Когда ГЛОНАСС не хуже GPS

Во время проведения испытаний не обошлось без казусов. Мониторинговый комплект на основе приемника ГЛОНАСС неожиданно выдал координаты с гигантской ошибкой почти в 40 м. Хорошая точность определения до и после этого участка говорит в пользу того, что сбой был случайным, а не является следствием недостатков оборудования или самой системы навигации. Возможно, повлиял на работу системы и тот факт, что именно в этот момент в 900 м от автомобиля и под углом 90 градусов к траектории движения находился останкинский телецентр.

Но и GPS оказалась не без греха. В узком "каньоне" (между зданиями в центральной части города) ошибка определения места у GPS превысила 15 м и оставалась такой до выезда экспериментального автомобиля на открытое место. Здесь получил подтверждение тезис о преимуществе протокола ГЛОНАСС в условиях плотной городской застройки, так как маршрут, построенный по данным приемника ГЛОНАСС, оказался абсолютно точным.

Подводя итоги нашего импровизированного исследования, можем сказать: в вопросах прикладного использования в сфере мониторинга и противоугонной защиты транспортных средств отечественная система уже сейчас представляет собой решение, готовое к эксплуатации и показывающее удовлетворительные результаты. По сравнению с GPS она обладает несколько большим количеством сбоев навигации и ошибок определения местоположения. Но средняя величина ошибок у обеих систем практически одинакова, что, с учетом еще продолжающегося качественного и количественного роста спутниковой группировки ГЛОНАСС, означает внушительные перспективы.

Что ждет ГЛОНАСС завтра

Заместитель гендиректора ФГУП ЦНИИМаш Сергей Ревнивых, курирующий создание системы ГЛОНАСС со стороны Роскосмоса, заверил "Маркер", что показатели точности местоположения еще будут значительно улучшены: "Потенциальный предел погрешности для абсолютных определений в реальном времени нами оценивается в пределе 70-80 см. Он может быть достигнут при полностью развернутой новой группировке на базе аппаратов "Глонасс-К" и дальнейшей модернизации наземного комплекса управления до глобального. Пока все измерительные средства сосредоточены на нашей территории. Когда инфраструктура будет распределена по разным частям света, появится возможность для улучшения точностных характеристик сигнала".

По словам Сергея Ревнивых, сейчас формируются предложения в новую федеральную целевую программу по дальнейшему поддержанию, развитию и использованию ГЛОНАСС: "Там мы предусматриваем ряд мероприятий, которые позволят еще улучшить характеристики ГЛОНАСС".

Дифференциальное измерение

Отдельные модели спутниковых приёмников позволяют производить т. н. "дифференциальное измерение" расстояний между двумя точками с большой точностью (сантиметры). Для этого измеряется положение навигатора в двух точках с небольшим промежутком времени. При этом, хотя каждое такое измерение имеет точность порядка 10-15 метров без наземной системы корректировки и 10-50 см с такой системой, измеренное расстояние имеет погрешность намного меньшую, так как факторы, мешающие измерению (погрешность орбит спутников, неоднородность атмосферы и т. д.) в этом случае взаимно вычитаются. Кроме того, есть несколько систем, которые посылают уточняющую информацию ("дифференциальную поправку к координатам"), позволяющую повысить точность измерения координат приёмника до десяти сантиметров. Дифференциальная поправка основана на геостационарных объектах (спутниках, наземных базовых станциях), обычно является платной (расшифровка сигнала возможна только одним определённым приёмником после оплаты "подписки на услугу"). В настоящее время (2006-й год) существует бесплатная европейская система EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Services), основанная на двух геостационарных спутниках, дающая высокую точность (до 30 см), но работающая с перебоями и ненадёжно. В Северной Америке её аналогом является система WAAS.

НЕДОСТАКИ GPS-СИСТЕМЫ

Несмотря на все преимущества, у GPS-систем есть и недостатки. Например, GPS- приемник может быть отключен в любой момент, скажем, из соображений безопасности США. Кроме того, внедрение GPS- технологии подразумевает наличие подробных электронных карт c масштабом до 100 м, которые есть в свободной продаже не в каждой стране.

Нельзя не упомянуть то обстоятельство, что при вычислении координат спутниковая система допускает погрешности. Природа этих ошибок различна. Основными источниками ошибок, влияющими на точность навигационных вычислений в GPS-системе, в частности, являются:

-погрешности, обусловленные режимом селективного доступа (Selective availability, S/A). Используя данный режим, Министерство Обороны США намеренно снижает точность определения местонахождения для гражданских лиц. В режиме S/A формируются ошибки искусственного происхождения, вносимые в сигнал на борту GPS-спутников с целью огрубления навигационных измерений. Такими ошибками являются неверные данные об орбите спутника и искажения показаний его часов за счет внесения добавочного псевдослучайного сигнала. Величина среднеквадратического отклонения из-за влияния этого фактора составляет, примерно, 30 м.

-погрешности, связанные с распространением радиоволн в ионосфере. Задержки распространения сигналов при их прохождении через верхние слои атмосферы приводят к ошибкам порядка 20-30 м днем и 3-6 м ночью. Несмотря на то, что навигационное сообщение, передаваемое с борта GPS- спутника, содержит параметры модели ионосферы, компенсация фактической задержки, в лучшем случае, составляет 50%.

-погрешности, связанные с распространением радиоволн в тропосфере. Возникают при прохождении радиоволн через нижние слои атмосферы. Значения погрешностей этого вида при использовании сигналов с С/А- кодом не превышают 30 м.

-эфемеридная погрешность. Ошибки обусловлены расхождением между фактическим положением GPS-спутника и его расчетным положением, которое устанавливается по данным навигационного сигнала, передаваемого с борта спутника. Значение погрешности обычно не боее 3м.

- погрешность ухода шкалы времени спутника вызвана расхождением шкал времени различных спутников. Устраняется с помощью наземных станций слежения или за счет компенсации ухода шкалы времени в дифференциальном режиме определения местоположения.

- погрешность определения расстояния до спутника является статистическим показателем. Он вычисляется для конкретного спутника и заданного интервала времени. Ошибка не коррелированна с другими видами погрешностей. Ее величина обычно не превышает 10 м.

НЕДОСТАТКИ СИСТЕМЫ ГЛОНАСС

-необходимость сдвига диапазона частот вправо, так как в настоящее время ГЛОНАСС мешает работе, как подвижной спутниковой связи, так и радиоастрономии

-при смене эфемерид спутников, погрешности координат в обычном режиме увеличиваются на 25-30м, а в дифференциальном режиме - превышают 10 м;

-при коррекции набежавшей секунды нарушается непрерывность сигнала ГЛОНАСС. Это приводит к большим погрешностям определения координат места потребителя, что недопустимо для гражданской авиации;

-сложность пересчета данных систем ГЛОНАСС и GPS из-за отсутствия официально опубликованной матрицы перехода между используемыми системами координат.

5. Сравнительный анализ развития спутниковых систем навигации

В начале 1970-х годов ее заказчиком являлось Главное управление космических систем (ГУКОС) Минобороны СССР. После выдачи технического задания (ТЗ) разработчику (3-й Главк Минобщемаша), встал вопрос - кто будет куратором программы от военного ведомства? Однако вопрос не был решен и ГЛОНАСС в течение нескольких лет оставался практически без контроля со стороны заказчика. В последующем курирование работ по ГЛОНАСС было возложено на военно-космические силы. Однако в 1989 году Минобороны начало переговоры о передаче управления системой Российскому авиационно-космическому агентству. В Генштабе Вооруженных сил РФ в тот период не нашлось военных специалистов, понимающих значение ГЛОНАСС для армии и флота. Постановление правительства РФ от 29 марта 1999 года № 346 утвердило "Положение о разграничении ответственности федеральных органов исполнительной власти за поддержание, использование и развитие ГЛОНАСС". Как заметил бывший начальник Главного штаба РВСН генерал-полковник Виктор Есин: "Мы, военные, были всего лишь пользователями, точно так же как и в США". Но в последнем генерал-полковник ошибается - с GPS все обстоит по-другому.

Начиная с 1973 года, когда программы военно-воздушных и военно-морских сил США были объединены в общую национальную программу "Навстар"-GPS, ею руководит Пентагон.

В декабре 2004 года президент Соединенных Штатов Джордж Буш подписал директиву, определяющую политический курс американского правительства в отношении средств координатно-временного обеспечения. Директивой определено, что основным источником финансирования программы GPS являются фонды Министерства обороны США. В заключительном разделе документа детально определены обязанности министерств и ведомств в плане обеспечения функционирования, применения и усовершенствования средств координационно-временного обеспечения при головной роли Пентагона.

Именно по инициативе Минобороны США было рекомендовано использование сигналов GPS для гражданских лиц и снято ограничение на использование сигналов повышенной точности. В 2002 году появилось сообщение о возвращении в бюджет Пентагона первых миллиардов долларов от продажи GPS-аппаратуры и услуг.

Примерно в таком же плане необходимо изменить отношение к управлению ГЛОНАСС. Поскольку она должна в первую очередь стать системой боевого обеспечения всех видов и родов Вооруженных сил России, контроль за выполнение ФЦП "ГЛОНАСС" должен оставаться за Министерством обороны РФ как главным заказчиком этой системы.

Следует образовать при Министерстве обороны РФ дирекцию ФЦП развития ГЛОНАСС, которая бы являлась штабом, организующим выполнение и контроль всех необходимых мероприятий во главе с директором, обладающим правом прямого доклада о состоянии ГЛОНАСС высшему руководству страны. Директору должна оказываться помощь в его служебной деятельности со стороны руководителей управлений Генштаба и Минобороны, командующих видами и родами ВС РФ.

Необходимо до конца 2008 года провести коррекцию действующей ФЦП "ГЛОНАСС" 2006-2011 годов, в которую должны быть включены целевые задачи с указанием конкретных результатов и сроков их выполнения. Для обоснования этих задач целесообразно под руководством дирекции организовать проведение рабочих совещаний с участием специалистов, где путем дискуссий и "мозгового штурма" также рассмотреть вопросы, относящиеся к созданию и развитию ГЛОНАСС нового поколения.

В частности, автором этой статьи предлагается рассмотреть и принять решение по следующим вопросам: пути повышения надежности и увеличения сроков постоянного функционирования космических аппаратов "ГЛОНАСС" до 20 лет; о необходимости развития орбитальной группировки до шести плоскостей и 48 КА с целью обеспечения высокоточного позиционирования в условиях закрытой местности при больших углах закрытия горизонта; проблемы радиоэлектронной безопасности и независимости системы; о целесообразности исключения из состава КА "ГЛОНАСС-К" таких "пассажиров", как система спасения "Коспас", система определения местоположения ядерных взрывов; системы межспутниковой связи.

Перспективы рынка ГЛОНАСС.

Рынок ГЛОНАСС-технологий мы давно потеряли. Пока решение этой проблемы целесообразно начать в двух направлениях.

Первое - создание региональных и локальных систем непрерывного спутникового контроля устойчивости инженерных потенциально опасных объектов и деформаций (подвижек) земной поверхности в сейсмоопасных районах на основе использования ГЛОНАСС. В ЦНИИмаш разработан проектный облик системы, основным элементом которой являются однотипные унифицированные наземные терминалы - "активный репер" (АР). Организация серийного производства терминала АР позволила бы создать единую основу для развертывания различных видов дифференциальных систем, то есть образовать единую технологическую основу наземного сегмента ГЛОНАСС для широкого круга пользователей.

Большой поддержкой этого направления явилось бы постановление правительства РФ о необходимости усиления контроля устойчивости потенциально опасных инженерных сооружений и изучения сейсмической активности с использованием ГЛОНАСС.

Второе - разработка и серийное производство бытовых ГЛОНАСС-приемников для пользователей, которых устроит недорогой прибор, обеспечивающий точность позиционирования в системе геодезических координат СК-95 в абсолютном (номинальном) режиме измерений на уровне десятков метров, а в относительном - на уровне дециметров. Пользователям приемников должны предлагаться топографические карты с нанесенной координатной сеткой. Единый комплект, включающий карманный ГЛОНАСС-приемник и набор крупномасштабных топографических карт на конкретные районы общей стоимости не дороже телефона сотовой связи, с удовольствием приобретут миллионы россиян.

Однако массовый выпуск отечественной ГЛОНАСС-аппаратуры для пользователей не пойдет до тех пор, пока ее потенциальные производители не поверят в полное восстановление орбитальной группировки навигационной системы.

Важной проблемой остается достаточное финансирование программы ГЛОНАСС. Система дорогая, но она судьбоносна для нашей страны и особенно для Вооруженных сил в настоящее время и в будущем. Ожидается, что в обозримой перспективе достижение конечных целей войн и вооруженных конфликтов в основном будет достигаться за счет технического и информационного превосходства над противником - путем подавления его систем государственного и военного управления, навигации, в связи и других критически важных структур. В этой борьбе навигационные системы будут занимать особое место.

По вопросам финансирования Роскосмос обратился в правительство РФ с просьбой удвоить финансирование Федеральной целевой программы развития глобальной навигационной системы (ГЛОНАСС) при разработке федерального бюджета на 2009-2011 годы. В прошлом году программа ГЛОНАСС не была реализована в полном объеме из-за отказа двух спутников, в результате чего на конец года вместо 18 функционирующих спутников действовало лишь 16. Однако, по замыслу разработчиков ГЛОНАСС, на орбите должно функционировать для полного покрытия связи 24 спутника, в том числе с резервными - 30 КА. Именно поэтому Роскосмос предлагает правительству в целях гарантированного обеспечения работы всех спутников увеличить стоимость программы. В 2006 году на данную ФЦП из федерального бюджета было направлено 4,7 млрд. руб., в 2007 году - 9,8 млрд. руб., на 2008 и 2009 годы запланировано соответственно - 10 млрд. и 10,7 млрд. руб. Однако на орбите не хватает спутников, продолжительность их "жизни" ограничена 3-5 годами, а желательно, чтобы они надежно работали не менее 7 лет. Роскосмос потребовал удвоения расходов на финансирование этой программы. Будут ли удовлетворены возросшие аппетиты бюджетополучателя, неизвестно, по признанию представителя из МЭРТа, в настоящее время заявка обсуждается. 15.09.2008

вице-премьер РФ Сергей Иванов сообщил сегодня на встрече с председателем правительства РФ, сказал, что подписал постановление правительства об увеличении финансирования на 67 млрд руб программы ГЛОНАСС на предстоящие три года. Отвечая на вопрос, как будут израсходованы эти средства, С.Иванов отметил, что "прежде всего - это наращивание космической группировки".

Строительство ГЛОНАСС пошло ударными темпами. Наконец-то обратили внимание на наземный компонент. Принято решение выделить государственные инвестиции в 10 млрд. руб. на создание к 2011 году в Москве, Петербурге и Зеленограде технологических центров для производства электронно-компонентной базы приемников ГЛОНАСС. Цель - ни много, ни мало - перевести в Россию производство модулей и микросхем для приемников ГЛОНАСС из стран Юго-Восточной Азии, таких как Китай и Тайвань. Однако, как заметил заместитель руководителя Федерального космического агентства Юрий Носенко: "Резко перевести все производство в Россию нам не по средствам, к тому же необходимо подготовить кадры, а также восстановить всю электронную промышленность, которая была утеряна".

ГЛОНАСС - запретная зона.

Основной проблемой форсированного развития программы ГЛОНАСС сейчас является отсутствие навигационных карт, и мало того - большая часть картографических данных засекречена, а без них навигаторы никому не нужны. А в России нет даже юридической базы в этой сфере. В недрах Минобороны только разрабатывается федеральный закон "О навигационной деятельности". И не существует ни требований к навигационным картам, ни самого понятия таковых, хотя ГЛОНАСС создана еще 15 лет назад.

В III квартале 2008 года Минтранс РФ должен утвердить порядок предоставления информации для создания детальных цифровых навигационных карт для гражданских потребителей, а также порядок использования указанной информации. Но на пути картографов шлагбаумом встал гриф "секретно". В Минобороны существует документ, засекречивающий ряд картографических данных. Несколько страниц занимает перечень запрещенных объектов: рельеф, покрытие дорог, грузоподъемность мостов и т.д. При этом формулировки настолько расплывчаты и неоднозначны, что любую карту можно будет объявить разглашающей государственную тайну и запретить. Но этого мало. В Минобороны существует еще один документ под названием "Перечень объектов местности и характеристик, запрещенных к открытому показу на топографических картах и планах", который даже несекретную информацию переводит в категорию "для служебного пользования".

В процессе принятия находится целый ряд законов и постановлений, регулирующих сферу навигационной картографии, предоставления соответствующей информации, ее обращения, применения и хранения. Но потребуется урегулировать еще массу вопросов. Например, авторских прав на результаты интеллектуальной деятельности в области геодезии и картографии. На размещение картографического произведения в интернете. Об экспертизе и сертификации навигационных карт...

В октябре Роскартография объявила конкурс на выполнение работ по созданию открытых цифровых навигационных карт в рамках ФЦП "Глобальная навигационная система" с общей начальной ценой контракта более 6 млрд. руб. По содержанию, достоверности, точности, проекции ЦТК должны соответствовать топографическим картам масштабов 1:25 000 и/или 1:50 000. Срок выполнения работ 2009-2011 г.

ГЛОНАСС со сдвигом.

"Навигационная система заработает в полном масштабе со сдвигом на один год, то есть в 2010 году" - так заявил глава Федерального космического агентства Анатолий Перминов.

Еще в конце марта, на заседании Военно-промышленной комиссии при правительстве было сказано, что вопреки мнению конструкторов ГЛОНАСС в 2008 году не заработает. В лучшем случае - в 2009-м. "НГ" усомнилась и в этом сроке, поскольку у Федеральной целевой программы "Глобальная навигационная система (ГЛОНАСС)" нет даже единой дирекции, несущей ответственность за создание и эксплуатацию космической системы. Сейчас эти предположения оправдываются.

Также о сдвиге в полноценной работе ГЛОНАСС было сказано на заседании Совета безопасности 11 апреля, которое прошло, по словам Анатолия Перминова, "очень жестко, напряженно и требовательно", были приняты "все решения по Федеральной целевой программе ГЛОНАСС, причем не только по финансированию, но и по ресурсному обеспечению аппаратуры потребителей". "Эта задача уже ставилась и ранее, но она не была подкреплена финансово", - отметил глава Роскосмоса.

7 апреля в Москве прошел "Международный форум спутниковой навигации-2008", на котором гендиректор - генеральный конструктор Российского научно-исследовательского института космического приборостроения (РНИИ КП) Юрий Урличич, он же - главный конструктор ГЛОНАСС, уверенно заявил: "Мы смогли согласовать тактико-технические требования, которые говорят о том, что наша система в ближайшем будущем станет на лидирующие позиции среди других систем навигации". В частности, "новые тактико-технические требования расширили состав системы ГЛОНАСС, повысили требования к системе по точности, доступности, целостности". Состав орбитальной группировки ГЛОНАСС расширится до 30 спутников.

Первоначально считалось, что для покрытия навигационным сигналом всей поверхности Земли достаточно 24 спутников. С этим категорически были не согласны эксперты, мнение которых не раз приводила "НГ". Сейчас из 19 спутников ГЛОНАСС, работавших в феврале-марте, остаются действующими только 17, а два выведены "на техобслуживание". Понятно, почему вся система реально начнет работать не раньше 2010 года - часть нынешних спутников скоро потребует замены.

Юрий Урличич, выступая на форуме, подчеркнул, что большое внимание сейчас уделяется разработке конкурентоспособной аппаратуры, навигационных карт и внедрению спутниковой навигации во все области экономики. Определены требования по совместимости и взаимозаменяемости с американской системой спутниковой навигации GPS и европейской "Галилео", которая начнет свою работу предположительно в 2011-2012 годах.

Также одной из причин медленного развития ГЛОНАСС считается отсутствие единого руководства. Специалисты пришли к выводу, что необходимы концентрация ответственности в одних руках и прорывные технологии. На заседании Военно-промышленной комиссии при правительстве РФ, состоявшемся в конце весны, было высказано предложение о введении должностей главного конструктора навигационной космической системы ГЛОНАСС и главного конструктора по аппаратуре потребителей ГЛОНАСС/GPS. Заодно, как заявил первый вице-премьер Сергей Иванов, на заседании обсудили проект положения о генеральном конструкторе ГЛОНАСС.

Примечательно, что сама космическая система существует уже четверть века, но только сейчас зашла речь о людях, персонально несущих ответственность за ее развитие. Впрочем, генеральный конструктор всей ГЛОНАСС существует. Это Юрий Урличич, который, помимо того, еще и генеральный директор - генеральный конструктор ФГУП "Российский НИИ космического приборостроения". Того НИИ КП, что обещал обеспечить страну ГЛОНАСС-навигаторами - каждый месяц по полторы-две тысячи приборов отправлять в торговые сети. Пока их получили в подарок президент и патриарх.

Совет главных конструкторов незаменим, когда речь идет о создании комплекса ПВО С-400 или авианосца. Но ГЛОНАСС требует собрать в один управленческий кулак конструирование, производство, космические запуски, управление орбитальной группировкой, наземную компоненту, картографическое обеспечение. Требуется единая дирекция ФЦП ГЛОНАСС, которая занималась бы организацией выполнения и контролем проводимых мероприятий. Во главе ее должен стоять директор, обладающий правом прямого доклада высшему руководству страны.

По мнению полковника в отставке военного геодезиста Виктора Крамаренко, занимавшегося еще геопривязкой советских ракет на Кубе и прекрасно понимающего острейшую необходимость работающей ГЛОНАСС, полное руководство космической системой должно быть возложено на заказчика - Министерство обороны РФ. Именно так обстоит дело у конкурентов - американской GPS. Минобороны США руководит этой программой с 1973 года. Именно по инициативе военных в США было рекомендовано использование сигналов GPS для гражданских лиц. В 2002 году первые миллиарды долларов возвратились в бюджет Минобороны, из которого финансировалась система. Как заявил Виктор Крамаренко корреспонденту "НГ", поскольку ГЛОНАСС - в первую очередь система боевого обеспечения всех видов и родов Вооруженных сил РФ, контроль должен оставаться за Минобороны.

Из всего этого очевидно, что система никогда не будет работать нормально, пока у нее не будет "хозяина", нет единого центра управления всеми составляющими ГЛОНАСС - производством, эксплуатацией, наземными компонентами. У глобального космического позиционирования полно кураторов, начиная с первого вице-премьера Иванова и кончая Советом главных конструкторов, но нет единовластного руководителя. Как нет собственного "угла", где кураторы могли бы собраться на совещание, где хотя бы собиралась текущая информация о состоянии всех элементов ГЛОНАСС в космосе и на Земле.

Накануне вступления в должность нового президента правительство распределило и законодательно закрепило полномочия между 11 министерствами и федеральными агентствами по поддержанию, развитию и использованию глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС. С Роскосмоса наконец сняли ответственность за создание наземного компонента, он отныне отвечает только за работу спутниковой группировки. А управлять ею будет Минобороны. Правда, сейчас ведомственные структуры подверглись реорганизации, в частности, Роспром. Остается надеяться, что это не создаст проблем для развития наземной аппаратуры ГЛОНАСС.

Другой причиной продления сроков ввода в эксплуатацию является сама применяемая аппаратура. "Считалось, что спутники с гарантийным ресурсом три года смогут работать четыре-пять лет, - с обезоруживающей простотой пояснил генеральный директор - генеральный конструктор НПО прикладной механики Николай Тестоедов. - Но реально они проработали в среднем три с половиной года". В общем, техника повела себя непредсказуемо. Поэтому в 2008 году запланирован запуск еще шести космических аппаратов (три из них выведены на орбиту в сентябре т.г.), чтобы ГЛОНАСС заработала хотя бы к началу 2009 года. Попутно принято решение выработать корректировки федеральной целевой программы (ФЦП) "Глобальная навигационная система".

ГЛОНАСС в новостях.

*27.12.2007 Glospace SGK-70 состоялся первый день официальных продаж ГЛОНАСС навигатора, действительно glospace способен заменить для кого-то даже ноутбук. Жаль с дизайном у нас проблемы, даже по фото видно, как будто в конструкторских бюро засели дедушки и не хотят слушать молодых дизайнеров которые способны впитывать современные достижения и преобразовывать в свои проекты, достаточно посмотреть на внешность 7-ми дюймового asus или sumsung q1. Но инженеры молодцы; интересны отзывы и тесты первых обладателей, насколько качественно работают все функции.

* 07.04.2008 ГЛОНАСС опередит GPS Россия идет по пути повышения точностных характеристик параллельно с американцами. Разработчики системы ГЛОНАСС уже сейчас уверены, что в ближайшем будущем характеристики нашей системы нисколько не будут уступать GPS.

* 28.03.2008 НИИ разработает новый приемник ГЛОНАСС Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения объявляет о начале разработок новой модели спутникового приемника для отечественной системы навигации ГЛОНАСС.

*21.03.2008 Первый спутник ГЛОНАСС-К будет запущен в 2009 г. В 2009 году на орбиту будет выведен спутник нового поколения Глонасс-К, имеющий значительные отличия от Глонасс-М. Последний же спутник поколения Глонасс-М будет выведен из эксплуатации до 2018 года.

*18.03.2008 Навигаторы для ГЛОНАСС начнут производить в Ростове Ростовское предприятие космического приборостроения "Квант" в феврале получило сертификат на серийно производство навигаторов ГЛОНАСС/GPS, которое будет налажено уже в 2009 году. На данный момент уже изготовлен опытный образец.

*05.08.2008 В Красноярске устанавливают автоматизированную систему диспетчерского управления пассажирским транспортом. В текущем году в Красноярске начнется строительство двух конечных остановочных пунктов, оснащенных системой диспетчерского управления с применением технологий ГЛОНАСС.

*11.08.2008 "Билайн" включился в противоугонную программу "ГЛОНАСС-Навигатор". ОАО "ВымпелКом" (ТМ "Билайн") стала партнером программы по обеспечению безопасности автотранспорта спутниковой противоугонной и мониторинговой системы "ГЛОНАСС-Навигатор". В рамках партнерства "Билайн" предоставляет свои sim-карты для GSM-модулей передачи данных, используемых в телематическом оборудовании "ГЛОНАСС-Навигатор".

Сведения о состоянии и местонахождении автомобилей, оснащенных данной аппаратурой, через каналы GPRS, WAP и SMS в режиме реального времени поступают в диспетчерские центры оператора противоугонных услуг. В случае попытки несанкционированного проникновения в машину диспетчер с помощью каналов беспроводной связи от "Билайн" может дистанционно подать команду на блокировку двигателя автомобиля, включить встроенную сирену, чтобы отпугнуть угонщиков, и обеспечить реагирование нарядов милиции на тревожное событие.

Уже сегодня sim-картами "Билайн" комплектуются спутниковые терминалы "ГЛОНАСС-Навигатор", устанавливаемые в автомобили москвичей и жителей других регионов. Кроме того, ведется совместная работа по оптимизации расходов на GPRS- и SMS-трафик с тем, чтобы противоугонные услуги были доступны массовому потребителю.

Ранее участниками программы "ГЛОНАСС-Навигатор" стали подразделения вневедомственной охраны МВД России в Москве и нескольких десятках российских регионов, Единая национальная диспетчерская система, страховые компании "РОСНО" "Согласие" и "Русская Страховая Компания".

"Программа "ГЛОНАСС-Навигатор" достаточно полно отвечает потребностям современных автовладельцев в вопросах обеспечения безопасности и трекинга личного и корпоративного автотранспорта", - отметил Вице-президент, региональный директор ОАО "ВымпелКом" по Московскому региону Владимир Рябоконь.

СПРАВКА: Компания "ГЛОНАСС-Навигатор" - оператор противоугонных и мониторинговых услуг для автотранспорта и других подвижных объектов на рынках России и стран СНГ. Создана в октябре 2007 г., коммерческое предоставление услуг начато с мая 2008 г.

Функционирует на единой телематической платформе со своим партнёром - Единой национальной диспетчерской системой, имеющей представительства в сорока двух крупнейших регионах Российской Федерации и обслуживающей свыше 30 тысяч единиц автотранспорта различного назначения.

"ГЛОНАСС-Навигатор" использует оборудование, выпущенное в России и принимающее позиционный сигнал глобальной навигационной спутниковой системы GPS (США). В перспективе будет задействовать в своих терминалах и сигнал Глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС (Россия).

*29.09.2008 В Ульяновске и Братске создаются системы мониторинга и управления транспортом. В рамках партнерской программы "РДЦ М 2М-BusinessSolution" открылись сразу два Региональных Диспетчерских Центра. В первой декаде сентября состоялось открытие Регионального диспетчерского центра "М 2М телематика-Симбирск" в Ульяновске. Была произведена инсталляция телематической платформы компании "М 2М телематика" на базе серверного ПО BN™-Сomplex, проведен ряд консультаций сотрудникам нового РДЦ. РДЦ "М 2М телематика-Симбирск" уже начал активное продвижение телематических услуг, и варианты сотрудничества обсуждаются с несколькими крупными автоперевозчиками региона.

*20.10.2008 Лабрадору подарили космический ошейник. На днях был презентован первый в России действующий навигационный ошейник-трекер для домашних животных на базе технологии глобальной навигационной системы (ГЛОНАСС). Ошейник разработан компанией "М 2М телематика" по поручению ФГУП "РНИИ КП". Ошейник был показан В.В. Путину и в момент презентации подарен его лабрадору Кони. Ошейник предназначен для отслеживания перемещения собаки в реальном времени с помощью данных, поступающих на мобильные устройства владельца - КПК, ноутбук, коммуникатор. Устройство, вмонтированное в ошейник, позволяет непрерывно определять координаты питомца при помощи встроенного малогабаритного навигационного модуля. Он принимает сигналы ГЛОНАСС и передает эти данные на специальный сервер через каналы сотовой связи GSM. Таким образом, появилась возможность быть всегда в курсе, где находится собака. Новая разработка открывает широкие возможности использования системы ГЛОНАСС в различных сегментах рынка. Разработано несколько решений использования ГЛОНАСС в персональных автомобилях, грузовом, спец-, сельхоз- и пассажирском транспорте. Однако, выпуск устройства для индивидуального потребителя - это уникальный опыт в сфере телематики. Новая разработка позволит в дальнейшем использовать ее при создании массовых устройств, как для государственных учреждений, так и для обычного пользователя".

*08.09.2008 Мониторинг транспорта на базе технологий спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS "М 2М телематика" и "Вымпелком" (торговая марка "Билайн") продолжают серию семинаров с демонстрацией услуги "Мониторинг транспорта", оказываемой на базе технологий спутниковых систем навигации ГЛОНАСС и GPS. За год совместной работы компании провели подобные мероприятия в Тамбове, Саранске, Липецке, Твери, Москве и ряде других городов.

*26.09.2008 ГЛОНАСС охватил Россию. 25сентября с космодрома Байконур в рамках Федеральной целевой программы ГЛОНАСС успешно стартовала ракета-носитель "Протон-М" с тремя космическими аппаратами "Глонасс-М". Каждый вывод отечественных навигационных спутников в космос приближает нас к заветной цели - формированию полноценной орбитальной группировки, покрывающей своими сигналами весь земной шар. Следующий важный рубеж - нарастить группировку до 24 спутников. Тогда система станет глобальной, охватывающей всю планету.

* 02.10.2008 Система ГЛОНАСС станет по-настоящему глобальной, когда будут выведены на орбиту еще 18 спутников. В целом, разработка приборов, которые будут использовать глобальную навигационную систему, завершена. Теперь дело за пополнением состава орбитальной группировки и за промышленностью, от возможностей которой зависит срок, в течение которого будут произведены эти приборы в необходимом количестве. Что касается космической группировки, то при выполнении планов в 2010 году мы должны ее развернуть полностью - порядка 15 космических аппаратов. А для того, чтобы ГЛОНАСС стала по-настоящему глобальной, нужно вывести на орбиту 18 спутников. В планах этого года - вывод шести аппаратов двумя запусками /один из них выполнен 25.09.2008, и в следующем году систему можно будет полноценно использовать".

*15.10.2008 Разработана методика паразитного подавления GPS или ГЛОНАСС. Исследовательская группа Корнуэлльского Университета (Великобритания) разработала компактное устройство для эффективного выведения подавления приемников спутниковых навигационных систем. Ее эффективность в борьбе с GPS продемонстрирована на практике. Для подавления используется паразитный генератор GPS-сигналов. Его основой является обычный карманный GPS-приемник. Он подвергся несложной модернизации таким образом, чтобы переизлучать с задержкой через собственную же антенну реальные сигналы реальных спутников GPS, только что им зарегестрированные. Переизлучаемые сигналы, которые регистрируют находящиеся поблизости обычные GPS-приемники, воспринимаются ими как "подлинные" сигналы спутника. В результате в определенные ими координаты вкрадывается существенная и в принципе контролируемая ошибка.

*10.10.2008 Россия обгонит Европу в создании глобальной системы навигации. Председатель правительства РФ Владимир Путин уверен, что глобальную навигационную систему Россия создаст быстрее, чем Европа. "Мы уже обогнали европейцев, и я уверен, что мы сделаем нашу глобальную систему быстрее, чем в Европе", - заявил В. Путин в четверг на встрече с фракцией КПРФ. Он напомнил, что государство вкладывает существенные средства в приоритетные сферы экономики. В частности, по его словам, на космос выделено дополнительно 58,2 млрд рублей, а на ГЛОНАСС - 31,5 млрд рублей. "ГЛОНАСС - это процентов 80 тоже космос. Одна группировка космическая должна быть создана в 30 спутников, и здесь мы приняли программу ускоренного развития.

*03.11.2008 РФ предлагает Кубе присоединиться к ГЛОНАСС. Россия предлагает Кубе присоединиться к глобальной системе ГЛОНАСС, заявил находящийся с рабочим визитом в Гаване министр связи и массовых коммуникаций России Игорь Щеголев. "Эта система позволяет решать многие задачи в народном хозяйстве в любой стране", - заявил министр на пресс-конференции, организованной в кубинской столице РИА Новости. "Мы предлагаем всем странам, которые захотят, присоединиться к этой системе. И, естественно, мы предложили это и по его словам, Кубе предоставляется вся необходимая информация по этой программе.

"ГЛОНАСС - действительно глобальная система, которая создается Россией не только для себя, но и для других государств", - сказал он.

*06.11.2008 ГЛОНАСС: из 17 спутников в составе группировки 16 уже работают в штатном режиме. По данным информационно-аналитического центра системы Глонасс, с возвращением временно находившегося на техобслуживании спутника №714 (23 позиция 3 орбитальной плоскости) в штатный рабочий режим, количество работающих аппаратов в группировке увеличилось до 16. 5 ноября 2008 года был введен в штатный режим эксплуатации спутник №725 (21 позиция 3 орбитальной плоскости), второй из трёх новых аппаратов, выведенных в космос 25 сентября 2008 года. Всего в системе числятся 17 аппаратов. Один спутник ожидает ввода в эксплуатацию. На момент подготовки материала контрольная станция системы в подмосковном Королёве при шести одновременно видимых спутниках определяла собственное местоположение с точностью около 5 м в плане.

*07.11.2008 При заходе на посадку в аэропорт "Кольцово" (Екатеринбург) пилоты смогут использовать систему ГЛОНАСС. При заходе на посадку в екатеринбургский аэропорт "Кольцово" пилоты смогут использовать систему спутниковой навигации ГЛОНАСС. Как сообщили ИТАР-ТАСС в пресс-службе аэропорта, с 18 декабря 2008 года здесь вводятся в действие новые схемы захода на посадку методом, основанным на спутниковой навигационной системе с использованием приемников ГЛОНАСС/GPS. "Аэропорт Екатеринбурга третий в России /после аэропортов Домодедово и Курумоч/ выполнил требования Росавиации, о реализации мер по переходу отечественного воздушного транспорта на международные стандарты в области авиационной деятельности", - рассказали в пресс-службе.

"Для экипажей воздушных судов это означает расширение возможностей выбора системы захода на посадку и повышение точности самолетовождения. Дополнительная система захода на посадку в районе аэродрома с использованием спутниковой навигации позволит повысить и уровень авиационной безопасности", - пояснил гендиректор "Кольцово" Кирилл Шубин.

Терминология.

- БМС - бортовая многофункциональная система.

- КА - космический аппарат.

- ОГ орбитальная группировка.

- ИСЗ - искусственный спутник Земли.

- СРНС - спутниковая радионавигационная система.

- геостационарная орбита - (ГСО) - круговая орбита, расположенная над экватором Земли (0° широты), находясь на которой, искусственный спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг оси, и постоянно находится над одной и той же точкой на земной поверхности. Геостационарная орбита является разновидностью геосинхронной орбиты и используется для размещения искусственных спутников (коммуникационных, телетрансляционных и т. п.)

- геосинхронная орбита - орбита вокруг Земли, для которой период обращения-находящегося на ней спутника равен звёздному периоду вращения Земли - 23час. 56мин. 4,1с.

Если такая орбита круговая и лежит в плоскости земного экватора, то спутник в небе практически неподвижен, и в этом случае его орбита называется геостационарной. Геостационарная орбита проходит на высоте 35 786 км. Спутник на геосинхронной орбите, наклонённой к экваториальной плоскости Земли, в течение суток описывает в небе восьмёрку

- Эффект Доплера - изменение частоты и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника и движением приёмника. Его легко наблюдать на практике, когда мимо наблюдателя проезжает машина с включённой сиреной. Предположим, сирена выдаёт какой-то определённый тон, и он даже не меняется. Когда машина не движется относительно наблюдателя, тогда он слышит именно тот тон, который издаёт сирена. Но если машина будет приближаться к наблюдателю, то частота звуковых волн увеличится (а длина уменьшится), и наблюдатель услышит более высокий тон, чем на самом деле издаёт сирена. В тот момент, когда машина будет проезжать мимо наблюдателя, тот услышит тот самый тон, который на самом деле издаёт сирена. А когда машина проедет дальше и будет уже отдаляться, а не приближаться, то наблюдатель услышит более низкий тон, вследствие меньшей частоты (и, соответственно, большей длины) звуковых волн.

- Эфемериды (от греч. ephemeris, род. падеж ephemerнdos - книжка для ежедневных записей, дневник), таблицы, сборники таблиц, содержащие значения переменных астрономических величин, предвычисленные для ряда последовательных моментов времени. Чаще употребляются Эфемериды, содержащие координаты звезд, планет, комет, искусственных спутников Земли и др., используемые при наблюдениях этих небесных объектов. Специальные Эфемериды содержат также сведения о скорости движения небесного тела, о его блеске, а также другую информацию, необходимую для организации наблюдений. Эфемериды вычисляются на основе математических теорий движения небесных тел.

-Эфемеридное время, равномерная шкала времени, соответствующая фундаментальным законам динамики И. Ньютона и определяемая гравитационной теорией движения Земли по орбите вокруг Солнца, разработанной в 19 в. С. Ньюкомом. За единицу измерения Эфемеридное время принята эфемеридная секунда, равная 1/31556925,9747 части тропического года. Начало шкалы Э. с. совпадает с полуднем 31 дек. 1899, когда средняя тропическая долгота Солнца, по теории Ньюкома, была равна 279°41' 48,04'' (это - фундаментальная эпоха планетных теорий Ньюкома, обозначаемая в астрономии 1900, январь 0, в 12 ч эфемеридного времени). Эфемеридное время как независимая переменная дифференциальных уравнений движения тел Солнечной системы, решаемых методами небесной механики, служит аргументом гравитационных теорий движения этих тел и вычисленных на их основе эфемерид (с чем связано и само название "Эфемеридное время").

Эфемеридное время было введено в 1950 решением Парижской международной конференции по фундаментальным астрономическим постоянным. Величину расхождения DТ = ET - VT между Эфемеридное время ЕТ и всемирным временем VT, определяемым вращением Земли, неравномерность которого окончательно была доказана в 1935, можно вычислить, сравнивая момент всемирного времени, в который получены наблюдаемые координаты небесного тела, с моментом эфемеридного времени, для которого зфемеридные координаты совпадают с наблюденными. Анализируя расхождения между эфемеридными и наблюденными значениями долгот Луны, Солнца, Меркурия и Венеры, английским астроном Х. Спенсер-Джонс в 1939 нашел, что эти расхождения изменяются пропорционально скорости видимых движений светил. Таким образом оказалось, что для получения поправки Эфемеридное время DТ с максимальной точностью целесообразно использовать наблюдения Луны, движущейся по небу быстрее других светил. Спенсер-Джонс вывел по наблюдениям Луны принятую позже (в 1952) Международным астрономическим союзом формулу для вычисления AT в секундах:

DТ = + 24,349 + 72,318 Т + 29,950 T2 + 1,82 144 В,

где Т - промежуток времени, протекший от фундаментальной эпохи до данного момента, выраженный в юлианских столетиях по 36525 сут, а В - расхождение между вычисленными и наблюденными значениями долготы Луны (флуктуация долготы Луны). Флуктуацию В определяют из наблюдений явления покрытий звезд Луной и по измерениям положений Луны относительно звезд. Определение поправок (Т составляет важную задачу современной астрономии. Таблицы значений поправки для различных эпох приводятся в астрономических ежегодниках.

Появление высокостабильных эталонов частоты и связанных с ними шкал атомного времени дает возможность получить практически точное приближение к Эфемеридное время при помощи шкалы Международного атомного времени IAT, формируемой Международным бюро времени в Париже: ET = IAT + 32,18 сек.

Системы спутниковой навигации ГЛОНАСС и GPS. Часть 2. Аппаратура потребителей системы

В первой части цикла было дано общее описание приёмника сигналов спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS. В данной статье рассмотрим вопросы построения аппаратуры потребителя спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS, в частности, радиочастотный тракт приёмника и аналого-цифровой преобразователь как интерфейсный блок между цифровым коррелятором и радиочастотной частью.

Навигационный приёмник предназначен для определения пространственных координат, вектора скорости, текущего времени и других навигационных параметров, полученных в результате приёма и обработки радиосигналов от навигационных спутников.

На вход приёмника поступают радиосигналы от спутников, находящихся в зоне радиовидимости потребителя. Так как для решения навигационной задачи необходимо измерить псевдодальность и псевдоскорость относительно минимум 4-х спутников, то навигационные приёмники целесообразно строить в многоканальном исполнении (4-12 каналов в обычных и 20-48 каналов в 2-частотных совмещённых приёмниках).

Современные навигационные приёмники являются аналого-цифровыми системами [1]. Переход на цифровую обработку осуществляется на одной из промежуточных частот, при этом имеет место тенденция к её повышению. Увеличение промежуточной частоты для системы ГЛОНАСС обусловлено желанием разработчиков перенести разделение по различным каналам в цифровую часть. На рис. 1 представлена функциональная схема навигационного приёмника ГЛОНАСС/GPS [2].

Рисунок 1. Функциональная схема навигационного приёмника ГЛОНАСС/GPS

Как правило, типовой приёмник сигналов систем ГЛОНАСС/GPS состоит из четырёх функциональных частей:

· антенной системы;

· радиочастотной части;

· цифрового блока корреляционной обработки;

· навигационного процессора.

В качестве антенны обычно используется микрополосковая антенна, обладающая малой массой и габаритными размерами и простотой изготовления. Микрополосковая антенна состоит из двух параллельных проводящих слоёв, разделённых диэлектриком. Нижний проводящий слой является заземлённой плоскостью, а верхний - излучателем антенны. По форме излучатель может быть прямоугольником, эллипсоидом, пятиугольником и так далее. Микрополосковая антенна обеспечивает всенаправленный приём сигналов [1].

Типичные характеристики антенны (для рабочего диапазона частот 1570-1625 МГц):

· обеспечение работы в тракте с волновым сопротивлением 50 Ом;

· коэффициент стоячей волны (КСВ) - не более 2;

· коэффициент эллиптичности антенны в зените не менее 3,5;

· минимальное значение коэффициента усиления относительно изотропного излучателя с круговой поляризацией - 5-8 дБ.

В антенне может быть установлен предварительный усилитель. Он нужен для усиления сигнала до такого уровня, чтобы при передаче по кабелю (20-40 м) до входа в радиочастотную часть приёмника сигнал был достаточно мощным. Предварительный усилитель обеспечивает в рабочем диапазоне частот коэффициент усиления Ку ~ 30-40 дБ и коэффициент шума Кш ? 2,5.

Обычно под радиочастотной частью понимают совокупность входных усилителей и фильтров (Pre filter, Pre amplifier), систему 2- или 3-кратного гетеродинирования (Down converter) и АЦП (A/D converter). При использовании многоуровневых АЦП возникает необходимость в автоматической регулировке усиления (Automatic Gain Control - AGC). В радиочастотной части сигналы, принятые антенной, предварительно усиливаются и фильтруются во всей полосе (от 1570 до 1620 МГц для совмещённых приёмников) несущих частот с помощью предварительного усилителя и полосового фильтра.

Принятый высокочастотный сигнал в радиочастотной части гетеродинируют - переносят на промежуточную частоту, дискретизируют, и в цифровом виде сигнал поступает в коррелятор. В корреляторе в цифровой форме формируются отсчёты синфазных I(k) и квадратурных Q(k) компонент сигнала, которые являются основой для работы алгоритмов поиска сигнала по частоте и задержке, слежения за фазой сигнала и выделения навигационного сообщения.

Отсчёты I(k) и Q(k) поступают в сигнальный процессор, который, обрабатывая их, формирует значения псевдодальности и псевдофазы, решает навигационную задачу, формирует управляющий сигнал для ФАП каждого канала для замыкания петли и управляет периферией. Помимо этого, коррелятор может формировать измерительную информацию, которая затем будет использована для вычисления псевдодальности и псевдофазы.

Для приёмников системы GPS с кодовым разделением каналов (сигналов различных спутников) схема на рис. 1 отображает структуру приёмника в целом, то есть радиочастотная часть является общей и разделение по спутникам производится уже в цифровом блоке коррелятора. Для приёмников системы ГЛОНАСС или совмещённых приёмников схема радиочастотной части может существенно отличаться.

Как и любое радиотехническое устройство, навигационный приёмник рассчитывают, выбирая коэффициент шума, коэффициент усиления каждого каскада и добротность полосовых фильтров. Эти характеристики определяются исходя из уровня мощности сигнала на входе антенны, чувствительности приёмника и его динамического диапазона.

Существует несколько вариантов построения радиочастотных частей совмещённого навигационного приёмника. Первоначально была предложена многоканальная схема, в которой каждый радиочастотный канал приёмника настроен на частоту одного из видимых спутников GPS или ГЛОНАСС. Похожую структуру имеет радиочастотный блок, построенный на микросхеме, вы-пускаемой фирмой Zarlink (Gec Ples-sey) GP1010, GP2010 (рис. 2) [3].

Рисунок 2. Функциональная схема радиочастотной части, выпускаемой фирмой Zarlink (Gec Plessey), GP1010, GP2010

Радиочастотная часть для GPS-приёмников производится многими компаниями, такими как Zarlink, Sirf, Tchip, TI, Thomson и так далее. Однако нам не известны производители полноценных радиочастотных микросхем для совмещённых приёмников. С помощью микросхемы Zarlink (Gec Plessey) может быть реализован Глонассовский приёмник, поэтому рассмотрим её структуру более подробно.

В данной схеме реализовано трёхуровневое гетеродинирование. Промежуточные частоты равны

fint ermediate 1 = 1400 МГц,

fint ermediate 2 = 140 МГц и

fint ermediate 3 = 31 МГц.

Частота дискретизации - 5,7 МГц. Выходной АЦП работает в режиме преобразователя частоты, частота входного сигнала АЦП ~ 4,3 МГц, поэтому на выходе получается сигнал разностной частоты ~ 1,4 МГц. Микросхема предназначена для гетеродинирования сигнала GPS, однако её можно использовать и для ГЛОНАСС. Для этого необходимо разбить широкий спектр GLONASS на несколько полос, используя разные частоты гетеродинирования для каждой полосы общего спектра таким образом, чтобы в спектрах сигнала, прошедших через выходной фильтр, присутствовали все литеры.