ГЛОНАСС

ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС) — советская и российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Одна из двух функционирующих на сегодня систем глобальной спутниковой навигации. Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трёх орбитальных плоскостях с наклоном орбитальных плоскостей 64,8° и высотой 19 100 км. Принцип измерения аналогичен американской системе навигации NAVSTAR GPS. В настоящее время развитием проекта ГЛОНАСС занимается Федеральное космическое агентство (Роскосмос) и ОАО «Российские космические системы». Российская глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) предназначена для оперативного навигационно-временного обеспечения неограниченного числа пользователей наземного, морского, воздушного и космического базирования. Доступ к гражданским сигналам ГЛОНАСС в любой точке земного шара на основании указа Президента РФ предоставляется российским и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений. Для обеспечения коммерциализации и массового внедрения технологий ГЛОНАСС в России и за рубежом Постановлением Правительства РФ в июле 2009 г. был создан «Федеральный сетевой оператор в сфере навигационной деятельности», функции которого были возложены на ОАО «Навигационно-информационные системы». Основное отличие от системы GPS в том, что спутники ГЛОНАСС в своем орбитальном движении не имеют резонанса (синхронности) с вращением Земли, что обеспечивает им большую стабильность. Таким образом, группировка КА ГЛОНАСС не требует дополнительных корректировок в течение всего срока активного существования. Тем не менее срок службы спутников ГЛОНАСС заметно короче.

История развития системы

Первый спутник ГЛОНАСС был выведен Советским Союзом на орбиту 12 октября 1982 года. 24 сентября 1993 года система была официально принята в эксплуатацию с орбитальной группировкой из 12 спутников. В декабре 1995 года спутниковая группировка была развернута до штатного состава — 24 спутника. Вследствие недостаточного финансирования, а также из-за малого срока службы, число работающих спутников сократилось к 2001 году до 6. В августе 2001 года была принята федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система», согласно которой полное покрытие территории России планировалось уже в начале 2008 года, а глобальных масштабов система достигла бы к началу 2010 года. Для решения данной задачи планировалось в течение 2007, 2008 и 2009 годов произвести шесть запусков РН и вывести на орбиту 18 спутников — таким образом, к концу 2009 года группировка вновь насчитывала бы 24 аппарата. В конце марта 2008 года совет главных конструкторов по российской глобальной навигационной спутниковой системе (ГЛОНАСС), заседавший в Российском научно-исследовательском институте космического приборостроения, несколько скорректировал сроки развёртывания космического сегмента ГЛОНАСС. Прежние планы предполагали, что на территории России системой станет возможно пользоваться уже к 31 декабря 2007 года; однако для этого требовалось 18 работающих спутников, некоторые из которых успели выработать свой гарантийный ресурс и прекратили работать. Таким образом, хотя в 2007 году план по запускам спутников ГЛОНАСС был выполнен (на орбиту вышли шесть аппаратов), орбитальная группировка по состоянию на 27 марта 2008 года включала лишь шестнадцать работающих спутников. 25 декабря 2008 года количество было доведено до 18 спутников. На совете главных конструкторов ГЛОНАСС план развёртывания системы был скорректирован с той целью, чтобы на территории России система ГЛОНАСС заработала хотя бы к 31 декабря 2008 года. Прежние планы предполагали запуск на орбиту двух троек новых спутников «Глонасс-М» в сентябре и в декабре 2008 года; однако в марте 2008 года сроки изготовления спутников и ракет были пересмотрены, чтобы ввести все спутники в эксплуатацию до конца года. Предполагалось, что запуски состоятся раньше на два месяца и система до конца года в России заработает. Планы были реализованы в срок. В ноябре 2009 года было объявлено, что Украинский научно-исследовательский институт радиотехнических измерений (Харьков) и Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения (Москва) создадут совместное предприятие. Стороны создадут систему спутниковой навигации для обслуживания потребителей на территории двух стран. В проекте будут использованы украинские станции коррекции для уточнения координат систем ГЛОНАСС. К 30 марта 2010 года количество работающих КА было доведено до 21 (плюс 2 резервных КА). С переходом на спутники «Глонасс-К» точность системы ГЛОНАСС станет сопоставимой с точностью американской навигационной системы NAVSTAR GPS — единственной зарубежной развернутой навигационной системой. 02 сентября 2010 г. группировка спутников пополнена ещё 3 спутниками и общее количество спутников в группировке доведено до 26.[rbc.ru]

Навигация

Технические средства навигации

Впервые потребительские спутниковые навигаторы, рассчитанные на совместное использование ГЛОНАСС и GPS, поступили в продажу 27 декабря 2007 года — это были спутниковые навигаторы Glospace. Однако первым приёмником, рассчитанным на работу с американской и российской навигационными системами, был профессиональный прибор компании Ashtech GG24, выпущенный в 1995 году. В России навигационную аппаратуру выпускают порядка 10 предприятий. Комбинированная ГЛОНАСС/GPS аппаратура профессионального уровня изготавливается многими производителями, в том числе зарубежными фирмами.

Точность навигации

В настоящее время точность определения координат системой ГЛОНАСС несколько отстаёт от аналогичных показателей для GPS. Согласно данным СДКМ на 29 марта 2010 года ошибки навигационных определений ГЛОНАСС (при p=0,95) по долготе и широте составляли 4,46—8,38 м при использовании в среднем 7—8 КА (Космических Аппаратов) (в зависимости от точки приёма). В то же время ошибки GPS составляли 2,00—8,76 м при использовании в среднем 6—11 КА (в зависимости от точки приёма). При совместном использовании обеих навигационных систем ошибки составляют 2,37—4,65 м при использовании в среднем 14—19 КА (в зависимости от точки приёма). К 2010 году точность системы ГЛОНАСС должна быть улучшена до 5,5 метров, а к 2011 году до 2,8 метров. Среди мер по повышению точности российской системы обычно называются пополнение орбитальной группировки, увеличение точности эфемерид, улучшение потребительских устройств и постепенная замена спутников на более совершенные Глонасс-М и Глонасс-К. Россия начала работы по размещению станций системы дифференциальной коррекции и мониторинга для повышения точности и надежности работы навигационной системы ГЛОНАСС за рубежом. Первая зарубежная станция уже построена и успешно функционирует в Антарктиде, это станция «Беллинсгаузен». Тем самым обеспечены необходимые условия для непрерывного глобального мониторинга навигационных полей космических аппаратов ГЛОНАСС. Текущая сеть наземных станций насчитывает 14 станций в России и две станции в Антарктиде. Развитие системы предусматривает развертывание восьми дополнительных станций на территории РФ и пяти станций за рубежом. При этом использование обеих навигационных систем уже сейчас даёт существенный прирост точности. Европейский проект EGNOS, использующий сигналы обеих систем, даёт точность определения координат на территории Европы на уровне 1—3 метров.

Доступность навигации

Информационно-аналитический центр ГЛОНАСС публикует на своём сайте официальные сведения о доступности навигационных услуг в виде карт мгновенной и интегральной доступности, а также позволяет вычислить зоны видимости для данного места и даты. Оперативный и апостериорный мониторинг систем GPS и ГЛОНАСС также осуществляет Российская система дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ). На 4 февраля 2010 года количество видимых над горизонтом над Россией спутников ГЛОНАСС, как правило, было равно 6-8 КА (космических аппаратов). Согласно карте интегральной доступности точность определения координат «хорошая» и лучше (PDOP 6 и менее) осуществлялось для России практически в течение всего дня (точнее, для 95 % времени в течение дня, хотя для самых южных районов иногда бывает 92 %). В некоторых районах земного шара «хорошая» и лучше точность определения координат могла осуществляться только в течение 80 % времени суток, а в некоторых точках и в течение 70 %. На 29 марта 2010 года количество видимых над горизонтом над Россией спутников ГЛОНАСС, как правило, было равно 7-8 КА. Для 30 марта 2010 года согласно карте интегральной доступности точность определения координат «хорошая» и лучше осуществляется для России практически в течение всего дня (точнее, для 99 % времени в течение дня для всей страны кроме района Владивостока, где этот показатель равен 95 %). В некоторых районах земного шара «хорошая» и лучше точность определения координат может осуществляться только в течение 92 % времени суток, а в некоторых точках и в течение 80 %. При совместном использовании ГЛОНАСС и GPS в совместных приёмниках (практически все ГЛОНАСС приёмники являются совместными) точность определения координат практически всегда «отличная» вследствие большого количества видимых КА и их хорошего взаимного расположения. Сотрудники шведской компании Swepos, обслуживающей общенациональную сеть спутниковых навигационных станций, признали преимущество российский системы навигации ГЛОНАСС над американской GPS, сообщает Reuters. По словам Бо Йонссона, ГЛОНАСС обеспечивает более точное позиционирование в северных широтах. "Российские спутники располагаются выше, чем спутники GPS, поэтому наше оборудование видит их лучше", - объяснил Бо Йонссон, который также добавил, что услугами ГЛОНАСС пользуется более 90 процентов от числа всех клиентов компании. Стоит также заметить, что Swepos стала первой зарубежной компанией, признавшей преимущество ГЛОНАСС над GPS.

Модернизация системы

Согласно программе модернизации системы ГЛОНАСС, действующей до 2020 года:

  • В 2002 году был осуществлён переход на обновлённую версию геоцентрической системы координат ПЗ-90  — ПЗ-90.02.
  • С 2004 года запускаются новые КА Глонасс-М, которые транслируют два гражданских сигнала на частотах L1 и L2.
  • В 2007 году проведена 1-я фаза модернизации наземного сегмента, вследствие чего увеличилась точность определения координат.
  • Во 2-ой фазе модернизации наземного сегмента на 7 пунктах наземного комплекса управления устанавливается новая измерительная система с высокими точностными характеристиками. В результате этого к концу 2010 года увеличится точность расчета эфемерид и ухода бортовых часов, что приведёт к повышению точности навигационных определений.
  • Начиная с 2010 начинается постепенное введение КА Глонасс-К, в которых реализованы дополнительные сигналы в формате CDMA, что облегчит разработку мультисистемных навигационных приборов, так как похожие сигналы используются в навигационных системах GPS/Galileo/Compass. Развертывание новых КА начнется с двух КА «Глонасс-К1» в декабре 2010 года, в которых будет тестироваться новый открытый сигнал в диапазоне L3.
  • В 2011 году планируется завершение модернизации наземного комплекса управления. Результатом программы модернизации спутников и наземных комплексов станет увеличение точности навигационных определений системы ГЛОНАСС в 2-2,5 раза, что составит порядка 2,8 м для гражданских потребителей.
  • В 2013—2014 намечен запуск усовершенствованного спутника КА «Глонасс-К2», доработанного по результатам испытаний КА «Глонасс-К1». В дополнение к открытому сигналу в диапазоне L3, появится открытый сигнал в диапазоне L1.
  • В 2015—2017 годах появится усовершенствованный спутник «Глонасс-КМ», характеристики которого находятся в стадии изучения; предположительно, в новых спутниках будет использоваться до 5 открытых и до 3 зашифрованных сигналов с кодовым разделением.
  • После полного перехода на CDMA сигналы, предполагается постепенное увеличение количества КА в группировке с 24 до 30, что возможно потребует отключения сигналов FDMA. Рассматриваются варианты с запуском дополнительных спутников по высокоэллиптической орбите типа «Молния» или «Тундра», что должно обеспечить более высокую доступность в отдельных регионах за счёт дифференциальной коррекции сигналов ГЛОНАСС от основных спутников.

Сайт разработан специалистами OOO "ТрэйССС"