Российская спутниковая система ГЛОНАСС предназначена для точного определения координат объекта, находящегося над поверхностью Земли. Тем же целям служат две другие похожие системы: GPS (США), Galileo (Евросоюз). Раньше всего начала действовать группировка спутников GPS, затем, в 1993 году, была официально принята в эксплуатацию российская спутниковая система. Сейчас, по состоянию на начало 2015 года, сигнал от спутников ГЛОНАСС уверенно воспринимается в любой точке земного шара. Дальше приводится сравнение двух глобальных навигационных систем, российской и американской.
На территории РФ для осуществления спутникового контроля транспорта допустимо пользоваться любой из указанных систем – GPS или ГЛОНАСС. Наилучшая точность определения координат притом будет получена при использовании сигналов GPS и ГЛОНАСС одновременно.
Навигационные спутники России и США
Применяя каждую из навигационных систем по отдельности, можно рассчитывать на следующие параметры точности:
- GPS (координаты): с наземной коррекцией – менее 1 м, реальная точность – 2,6 м (спутники модели KA Bloc IIR).
- ГЛОНАСС (координаты): реальная точность – 5-10 м (спутники «Ураган-М»), для спутников «Ураган-К» точность составляет 1-3 м, а с наземной коррекцией среднее значение равно 4,5 м.
- GPS (скорость): ошибка может составлять до 10 м/с.
- ГЛОНАСС (скорость): ошибка составляет до 15 м/с (спутники «Ураган») либо она не превосходит 0,05 м/с (спутники «Ураган-М»).
С использованием системы ГЛОНАСС мониторинг транспорта осуществляется по тем же алгоритмам, что с применением любых других аналогичных систем. Приемник в абонентском устройстве считывает координаты, блок управления их анализирует и отправляет сообщение по каналу наземной связи (GSM/GPRS).
Так работает спутниковая навигация
Важно знать, что когда автомобиль «теряет» базовую станцию GSM, алгоритм спутниковой навигации перестает функционировать корректно.
Оператор будет видеть на экране неподвижную метку, а в действительности машину могут перемещать. Управляющий блок притом сможет определять координаты по спутникам без ошибок. Но возможность отправлять сообщения у охранной системы будет отсутствовать. Если требуется выполнять слежение в режиме реального времени, необходимо помнить, что спутниковый мониторинг транспорта не может осуществляться без использования сотовой связи.
Абонентские устройства, приемники ГЛОНАСС
Понятно, что любая система мониторинга будет обладать максимальной помехоустойчивостью и точностью, если определение координат в ней ведется по спутникам GPS и ГЛОНАСС одновременно. Группировка спутников GPS начала действовать раньше других и поэтому сначала абонентские устройства воспринимали только сигнал GPS. Затем появились микросхемы, корректно воспринимающие сигналы от спутников ГЛОНАСС. На третьем шаге на рынок вывели универсальные чипы, совместимые с 2-мя или 3-мя информационными протоколами сразу.
Приемник спутникового сигнала NV08C
Среди отечественных разработок, отвечающих последнему требованию, можно назвать микросхему NV08C-MCM-M, выпускаемую с 2009 года.
Универсальный модуль компании Starline
Владелец цифровой сигнализации Starline любой из современных моделей имеет право приобрести и установить дополнительный модуль GSM-связи. Этот модуль выполнен в виде печатной платы, монтируемой внутрь основного блока.
Модульная архитектура Starline
Когда в основной блок будет установлен модуль GSM, дополнительно к специальному разъему подключается блок навигации, наделенный приемником сигналов ГЛОНАСС/GPS:
Навигационный блок Starline
Можно осуществлять спутниковый мониторинг транспорта, не используя при этом охранные функции. В таких случаях подходит более доступное оборудование – маяк Starline М17, отслеживающий координаты и скорость.
Комплектация навигационного маяка
На начальном этапе система мониторинга может быть построена на основе следующего оборудования: навигационные маяки, один сотовый телефон и одно вычислительное устройство с выходом в Интернет. Телефон используется для управления маяками при помощи SMS. Но в действительности, маяк – достаточно примитивное устройство, неспособное отслеживать уровень топлива и некоторые другие параметры. Каждое такое устройство со временем можно заменить более сложным оборудованием – навигационным терминалом либо тахографом. Так можно будет построить, в том числе, действующую систему контроля топлива.
Объяснение понятий терминал и тахограф
В функции спутникового мониторинга автотранспорта может входить контроль следующих параметров: заряд АКБ, уровень топлива в баке и т.д. Помимо координат, все данные могут быть считаны с шины CAN. Если же подключение к CAN-шине вы использовать не собираетесь, можно установить дополнительные датчики, подключив их к единому электронному блоку. В такой блок может быть встроен и модуль навигации.
Тахограф с навигацией, грузовая техника
Если электронный блок может только «запоминать» данные, но не отправлять их по каналу GSM, то устройство называется тахографом. А тахограф, оборудованный действующим GSM-модулем – это терминал.
Любая система контроля транспорта, если в ней используются именно терминалы, может быть дополнена «тревожными кнопками». Водитель нажимает кнопку, и оператор получает сообщение в течение 40-ка секунд.
Схема подключения тревожной кнопки
Понятно, что слежение за транспортом необязательно должно осуществляться в режиме реального времени. Данные можно просто записывать, и анализировать их в конце рабочего дня. Но наличие интерактивного режима несет свои преимущества. Одно из них указано выше (возможность установить «кнопку тревоги»). Право выбора лучше предоставить владельцу.
Казалось бы, не так важно, какая именно система навигации будет использоваться – ГЛОНАСС или GPS.
На грузовики закон требует устанавливать тахографы, но подключать эти устройства к навигационному модулю вовсе не обязательно. Однако продолжение развития программы ЭРА-ГЛОНАСС наводит на определенные мысли. Долгое время, в том числе и в нашей стране, приоритет отдавали навигации по спутникам GPS. Теперь ситуация изменилась кардинально.
Особенности ГЛОНАСС и GPS
Точность определения координат с использованием спутников ГЛОНАСС в 2015 году будет удвоена. Грубо говоря, значение ошибки для большинства случаев понизится до 1,4 метра.
Параметры координат, полученные с навигатора
Когда в зоне видимости абонентского устройства остается менее 3-х космических аппаратов, по назначению не может использоваться ни одна система навигации. Поэтому лучше, чтобы в абонентском оборудовании был смонтирован универсальный модуль, воспринимающий сигналы ГЛОНАСС и GPS одновременно.
Любая система слежения за транспортом, если в ней используется связь GSM, может определять координаты по сигналу базовых станций. Правда, погрешность в таком случае составляет 400-500 м.
Область вероятного нахождения объекта
Режим, о котором идет речь, называется «LBS», а реализован он почти в каждом GSM-терминале. Таким образом, в современных системах мониторинга транспорта используются данные, получаемые из трех источников информации:
- Сигнал GPS;
- Сигнал ГЛОНАСС;
- Радиоволны, исходящие от нескольких станций GSM.
Точность позиционирования, проводимого с использованием глобальной спутниковой навигации, будет повышаться едва ли не ежегодно. Погрешность для российской системы в 2020 году станет равна 0,6 м. Можно сделать вывод, что применение спутникового мониторинга автотранспорта на практике – это перспективная технология, которая будет востребована в будущем. А правильно использовать новые технологии должен уметь каждый.
Следящее оборудование и методы обмана
Как правило, выбор системы, отвечающей за слежение транспорта – ответственный процесс. Некоторые автомобилисты отдают предпочтение ГЛОНАСС, другие GPS. Разработчики каждой из этих систем предоставляют собственный алгоритм сбора и предоставления данных, отличаются особой точностью и надежностью, а также индивидуальными настройками. Какую систему лучше выбрать, поможет определить наша статья, где будут описаны все преимущества и недостатки каждой из них.
Как известно, сегодня и наша страна, и США, и другие государства имеют на орбите спутники. Эти самые аппараты нужны для того чтобы определять текущие координаты автомобиля, наблюдая сверху. Естественно, что на машине должен быть установлен специальный прибор определенной системы. Чем больше у определенной системы спутников, тем точнее она может дать координаты.
Что собой представляет спутниковая система
Любая современная система, будь это ГЛОНАСС или тот же GPS, старается определить местоположение объекта. Каждая система подразумевает наличие специального прибора, посредством которого и определяется местоположение транспортного средства относительно местности. Это навигатор или точнее, навигационная система, которая встраивается в автомобиль. Что делает навигатор? Он взаимодействует со спутниками орбиты Земля, где каждый из них дает навигатору индивидуальный сигнал, чтобы прибор смог отличить один от другого. Современному навигатору, чтобы точнее определить трехмерные пространственные координаты, необходимо получать одновременно данные с четырех спутников.
Если быть более точнее, то навигатору должно быть известно расстояние до этих спутников, чтобы рассчиталось его положение. Навигатор по умолчанию непросто автомобильный прибор, а один из сегментов системы космического позиционирования.
Аппараты на орбите располагаются по особой схеме и называется она альманахом. На основе этой самой схемы и проводятся вычисления. Когда машина движется, то координаты навигатора все время меняются. С этой целью сигнал от спутников постоянно обновляется и расстояние пересчитывается через определенные промежутки времени (несколько секунд). Все это дает преимущество современным системам отслеживать перемещение объекта, в этом случае автомобиля, вычисление его скорости и пройденного пути.
Не стоит говорить о том, что каждый автомобильный штурман, каковым является , держит в своей памяти альманах даже после выключения. Это очень удобно и каждый раз ему не нужно вновь искать их. К тому же, если прибор используется в течение дня, то следующая привязка к спутникам происходит за считанные секунды. «Горячий старт» − именно так называется эта опция, которую частенько рекламируют производители навигаторов. Если навигатор не включался долгое время, то привязка к спутникам займет больше времени (10-20 минут) и уже опция будет называться «холодным стартом».
Итак, ГЛОНАСС или GPS – что лучше? Давайте начнем с истории создания систем и уже затем рассмотрим их преимущества и недостатки.
История
GPS возникла практически сразу же, когда запустили первый спутник земли, кстати советский. Американцы первыми заметили, что сигнал от спутника меняется по мере его перемещения. Благодаря этому удалось создать систему, позволяющую вычислять координаты не только спутника, но и объекта на земле, привязанного к нему.
В 1964 году начинает работу первая в мире навигационная система TRANZIT. Использовали ее тогда только лишь в военных целях. С помощью этой навигации осуществлялся запуск военных ракет с подводных лодок. Но для гражданских целей TRANZIT совершенно не годился. Точность расположения какого-либо объекта, к тому же неподвижного, ограничивалось пятьюдесятью метрами. Про подвижные объекты и не мечтали. К тому же первый в мире навигатор не мог обеспечить непрерывного определения координат, так как, находясь на низкой орбите, был в поле зрения с Земли всего один час.
Уже через три года запускается новый спутник, более усовершенствованный. Располагался он на более высокой орбите – Тиматион-1, а затем запустили еще и второй Тиматион. Эти два спутника объединили и создали систему, которая известна под названием «Навстар». Опять же вначале эта система использовалась, как чисто военная, а с 1993 года было разрешено сделать ее полностью бесплатной, нацеленной лишь на гражданские нужды.
Сегодня система Навстар превосходно функционирует и состоит из 32 спутников, среди которых 24 считаются основными. Орбитальные аппараты системы обеспечивают полное покрытие нашей планеты, но на всякий случай в резерве имеются еще 8. Движутся спутники GPS на немалом расстоянии от земли по нескольким орбитам. Полный оборот вокруг Земли спутник совершает почти за целый день.
Теперь про ГЛОНАСС. Создавалась система еще со времен СССР (как бы ни ругали этот союз недальновидные люди, факт мощи государства опровергнуть никак не возможно). После того как на орбиту вывели искусственный спутник Земли, начались работы по проектированию системы позиционирования.
Первый навигационный спутник с территории Советского Союза был выведен в 1967 году. Он подразумевал всего только один спутник для определения координат, но впоследствии уже была создана целая система, которая оборудовалась приемниками, получающими сигнал. Это был еще не ГЛОНАСС. Называлась она Цикада (гражданский вариант) и Циклон (военный вариант). Система предназначалась для определения координат объектов, терпящих бедствие.
Сама система ГЛОНАСС была выведена в 1982 году. Проходит целых 11 лет и только после этого система вводится в эксплуатацию, уже после развала СССР. Двадцать четыре спутника, среди которых из-за бедственного положения страны в плане экономики, некоторые до сих пор полностью не работают. Именно этот факт и определял в 90-х то, что российская система конкуренцию американской составить не могла. Сегодня, напротив, после запуска целевой программы «ГНС», ГЛОНАСС рассматривается уже, как прямой конкурент.
Группировка спутников ГЛОНАСС – это система двойного назначения, где, в первую очередь, ставятся военные цели. Сегодня задействованы 17 спутников, которые находятся на высоте 19,100 км. Оборот вокруг планеты чуть быстрее, чем у спутников GPS. ГЛОНАСС постоянно модернизируется, и российские разработчики поставили цель – догнать американцев.
Как становится ясно, ГЛОНАСС исторически отставала от американской системы. Но со временем разрыв был сокращен. Эпоха 90-х отрицательно сказалась на ГЛОНАСС, который стал не нужен, ведь в стране тогда бушевал . Система вновь попадает в спячку, откуда ее постепенно вытащили и модернизировали.
Одна голова хорошо, а две еще лучше
Теперь о том, что лучше выбрать? Говоря прямо, рядовому гражданину страны не имеет разницы, какая система применяется его навигатором. И даже не нужно забивать себе голову этим, так как для гражданских лиц оба спутника равнозначны. Как американская, так и российская спутниковая система без ограничений может быть использована автомобилистом. Доступ к ГЛОНАСС, в частности, предоставляется безвозмездно и без ограничений, впрочем, как и для GPS.
Если же рассматривать спутниковые системы с точки зрения военной сферы или государственной, то своя рубашка ближе к телу. В любой момент американцы способны отключить систему, ограничив ее только для своей армии. Так уже было, когда шла первая война в Ираке. Да и власти нашей страны прямо обязывают всех госслужащих пользоваться собственной навигацией, тогда как остальным только рекомендуют. Недавно даже в Думу хотели внести законопроект, запрещающий использование GPS в автомобилях, принадлежащих государственным органам.
С другой стороны, актуальным остается вопрос: какая же система более усовершенствована и лучше? Полезно будет знать россиянам, что шведская компания общенациональной сети спутников официально признала преимущество ГЛОНАСС, ведь в широтах, где располагается их страна, российская система работает эффективнее.
Но, опять же, сегодня любой навигатор или смартфон поддерживает и ГЛОНАСС, и GPS. Поэтому более правильней будет поставить такой вопрос: что лучше, GPS или ГЛОНАСС/GPS? Ответ однозначен, конечно же, второй вариант – спутниковая навигация GPS/ГЛОНАСС, тем более, если речь идет о точности местоопределения. Но имеются у двухсистемных аппаратов и минус – высокая цена, ведь в них установлено два микрочипа. Зато повышается надежность приема сигнала и точность определения координат. Погрешности по долготе и ширине при определении местоположения объекта, если используется двухсистемная навигация, снижается до полутора метров. Для сравнения, если навигатор будет функционировать только на GPS, погрешности составят в среднем 4 метра. У ГЛОНАСС – 6 метров.
Выбор навигатора
Как и было сказано выше, на сегодняшний день отечественных спутников немало, но американских больше. Именно поэтому большая часть навигаторов работает по GPS или же на них используется система GPS/ГЛОНАСС.
Чтобы определиться в выборе навигатора, надо знать, что их принято разделять на три группы, в зависимости от сферы применения и предлагаемым сервисам.
- Навигаторы для машин.
- Навигаторы для и .
- Универсальные туристические навигаторы.
Наша цель ознакомить читателя с автомобильными навигаторами, которые по ассортименту и многочисленности самые популярные.
Главная задача, которую должен решать автомобильный навигатор, это как проложить путь от одной точки до другой. При этом обязательно должны быть задействованы карты, дорожные знаки и т. д. Ниже представлен список того, чем должен обладать хороший навигатор. Используя его, можно подобрать себе хороший и качественный навигатор.
- Мощный процессор.
- Поддержка сенсорного ввода.
- Наличие голосовых подсказок.
- Возможность получения информации о пробках.
- Возможность .
- Необходимые мультимедийные возможности.
Руководствуясь лишь этими параметрами, подобрать для своего автомобиля навигатор не составит особого труда. Что касается , то как и было сказано выше, желательно приобретать устройства, поддерживающие одновременно ГЛОНАСС и GPS.
Многие автовладельцы используют навигаторы в своих автомобилях. При этом некоторые из них не знают о существовании двух различных спутниковых систем – российской ГЛОНАСС и американской GPS. Из этой статьи вы узнаете, в чем же их отличия и какой следует отдать предпочтение.
Как работает навигационная система
Навигационная система в основном используется для того, чтобы определить местоположение объекта (в данном случае автомобиля) и скорость его движения. Иногда от неё требуется и определение некоторых других параметров, например, высоты над уровнем моря.
Вычисляет она эти параметры, устанавливая расстояние между самим навигатором и каждым из нескольких спутников, расположенных на земной орбите. Как правило, для эффективной работы системы необходима синхронизация с четырьмя спутниками. По изменению этих расстояний она и определяет координаты объекта и другие характеристики движения. Спутники ГЛОНАСС не синхронизируются с вращением Земли, из-за чего обеспечивается их стабильность на большом промежутке времени.
Видео: ГлоНаСС vs GPS
Что лучше ГЛОНАСС или GPS и в чем их разница
Системы навигации в первую очередь предполагали их использование в военных целях, и только потом стали доступны для обычных граждан. Очевидно, что военным необходимо использовать разработки своего государства, потому что иностранная система навигации может быть отключена властями этой страны в случае возникновения конфликтной ситуации. Более того, в России призывают использовать систему ГЛОНАСС и в повседневной жизни военным и государственным служащим.
В повседневной жизни обычному автомобилисту и вовсе не стоит переживать по поводу выбора навигационной системы. И ГЛОНАСС, и обеспечивают качество навигации, достаточное для использования в житейских целях. На северных территориях России и других государств, расположенных в северных широтах, спутники ГЛОНАСС работают эффективнее, из-за того, что их траектории передвижения находятся выше над Землей. То есть в Заполярье, в скандинавских странах ГЛОНАСС эффективнее и это признали шведы еще в 2011 году. В других регионах GPS немного точнее ГЛОНАСС в определение местоположения. По данным Российской системы дифференциальной коррекции и мониторинга ошибки GPS составляли от 2 до 8 метров, ошибки ГЛОНАСС от 4 до 8 метров. Но GPS, чтобы определить местоположение нужно поймать от 6 до 11 спутников, ГЛОНАСС хватит 6-7 спутников.
Также следует учесть, что система GPS появилась на 8 лет раньше и ушла в солидный отрыв в 90-ые года. И за последнее десятилетие ГЛОНАСС этот отрыв сократила почти полностью, а к 2020 году разработчики обещают, что ГЛОНАСС не будет ни в чем уступать GPS.
На большинство современных устанавливается комбинированная система, которая поддерживает как российскую спутниковую систему, так и американскую. Именно такие устройства являются наиболее точными и обладают самой низкой ошибкой в определении координат автомобиля. Также возрастает и стабильность принимаемых сигналов, ведь такой аппарат может «увидеть» больше спутников. С другой стороны, цены на такие навигаторы намного выше односистемных аналогов. Оно и понятно – в них встраиваются два чипа, способные принимать сигналы от каждого типа спутников.
Видео: тест GPS и GPS+ГЛОНАСС приемников Redpower CarPad3
Таким образом, наиболее точными и надежными навигаторами являются двухсистемные устройства. Однако их преимущества связаны с одним существенным недостатком – стоимостью. Поэтому при выборе нужно подумать – а нужна ли настолько высокая точность в условиях каждодневного использования? Также для простого автолюбителя не очень важно, какой навигационной системой пользоваться – российской или американской. Ни GPS, ни ГЛОНАСС не дадут вам заблудиться и доставят к желаемому месту назначения.
Модель КА Глонасс-М на выставке CeBIT 2011
«Глонасс-М» (наименование по ОКР: «Ураган-М» , Индекс ГРАУ: 11Ф654М , 14Ф113 ) - серия российской глобальной навигационной системы ГЛОНАСС 2-го поколения, разработанная и выпускаемая ОАО «ИСС» имени академика М. Ф. Решетнёва. От спутников серии «Глонасс» (1-е поколение) отличаются гарантированным сроком активного существования (7 лет). Эти излучают, в отличие от аппаратов предыдущего поколения, уже по 2 сигнала для гражданских потребителей, что позволяет существенно повысить точность местоопределения.
30 июля 2015 года было объявлено о завершении производства спутников серии «Глонасс-М». Им на замену придут аппараты следующего поколения: «Глонасс-К» и «Глонасс-К2».
Тактико-технические данные
- масса - 1415 кг,
- гарантированный срок активного существования - 7 лет,
- особенности - 2 сигнала для гражданских потребителей,
- по сравнению со спутниками предшествующего поколения («Глонасс») точность определения местоположения объектов повышена в 2,5 раза,
- мощность СЭП - 1400 Вт,
- начало лётных испытаний - 10 декабря 2003 года.
- отечественная бортовая ЦВМ на базе микропроцессора с системой команд VAX 11/750(К1839)
Аварии и происшествия
- В июле 2010 года в Ульяновской области в аварию попал состав, перевозивший . Перевозимая ракета предназначалась для проведения 2 сентября запуска с трёх навигационных спутников «Глонасс-М».
- Запуск ракеты-носителя «Протон-М», произведённый 5 декабря 2010 года, в 15 часов 13 минут (мск) окончился неудачей. После старта «Протон-М» изменил заданной траектории полёта и ещё до отделения ушёл по тангажу на 8 градусов и ракета вышла на незамкнутую орбиту. Ко времени отделения разгонного блока ДМ-3 (11С861-03) с 3 спутниками «ГЛОНАСС-М», который прошёл в штатном режиме, он уже находился на нештатной траектории полёта, а затем и вовсе вышел из зоны радиовидимости российских средств слежения. Телеметрии с разгонного блока после его отделения от «Протона» специалисты так и не получили. Остатки разгонного блока ДМ с тремя спутниками «Глонасс-М» упали в Тихом океане в районе Гавайских островов. Полный ущерб от потери спутников оценивался в $90 млн., при этом страхованием была покрыта только примерно тридцатая часть ущерба – страховая сумма составила $3,5 млн. Страхованием занималась страховая компания «Страховой центр „Спутник“», спутники были перестрахованы на $3,3 млн в страховой компании «Русский страховой центр».
- 2 июля 2013 года ракета-носитель «Протон-М» с разгонным блоком ДМ-03 (11С861-03) и тремя российскими навигационными космическими аппаратами «Глонасс-М» - «Ураган-М» №48, «Ураган-М» №49, «Ураган-М» №50 , стартовавшая с Байконура, упала на первой минуте старта. Ни один из потерянных спутников не был застрахован из-за дефицита выделяемых Роскосмосом на эту статью средств, а также из-за решения не страховать серийные спутники.
Система ГЛОНАСС
Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) - советская/российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Одна из двух функционирующих на сегодня систем глобальной спутниковой навигации (китайская система спутниковой навигации Бэйдоу на данный момент функционирует как региональная).
ГЛОНАСС предназначена для оперативного навигационно-временного обеспечения неограниченного числа пользователей наземного, морского, воздушного и космического базирования. Доступ к гражданским сигналам ГЛОНАСС в любой точке земного шара, на основании указа Президента РФ, предоставляется российским и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.
Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью в трёх орбитальных плоскостях с наклоном орбитальных плоскостей 64,8° и высотой орбит 19400 км. Принцип измерения аналогичен американской системе навигации . Основное отличие от системы GPS в том, что спутники ГЛОНАСС в своём орбитальном движении не имеют резонанса (синхронности) с вращением Земли, что обеспечивает им бо́льшую стабильность. Таким образом, группировка КА ГЛОНАСС не требует дополнительных корректировок в течение всего срока активного существования. Тем не менее, срок службы спутников ГЛОНАСС заметно короче.
В настоящее время развитием проекта ГЛОНАСС занимается Роскосмос и ОАО «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем». Для обеспечения коммерциализации и массового внедрения технологий ГЛОНАСС в России и за рубежом постановлением Правительства РФ в июле 2009 года был создан «Федеральный сетевой оператор в сфере навигационной деятельности», функции которого были возложены на ОАО «Навигационно-информационные системы». В 2012 году федеральным сетевым оператором в сфере навигационной деятельности определено Некоммерческое Партнёрство «Содействие развитию и использованию навигационных технологий».
История развития
Модель КА Глонасс-К на выставке CeBIT
Официально начало работ по созданию ГЛОНАСС было положено в декабре 1976 года специальным постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР. Данный проект являлся продолжением развития отечественной навигационной спутниковой системы, начатой программой «Циклон».
Сроки работ по созданию системы неоднократно сдвигались, первые лётные испытания были начаты 12 октября 1982 года запуском на орбиту первого спутника «Ураган» 11Ф654 и двух массо-габаритных макетов 11Ф654ГВМ. В последующих шести запусках на орбиту выводились по два штатных аппарата и одному макету. Применение макетов являлось следствием неготовности электронной части спутников. Только 16 сентября 1986 года с восьмого по счёту запуска были выведены сразу три штатных аппарата. Два раза в 1989 году вместе с двумя спутниками «Ураган» на орбиту выводились пассивные геодезические аппараты «Эталон», которые использовались для уточнения параметров гравитационного поля и его влияния на орбиты КА «Ураган».
4 апреля 1991 года в составе ГЛОНАСС в двух орбитальных плоскостях оказалось одновременно 12 работоспособных спутников системы и 24 сентября 1993 года система была официально принята в эксплуатацию Министерством обороны России. В этом же году США вывели на орбиту последний 24-й спутник (первый спутник США вывели на орбиту в 1974 году). После чего стали проводиться запуски в третью орбитальную плоскость. 14 декабря 1995 года после 27-го запуска «Протона-К» с «Ураганами» спутниковая группировка была развёрнута до штатного состава - 24 спутника.
Всего с октября 1982 г. по декабрь 1998 г. на орбиту были выведены 74 КА «Ураган» и 8 массо-габаритных макетов. В период развёртывания системы 6 «Ураганов» оказались утерянными из-за отказов разгонного блока 11С861. Согласно оценкам, проведённым в 1997 году, на развёртывание ГЛОНАСС было потрачено около 2,5 млрд долларов.
В дальнейшем вследствие недостаточного финансирования, а также из-за малого срока службы, число работающих спутников сократилось к 2001 году до 6.
В августе 2001 года была принята федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система», согласно которой полное покрытие территории России планировалось уже в начале 2008 года, а глобальных масштабов система достигла бы к началу 2010 года. Для решения данной задачи планировалось в течение 2007, 2008 и 2009 годов произвести шесть запусков РН и вывести на орбиту 18 спутников - таким образом, к концу 2009 года группировка вновь насчитывала бы 24 аппарата.
В 2002 году был осуществлён переход на обновлённую версию геоцентрической системы координат ПЗ-90 - ПЗ-90.02.
С 2004 года запускаются новые КА “Глонасс-М”, которые транслируют два гражданских сигнала на частотах L1 и L2.
В 2007 году проведена 1-я фаза модернизации наземного сегмента, вследствие чего увеличилась точность определения координат. Во 2-й фазе модернизации наземного сегмента на 7 пунктах наземного комплекса управления устанавливается новая измерительная система с высокими точностными характеристиками. В результате этого к концу 2010 года увеличится точность расчёта эфемерид и ухода бортовых часов, что приведёт к повышению точности навигационных определений.
В конце марта 2008 года совет главных конструкторов по российской глобальной навигационной спутниковой системе (ГЛОНАСС), заседавший в Российском научно-исследовательском институте космического приборостроения, несколько скорректировал сроки развёртывания космического сегмента ГЛОНАСС. Прежние планы предполагали, что на территории России системой станет возможно пользоваться уже к 31 декабря 2007 года; однако для этого требовалось 18 работающих спутников, некоторые из которых успели выработать свой гарантийный ресурс и прекратили работать. Таким образом, хотя в 2007 году план по запускам спутников ГЛОНАСС был выполнен (на орбиту вышли шесть аппаратов), орбитальная группировка по состоянию на 27 марта 2008 года включала лишь шестнадцать работающих спутников. 25 декабря 2008 года количество было доведено до 18 спутников.
На совете главных конструкторов ГЛОНАСС план развёртывания системы был скорректирован с той целью, чтобы на территории России система ГЛОНАСС заработала хотя бы к 31 декабря 2008 года. Прежние планы предполагали запуск на орбиту двух троек новых спутников «Глонасс-М» в сентябре и в декабре 2008 года; однако в марте 2008 года сроки изготовления спутников и ракет были пересмотрены, чтобы ввести все спутники в эксплуатацию до конца года. Предполагалось, что запуски состоятся раньше на два месяца и система до конца года в России заработает. Планы были реализованы в срок.
29 января 2009 года было объявлено, что первым городом страны, где общественный транспорт в массовом порядке будет оснащён системой спутникового мониторинга на базе ГЛОНАСС, станет Сочи. На тот момент ГЛОНАСС-оборудование производства компании «М2М телематика» было установлено на 250 сочинских автобусах.
В ноябре 2009 года было объявлено, что Украинский научно-исследовательский институт радиотехнических измерений (Харьков) и Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения (Москва) создадут совместное предприятие. Стороны создадут систему спутниковой навигации для обслуживания потребителей на территории двух стран. В проекте будут использованы украинские станции коррекции для уточнения координат систем ГЛОНАСС.
2 сентября 2010 года общее количество спутников ГЛОНАСС было доведено до 26 - группировка была полностью развёрнута для полного покрытия Земли.
В 2011 году была модернизирована система наземного комплекса управления. Результатом программы модернизации стало увеличение точности навигационных определений системы ГЛОНАСС в 2-2,5 раза, что составляет порядка 2,8 м для гражданских потребителей.
26 февраля того же года был запущен первый КА Глонасс-К, в котором реализованы дополнительные сигналы в формате CDMA и тестируется новый открытый сигнал в диапазоне L3.
С 2012 до 2020 года на развитие ГЛОНАСC из бюджета РФ выделено 320 миллиардов рублей. В этот период планируется изготовить 15 спутников «Глонасс-М» и 22 «Глонасс-К».
В июле 2012 года было возбуждено дело по факту необоснованного расходования и хищения более 6,5 миллиардов рублей, выделенных на развитие спутниковой системы. 13 мая 2013 года было возбуждено ещё одно уголовное дело по статье «Мошенничество в особо крупном размере» по выявленному факту злоупотребления полномочиями и хищения 85 млн рублей.
В 2014 году начались работы над обеспечением совместимости российской и китайской навигационных систем ГЛОНАСС и «Бэйдоу».
7 декабря 2015 года было объявлено о завершении создания системы ГЛОНАСС. Готовая система была направлена на заключительные испытания Минобороны РФ.
Навигация
Спутники ГЛОНАСС находятся на средневысотной круговой орбите на высоте 19400 км с наклонением 64,8° и периодом 11 часов 15 минут. Такая орбита оптимальна для использования в высоких широтах (северных и южных полярных регионах), где сигнал GPS ловится плохо. Спутниковая группировка развёрнута в трёх орбитальных плоскостях, с 8 равномерно распределёнными спутниками в каждой. Для обеспечения глобального покрытия необходимы 24 спутника, в то время как для покрытия территории России необходимы 18 спутников. Сигналы передаются с направленностью 38° с использованием правой круговой поляризации, мощностью 316-500 Вт (EIRP 25-27 dBW).
Для определения координат приёмник должен принимать сигнал как минимум четырёх спутников и вычислить расстояния до них. При использовании трёх спутников определение координат затруднено из-за ошибок, вызванных неточностью часов приёмника.
Навигационные сигналы
FDMA-сигналы
Используются два типа навигационных сигналов: открытые с обычной точностью и защищённые с повышенной точностью.
Сигналы передаются методом расширения спектра в прямой последовательности (DSSS) и модуляцией через двоичную фазовую манипуляцию (BPSK). Все спутники используют одну и ту же псевдослучайную кодовую последовательность для передачи открытых сигналов, однако каждый спутник передаёт на разной частоте, используя 15-канальное разделение по частоте (FDMA). Сигнал в диапазоне L1 находится на центральной частоте 1602 МГц, а частота передачи спутников определяется по формуле 1602 МГц + n × 0,5625 МГц, где n это номер частотного канала (n =−7,−6,−5,…0,…,6, ранее n =0,…,13). Сигнал в диапазоне L2 находится на центральной частоте 1246 МГц, а частота каждого канала определяется по формуле 1246 МГц + n ×0.4375 МГц. Противоположно расположенные аппараты не могут быть одновременно видны с поверхности Земли, поэтому 15 радиоканалов достаточно для 24 спутников.
Открытый сигнал генерируется через сложение по модулю 2 трёх кодовых последовательностей: псевдослучайного дальномерного кода со скоростью 511 кбит/c, навигационного сообщения со скоростью 50 бит/c, и 100 Гц манчестер-кода. Все эти последовательности генерируются одним тактовым генератором. Псевдослучайный код генерируется 9-шаговым сдвиговым регистром с периодом 1 мс.
Навигационное сообщение открытого сигнала транслируется непрерывно со скоростью 50 бит/c. Суперкадр длиной 7500 бит требует 150 секунд (2,5 минуты) для передачи полного сообщения и состоит из 5 кадров по 1500 бит (30 секунд). Каждый кадр состоит из 15 строк по 100 бит (2 секунды на передачу каждой строки), 85 бит (1,7 секунды) данных и контрольных сумм и 15 бит (0,3 секунды) на маркер времени. Строки 1-4 содержат непосредственную информацию о текущем спутнике и передаются заново в каждом кадре; данные включают эфемериды, смещения тактовых генераторов частот, а также состояние спутника. Строки 5-15 содержат альманах; в кадрах I-IV передаются данные на 5 спутников в каждом, а в кадре V - на оставшиеся четыре спутника.
Эфемериды обновляются каждые 30 минут с использованием измерений наземного контрольного сегмента; используется система координат ECEF (Earth Centered, Earth Fixed) для положения и скорости, и также передаются параметры ускорения под действием и . Альманах использует модифицированные кеплеровы элементы и обновляется ежедневно.
Защищённый сигнал повышенной точности предназначен для авторизованных пользователей, таких как Вооружённые силы РФ. Сигнал передаётся в квадратурной модуляции с открытым сигналом на тех же самых частотах, но его псевдослучайный код имеет в десять раз большую скорость передачи, что повышает точность определения координат. Хотя защищённый сигнал не зашифрован, формат его псевдослучайного кода и навигационных сообщений засекречен. По данным исследователей, навигационное сообщение защищённого сигнала L1 передаётся со скоростью 50 бит/c без использования манчестер-кода, суперкадр состоит из 72 кадров размером по 500 бит, где каждый кадр состоит из 5 строк из 100 бит и требует 10 секунд для передачи. Таким образом, всё навигационное сообщение имеет длину 36 000 бит и требует для передачи 720 секунд (12 минут); предполагается, что дополнительная информация используется для повышения точности параметров солнечно-лунных ускорений и коррекции частоты тактовых генераторов.
CDMA-сигналы
C середины 2000-х годов готовится введение сигналов ГЛОНАСС с кодовым разделением.
Формат и частоты новых сигналов окончательно не определены. По предварительным данным разработчиков, в спутниках Глонасс-К2 будут использоваться три открытых и два зашифрованных сигнала в формате CDMA.
Открытый сигнал L3OC передаётся на частоте 1202,025 МГц, использует двоичную фазовую манипуляцию BPSK(10) для пилотного и информационного сигналов; псевдослучайный дальномерный код транслируется с частотой 10,23 миллионов импульсов (чипов) в секунду и модулируется на несущей частоте через квадратурную фазовую манипуляцию QPSK, при этом пилотный и информационный сигналы разнесены по квадратурам модуляции: информационный сигнал находится в фазе, а пилотный - в квадратуре. Информационный сигнал дополнительно модулирован 5-битным кодом Баркера, а пилотный сигнал - 10-битным кодом Ньюмана-Хоффмана.
Открытый сигнал L1OC и защищённый сигнал L1SC передаются на частоте 1600,995 МГц, а открытый сигнал L2OC и защищённый сигнал L2SC - на частоте 1248,06 МГц, перекрывая диапазон сигналов формата FDMA. Открытые сигналы L1OC и L2OC используют мультиплексирование с разделением по времени для передачи пилотного и информационного сигналов; используется модуляция BPSK(1) для информационного и BOC(1,1) для пилотного сигналов. Защищённые широкополосные сигналы L1SC и L2SC Шаблон: Неи АИ2 для пилотного и информационного сигналов, и передаются в квадратуре по отношению к открытым сигналам; при таком типе модуляции пик мощности смещается на края частотного диапазона и защищённый сигнал не мешает открытому узкополосному сигналу, передающемуся на несущей частоте.
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 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), укороченные строки отбрасываются аппаратурой приёмника.
| Модернизация системы «Глонасс» | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Серия КА | Год развёр-тывания | Состо- | Ста-биль-ность час-тоты | Сигналы FDMA | Сигналы CDMA | Совместимые сигналы CDMA | |||||
| 1602 + n× | 1246 + n× | 1600.995 МГц | 1248.06 МГц | 1202.025 МГц | 1575.42 МГц | 1207.14 МГц | 1176.45 МГц | ||||
| «Глонасс» | 1982-2005 | Выведен
эксплу-атации |
5·10 −13 | L1OF, L1SF | L2SF | ||||||
| «Глонасс-М» | 2003-2016 | В эксплу-атации | 1·10 −13 | L1OF, L1SF | L2OF, L2SF | ||||||
| «Глонасс-К1» | 2011, 2014 | Лётно-конструк-торские испыта-ния | 5·10 −14 | L1OF, L1SF | L2OF, L2SF | L3OС | |||||
| «Глонасс-К2» | после 2016 | В раз-работке | 5·10 −14 | L1OF, L1SF | L2OF, L2SF | L1OC, L1SC | L2OC, L2SC | L3OC | |||
| «Глонасс | 2025 | На
стадии изучения |
L1OF, L1SF | L2OF, L2SF | L1OC, L1SC | L2OC, L2SC | L3OC, L3SC | L1OCM | L3OCM | L5OCM | |
| «O»: открытый сигнал стандартной точности / «S»: шифрованный сигнал высокой точности «F»: частотное разделение каналов (FDMA) / «С»: кодовое разделение каналов (CDMA) n = −7,−6,−5,…,0,…,5,6. |
|||||||||||
Планировалось с 2014 года оснащать спутники Глонасс-М передатчиками сигнала L3OC, впервые введёнными в спутниках Глонасс-К, но эти планы не реализовались.
В спутниках Глонасс-КМ могут быть введены дополнительные передатчики на частоты и модуляцию сигналов, совпадающие с модернизированной GPS (GPS modernization) и Galileo/Compass. В частности,
- сигнал L1OCM будет использовать модуляцию BOC(1,1) на частоте 1575,42 МГц, которая совпадает с сигналом L1C модернизированной GPS и сигналом E1 систем Galileo/Compass;
- сигнал L3OCM будет использовать модуляцию BPSK(10) на частоте 1207,14 МГц, которая совпадает с сигналом E5b систем Galileo/Compass;
- сигнал L5OCM будет использовать модуляцию BPSK(10) на частоте 1176,45 МГц, которая совпадает с сигналом Safety of Life (L5) модернизированной GPS и сигналом E5a системы Galileo.
Данная конфигурация поможет обеспечить широкую совместимость приёмного оборудования и повысит точность и быстроту определения координат для критически важных применений, в первую очередь в авиационной и морской безопасности.
Технические средства
НАП «ГРОТ-М» (НИИКП, 2003 год), один из первых образцов
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 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.
В 2012 году Минтранс России определил технические требования к аппаратуре спутниковой навигации для повышения безопасности перевозок пассажиров автомобильным транспортом, а также транспортировки опасных и специальных грузов.
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 тысяч «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 надёжнее, 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.
Точность
В настоящее время точность определения координат системой ГЛОНАСС несколько отстаёт от аналогичных показателей для GPS.
Согласно данным СДКМна 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 использовании обеих навигационных систем происходит существенный прирост точности. Европейский проект EGNOS, использующий сигналы обеих систем, даёт точность определения координат на территории Европы на уровне 1,5-3 метров.
Система ГЛОНАСС определяет местонахождение объекта с точностью до 2,8 метров, 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 5 м).
К 2015 году планируется увеличить точность позиционирования до 1,4 метра, к 2020 году - до 0,6 метра с дальнейшим доведением до 10 см.
Технологии высокоточного позиционирования на основе ГЛОНАСС уже сегодня широко используются в различных отраслях деятельности. Так, специалисты НИИ Прикладной Телематики разработали уникальное для навигационной отрасли решение - систему дистанционного мониторинга состояния сложных инженерных объектов, которая в режиме реального времени отслеживает смещение сооружений дорожно-транспортной инфраструктуры и оползневых геомассивов (в постобработке с точностью до 4-5 мм), позволяя не только оперативно реагировать на возникновение нештатных и чрезвычайных ситуаций, но и заранее их прогнозировать, своевременно определять появление дефектов дорожных сооружений. Система внедрена и успешно отработана на участке федеральной трассы М27 Джубга-Сочи в районе Хостинской эстакады (участок 194-196 км) - наиболее опасном и сложном с точки зрения прочности элементов конструкции.
Станции дифференциальной коррекции
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 на станции «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, Иран, Вьетнам, Испания, Индонезия, Никарагуа Австралия, две в Бразилии, и ещё одна дополнительная будет размещена в Антарктиде).
Из-за опасений, что системы ГЛОНАСС могут быть использованы в военных целях, госдепартамент США отказал Роскосмосу в выдаче разрешений на строительство на американской территории нескольких российских измерительных станций. Закон о фактическом запрете размещения станций ГЛОНАСС в США был подписан 30 декабря 2013 года. В ответ на это с 1 июня 2014 приостановлена работа на территории Российской Федерации станций для системы GPS. Видимо, это решение касается 19 пока ещё действующих измерительных станций IGS на территории России. Станции IGS не предназначены для функционирования самой системы GPS и имеют в большей степени научное значение. На территории США есть множество подобных станций, передающих данные ГЛОНАСС в режиме реального времени. Данные этих станций находятся в открытом доступе.
Доступность
Значения позиционного геометрического фактора PDOP по системе ГЛОНАСС на земной поверхности (угол места ≥ 5°). Дата: 7 февраля 2016
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).
Официально прогнозировалось, что ГЛОНАСС догонит GPS по точности к 2015 году, но по официальным данным на первую половину 2015, точность позиционирования составляла 2,7 м и обещания о её повышении «в два раза» были «перенесены» на конец 2015 года. Однако по состоянию 7 февраля 2016 даже официальный «прогноз точности» указывал точность около 2-4 метров.
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, установили, что ГЛОНАСС обеспечивает более точное позиционирование в северных широтах: «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 вынуждает использовать систему ГЛОНАСС в России.
Модернизация
- На 2015-2017 годы намечен запуск усовершенствованного спутника КА «Глонасс-К2», доработанного по результатам испытаний КА «Глонасс-К1». В дополнение к открытому CDMA сигналу в диапазоне L3, появятся открытые и шифрованные сигналы в диапазонах L1 и L2.
- К 2025 году появится усовершенствованный спутник «Глонасс-КМ», характеристики которого находятся в стадии изучения; предположительно, в новых спутниках будет использоваться до 6 открытых и до 3 зашифрованных сигналов с кодовым разделением.
- После полного перехода на CDMA-сигналы предполагается постепенное увеличение количества КА в группировке с 24 до 30, что, возможно, потребует отключения сигналов FDMA. Рассматриваются варианты с запуском в будущем дополнительных спутников по высокоэллиптической орбите типа «Молния» или «Тундра», либо по геосинхронной или геостационарной орбите, что должно обеспечить более высокую доступность в отдельных регионах за счёт дифференциальной коррекции сигналов ГЛОНАСС от основных спутников.
Спутники
Разработчик и изготовитель спутников - ОАО ИСС имени академика М. Ф. Решетнёва (до 2008 года «НПО ПМ») (Железногорск, Красноярский край).
Текущее состояние
- Всего в составе ОГ ГЛОНАСС: 28 КА
- Используются по целевому назначению: 23 КА
- На этапе ввода в систему: 0 КА
- Временно выведены на техобслуживание: 1 КА
- На исследовании главного конструктора: 2 КА
- Орбитальный резерв: 1 КА
- На этапе лётных испытаний: 1 КА
Спутниковые системы позиционирования и навигации, изначально разрабатывавшиеся для военных нужд, в последнее время находят широкое применение в гражданской сфере. GPS/ГЛОНАСС мониторинг транспорта, наблюдение за нуждающимися в опеке людьми, контроль перемещений сотрудников, слежение за животными, отслеживание багажа , геодезия и картография – это основные направления использования спутниковых технологий.
В настоящее время существует две глобальных системы спутникового позиционирования, созданных в США и РФ, и две региональных, охватывающих Китай, страны Евросоюза и еще ряд стран Европы и Азии. В России доступен ГЛОНАСС мониторинг и GPS мониторинг.
Системы GPS и ГЛОНАСС
GPS (Global Position System, Глобальная система позиционирования) – это спутниковая система, разработка которой началась в Америке с 1977 года. К 1993 программу развернули, а к июлю 1995 – добились полной готовности системы. В настоящее время космическая сеть GPS состоит из 32 спутников: 24 основных, 6 резервных. Они вращаются вокруг Земли по средневысокой орбите (20 180 км) в шести плоскостях, по четыре основных спутника в каждой.
На земле расположена главная контрольная станция и десять станций слежения, три из которых передают спутникам последнего поколения корректировочные данные, а те распределяют их на всю сеть.
Разработка системы ГЛОНАСС (Глобальной навигационной спутниковой системы) начата еще в СССР в 1982 году. О завершении работ заявили в декабре 2015 года. Для работы ГЛОНАСС требуется 24 спутника, для покрытия территории и РФ достаточно 18, а общее число спутников, находящихся в данный момент на орбите (включая резервные) – 27. Они также движутся по средневысокой орбите, но на меньшей высоте (19 140 км), в трех плоскостях, по восемь основных спутников в каждой.
Наземные станции ГЛОНАСС расположены в России (14), Антарктиде и Бразилии (по одной), намечается развертывание ряда дополнительных станций.
Предшественником системы GPS была система Transit, разработанная в 1964 году для управления запуском ракет с подводных лодок. Она могла определить местонахождение исключительно неподвижных объектов с точностью до 50 м, а единственный спутник находился в поле видимости всего один час в сутки. Программа GPS ранее носила названия DNSS и NAVSTAR. В СССР создание навигационной спутниковой системы велось с 1967 года в рамках программы «Циклон».
Основные отличия системs мониторинга ГЛОНАСС от GPS:
- американские спутники движутся синхронно с Землей, а российские – асинхронно;
- разная высота и количество орбит;
- разный угол их наклона (около 55° для GPS, 64,8° для ГЛОНАСС);
- разный формат сигналов и рабочие частоты.
- GPS – старейшая из существующих систем позиционирования, приведена в полную готовность раньше российской.
- Надежность обусловлена использованием большего числа резервных спутников.
- Позиционирование происходит с меньшей погрешностью, чем у ГЛОНАСС (в среднем 4 м, а для спутников последнего поколения – 60–90 см).
- Множество устройств поддерживает систему.
Преимущества системы GPS
Преимущества системы ГЛОНАСС
- Положение асинхронных спутников на орбите более стабильное, что облегчает управление ими. Регулярное внесение корректив не требуется. Данное преимущество важно для специалистов, а не потребителей.
- Система создана в России, поэтому обеспечивает уверенный прием сигнала и точность позиционирования в северных широтах. Это достигается за счет большего угла наклона спутниковых орбит.
- ГЛОНАСС – это отечественная система, и останется доступной для россиян в случае отключения GPS.
- Спутники вращаются синхронно вращению Земли, поэтому для точного позиционирования требуется работа корректирующих станций.
- Низкий угол наклона не обеспечивает хорошего сигнала и точного позиционирования в полярных областях и высоких широтах.
- Право управления системой принадлежит военным, а они могут искажать сигнал или вообще отключить GPS для гражданских лиц или для других стран в случае конфликта с ними. Поэтому хотя GPS для транспорта точнее и удобнее, а ГЛОНАСС – надежнее.
- Разработка системы началась позже и до недавнего времени велась со значительным отставанием от американцев (кризис, финансовые злоупотребления, хищения).
- Неполный комплект спутников. Продолжительность службы российских спутников ниже, чем американских, они чаще нуждаются в ремонте, поэтому точность навигации в ряде областей снижается.
- Спутниковый мониторинг транспорта ГЛОНАСС дороже, чем GPS из-за высокой стоимости устройств, адаптированных к работе с отечественной системой позиционирования.
- Недостаток программного обеспечения для смартфонов, КПК. Модули ГЛОНАСС проектировали для навигаторов. Для компактных портативных устройств на сегодняшний день более распространенный и доступный вариант – это поддержка GPS-ГЛОНАСС или только GPS.
Недостатки системы GPS
Недостатки системы ГЛОНАСС
Резюме
Системы GPS и ГЛОНАСС являются взаимодополняемыми. Оптимальное решение – это спутниковый GPS-ГЛОНАСС мониторинг. Устройства с двумя системами, например, GPS-маркеры с ГЛОНАСС-модулем «М-Плата» обеспечивают высокую точность позиционирования и уверенную работу. Если для позиционирования исключительно по ГЛОНАСС погрешность в среднем составляет 6 м, а для GPS – 4 м, то при использовании двух систем одновременно она снижается до 1,5 м. Но такие приборы с двумя микрочипами стоят дороже.
ГЛОНАСС разработана специально для российских широт и потенциально способна обеспечить высокую точность, из-за ее недоукомплектованности спутниками реальное преимущество пока на стороне GPS. Плюсы американской системы – это доступность и широкий выбор устройств с поддержкой GPS.
