназначена  для определения местоположения (координат), скорости движения (составляющих вектора скорости) и точного времени  различными категориями потребителей (морскими, воздушными, наземными и  др.)³. 

Она обеспечивает глобальное, непрерывное  навигационное обслуживание всех категорий  потребителей круглогодично, в любое  время суток вне зависимости  от метеорологических условий, неограниченное количество одновременно и непрерывно обслуживаемых мобильных и стационарных потребителей на всей поверхности Земли  и на высотах до 2000 км⁴.

Доступ к гражданским навигационным  сигналам системы предоставляется  как российским, так и иностранным  потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.

Состав системы ГЛОНАСС

Технология ГЛОНАСС базируется на трех подсистемах:

• подсистемы космических аппаратов;
• подсистемы контроля и управления;
• подсистемы навигационной аппаратуры потребителей⁵.

Подсистема космических аппаратов  системы ГЛОНАСС состоит из 24 космических аппаратов, находящихся  на круговых орбитах высотой 19100 км, в трех орбитальных плоскостях. В каждой орбитальной плоскости размещаются по 8 спутников с равномерным сдвигом. Такая конфигурация позволяет обеспечить непрерывное и глобальное покрытие земной поверхности и околоземного пространства навигационным полем. Космические аппараты «Глонасс-М» со сроком активного существования 7 лет излучают навигационные спутниковые сигналы в двух частотных диапазонах L1 и L2.

Подсистема контроля и управления состоит из Центра управления системой ГЛОНАСС и сети станций измерения, управления и контроля, рассредоточенной по всей территории России. В задачи ПКУ входят контроль правильности функционирования космических аппаратов системы  ГЛОНАСС и выдача команд управления.

Навигационная аппаратура потребителей предназначена для приема навигационных  сигналов спутников ГЛОНАСС и  вычисления собственных координат, скорости и времени. Технические  характеристики и потребительские  свойства навигационной аппаратуры потребителей, используемой для личных нужд пользователей (по усмотрению производителей) могут подтверждаться системами  добровольной сертификации. Аппаратура, используемая в качестве средства измерения, в соответствии с российским законодательством, подлежит процедуре обязательной сертификации.

Концепция навигационных определений  в технологии ГЛОНАСС

Навигационной аппаратурой потребителей системы ГЛОНАСС выполняются  беззапросные измерения до четырех спутников ГЛОНАСС, а также прием и обработка навигационных сообщений. В навигационном сообщении описывается положение спутника в пространстве и времени. В результате обработки полученных измерений и принятых навигационных сообщений определяются три координаты потребителя, три составляющие вектора скорости его движения, а также осуществляется «привязка» шкалы времени потребителя к шкале Госэталона координированного всемирного времени UTC(SU).

Перспективы развития системы ГЛОНАСС

Поддержание орбитальной группировки  на уровне 24–30 космических аппаратов  с учетом их орбитального резерва (24 штатных КА + до 6 резервных КА, по 2 КА в каждой орбитальной плоскости). 

Плановая замена космических аппаратов  «Глонасс-М» космическими аппаратами нового поколения «Глонасс-К» со сроком активного существования до 10 лет (летные испытания «Глонасс-К» начаты в 2011 году), обеспечивающими: 

• введение в дополнение к существующим новых гражданских навигационных сигналов с кодовым разделением каналов в диапазонах L1 и L3;
• повышение точности навигационных определений пользователя до уровня – не хуже 3 метров;
• погрешность передачи потребителю системной шкалы времени системы ГЛОНАСС на любом суточном интервале – не хуже 12 нс;
• доступность навигационного поля на суточном интервале – не хуже 98%;
• совместимость и взаимодополняемость с системой GPS и перспективными системами Gallileo и Compass;
• реализацию функции поиска и спасания в качестве среднеорбитального сегмента системы КОСПАС/SARSAT⁶.

Сферы применения

Современные средства спутниковой  навигации уже сейчас широко используются в различных областях социально-экономической  сферы и позволяют выполнять:

• навигацию наземных, воздушных, морских, речных и космических средств, управление транспортными потоками на всех видах транспорта, контроль перевозок ценных и опасных грузов, контроль рыболовства в территориальных водах, поисково-спасательные операции, мониторинг окружающей среды;
• геодезическую съемку и определение местоположения географических объектов с сантиметровой точностью при прокладке нефте- и газопроводов, линий электропередач, в строительстве;
• синхронизацию в системах связи, телекоммуникаций и электроэнергетике;
• решение фундаментальных геофизических задач;
• персональную навигацию индивидуальных потребителей.

Спутниковая навигация уже применяется  и в сельском хозяйстве, где используется для автоматической обработки земельных  угодий комбайнами, и в горнодобывающей  промышленности. 

Круг применения технологий спутниковой  навигации постоянно расширяется, и сейчас даже трудно представить, какие  еще области применения космических  навигационных систем появятся. Достаточно заметить, что сейчас точность позиционирования в реальном времени в абсолютном пространстве составляет до 3 сантиметров.