Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС)
В 1976 году вышло постановление правительства СССР о ее разработке.
На основе проведенных многосторонних исследований отечественными специалистами была выбрана штатная орбитальная группировка из 24 спутников, находящихся на средневысотных околокруговых орбитах с номинальными значениями высоты — 19100 километров.
Летные испытания высокоорбитальной отечественной навигационной системы, получившей название ГЛОНАСС, были начаты 12 октября 1982 года с запуском первого космического аппарата серии «Глонасс» («Космос-1413»). 24 сентября 1993 года система была официально принята в эксплуатацию в интересах министерства обороны РФ с орбитальной группировкой ограниченного состава из 12 спутников. В декабре 1995 года орбитальная группировка была развернута до штатного состава (24 спутника), который необходим для полного охвата территории всего земного шара.
Сокращение финансирования космической отрасли в 1990-х годах привело к деградации орбитальной группировки ГЛОНАСС. К 2002 году она насчитывала только семь космических аппаратов, что не могло обеспечить территорию России навигационными сигналами системы ГЛОНАСС хотя бы с умеренной доступностью. Точностные характеристики уступали более чем на порядок американской системе навигации GPS.
В целях сохранения и развития системы президентом и правительством РФ был утвержден ряд директивных документов, основным из которых являлась федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система» на период 2002-2012 годы.
В результате ее реализации орбитальная группировка была полностью восстановлена. С 2012 года система развивается в рамках новой федеральной целевой программы «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012-2020 годы» для обеспечения эффективности решения задач координатно-временного и навигационного обеспечения в интересах обороны, безопасности и развития социально-экономической сферы страны в ближайшей и отдаленной перспективе.
Система ГЛОНАСС состоит из подсистемы космических аппаратов, подсистемы контроля и управления и навигационной аппаратуры потребителей.
Основой системы ГЛОНАСС являются 24 спутника, которые движутся в трех орбитальных плоскостях по восемь аппаратов в каждой плоскости, наклоненных к экватору под углом 64,8°, с высотой орбит 19100 километров и периодом обращения 11 часов 15 минут 44 секунды. Выбранная структура орбитальной группировки обеспечивает движение всех космических аппаратов по единой трассе на поверхности Земли с ее повторяемостью через восемь суток. Такие характеристики обеспечивают высокую устойчивость орбитальной группировки системы ГЛОНАСС, что практически позволяет обходиться без коррекции орбит космических аппаратов в течение всего срока их активного существования.
По состоянию на 10 октября 2017 года в составе орбитальной группировки ГЛОНАСС находилось 25 космических аппаратов, из них 23 использовались по целевому назначению.
Космические спутники для ГЛОНАСС были спроектированы в конструкторском бюро НПО прикладной механики (ныне — АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева») в городе Красноярск-26 (Железногорск).
С 1982 года по 2009 год в эксплуатации находились космические аппараты «Глонасс», со сроком активного гарантийного существования три года. В настоящее время основу орбитальной группировки составляют спутники модифицированной серии «Глонасс-М», первый из которых был запущен в декабре 2003 года. От спутников первого поколения они отличаются гарантийным сроком активного существования (семь лет) и использованием импортных комплектующих. Планируется замена «Глонасс-М» космическими аппаратами нового поколения «Глонасс-К» со сроком активного существования до 10 лет. Первый космический аппарат этого типа был выведен на орбиту в 2011 году, второй — 2014 году.
В настоящее время в АО «ИСС» также ведется создание усовершенствованных навигационных спутников — «Глонасс-К» второго этапа.
Подсистема контроля и управления (ПКУ) состоит из Центра управления системой ГЛОНАСС и сети станций измерения, управления и контроля, рассредоточенной по всей территории России. В задачи ПКУ входит контроль правильности функционирования космических аппаратов, непрерывное уточнение параметров орбит и выдача на спутники временных программ, команд управления и навигационной информации.
Навигационная аппаратура потребителей состоит из навигационных приемников и устройств обработки, предназначенных для приема навигационных сигналов спутников ГЛОНАСС и вычисления собственных координат, скорости и времени. Навигационной аппаратурой потребителей системы ГЛОНАСС выполняются беззапросные измерения до четырех спутников ГЛОНАСС, а также прием и обработка навигационных сообщений. В навигационном сообщении описывается положение спутника в пространстве и времени. В результате обработки полученных измерений и принятых навигационных сообщений определяются три координаты потребителя, три составляющие вектора скорости его движения, а также осуществляется «привязка» шкалы времени потребителя к шкале Госэталона координированного всемирного времени UTC (SU).
Система ГЛОНАСС позволяет обеспечить непрерывную глобальную навигацию всех типов потребителей с различным уровнем требований к качеству навигационного обеспечения путем использования сигналов стандартной (L1) и высокой точности (L2) с вероятностью 0,95 при 18 спутниках и 0,997 при 24 спутниках в группировке. Она отнесена к космической технике двойного назначения.
В настоящее время развитием проекта ГЛОНАСС занимается Государственная корпорация «Роскосмос» и министерства и ведомства России: Минобороны, МВД, Ростехнадзор, Минтранс, Росреестр, Минпромторг, Росстандарт, Росавиация, Росморречфлот, Федеральное агентство научных организаций (ФАНО).
Летом 2017 года руководитель Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) Алексей Абрамов заявил, что российские ученые работают над увеличением точности навигаторов ГЛОНАСС до нескольких сантиметров. По его словам, пока достигнут метровый диапазон (при благоприятных условиях можно определять место нахождения того или иного объекта с точностью до 3-5 метров).
В сентябре 2017 года вице-премьер Дмитрий Рогозин отметил, что российская система ГЛОНАСС в два раза уступает американской GPS. Президент РФ Владимир Путин на заседании комиссии военно-промышленного комплекса поставил задачу сравнять эффективность GPS и ГЛОНАСС и к 2020 году выйти на конкурентные показатели. По словам Рогозина, это удастся сделать, благодаря запуску новых аппаратов.
В соответствии с указом президента РФ доступ к гражданским навигационным сигналам системы ГЛОНАСС предоставляется как российским, так и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.
С 1996 года по предложению правительства РФ ГЛОНАСС наряду с американской GPS используется Международной морской организацией и Международной организацией гражданской авиации.
Современные средства спутниковой навигации уже сейчас широко используются в различных областях социально-экономической сферы и позволяют выполнять навигацию наземных, воздушных, морских, речных и космических средств, управление транспортными потоками на всех видах транспорта, контроль перевозок ценных и опасных грузов, контроль рыболовства в территориальных водах, поисково-спасательные операции, мониторинг окружающей среды; геодезическую съемку и определение местоположения географических объектов с сантиметровой точностью при прокладке нефте- и газопроводов, линий электропередач, в строительстве; синхронизацию в системах связи, телекоммуникаций и электроэнергетике; решение фундаментальных геофизических задач; персональную навигацию индивидуальных потребителей.
Спутниковая навигация уже применяется и в сельском хозяйстве, где используется для автоматической обработки земельных угодий комбайнами, и в горнодобывающей промышленности. Круг применения технологий спутниковой навигации постоянно расширяется.
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
Спутниковые навигационные системы
В настоящее время в мире, помимо глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США), работы по развертыванию ГНСС БЕЙДОУ и ГАЛИЛЕО проводят Китай и страны Европейского союза. Япония и Индия разворачивают региональные навигационные спутниковые системы QZSS и IRNSS соответственно.
История развития ГНСС
Глобальные навигационные спутниковые системы
Архитектура штатных орбитальных группировок
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ведутся НИР в рамках ФЦП | нет | ведутся НИР в рамках программы EGEP (2-е поколение) |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ведутся НИР в рамках ФЦП | нет | ведутся НИР в рамках программы EGEP (2-е поколение) |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Региональные навигационные спутниковые системы
Архитектура штатных орбитальных группировокКвазизенитный сегмент
| Геосинхронный сегмент
| ||||||||||||||||||||
|
|
www.glonass-iac.ru
РОССИЙСКАЯ ГЛОБАЛЬНАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА — Мегаобучалка
Навигационные системы, использующие искусственные спутники Земли, становятся основным средством наземной, воздушной и морской навигаций.
Первым шагом в этом направлении было создание низкоорбитальных спутниковых систем: отечественной «Цикады» и американской «Транзит». Следующим этапом явилась реализация программ по созданию глобальных навигационных спутниковых систем — российской ГЛОНАСС и американской NAVSTAR (GPS). Обе они сейчас находятся в эксплуатации.
Основными требованиями к навигационным системам являются высокая точность местоопределения, глобальность действия, а также получение навигационного радиосигнала в любое время суток. К важнейшим качествам современных навигационных средств относятся их независимость от погодных условий, надежность работы и возможность свободного доступа неограниченному числу пользователей.
Всем этим требованиям соответствует система ГЛОНАСС, обладающая более высокой точностью и оперативностью, чем ранее развернутые низкоорбитальные системы. Установка на борту навигационных спутников атомных стандартов частоты позволяет использовать эту систему и для измерений в интересах службы времени.
ГЛОНАСС дает возможность пользователю определять координаты местоположения, скорость движения и точное время. Каждый спутник (всего их в орбитальной группировке 24) непрерывно излучает навигационный радиосигнал. Аппаратура пользователя одновременно принимает сигналы от четырех ИСЗ ГЛОНАСС и автоматически определяет беззапросным способом дальность до этих спутников и скорость их движения. При необходимости определить только две координаты объекта (горизонтальные, например на поверхности моря) навигационной аппаратуре пользователя достаточно сигналов от трех спутников. По результатам этих измерений и с помощью цифровой информации, передаваемой со спутников, после ее обработки автоматически решается навигационная задача:
определяются местоположение пользователя и другие параметры. При этом навигационная задача может быть решена с момента первого включения аппаратуры в течение нескольких минут, с последующим определением через каждую секунду.
Навигационная информация незаменима при геодезических работах, составлении земельных кадастров, прокладке коммуникаций. Она необходима геологам при разработке и обустройстве нефтяных и газовых месторождений, в том числе и на прибрежных шельфах.
Система ГЛОНАСС открыла новые возможности для научных исследований и решения прикладных задач. Этот перечень может быть достаточно широким — от определения смещения горных массивов, литосферных плит, сейсмических измерений до прецизионных измерений в интересах геодинамики и радиоастрономии, синхронизации шкал времени удаленных друг от друга объектов.
Еще одна область применения навигационной информации — организация поисково-спасательных работ.
В системе ГЛОНАСС принято частотное разделение каналов. Каждый спутник в диапазоне 1600 МГц излучает навигационный радиосигнал на своей несущей частоте, отличной от частот других ИСЗ.
Навигационные данные могут выводиться на табло в виде числовых значений координат, скорости и времени, а также отображаться на электронных картах в графическом изображении маршрута движения.
Системы координат могут выбираться пользователями в зависимости от их потребностей.
В состав системы ГЛОНАСС входит, как уже отмечалось, орбитальная группировка из 24 спутников, находящихся на круговых орбитах на высоте 19100 км. Они были запущены и будут запускаться для восполнения группировки с космодрома «Байконур» ракетой-носителем тяжелого класса «Протон» со специальным разгонным блоком по три спутника сразу. Причем масса каждого из них составляет более 13000 кг. Спутники расположены в трех орбитальных плоскостях, разнесенных на 120°. В каждой плоскости находится восемь ИСЗ, которые удалены друг от друга на 45° по широте. Период обращения каждого спутника вокруг Земли — 11 ч 15 мин.
Такое построение орбитальной группировки позволяет создать оптимальные условия для непрерывного и глобального обеспечения всей поверхности Земли радионавигационными сигналами. Это дает возможность пользователю со среднеквадратической ошибкой около 20 м устанавливать свои координаты и с погрешностью не хуже чем 15 см/с определять скорость.
Для этого на каждом спутнике имеется навигационный комплекс, который формирует навигационное сообщение и излучает его на Землю со скоростью 50 бит/с. Излучаемый радионавигационный сигнал содержит эфемериды спутника (данные о его местоположении на орбите на каждый момент времени), служебные данные, информацию об исправности бортового комплекса.
«Сердцем» бортового комплекса является высокостабильный генератор с относительным уходом частоты за сутки 5-10с. Он служит основным источником для создания бортовой шкалы времени и обеспечивает синхронизацию всех процессов, проходящих в системе ГЛОНАСС. Важнейшую роль играет также бортовая ЭВМ, которая «запоминает» и обрабатывает принимаемую с наземных пунктов управления информацию и обеспечивает выполнение программы работы специальных бортовых систем.
В передаваемом с борта сигнале содержится информация о положении всех других спутников на орбите. Эта информация включает в себя начальные условия движения ИСЗ, что позволяет пользователю с помощью навигационной аппаратуры выбирать оптимальные созвездия спутников для точного определения своего местоположения.
Управление спутниками осуществляется с наземного комплекса. В него входят Центр управления, расположенный под Москвой, и станции измерения и контроля, рассредоточенные на территории России: в Москве, Санкт-Петербурге, Енисейске, Комсомольске-на-Амуре.
Наземный комплекс управления контролирует правильность функционирования орбитальной группировки, измеряет параметры орбит ИСЗ, передает на спутники программу работ и специальную информацию.
Передача информации на наземный комплекс управления и передача навигационной информации пользователям производится по разным радиоканалам.
Для того, чтобы все процессы в такой сложной системе происходили в одной шкале времени, в состав аппаратуры Центра управления включен центральный синхронизатор. Его основа — высокостабильный водородный генератор частоты, обеспечивающий на порядок более высокую суточную относительную нестабильность, чем генератор, который установлен на спутнике. Таким образом, бортовые шкалы времени системы ГЛОНАСС синхронизируются с центральным синхронизатором, а через него — и с государственным эталоном частоты и времени.
Такое построение системы позволяет пользователю получать широкий набор сервисных услуг, помимо определения своих координат и поправки времени. При этом режим работы пользователя — беззапросный, что делает возможным одновременное применение неограниченного числа приемников сигналов системы ГЛОНАСС.
Для пользователей системы ГЛОНАСС российскими предприятиями разработана и выпускается навигационная аппаратура в нескольких модификациях, рассчитанная на массовое производство и применение в различных условиях. В комплект аппаратуры пользователя входят приемник, антенна, процессор и устройство индикации общим весом 1,5—2,5 кг.
Приемники аппаратуры — многоканальные, могут принимать одновременно сигналы от 6—12 спутников, находящихся в зоне видимости пользователя. Кроме того, они могут настраиваться на передатчики системы NAVSTAR. Все это позволяет выбрать оптимальное созвездие спутников для повышения точности измерений.
Массогабаритные характеристики отечественной аппаратуры близки к зарубежным аналогам и позволяют использовать ее на личных автомобилях, на яхтах, а также в геологических партиях.
Несмотря на высокую точность определения местонахождения объектов, получаемую в настоящее время с помощью
системы ГЛОНАСС, широко развернуты работы, направленные на дальнейшее повышение ее технических характеристик и устойчивости функционирования в различных условиях. Одно из таких направлений связано с использованием режима дифференциальных навигационных определений.
Внимание к дифференциальному режиму вызвано необходимостью обеспечивать решение некоторых задач, например, определения координат с точностью до нескольких сантиметров.
В основе дифференциального метода лежит формирование разности отсчетов, что и определило его название — дифференциальный.
Сущность метода заключается в том, что наземные опорные станции, координаты которых известны, с высокой точностью осуществляют непрерывные измерения параметров спутников ГЛОНАСС, находящихся в зоне видимости. В результате обработки полученных данных эти станции вырабатывают дифференциальные поправки и передают их в навигационную аппаратуру пользователя, которая использует их для компенсаций систематических погрешностей в своих измерениях.
Практическим стимулом применения этого режима была необходимость использования спутниковых навигационных систем для посадки самолетов. Поэтому современная аппаратура пользователя может работать в дифференциальном режиме.
В настоящее время в дифференциальном режиме в сочетании со специальными техническими измерениями и программно-математическими методами удается достигать точностей до нескольких сантиметров.
По оперативности и точности аппаратура системы ГЛОНАСС находится на уровне лучших мировых аналогов. Это стало возможным благодаря использованию последних достижений в развитии элементной базы с высокой степенью быстродействия и интеграции.
Тем не менее, к сожалению, по количеству модификаций отечественная аппаратура пользователя не столь разнообразна, как зарубежная. Объясняется это, прежде всего, недостаточным финансированием разработчиков и заводов-изготовителей серийной аппаратуры. Этим не замедлили воспользоваться зарубежные фирмы, прежде всего в США. В России и государствах СНГ появилась дешевая аппаратура пользователя нового поколения. В результате произошло смещение спроса в пользу зарубежных образцов, а отечественной технике приходится вести нелегкую конкурентную борьбу.
Однако несмотря на это, близкий научно-технический уровень российской и американской систем навигации вызывает интерес к сотрудничеству. По предложению российской и американской сторон в международных организациях по авиации (ИКАО) и морского флота (ИМО) рассматривается вопрос о совместном использовании систем ГЛОНАСС и NAVSTAR. Это дало бы возможность повысить точность получения навигационной информации, так как пользователи могли бы выбирать оптимальное созвездие из большего числа видимых спутников, доходящего до 16—20, и пользоваться приемниками с числом каналов 12 и более.
Совмещение глобальных систем навигации, несомненно, ведет к большей достоверности навигационных определений за счет избыточности навигационных спутников в зоне видимости пользователя. А это позволит расширить рамки использования систем, в том числе для такой сложной операции, как заход самолетов на посадку, что привлечет дополнительное число пользователей.
В настоящее время постоянно растут требования пользователей к навигационному обеспечению. Это учитывают предприятия-разработчики ГЛОНАСС, в числе которых такие известные коллективы, как НПО прикладной механики, Российский НИИ космического приборостроения, Российский институт радионавигации и времени. Их усилия направлены на то, чтобы еще больше повысить точность навигационных определений, поднять надежность и срок службы бортового комплекса и аппаратуры пользователя, добиться большей совместимости ГЛОНАССа с другими радиотехническими системами.
Несомненно, высокий научно-технический потенциал отечественных разработчиков, их сотрудничество в международном масштабе приведут к новому качественному скачку в глобальной навигации.
ШТУРМАНСКАЯ ПОДГОТОВКА К ПОЛЕТУ
megaobuchalka.ru
это… Глобальные навигационные спутниковые системы. Что такое ГЛОНАСС и чем он отличается от GPS
Система ГЛОНАСС является крупнейшим навигационным комплексом, который позволяет отслеживать местоположение различных объектов. Проект, запущенный в 1982 г., по сей день активно развивается и совершенствуется. Причем работа ведется как над техническим обеспечением ГЛОНАСС, так и над инфраструктурой, позволяющей использовать систему все большему количеству людей. Так, если первые годы существования комплекса навигация посредством спутников использовалась преимущественно в решении военных задач, то сегодня ГЛОНАСС – это технологичный инструмент позиционирования, который стал обязательным в жизнедеятельности миллионов гражданских пользователей.
Глобальные системы спутниковой навигации
Ввиду технологической сложности реализации проектов глобального спутникового позиционирования на сегодняшний день полностью соответствовать этому названию могут лишь две системы – ГЛОНАСС и GPS. Первая является российской, а вторая – плодом американских разработчиков. С технической точки зрения ГЛОНАСС – это комплекс специализированного аппаратного оснащения, расположенного и на орбите, и на земле.
Для связи со спутниками используются специальные датчики и приемники, считывающие сигналы и формирующие на их основе данные о местоположении. Для расчета временных параметров применяются специальные атомные часы. Они служат для определения положения объекта с учетом трансляции и обработки радиоволн. Сокращение погрешностей позволяет обеспечивать более достоверный расчет параметров позиционирования.
Функции спутниковой навигации
В спектр задач глобальных систем спутниковой навигации входит определение точного местоположения наземных объектов. Помимо географического положения, глобальные навигационные спутниковые системы позволяют учитывать время, путь следования, скорость и другие параметры. Реализуются эти задачи посредством спутников, находящихся в разных точках над земной поверхностью.
Применение глобальной навигации используется не только в транспортной отрасли. Спутники помогают в поисково-спасательных операциях, выполнении геодезических и строительных работ, а также без них не обходится координация и обслуживание других космических станций и аппаратов. Военная отрасль также не остается без поддержки системы GPS. ГЛОНАСС-навигатор для подобных целей обеспечивает защищенный сигнал, предназначенный специально для авторизованной аппаратуры Министерства обороны.
Система ГЛОНАСС
Полноценную работу система начала лишь в 2010 г., хотя попытки ввести комплекс в активную работу предпринимались с 1995 г. Во многом проблемы были связаны с низкой долговечностью используемых спутников.
На данный момент ГЛОНАСС — это 24 спутника, которые работают в разных точках орбиты. В целом навигационную инфраструктуру можно представить тремя компонентами: космические аппараты, управляющий комплекс (обеспечивает контроль группировки на орбите), а также навигационные технические средства пользователей.
24 спутника, каждый из которых имеет свою постоянную высоту, распределены на несколько категорий. На каждое полушарие приходится по 12 спутников. Посредством спутниковых орбит над поверхностью земли формируется сетка, за счет сигналов которой определяются точные координаты. Помимо этого, спутниковый ГЛОНАСС имеет и несколько резервных объектов. Они также находятся каждый на своей орбите и не бездействуют. В круг их задач входит расширение покрытия над конкретным регионом и замена выходящих из строя спутников.
Система GPS
Американский аналог ГЛОНАСС – это система GPS, которая начинала свою работу также в 1980-е, но только с 2000 года точность определения координат сделал возможным ее широкое распространение среди потребителей. На сегодняшний день спутники gps гарантируют точность до 2-3 м. Задержка в развитии возможностей навигации долгое время была обусловлена ограничениями позиционирования искусственного характера. Тем не менее их снятие позволило с максимальной точностью определять координаты. Даже при условии синхронизации с миниатюрными приемниками достигается результат, соответствующий ГЛОНАСС.
Отличия между ГЛОНАСС и GPS
Между навигационными системами выделяется несколько отличий. В частности, есть разница в характере расстановки и движении спутников на орбитах. В комплексе ГЛОНАСС они движутся по трем плоскостям (по восемь спутников на каждую), а в системе GPS предусматривается работа в шести плоскостях (примерно по четыре на плоскость). Таким образом, российская система обеспечивает более широкий охват наземной территории, что отражается и в более высокой точности. Однако на практике краткосрочная «жизнь» отечественных спутников не позволяет использовать весь потенциал системы ГЛОНАСС. GPS, в свою очередь, поддерживает высокую точность за счет избыточного количества спутников. Тем не менее российский комплекс регулярно вводит новые спутники, как для целевого использования так и в качестве резервной поддержки.
Также применяются разные методы кодирования сигнала – американцы используют код CDMA, а в ГЛОНАСС – FDMA. При расчете приемниками данных для позиционирования российская спутниковая система предусматривает более сложную модель. В результате для использования ГЛОНАСС необходимо высокое потребление энергии, что отражается в габаритах устройств.
Что позволяют возможности ГЛОНАСС?
Среди базовых задач системы — определение координат объекта, способного взаимодействовать со спутниками ГЛОНАСС. GPS в этом смысле выполняет схожие задачи. В частности, рассчитываются параметры движения наземных, морских и воздушных объектов. За несколько секунд транспортное средство, обеспеченное соответствующим навигатором может вычислить характеристики собственного движения.
При этом использование глобальной навигации уже стало обязательным для отдельных категорий транспорта. Если в 2000-х распространение спутникового позиционирования относилось к контролю определенных стратегических объектов, то сегодня приемниками снабжаются морские и авиационные суда, общественный транспорт и т. д. В скором будущем не исключено и обязательное обеспечение ГЛОНАСС-навигаторами всех частных автомобилей.
Какие устройства работают с ГЛОНАСС
Система способна обеспечивать непрерывное глобальное обслуживание всех без исключения категорий потребителей независимо от климатических, территориальных и временных условий. Как и услуги системы GPS, ГЛОНАСС навигатор предоставляется бесплатно и в любой точке планеты.
Среди устройств, которые имеют возможность приема спутниковых сигналов, значатся не только бортовые навигационные средства и GPS-приемники, но также и сотовые телефоны. Данные о местоположении, направлении и скорости движения отправляются на специальный сервер по сетям GSM-операторов. В использовании возможностей спутниковой навигации помогает специальная программа ГЛОНАСС и различные приложения, которые занимаются обработкой карт.
Комбинированные приемники
Территориальное расширение спутниковой навигации обусловило сращивание двух систем с точки зрения потребителя. На практике устройства ГЛОНАСС нередко дополняются GPS и наоборот, что повышает точность позиционирования и временных параметров. Технически это реализуется посредством двух датчиков, интегрированных в один навигатор. На основе этой идеи и производятся совмещенные приемники, работающие одновременно с системами ГЛОНАСС, GPS и сопутствующей аппаратурой.
Кроме повышения точности определения географических координат такой симбиоз делает возможным отслеживание местоположения, когда спутники одной из систем не улавливаются. Минимальное количество орбитальных объектов, «видимость» которых требуется для работы навигатора, составляет три единицы. Так, если, например, программа ГЛОНАСС становится недоступной, то на помощь придут спутники gps.
Другие системы спутниковой навигации
Разработкой проектов, схожих по масштабам с ГЛОНАСС и GPS, занимается Европейский союз, а также Индия и Китай. Европейское космическое агентство планирует реализовать систему Galileo, состоящую из 30 спутников, что позволит добиться непревзойденной точности. В Индии планируется запуск системы IRNSS, работающей посредством семи спутников. Навигационный комплекс ориентируется на внутригосударственное использование. Система Compass от китайских разработчиков должна состоять из двух сегментов. Первый будет включать 5 спутников, а второй – 30. Соответственно, авторы проекта предполагают два формата обслуживания.
fb.ru
Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) – Журнал «Все о Космосе»
20:55 12/10/2017 0 👁 1 477
Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС, англ. GLONASS) — российская спутниковая система навигации, предназначенная для определения местоположения, скорости движения, а также точного времени неограниченного числа пользователей наземного, морского, воздушного и космического базирования.
Толчком к началу практических работ в области спутниковой радионавигации послужил успешный запуск в СССР первого искусственного спутника Земли в октябре 1957 года. В конце 1960-х годов в Советском Союзе была создана низкоорбитальная спутниковая радионавигационная система “Цикада”.
Успешная эксплуатация низкоорбитальных спутниковых навигационных систем морскими потребителями привлекла широкое внимание к спутниковой навигации. Возникла необходимость создания универсальной навигационной системы, удовлетворяющей требованиям подавляющего состава потенциальных потребителей.
В 1976 году вышло постановление правительства СССР о ее разработке.
На основе проведенных многосторонних исследований отечественными специалистами была выбрана штатная орбитальная группировка из 24 спутников, находящихся на средневысотных околокруговых орбитах с номинальными значениями высоты — 19100 километров.
Летные испытания высокоорбитальной отечественной навигационной системы, получившей название ГЛОНАСС, были начаты 12 октября 1982 года с запуском первого космического аппарата серии “Глонасс” (“Космос-1413”). 24 сентября 1993 года система была официально принята в эксплуатацию в интересах министерства обороны РФ с орбитальной группировкой ограниченного состава из 12 спутников. В декабре 1995 года орбитальная группировка была развернута до штатного состава (24 спутника), который необходим для полного охвата территории всего земного шара.
Сокращение финансирования космической отрасли в 1990-х годах привело к деградации орбитальной группировки ГЛОНАСС. К 2002 году она насчитывала только семь космических аппаратов, что не могло обеспечить территорию России навигационными сигналами системы ГЛОНАСС хотя бы с умеренной доступностью. Точностные характеристики уступали более чем на порядок американской системе навигации GPS.
В целях сохранения и развития системы президентом и правительством РФ был утвержден ряд директивных документов, основным из которых являлась федеральная целевая программа “Глобальная навигационная система” на период 2002-2012 годы.
В результате ее реализации орбитальная группировка была полностью восстановлена. С 2012 года система развивается в рамках новой федеральной целевой программы “Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012-2020 годы” для обеспечения эффективности решения задач координатно-временного и навигационного обеспечения в интересах обороны, безопасности и развития социально-экономической сферы страны в ближайшей и отдаленной перспективе.
Система ГЛОНАСС состоит из подсистемы космических аппаратов, подсистемы контроля и управления и навигационной аппаратуры потребителей.
Основой системы ГЛОНАСС являются 24 спутника, которые движутся в трех орбитальных плоскостях по восемь аппаратов в каждой плоскости, наклоненных к экватору под углом 64,8°, с высотой орбит 19100 километров и периодом обращения 11 часов 15 минут 44 секунды. Выбранная структура орбитальной группировки обеспечивает движение всех космических аппаратов по единой трассе на поверхности Земли с ее повторяемостью через восемь суток. Такие характеристики обеспечивают высокую устойчивость орбитальной группировки системы ГЛОНАСС, что практически позволяет обходиться без коррекции орбит космических аппаратов в течение всего срока их активного существования.
По состоянию на 10 октября 2017 года в составе орбитальной группировки ГЛОНАСС находилось 25 космических аппаратов, из них 23 использовались по целевому назначению.
Космические спутники для ГЛОНАСС были спроектированы в конструкторском бюро НПО прикладной механики (ныне — АО “Информационные спутниковые системы” имени академика М.Ф. Решетнева”) в городе Красноярск-26 (Железногорск).
С 1982 года по 2009 год в эксплуатации находились космические аппараты “Глонасс”, со сроком активного гарантийного существования три года. В настоящее время основу орбитальной группировки составляют спутники модифицированной серии “Глонасс-М”, первый из которых был запущен в декабре 2003 года. От спутников первого поколения они отличаются гарантийным сроком активного существования (семь лет) и использованием импортных комплектующих. Планируется замена “Глонасс-М” космическими аппаратами нового поколения “Глонасс-К” со сроком активного существования до 10 лет. Первый космический аппарат этого типа был выведен на орбиту в 2011 году, второй — 2014 году.
В настоящее время в АО “ИСС” также ведется создание усовершенствованных навигационных спутников — “Глонасс-К” второго этапа.
Подсистема контроля и управления (ПКУ) состоит из Центра управления системой ГЛОНАСС и сети станций измерения, управления и контроля, рассредоточенной по всей территории России. В задачи ПКУ входит контроль правильности функционирования космических аппаратов, непрерывное уточнение параметров орбит и выдача на спутники временных программ, команд управления и навигационной информации.
Навигационная аппаратура потребителей состоит из навигационных приемников и устройств обработки, предназначенных для приема навигационных сигналов спутников ГЛОНАСС и вычисления собственных координат, скорости и времени. Навигационной аппаратурой потребителей системы ГЛОНАСС выполняются беззапросные измерения до четырех спутников ГЛОНАСС, а также прием и обработка навигационных сообщений. В навигационном сообщении описывается положение спутника в пространстве и времени. В результате обработки полученных измерений и принятых навигационных сообщений определяются три координаты потребителя, три составляющие вектора скорости его движения, а также осуществляется “привязка” шкалы времени потребителя к шкале Госэталона координированного всемирного времени UTC (SU).
Система ГЛОНАСС позволяет обеспечить непрерывную глобальную навигацию всех типов потребителей с различным уровнем требований к качеству навигационного обеспечения путем использования сигналов стандартной (L1) и высокой точности (L2) с вероятностью 0,95 при 18 спутниках и 0,997 при 24 спутниках в группировке. Она отнесена к космической технике двойного назначения.
В настоящее время развитием проекта ГЛОНАСС занимается Государственная корпорация “Роскосмос” и министерства и ведомства России: Минобороны, МВД, Ростехнадзор, Минтранс, Росреестр, Минпромторг, Росстандарт, Росавиация, Росморречфлот, Федеральное агентство научных организаций (ФАНО).
Летом 2017 года руководитель Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) Алексей Абрамов заявил, что российские ученые работают над увеличением точности навигаторов ГЛОНАСС до нескольких сантиметров. По его словам, пока достигнут метровый диапазон (при благоприятных условиях можно определять место нахождения того или иного объекта с точностью до 3-5 метров).
В сентябре 2017 года вице-премьер Дмитрий Рогозин отметил, что российская система ГЛОНАСС в два раза уступает американской GPS. Президент РФ Владимир Путин на заседании комиссии военно-промышленного комплекса поставил задачу сравнять эффективность GPS и ГЛОНАСС и к 2020 году выйти на конкурентные показатели. По словам Рогозина, это удастся сделать, благодаря запуску новых аппаратов.
В соответствии с указом президента РФ доступ к гражданским навигационным сигналам системы ГЛОНАСС предоставляется как российским, так и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.
С 1996 года по предложению правительства РФ ГЛОНАСС наряду с американской GPS используется Международной морской организацией и Международной организацией гражданской авиации.
Современные средства спутниковой навигации уже сейчас широко используются в различных областях социально-экономической сферы и позволяют выполнять навигацию наземных, воздушных, морских, речных и космических средств, управление транспортными потоками на всех видах транспорта, контроль перевозок ценных и опасных грузов, контроль рыболовства в территориальных водах, поисково-спасательные операции, мониторинг окружающей среды; геодезическую съемку и определение местоположения географических объектов с сантиметровой точностью при прокладке нефте- и газопроводов, линий электропередач, в строительстве; синхронизацию в системах связи, телекоммуникаций и электроэнергетике; решение фундаментальных геофизических задач; персональную навигацию индивидуальных потребителей.
Спутниковая навигация уже применяется и в сельском хозяйстве, где используется для автоматической обработки земельных угодий комбайнами, и в горнодобывающей промышленности. Круг применения технологий спутниковой навигации постоянно расширяется.
35 лет назад, 12 октября 1982 года, на орбиту был выведен первый спутник ГЛОНАСС. Сейчас этой системой пользуется каждый из нас
По материалам РИА НОВОСТИ
aboutspacejornal.net
Система мониторинга подвижных объектов. Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС). Системы GPS-мониторинга
С развитием современных технологий компании получают все больше технических возможностей для совершенствования своих услуг и увеличения гарантий качества их предоставления. Все большую популярность и доступность на рынке технических решений получают системы мониторинга подвижных объектов. С их помощью любая транспортная компания может гарантировать безопасность доставки грузов своих клиентов. Они показывают местонахождение транспортного средства, какие оно совершало остановки, с какой скоростью везло груз и меняло ли маршрут. Для больших городов возможность мониторинга передвижения транспорта актуальна не только в корпоративных целях, но и в бытовых. С его помощью можно определять, в каком районе пробки.
Принцип работы
На транспортное средство устанавливается трекер, способный получать сигналы от навигационной системы. Причем могут быть использованы и спутниковые сигналы, и глобальная беспроводная сеть. Для этого должна быть установлена система ГЛОНАСС, GPS или LBS модуль. Этот трекер сохраняет в своей памяти все события, происходящие с автомобилем. В определенные промежутки времени эта информация отправляется на главный сервер или на телефон владельца в виде СМС-сообщения.
Функции
Главной функцией системы является определение точного местоположение автомобиля с точностью до 2,5 метра. Кроме того, она позволяет просмотреть историю передвижения транспортных средств. Более современные системы также обеспечивают голосовую связь с водителем, позволяют записывать аудио окружающей обстановки возле машины, а также сообщают количество расхода бензина и о любых отклонениях машины от заданного маршрута.
Отличия
Системы мониторинга подвижных объектов очень схожи между собой, в основном их трекеры идентичны, но все же есть важные отличия, выделяющие разные объекты на рынке. Естественно, основное отличие – это государственная принадлежность.
Также различны методы эксплуатации радиочастот. Так, например, в системах GPS-контроля слабая защита и устойчивый кодированный доступ CDMA, при этом они более экономичные и незатратные. А вот система ГЛОНАСС имеет защищенную, надежную выделенную линию FDMA, но при этом она требует большей затраты ресурсов.
Кроме того, есть различия в расположении спутников, принимающих сигнал. Так, российские спутники неизменны при вращении Земли. Здесь используются восемь спутников и три плоскости. А вот в случае с американскими спутниками нужна постоянная синхронизация и корректировка данных. Тут происходит эксплуатация четырех спутников и шести плоскостей. Также отличия есть в разных широтах и в погрешности сигнала. Например, системы GPS-мониторинга могут искажать данные в пределах от двух до четырех метров, а система ГЛОНАСС — от трех до шести. По прогнозам, такой разрыв сократится до десяти сантиметров уже к 2020 году.
Рекомендации
Самым оптимальным вариантом для транспортных компаний является использование систем, поддерживающих оба навигационных метода. Они позволяют сделать процент точности обнаружения транспорта лучше и работают даже в сложных условиях больших городов с большой плотностью застроек, влияющих на сигналы со спутников.
Сфера применения
Спутниковый мониторинг транспорта актуален для курьерских и сервисных служб, нуждающихся в получении оперативных данных относительно месторасположения курьеров и груза. Таким образом, можно оперативно отследить, кто из сотрудников ближе всего находится к офису клиента компании. Также они нужны компаниям, у которых есть собственный автопарк, в том числе службам такси, логистическим компаниям, регулировщикам передвижения общественного транспорта.
С помощью систем мониторинга подвижных объектов реально отследить путь, рассчитать самые удобные и незатратные маршруты и снизить расходы на доставку грузов. Кроме того, это обезопасит компанию от недобросовестных сотрудников, которые специально накручивают лишние километры или сливают бензин для своих нужд. Стоит учесть, что современные системы позволяют также контролировать водителя. Например, если машина выехала за пределы ранее определенного маршрута, можно удаленно заглушить двигатель. Также есть вариант контролировать зажигание, настроив автомобиль так, что оно сработает только после отправки СМС-сообщения. Системы GPS-мониторинга позволяют ограничить скорость машины, тем самым повлияв на уменьшение расхода топлива. Многие трекеры оснащены тревожной кнопкой, позволяющей водителю своевременно вызвать помощь, защищая свою жизнь и сохранность груза. А наличие голосовой связи значительно сокращает расход мобильных средств.
Система Wialon
Система «Виалон» является одной из распространенных на отечественном рынке программных платформ для спутникового мониторинга с веб-интерфейсом. С ее помощью производится контроль транспортных средств посредством использования современных облачных технологий. Система мониторинга подвижных объектов «Виалон» отличается от своих конкурентов в первую очередь простотой эксплуатации и комфортным интерфейсом. С ней не нужно устанавливать дополнительное ПО, получить данные можно, используя любой браузер. Главное — это подключение к интернету, а для слежения за своим транспортом можно использовать любой современный гаджет.
Работает система одновременно с ГЛОНАСС и GPS, что значительно повышает эффективность отображения данных. Она воспринимает самые распространенные типы карт, что позволяет быстро и эффективно создать маршрут и отслеживать транспорт без задержек. Она использует особую систему хранения данных, которая надежно защищает информацию и работает в быстром режиме. С ее помощью создание отчета занимает всего несколько секунд.
Система «Алмаз»
Система мониторинга подвижных объектов «Алмаз» предназначена для автоматизированного контроля за транспортом компании. Ее можно использовать в самых различных сферах. На отечественном рынке она популярна у логистических компаний, службы инкассации и у силовых структур. Она состоит из оборудования, диспетчерского ПО и терминалов.
Для определения местонахождения используются ГЛОНАСС и GPS в режиме реального времени. С помощью системы можно дистанционно управлять автомобилем, контролировать сигнализацию и другие средства извещения, она принимает и сохраняет данные о состоянии транспорта, комплексно обрабатывая и визуализируя полученные данные. Кроме того, с ее помощью осуществляется связь между водителем и диспетчером, а также видеосвязь с транспортом. Есть тревожная кнопка и другие важные функции.
Система мониторинга подвижных объектов отличается от своих конкурентов возможностью поддерживать связь с водителем через каналы УКВ-связи. Терминал независим от подключения к энергосети. Данная система работает не только с подвижными, но и со стационарными объектами. Диспетчер скрыто может прослушивать объект. Терминал способен работать несколько часов на автономном аккумуляторе при низких температурах. Если связь с объектом прервалась, диспетчер будет автоматически оповещен об этом.
Заключение
Спутниковый мониторинг транспорта очень актуален для множества компаний, занимающихся грузоперевозками и не только. Даже на бытовом уровне системы контроля помогают выполнять ежедневные обязанности. Рынок техники ежегодно получает новые прототипы систем слежения, и качество их работы постоянно совершенствуется. Сейчас можно приобрести системы различной сложности и обезопасить свой автопарк, что помогает значительно снизить расходы компании.
fb.ru
Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС)
Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС)
Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) является российским аналогом американской Системы глобального позиционирования (GPS) и позволяет определять местоположение и скорость движения сухопутных, морских и воздушных объектов с точностью до 1 метра.
В соответствии с распоряжением президента РФ от 18 февраля 1999 года система ГЛОНАСС отнесена к космической технике двойного назначения, применяемой в научных, социально‑экономических целях, в интересах обороны и безопасности РФ.
Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трех орбитальных плоскостях с наклонением 64,8°, и высотой 19,1 тысячи километров. При полной орбитальной группировке из 24‑х спутников обеспечивается практически непрерывная навигация по всей территории Земного шара.
Развертывание ГЛОНАСС началось в октябре 1982 года. Первый спутник ГЛОНАСС был выведен Советским Союзом на орбиту 12 октября 1982 года. 24 сентября 1993 года система была официально принята в эксплуатацию.
Уже в 1995 году работали все 24 спутника, предусмотренные проектом ГЛОНАСС. Однако развал СССР и недостаток финансирования привели систему в упадок. К 2001 году на орбите оставалось менее десятка спутников. После принятия в том же году федеральной целевой программы (ФЦП) «Глобальная навигационная система» ГЛОНАСС стали восстанавливать.
Основными целями ФЦП ГЛОНАСС являются развитие и эффективное использование Глобальной навигационной спутниковой системы в интересах социально‑экономического развития страны, обеспечения национальной безопасности, сохранения Россией лидирующих позиций в области спутниковой навигации за счет гарантированного предоставления навигационных сигналов отечественным и зарубежным потребителям.
В 2007 году были сняты все ограничения для гражданских пользователей ГЛОНАСС, 25 декабря три навигационных спутника ГЛОНАСС были выведены на орбиту с помощью усовершенствованной версии российской ракеты‑носителя «Протон‑М». В 2008 году было запущено шесть спутников ГЛОНАСС‑М. Общее число спутников системы ГЛОНАСС достигло 20. В 2010 году был осуществлен запуск шести спутников ГЛОНАСС‑М, общее число функционирующих спутников глобальной навигационной спутниковой системы достигло 22.
В 2011 году на орбиту были выведены шесть спутников ГЛОНАСС (пять ГЛОНАСС‑М и один ГЛОНАСС‑К). Орбитальная группировка не только достигла полного состава – 24, но и имеет теперь резервные спутники. Сигнал российской навигационной спутниковой системы стал доступным для приема без ограничений по всему миру. Наличие 24 функционирующих на орбите спутников ГЛОНАСС, транслирующих навигационный сигнал, позволяет обеспечить непрерывную навигацию по всей территории Земли.
В случае выхода из строя одного из аппаратов или вывода на профилактику это не будет сказываться на доступности и точности системы ГЛОНАСС. Доступ к гражданским навигационным сигналам системы ГЛОНАСС предоставляется российским и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.
В 2011 году точность системы ГЛОНАСС составляла около 4,5 метров. В ближайшее время она возрастет до 2,5‑2,8 метров, а после перевода в рабочее состояние двух спутников коррекции сигнала системы «Луч» (в середине 2012) года точность навигационного сигнала ГЛОНАСС возрастет до 1 метра.
В 2017‑2020 гг. начнется разработка новейшего спутника ГЛОНАСС‑КМ, который пополнит орбитальную группировку в 2025 году.
В середине 2012 года в Москве появятся мобильные приложения ГЛОНАСС для смартфонов с актуальной информацией о прибытии к каждой остановке всех столичных автобусов, троллейбусов и трамваев. Бесплатные приложения для популярных мобильных платформ Apple iOS, Google Android и Microsoft Windows Phone будут использовать обновляемую в реальном времени информацию о местоположении общественного транспорта, получаемую с помощью спутниковой навигации. Те же данные будут транслироваться на несколько сотен информационных табло, которыми планируется оснастить остановки общественного транспорта Москвы.
К 1 июля 2012 года столичный общественный транспорт будет полностью оснащен системой ГЛОНАСС, а ее отсутствие станет грубым нарушением лицензионных требований.
Энциклопедия ньюсмейкеров. 2012.
news_enc.academic.ru