ОАО НТЦ 'ИНТЕРНАВИГАЦИЯ'

ОАО НТЦ 'ИНТЕРНАВИГАЦИЯ'
Российский навигационный сервер
www.internavigation.ru
Ваш уровень доступа: гостевой |Регистрация |Вход Контакты | Карта сайта| RUS/ENG
На главную
Новости
О нас
Испытательно-технический центр коллективного пользования
Межгосударственный совет "Радионавигация"
Международная деятельность
Стандартизация
Глобальные радионавигационные системы
Радионавигационные системы наземного базирования
Объединённые радионавигационные системы
Журнал "Новости навигации"
Наши партнеры
Лицензии и сертификаты
Раскрытие информации
Разработки
Услуги
Полезные ссылки
Вакансии
База производителей навигационного оборудования
Закупочная деятельность
Календарь событий
Контакты
Карта сайта
В начало Глобальные радионавигационные системы ГЛОНАСС


ГЛОНАСС

В 2013 году исполнилось 20 лет с момента принятия в 1993 г. в опытную эксплуатацию высокоорбитальной отечественной СНС, получившей название ГЛОНАСС.

Система ГЛОНАСС (ГЛОбальная Навигационная Спутниковая Система) предназначена для оперативного глобального обеспечения неограниченного числа потребителей — наземного, морского, воздушного и космического базирования — навигационной информацией и сигналами точного времени.
Необходимо заметить, что как и американская ГНСС GPS, ГЛОНАСС изначально создавалась как система военного назначения с целью непрерывного обеспечения сил и средств Вооруженных Сил Российской Федерации координатно-временной информацией в глобальном масштабе во все периоды военно-политической обстановки в реальном масштабе времени.

Летные испытания высокоорбитальной отечественной навигационной системы ГЛОНАСС, были начаты в октябре 1982 года запуском спутника «Космос-1413». К 1995 году после 27 запуска трех космических аппаратов (КА) «Глонасс» ракетой-носителем «Протон» орбитальная группировка (ОГ) была доведена до штатной численности – 24КА.

К сожалению, уже вскоре после ввода системы ГЛОНАСС в эксплуатацию из-за экономических трудностей и ограниченного срока службы КА началась постепенная деградация ОГ. К 2002 году на орбите функционировало всего шесть-семь КА, которые не могли осуществлять непрерывное навигационное обеспечение потребителей на территории нашей страны: глобальная доступность навигационного поля системы ГЛОНАСС составляла 18%.

С целью исправления сложившейся ситуации Правительство РФ Постановлением № 587 от 20.08.2001 г. утвердило Федеральную целевую программу (ФЦП) «Глобальная навигационная система» на 2002-2011 г.г. Программой предусматривалось сбалансированное развитие орбитальной группировки ГЛОНАСС, наземного комплекса управления, разработку и серийное производство НАП, а также внедрение отечественных спутниковых навигационных технологий на транспорте, в геодезии и картографии.

В результате реализации ФЦП «Глобальная навигационная система» на период 2002–2012 гг. орбитальная группировка была восстановлена и сейчас работает в полном составе.

В марте 2012 г. была принята новая ФЦП "Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012–2020 годы" с бюджетом 326, 4 млрд. рублей. В данную сумму заложены изготовление ракетной техники для запуска КА, создание самих спутников (в том числе аппаратов следующего поколения «Глонасс-К»), услуги по их запуску и управлению орбитальной группировкой, а также создание и обслуживание наземной инфраструктуры ГЛОНАСС.
В 2012 году было обеспечено доведение орбитальной группировки навигационных космических аппаратов системы ГЛОНАСС до штатного состава (с 7-ми в 2002 г. до 24 КА) и её поддержание за счёт запуска модернизированных космических аппаратов «Глонасс-М», начато создание орбитального резерва.

В результате выведена в режим штатного функционирования отечественная космическая навигационная система, обеспечивающая глобальную непрерывную навигацию на поверхности Земли и на высотах до 2000 км. На текущий момент времени ведутся плановые работы по «доведению» ГЛОНАСС по основным характеристикам (точность, доступность, оперативность) до уровня американской системы GPS.

Штатная орбитальная группировка (ОГ) системы ГЛОНАСС состоит из 24 КА, расположенных в трех орбитальных плоскостях, разнесенных по долготе восходящего узла на 120°. В каждой орбитальной плоскости равномерно размещаются по аргументу перигея восемь спутников, что обеспечивает устойчивый сигнал. Орбиты навигационных КА имеют следующие характеристики: высота над поверхностью Земли – 19100 км, наклонение – 64,8°, период обращения КА вокруг Земли – 11 ч. 15 мин.

Способ разделения сигналов, излучаемых спутниками ГЛОНАСС – частотный. Сигналы КА идентифицируются по значению номинала их несущей частоты, лежащей в отведенном диапазоне. Предусмотрены две частотные полосы – в диапазонах L1 и L2. Частотная полоса в диапазоне L1 составляет 1602,5625 – 1615,5000 МГц, а частотная полоса в диапазоне L2 составляет 1246,4375 – 1256,5000 МГц. Каждый спутник излучает радиосигналы в обоих диапазонах для реализации двухчастотного способа компенсации ионосферной погрешности навигационных измерений.

Взаимная синхронизация спутниковых шкал времени с точностью до наносекунд осуществляется за счет установленных на спутниках высокостабильных бортовых цезиевых стандартов частоты с относительной нестабильностью 10-13 и наземного водородного стандарта с относительной нестабильностью 10-14, а также наземных средств сличения шкал с погрешностью 3-5 нс.

Для массовых потребителей системы ГЛОНАСС все спутники излучают радиосигналы, модулированные дальномерным кодом и служебной информацией только в диапазоне L1 (общедоступный сигнал стандартной точности – СТ). Наряду с этим в диапазонах L1 и L2 передаются радиосигналы высокой точности (ВТ), модулированные закрытым кодом и не предназначенные для открытого использования.

Узкополосный навигационный радиосигнал L1 образуется посредством манипуляции фазы несущего колебания на 180° с помощью модулирующей псевдослучайной последовательности ПСП1, которая образуется сложением по модулю 2 трех двоичных сигналов:
псевдослучайной последовательности дальномерного кода, передаваемой со скоростью 511 кбит/с;
сигналов цифровой информации (ЦИ) навигационного сообщения, передаваемой со скоростью 50 бит/с;
меандрового колебания, передаваемого со скоростью 100 бит/с.
Для навигационных радиосигналов цифровая информация навигационного сообщения формируется на борту НКА на основе данных, передаваемых от НКУ системы на борт НКА с помощью радиотехнических средств. Она содержит данные, позволяющие потребителю получить параметры движения НКА (координаты, скорость и др.).

Использование в бортовых эталонах времени и частоты (БЭВЧ) НКА атомных стандартов частоты (АСЧ) позволяет обеспечить в системе взаимную синхронизацию навигационных радиосигналов, излучаемых орбитальной группировкой НКА. В НАП на подвижного объекта принимаются радиосигналы не менее чем от четырех радиовидимых НКА, которые используются для определения не менее, чем четырех соответствующих псевдодальностей (ПД) и радиальных псевдоскоростей (ПС). Результаты определений и зфемеридная информация (ЭИ), принятая от каждого НКА, позволяют определить (уточнить) три координаты и три составляющие вектора скорости подвижного объекта и определить смещение шкалы времени (ШВ) объекта относительно ШВ системы.

Радионавигационное поле СРНС ГЛОНАСС наряду с основной функцией (глобальная оперативная навигация приземных подвижных объектов) позволяет проводить:

- локальную высокоточную навигацию наземных подвижных объектов (сухопутных, морских, воздушных) на основе дифференциальных методов навигации с применением стационарных наземных корректирующих станций и космических аппаратов (КА);

- высокоточную взаимную геодезическую «привязку» удаленных наземных объектов;

- взаимную синхронизацию стандартов частоты и времени на удаленных наземных объектах;

- автономную навигацию низкоорбитальных и среднеорбитальных космических объектов;

-определение ориентации объекта на основе радиоинтерферометрических измерений на объекте с помощью навигационных радиосигналов, принимаемых разнесенными антеннами.

Структура комплекса ГНС ГЛОНАСС включает в себя три основных сегмента: космический сегмент с орбитальной группировкой (ОГ НКА); сегмент управления – наземный комплекс управления (НКУ), включающий систему синхронизации; сегмент НАП – аппаратуры пользователей. Кроме того, в состав системы ГЛОНАСС согласно тактико-техническим требованиям (ТТТ) входят средства фундаментального обеспечения (СФО), комплекс функциональных дополнений (КДФ ГНСС) и система высокоточного определения эфемерид и временных поправок.

Наземный комплекс управления (НКУ) орбитальной группировкой НКА выполняет четыре группы задач:
· эфемеридное и частотно-временное обеспечение НКА;
· мониторинг радионавигационного поля;
· радиотелеметрический мониторинг НКА;
· командное и программное радиоуправление функционированием НКА.

НКУ содержит следующие взаимосвязанные стационарные элементы: центр управления системой (ЦУС); центральный синхронизатор (ЦС); командную станцию слежения (КСС); контрольные станции (КС); систему контроля фаз (СКФ); квантово-оптические станции (КОС); аппаратуру контроля поля (АКП).

Координаты потребителя в системе определяются посредством их расчета по псевдодальностям (ПД) до НКА. Псевдодальности рассчитываются по временным задержкам Ti сигнала по трассе «i-й НКА - потребитель» и известной скорости распространения радиоволн c:
Di= cTi.
где Ti измеряются в результате сопоставления принятых псевдослучайных кодов и генерируемых в приемнике копий этих кодов с учетом априори известных моментов излучений сигналов НКА. При этом могут использоваться также соответствующие измерения разностей фаз несущих частот.

Найденные в ходе навигационных определений прямоугольные геоцентрические координаты X,Y,Z (в системе ПЗ-90) преобразуются в координаты, обычно используемые потребителем при выполнении своих специфических задач. Такими координатами чаще всего бывают геодезические координаты B-широта, L-долгота и H- высота над уровнем эллипсоида (1942 г., 1990 г. или WGS-84) для воздушных и морских судов или координаты Гаусса- Крюгера для наземных объектов.

Первый спутник «ГЛОНАСС» (всего запущен 81 спутник первого поколения) был выведен на орбиту 12 октября 1982 г. В 2003 г. запущен первый «Глонасс М» (всего 33 спутника), а 26 февраля 2011 г. – первый КА «Глонасс-К», который проходит летные испытания.

В соответствии с Указом Президента Российской Федерации доступ к гражданским навигационным сигналам системы ГЛОНАСС предоставляется как российским, так и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.

По данным, приведенным в докладе Заместителя Руководителя Федерального космического агентства А.Е. Шилова на VШ Международном форуме по спутниковой навигации, проходившем в мае 2014 г. в Москве, в результате выполнения работ по восстановлению и модернизации ГНСС ГЛОНАСС в 2012 г. были достигнуты следующие ключевые показатели:

1. Орбитальная группировка системы ГЛОНАСС развернута в полном составе:
• 2002 г.: 6-7 КА по ЦН
• 2012 г.: 24 КА по ЦН

2. Обеспечена 100% доступность системы:
• 2002 г.: 18%
• 2012 г.: 100%

3. Обеспечена точность на конкурентоспособном уровне (улучшена на порядок):
• 2006 г.: 35 м
• 2012 г.: 2.8 м

4. Начаты ЛИ КА нового поколения «Глонасс-К». Спутники третьего поколения «Глонасс К» – это аппараты с улучшенными характеристиками, которые наряду с сигналами с частотным разделением излучают сигналы с кодовым разделением.

5. Впервые в истории ГЛОНАСС появились космические аппараты, составляющие орбитальный резерв системы.

В целом развитие космического сегмента, в том числе, замена спутников, на базе которых осуществлялось функционирование системы ГЛОНАСС на более современные аппараты «Глонасс-М» и «Глонасс-К» является важной частью модернизации системы ГЛОНАСС. На сегодня обновленная ОГ ГЛОНАСС включает только аппараты «Глонасс-М» второго поколения, к которым после прохождения летных испытаний будут добавлены новые аппараты «Глонасс-К».

Как сообщает ОАО «ИСС» им. Решетнева, космические аппараты «Глонасс-М», выведенные на орбиту в 2006 году, при семилетнем сроке активного существования продолжают исправно работать по целевому назначению в составе ОГ ГЛОНАСС. Вместе с тем, начиная с 2016 г., Россия планирует развернуть производство спутников нового поколения «Глонасс-К1» и «Глонасс-К2», идущих на смену «Глонасс-М».

«ГЛОНАСС-К» представляется собой третье поколения навигационных спутников российского производства. Он имеет более легкий вес (935 кг против 1415 кг спутников предыдущего поколения), оборудован международной системой поиска КОСПАС-САРСАТ и усовершенствованным кодированным способом разделения навигационного сигнала посредством вещания в L3-диапазоне. Гарантированный срок эксплуатации нового космического аппарата увеличен до 10 лет (у «ГЛОНАСС-М» этот срок составлял 7 лет).

До 2020 года ФКА Роскосмос планирует запустить на орбиту 20 орбитальных спутников группировки «ГЛОНАСС».

Спутники серии «Глонасс-К» обладают улучшенными характеристиками, которые позволят излучать дополнительные радионавигационные сигналы с кодовым разделением.

К основным достоинствам новых аппаратов их разработчики относят:
• гарантированный срок активного существования не менее 10 лет;
• точность ориентации 0,5 град;
• точность наведения солнечных батарей 1 град;
• относительную нестабильность бортовых часов за сутки 5х10-¹³

Кроме того, масса аппарата уменьшена почти 2 раза. Благодаря этому, планируется снизить затраты на запуск спутника, поскольку потребуется носитель более легкого класса. В отличие от спутника «Глонасс-М», «Глонасс-К» строится по новой негерметичной конструктивной схеме.

Чтобы ускорить процесс тестирования новой аппаратуры в ОАО «ИСС им. Решетнева» также принято решение с 2014 года устанавливать бортовые источники навигационного сигнала, действующие в диапазоне частот L3, на спутниках серии «Глонасс-М». На них оборудование для кодового разделения сигнала будет проходить отработку. Первым спутником с кодовым разделением навигационного сигнала станет «Глонасс-М» №755. К концу 2015 года на орбите будет работать уже несколько подобных аппаратов.

Планируется, что на рубеже 2018-2019 годов начнутся летные испытания космических аппаратов с сигналами L1 и L2. Особенностью аппаратов с частотным и кодовым разделением сигналов станет наличие на их борту сразу двух антенн, одна из которых будет излучать кодовый сигнал, другая частотный. Производители НАП ГНСС должны будут учесть эту особенность в своей работе.

В целом в рамках новой Программы, направленной на поддержание и развитие системы ГЛОНАСС до 2020 года, предусмотрено завершение летных испытаний КА «Глонасс-К» с новыми навигационными сигналами, новыми функциями и улучшенными характеристиками. Планируется запуск еще 2 КА «Глонасс-К» в целях завершения летных испытаний. Улучшение точностных характеристик системы обеспечит запуск 1 КА геодезического обеспечения. Летные испытания заканчиваются тестированием созвездия из четырех спутников, по которым навигатор должен определить точные координаты. Четыре КА «Глонасс-К» необходимы не только для тестирования различных комбинаций стандартов частоты, но и ряда других нововведений, в частности – кодового разделения навигационного сигнала в частотном диапазоне L3.

Еще одна проблема с «Глонасс–К» возникла в связи с введением запрета на поставку высокотехнологичной продукции российским предприятиям со стороны западных стран. Как оказалось, перспективный КА «Глонасс-К» по техническому заданию был спроектирован преимущественно на импортной электронной компонентной базе. Для поддержки орбитальной группировки ГЛОНАСС без рисков сейчас изготавливается необходимое количество таких аппаратов, но параллельно ведутся разработки нового космического аппарата на отечественной электронной базе.

Разумеется, гарантии успешных испытаний дать никто не может, и на этот случай в Роскосмосе уже прорабатывают альтернативный план. Он заключается в том, чтобы одновременно вести мероприятия по повышению точности ГЛОНАСС несколькими путями.

Один из практических шагов в данном направлении – переход ГЛОНАСС на новую версию системы координат. «С 15:00 31 декабря 2013г. осуществлен переход к использованию общеземной геоцентрической системы координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90.11)», - сообщил 8.04.2014 Информационно-аналитический центр Роскосмоса. Фундаментальные геодезические постоянные, параметры общего земного эллипсоида даны в приложении к постановлению правительства Российской Федерации от 28 декабря 2012 г. № 1463 «О единых государственных системах координат».

Напомним, что Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 декабря 2012 г. №1463 введена в действие новая версия геоцентрической системы координат для ГЛОНАСС, получившая наименование ПЗ-90.11.

Тестирование новой системы в ЦНИИМАШ показало, что с ее помощью точность определения координат ГЛОНАСС возрастет не менее чем на 15%. Предыдущее обновление системы координат ГЛОНАСС, проведенное в 2007 году, позволило увеличить точность практически в два раза.

Вице-премьер Дмитрий Рогозин, выступая на VIII Международном навигационном форуме в Москве 23 апреля 2014 г., заявил, что новая бортовая аппаратура, которая поможет улучшить сигнал, уже разработана. При этом он подчеркнул, что точность навигационных данных, по сравнению с американской GPS, и без того находится на высоком уровне.

По мнению Президента НП «ГЛОНАСС» Александра Гурко, «точность позиционирования можно и нужно увеличить с помощью как спутниковой, так и наземной инфраструктуры».

В своем интервью РИА Новости от 05.06.2014 г-н Гурко отметил, что в России в рамках Федеральной целевой программы «ГЛОНАСС» сейчас «создается система широкозонной дифференциальной коррекции (СДКМ). Поправки в СДКМ будут передаваться через спутниковый канал связи с расположенных на геостационарной орбите спутников «Луч». Точность определения координат улучшится до единиц дециметров, но аппаратуру потребителей (тех, кому нужна такая высокая точность) придется оснастить специальными модемами, способными принимать спутниковый сигнал».

Оппоненты проекта СДКМ указывают, что для большинства профессиональных приложений, например геодезии, точности в 20-30 см недостаточно, а для обычных потребителей, допустим автомобилистов, она, напротив, избыточна. Увеличить точность еще больше не позволяют физические факторы – возмущения ионосферы и тропосферы, которые неизбежно искажают спутниковый сигнал.
Есть и соображения цены. Одна наземная базовая станция (а их нужно для СДКМ на территории России не менее 10), которая передает навигационный сигнал для внесения поправок, стоит примерно 15-20 тысяч долларов. А вот один спутник связи с учетом его вывода на геостационарную орбиту — 100 миллионов долларов.

Существует альтернативный вариант – без спутника, но для этого необходимо около трех сотен базовых станций дифференциальной коррекции, размещенных в наиболее развитых регионах страны. Такой вариант может обеспечить миллиметровую точность при существенно меньших затратах.

Как отмечалось выше, работы по поддержанию, развитию и созданию условий для широкомасштабного использования системы ГЛОНАСС в настоящее время ведутся в рамках ФЦП «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012 – 2020 годы».

Программа утверждена постановлением Правительства Российской Федерации от 3 марта 2012 года с общим объёмом бюджетного финансирования 326,5 млрд. рублей. В 2014 году бюджет Программы был сокращен до 310 млрд. рублей, в 2015 г. бюджет было решено сократить еще на 5 млрд. рублей. По оценке разработчиков Программы, проводимое в рамках общего секвестра госбюджета сокращение не должно сказаться на основных показателях ФЦП.

Новой Программой предусмотрено сбалансированное развитие всех структурных элементов системы ГЛОНАСС. В рамках Программы должны быть решены следующие основные задачи:
• поддержание орбитальной группировки и наземной инфраструктуры системы ГЛОНАСС в состоянии, обеспечивающем характеристики навигационного поля на конкурентоспособном уровне;
• развитие системы ГЛОНАСС в направлении улучшения ее тактико- технических характеристик для поддержания паритета с зарубежными системами и обеспечения лидирующих позиций Российской Федерации в области спутниковой навигации;
• расширение внедрения и использования системы ГЛОНАСС как на территории Российской Федерации, так и за рубежом.



..

Copyright © АО НТЦ Интернавигация, 2016
Дизайн и программирование