АВТО БЛОГ YAMAHA-VOLGA.RU

15.07.2014, Вт, 15:07, Мск , Текст: Александр Левашов

Президент РФ Владимир Путин подписал перечень поручений по развитию государственной автоматизированной информационной системы «ЭРА-ГЛОНАСС».

Система, предназначенная для оповещения спасателей об автомобильных авариях, создавалась в 2010-2013 гг. Из федерального бюджета на нее было израсходовано около i3,9 млрд (см. подробнее).

Полноценный запуск «ЭРА-ГЛОНАСС» должен состояться в 2015 г. С этого года все транспортные средства в странах Таможенного союза, которые впервые проходят процедуру одобрения типа, должны будут оснащаться бортовыми устройствами с поддержкой «ЭРА-ГЛОНАСС».

С 1 января 2016 г. это требование будет расширено на автомобили, используемые для коммерческой перевозки пассажиров и перевозки опасных грузов, твердых бытовых отходов и мусора, а с 1 января 2017 г. – на все новые транспортные средства, продаваемые в Таможенном союзе.

Новый игрок

Правительству Владимир Путин поручил разработать и утвердить дорожную карту по созданию открытого акционерного общества «ГЛОНАСС» со 100-процентным государственным участием, предусмотрев разработку стратегии развития этой компании, говорится в сообщении на сайте Кремля.

Компания «ГЛОНАСС» будет выполнять функции оператора «ЭРА-ГЛОНАСС» — получать, обрабатывать, хранить и передавать в оперативные службы информацию об автомобильных авариях, а также развивать инфраструктуру этой системы.

Инфраструктура системы «ЭРА-ГЛОНАСС» будет использоваться в интересах государственных и иных информационных систем, осуществляющих сбор и обработку навигационной информации, поступающей от транспортных средств, оснащенных аппаратурой спутниковой навигации, следует из поручений Путина.

Правительство должно будет разработать организационно-функциональную модель деятельности ОАО «ГЛОНАСС», финансовую модель обеспечения компании, «включая оценку финансовых затрат (как бюджетных, так и внебюджетных), необходимых для реализации проекта, а также входящие денежные потоки от реализации возможных коммерческих услуг на базе созданной инфраструктуры».

Навигационные услуги «ГЛОНАСС» будет предоставлять как государственным, так и коммерческим заказчикам. Для развития дополнительных сервисов и привлечения инвестиций госкомпания сможет создавать совместные предприятия, говорится в поручении.

Помимо разработки стратегии ОАО «ГЛОНАСС» Владимир Путин поручил Правительству подготовить и внести в Думу изменения в 395 федеральный закон «О системе «ЭРА-ГЛОНАСС».

В законе должна быть предусмотрена возможность использования системы «ЭРА-ГЛОНАСС» в коммерческих целях, определение ОАО «ГЛОНАСС» оператором системы «ЭРА-ГЛОНАСС», передача имущественного комплекса системы «ЭРА-ГЛОНАСС» в уставный капитал ОАО «ГЛОНАСС».

Кроме того, обновленный закон должен накладывать ограничения на отчуждение имущества ОАО «ГЛОНАСС» в части программно-технических средств, участвующих в передаче и обработке информации для осуществления государственных функций.

Как превратить ГЛОНАСС в коммерческий проект

Создателем системы «ЭРА-ГЛОНАСС» является некоммерческое партнерство «ГЛОНАСС», в числе учредителей которого – сотовые операторы «большой тройки», «Ростелеком», «Яндекс» и другие компании.

Создание ОАО «ГЛОНАСС» «позволит реализовать высокий коммерческий потенциал созданной высокотехнологичной инфраструктуры, привлечь инвестиции в ее развитие, снизить нагрузку на федеральный бюджет», — заявили CNews в НП.

Само партнерство после учреждения ОАО «ГЛОНАСС» планирует участвовать в создании дочерних предприятий для развития дополнительных сервисов на базе «ЭРА-ГЛОНАСС» и привлечения инвестиций.

Президент НП «ГЛОНАСС» Александр Гурко ранее рассказывал CNews о перспективах коммерциализации навигационной системы.

Нажмите, чтобы увеличить

Источник: CNews, 2013

CIO и СTO: как меняется влияние ИТ-руководителей в компаниях?

Дополнительные сервисы на основе «ЭРА-ГЛОНАСС» могут оказываться в интересах разных категорий потребителей, говорил Гурко: «Например, государство может использовать инфраструктуру «ЭРА-ГЛОНАСС» для обеспечения работы создаваемой сейчас системы возмещения ущерба от большегрузных автомобилей. Именно они наносят максимальный ущерб дорогам, и работа системы призвана создать справедливую основу для расчета величины конкретной компенсации этого ущерба – собранные средства поступят в дорожные фонды».

«Это новый большой российский проект, который сейчас только начинается, – добавлял президент НП «ГЛОНАСС». – Сроки сжатые – начало функционирования на всех федеральных трассах уже в 2015 г. Учитывая это, с целью экономии средств на инвестиции, эксплуатацию и бортовое оборудование для приема и передачи информации о движении большегрузов, целесообразно использовать инфраструктуру «ЭРА-ГЛОНАСС». Это система уже фактически создана и действует на всех дорогах страны. Кроме того, использование схемы MVNO обеспечивает максимальное покрытие, т.е. повышается надежность передачи данных».

Сегодня, по словам Гурко, все аналогичные системы в мире строятся с использованием спутниковой навигации. Причем системы, которые сейчас внедрены и внедряются в Евросоюзе, согласно рекомендациям, могут быть распространены и на все платные трассы, и на все автомобили. Таким образом, создаются технологические возможности взимания транспортного налога по справедливому принципу – «плати в зависимости от того, где, сколько и когда ты ездишь».

Готовая инфраструктура «ЭРА-ГЛОНАСС», как считает Гурко, может использоваться регионами и муниципалитетами в режиме 365/24 для контроля выполнения лицензионных соглашений пассажирскими перевозчиками, работы регионального и муниципального транспорта, транспорта ЖКХ, а также повышения эффективности работы машин скорой помощи, обеспечения безопасности работы школьных автобусов, решения других транспортных задач.

Вторая и самая массовая аудитория пользователей дополнительных сервисов – это автовладельцы. Например, желающие воспользоваться услугами страховой телематики по принципу «плати как ездишь».

«Если человек использует автомобиль только по выходным, то справедливый страховой тариф по ОСАГО для него должен быть ниже, – рассуждал президент НП «ГЛОНАСС». – Наша система может собирать и удостоверять эту информацию для страховой компании. Или в случае согласия собственника автомобиля система может отслеживать и передавать в страховую компанию информацию о стиле вождения, времени и месте поездок. В обмен на это собственник автомобиля может рассчитывать на индивидуальный страховой тариф КАСКО – по мировой статистике, скидка может достигать 40–50%».

«Мы исходим из того, что автопроизводители не будут устанавливать на автомобиле несколько связных модемов и несколько навигационных приемников: для экстренных вызовов, для страховой телематики, для платных дорог, для транспортного налога. Это дорого, повышает стоимость автомобиля, а на рынке жесткая конкуренция», – говорил Гурко.

Проще и дешевле использовать универсальное оборудование с поддержкой тех функций, которые необходимы данному транспортному средству по техническим регламентам (eCall, «ЭРА-ГЛОНАСС»), плюс тех, что выбраны собственником (страхование, охранно-поисковые и информационные сервисы). Т.е. в оборудовании должен быть обязательный набор требований, связанный с «ЭРА-ГЛОНАСС», и должен быть набор опций, который сам автопроизводитель или покупатель может выбрать.

«Формируется новый рынок – информационных услуг, связанных с эксплуатацией автомобиля. Каждый автомобиль становится connected: поддерживает выход в интернет, управление голосом, – рассуждал Гурко. – В основе каждого такого устройства лежит в том числе блок, который обязан быть на борту с точки зрения технического регулирования в каждой стране. В случае России это блок «ЭРА-ГЛОНАСС».

Таким образом, государственная политика по созданию подобных крупных систем безопасности и стимулированию роста вокруг них экосистемы востребованных потребителями услуг позволяет ускорить и развитие технологий автомобильной телематики в целом, утверждали в НП «ГЛОНАСС».

«Это новый рынок и для сотовых операторов, – добавлял Гурко. – Ведь, по сути, каждый автомобиль становится абонентом. Это новый рынок для сервис-провайдеров – можно оказывать дополнительные сервисы помощи на дорогах, охранно-поисковые услуги. У контент-провайдеров появляется возможность размещать рекламу исходя из положения автомобиля – «за поворотом магазин, на следующем перекрестке ресторан» и т. д. Меняется облик автомобиля, а вместе с ним и облик сервисов на основе авто. Для развития этих сервисов в России мы считаем правильным использовать инфраструктуру «ЭРА-ГЛОНАСС».

Спорный вопрос

Желание НП «ГЛОНАСС» использовать систему реагирования для оказания дополнительных услуг вызывало беспокойство среди участников рынка. «Мы считаем, что инфраструктура проекта «ЭРА-ГЛОНАСС» должна использоваться исключительно в интересах оказания базовой бесплатной для населения услуги – передачи и первичной обработки экстренного сигнала при аварии в службы экстренного реагирования. Именно на эти цели в настоящее время государство выделяет денежные средства», – ранее говорил CNews Александр Куканов, директор по работе с госсектором и стратегическим проектам «ВымпелКома» (бренд «Билайн»).

Развивать дополнительные коммерческие услуги, по его мнению, должны коммерческие организации – телематические сервис-провайдеры и операторы связи.

«Вся необходимая для оказания таких услуг инфраструктура (сетевая и програмно-аппаратная) имеется в распоряжении тандема, состоящего из оператора связи и телематического сервис-провайдера. И тандемы эти формируются сегодня в условиях свободной конкуренции, – говорил Куканов. – Операторы борются между собой за сотрудничество с сервис-провайдерами, сервис-провайдеры между собой за конечных клиентов, изобретаются и внедряются новые технические решения и бизнес-модели, направленные на удешевление сервиса для конечного потребителя и повышение проникновения данных услуг в базу потенциальных пользователей. Рынок растет и довольно динамично развивается самостоятельно».

Важно, чтобы инфраструктура «ЭРА-ГЛОНАСС» не превратилась в своего рода аналог «РЖД», когда эксплуатировать железную дорогу может либо одна, либо несколько аффилированных компаний, вторил ему Игорь Хереш, директор по развитию ГК «Цезарь Сателлит».

Модель создания супер-монополиста за счет средств из федерального бюджета и денег граждан, оплачивающих дополнительные услуги в один карман и не имеющих другой альтернативы, нежизнеспособна, указывали участники рынка.

В НП «ГЛОНАСС» считают, что поручение Владимира Путина открывает доступ для операторов и сервис-провайдеров навигационно-информационных услуг к техническим возможностям системы «ЭРА-ГЛОНАСС», и что оно позволит снизить для бизнеса барьер входа на этот перспективный массовый потребительский рынок.

Николай Никифоров и Александр Бречалов посетили Ижевский радиозавод

Высокие гости побывали в цехе автоматизированного поверхностного монтажа. Радиозаводчане ознакомили их с системой сотовой связи с переносом ёмкости. Она предназначена для организации покрытия сотовой связью стандарта GSM 900 удалённых населённых пунктов, автомобильных, железных дорог, то есть зон, где установка полноценных базовых станций экономически не выгодна в условиях небольшого сотового трафика.

Система представляет собой набор устройств — ретрансляторов с переносом ёмкости, которые обеспечивают последовательную передачу  радиосигналов между базовой станцией и мобильными станциями абонентов, формируя сотовое покрытие на местности.

Как было отмечено, в сравнении со стандартным методом с применением базовых станций система позволяет значительно сократить капитальные и операционные затраты на организацию GSM покрытия на отдельно взятой территории. Кроме того, при её использовании снижается энергопотребление сайта при сохранении зоны обслуживания и ёмкости абонентов сотовой сети. В то же время в 4—6 раз увеличивается протяженность зоны связи одной GSM базовой станции, работающей совместно с системой.

Несомненным её достоинством является обеспечение полноценной работы системы экстренного реагирования при авариях «ЭРА-ГЛОНАСС» и системы спасения «Система-112», а также независимость операторов связи от иностранных поставщиков.

Министр связи и массовых коммуникаций России Николай Никифоров дал высокую оценку продукции Ижевского радиозавода. «Комплекс технологий и производственные мощности, которыми обладает предприятие, обеспечивают уникальные характеристики продукции. Будем рассматривать возможности развития производства, поддерживая отечественного производителя», — подчеркнул министр связи и массовых коммуникаций Николай Никифоров. Он добавил, что системы связи с переносом ёмкости позволят составить серьёзную конкуренцию иностранным производителям систем связи и обеспечить бесперебойной сотовой связью жителей отдалённых населённых пунктов, а также пассажиров железнодорожного транспорта.

«Если у вас мощности есть, и готовы делать, то обязательно нужно продвигать этот проект. Не случайно министр связи посетил сегодня Ижевский радиозавод. Распишите ваш проект. Это здорово, когда люди с комфортом едут в вагоне и, как в офисе, могут пользоваться интернетом», — резюмировал Александр Бречалов.

Напомним, это уже второй визит временно исполняющего обязанности Главы Удмуртии Александра Бречалова на Ижевский радиозавод. Полторы недели назад руководитель республики встретился с трудовым коллективом предприятия и посетил производственные площадки. Основной целью его визита явилось знакомство с заводом и оценка возможностей ИРЗ как потенциальной площадки для развития товарных направлений гражданской продукции. В одном из цехов ему продемонстрировали процесс производства средств связи для железнодорожного транспорта и систем видеометрии. Александр Бречалов во время встречи обещал коллективу завода приехать сюда с Николаем Никифоровым. И вот визит министра связи и массовых коммуникаций на предприятие состоялся.

Возврат к списку

Инновации: ГЛОНАСС — прошлое, настоящее и будущее: GPS World

Альтернатива и дополнение к GPS

Обзор истории программы ГЛОНАСС, ее текущего состояния и обзор планов на ближайшее будущее спутниковой группировки, ее навигационных сигналов и наземной сети поддержки.

Доступны английские версии документов по управлению интерфейсом CDMA ГЛОНАСС. См. Дополнительную информацию.

Ричард Лэнгли

окт.12 февраля 1982 года в Советском Союзе был запущен первый спутник ГЛОНАСС. В ответ на разработку GPS или просто для того, чтобы удовлетворить потребность в системе с аналогичными возможностями для своих вооруженных сил, Советский Союз начал разработку Глобальной навигационной спутниковой системы или Глобальной навигационной спутниковой системы в 1976 году, всего через три года после этого. запуск программы GPS. Первый испытательный спутник под кодовым названием Космос 1413 сопровождался двумя фиктивными или балластными спутниками с той же приблизительной массой, поскольку Советский Союз уже планировал запускать три спутника ГЛОНАСС одновременно с помощью своих мощных ракет, чтобы сэкономить на затратах на запуск.

Но из-за неудачных запусков и характерно короткого срока службы спутников было запущено еще 70 спутников, прежде чем в начале 1996 года была сформирована полностью заполненная группировка из 24 функционирующих спутников (обеспечивающих полную оперативную способность или FOC). К сожалению, полная группировка была сформирована. недолговечный. Экономические трудности России после распада Советского Союза нанесли ущерб ГЛОНАСС. Денег не было, и к 2002 году группировка сократилась до семи спутников, из которых только шесть были доступны во время операций по техническому обслуживанию! Но судьба России изменилась, и при поддержке российской иерархии ГЛОНАСС возродилась.Спутники-долгожители запускались по шесть в год, и медленно, но верно возвращалась целая группировка из 24 спутников. А 8 декабря 2011 года FOC снова был достигнут и впоследствии более или менее поддерживался — система даже иногда работала с запасными частями на орбите.

В то время как двухсистемные приемники GPS / ГЛОНАСС только для ГЛОНАСС и обзорного уровня существуют уже более десяти лет, производители обратили внимание на возрождение ГЛОНАСС и начали производить микросхемы и приемники с возможностью ГЛОНАСС для потребительского рынка.В 2011 году компания Garmin выпустила портативные приемники, поддерживающие как GPS, так и ГЛОНАСС. В том же году различные производители сотовых телефонов начали предлагать возможности ГЛОНАСС со своими встроенными модулями позиционирования. Первые приемники GPS / ГЛОНАСС проложили путь для приемников мульти-ГНСС, которые мы имеем сегодня, с их способностью отслеживать не только спутники GPS и ГЛОНАСС, но и спутники европейских систем Galileo и китайских BeiDou, а также японских Quasi- Zenith Satellite System (не говоря уже о спутниках спутниковых систем функционального дополнения).

Я задокументировал развитие ГЛОНАСС в этой колонке еще в июле 1997 года, а группа авторов из акционерного общества «Российские космические системы» обсуждала планы модернизации ГЛОНАСС в статье, опубликованной в апреле 2011 года. Просрочено обновление. Итак, в этой статье я кратко рассмотрю историю программы ГЛОНАСС, расскажу о ее текущем состоянии и рассмотрю планы на ближайшее будущее спутниковой группировки, ее навигационных сигналов и наземной сети поддержки.

РАННИЙ ГОД, НАСТОЯЩИЙ ДЕНЬ

Во время холодной войны информации о ГЛОНАСС было мало.Помимо общих характеристик орбит спутников и частот, используемых для передачи навигационных сигналов, Министерство обороны Советского Союза мало что раскрыло. Однако расследование, проведенное профессором Питером Дейли и его студентами из Университета Лидса, предоставило некоторые подробности о структуре сигналов. С наступлением гласности и перестройки и, в конечном итоге, распада Советского Союза информация о ГЛОНАСС стала более доступной. В конце концов, русские выпустили Документ о контроле интерфейса (ICD).Этот документ, аналогичный по структуре пользовательским интерфейсам космического сегмента / навигации Navstar ICD-GPS-200, описывает систему, ее компоненты, а также структуру сигнала и навигационного сообщения, предназначенных для использования в гражданских целях. Последняя его версия была опубликована в 2016 году, но пока она общедоступна только на русском языке.

Спутники и сигналы. На данный момент запущено шесть моделей спутников ГЛОНАСС (также известных как «Ураган», что по-русски означает «Ураган»). Россия (на самом деле бывший Советский Союз) запустила первые 10 спутников, получивших название Block I, в период с октября 1982 года по май 1985 года.В период с мая 1985 года по сентябрь 1986 года он запустил шесть спутников Block IIa и 12 спутников Block IIb в период с 1 апреля 1987 года по май 1988 года, из которых шесть были потеряны из-за сбоев, связанных с ракетами-носителями. Четвертой моделью был Блок IIv (v — английская транслитерация третьей буквы русского алфавита). К концу 2005 года русские развернули 60 Block IIv. Каждое последующее поколение спутников содержало усовершенствования оборудования, а также увеличивало срок службы.

Опытный образец спутника ГЛОНАСС-М (модернизированный) был запущен 30 декабря.1, 2001, вместе с двумя Block IIv с первыми двумя производственными спутниками ГЛОНАСС-М, включенными в тройной запуск 10 декабря 2003 г. и 26 декабря 2004 г. Два спутника ГЛОНАСС-М были включены в тройной запуск декабря 25, 2005. Новый дизайн предлагал множество улучшений, в том числе лучшую бортовую электронику, более длительный срок службы, гражданский сигнал L2 и улучшенное навигационное сообщение. Как и в более ранних версиях, на космическом корабле ГЛОНАСС-М по-прежнему использовался герметичный герметичный цилиндр для электроники.

РИСУНОК 1. Изображение от Reshetnev Information Satellite Systems, производителя спутников ГЛОНАСС, на праздновании 35-летия запуска первого спутника ГЛОНАСС в 1982 году («35 лет служения миру»).

Все спутники ГЛОНАСС, запущенные с декабря 2005 г., являются спутниками ГЛОНАСС-М, за исключением двух спутников ГЛОНАСС-К1 (иногда называемых просто ГЛОНАСС-К), запущенных 26 февраля 2011 г. и 30 ноября 2014 г. ГЛОНАСС -Спутники K1 заметно отличаются от своих предшественников.Они легче, имеют негерметичный корпус (аналогичный корпусу спутников GPS), имеют улучшенную стабильность часов и более длительный, 10-летний расчетный срок службы. Они также впервые включают в себя сигналы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) на третьей частоте, сопровождающие унаследованные сигналы множественного доступа с частотным разделением каналов (я их вскоре расскажу). Все спутники ГЛОНАСС были произведены акционерным обществом «Информационные спутниковые системы им. Решетнева», расположенным в Железногорске недалеко от Красноярска в Центральной Сибири и названном в честь основателя, генерального директора и главного конструктора Михаила Федоровича Решетнева.Компания Решетнева ранее называлась Научно-производственным объединением прикладной механики (Научно производственное объединение прикладной механики или НПО ПМ). Государственная корпорация по космической деятельности Роскосмоса (ранее Федеральное космическое агентство), широко известная как Роскосмос, является государственным органом, отвечающим за ГЛОНАСС.

РИСУНОК 1 включает изображения художников исходных спутников ГЛОНАСС, ГЛОНАСС-М и ГЛОНАСС-К1.

ГЛОНАСС расположены в трех плоскостях, отделенных друг от друга прямым восхождением восходящего узла на 120 градусов, по восемь спутников в каждой плоскости.Спутники в плоскости расположены на равном расстоянии друг от друга, разделенные по аргументу широты на 45 градусов. Спутники в прилегающих плоскостях смещены по аргументу широты на 15 градусов. Спутники выводятся на условно круговые орбиты с наклоном цели 64,8 градуса и большой полуосью примерно 25 510 километров, что дает им период обращения по орбите около 675,8 минут. Эти спутники имеют наземные треки, которые повторяются каждые 17 витков или восемь звездных дней. Плоскости орбиты ГЛОНАСС пронумерованы 1–3 и содержат орбитальные щели 1–8, 9–16 и 17–24 соответственно.

РИСУНОК 2 показывает состояние группировки на 17 октября 2017 г. Номер орбитального слота (также называемый слотом альманаха) и частотный канал (обсуждается ниже) указаны в скобках. Недавно запущенная система ГЛОНАСС 752 была запущена 16 октября 2017 года, в результате чего группировка из 24 спутников была полностью готова к работе. Все спутники являются стандартными спутниками ГЛОНАСС-М, за исключением ГЛОНАСС 755, который включает передатчик для новой третьей частоты, и ГЛОНАСС 701К и 702К. Последние два — спутники ГЛОНАСС-К1, из которых 702К работают, а 701К проходит летные испытания.Буква «K» не является частью официального номера ГЛОНАСС, но была добавлена ​​во избежание двусмысленности. Спутник ГЛОНАСС-М, запущенный 10 декабря 2003 года, также назывался ГЛОНАСС 701. Аналогичным образом Международная служба GNSS (IGS) называет ГЛОНАСС 701К и 702К 801 и 802 соответственно. IGS также обозначает ГЛОНАСС 751 как ГЛОНАСС 851, чтобы избежать путаницы с Космосом 2080, спутником ГЛОНАСС-IIv, запущенным 19 мая 1990 года, также называемым ГЛОНАСС 751. И он обозначает ГЛОНАСС 753 как ГЛОНАСС 853, чтобы избежать путаницы с Космосом 2140, ГЛОНАСС. Спутник IIv, запущенный 14 апреля 1991 года, также называется ГЛОНАСС 751.

РИСУНОК 2. Состояние группировки ГЛОНАСС на 17 октября 2017 года. Зеленый квадрат указывает местоположение исправного спутника, а оранжевый — тестового спутника. В скобках указаны номера орбитальных слотов и частотные каналы.

Спутники традиционно запускались тремя ракетами-носителями «Протон» с космодрома Байконур недалеко от Ленинска в Казахстане. Однако, начиная с запуска первого спутника ГЛОНАСС-К1, несколько спутников ГЛОНАСС были запущены по отдельности на ракетах «Союз» с космодрома Плесецк к северу от Москвы.

В отличие от GPS и других GNSS, ГЛОНАСС использует FDMA, а не CDMA для своих традиционных сигналов. Первоначально система передавала сигналы в двух диапазонах: L1, 1602,0–1615,5 МГц, и L2, 1246,0–1256,5 МГц, на частотах, разнесенных на 0,5625 МГц на L1 и на 0,4375 МГц на L2:

L 1 _к = 1602. + 0,5625 к (МГц)

L 2 _к = 1246. + 0,4375 к (МГц)

В этой схеме предусмотрено 25 каналов, так что каждому спутнику в полной группировке из 24 спутников может быть назначена уникальная частота (с оставшимся каналом, зарезервированным для тестирования).Некоторые из передач ГЛОНАСС изначально создавали помехи для радиоастрономов, которые изучают очень слабые естественные радиоизлучения вблизи частот ГЛОНАСС. Радиоастрономы используют полосы частот 1610,6–1613,8 и 1660–1670 МГц для наблюдения за спектральными излучениями облаков гидроксильных радикалов в межзвездном пространстве, и Международный союз электросвязи (МСЭ) предоставил им статус основных пользователей этого пространства спектра. Кроме того, МСЭ выделил полосу частот 1610–1626,5 МГц операторам низкоорбитальных спутников мобильной связи.В результате руководство ГЛОНАСС решило сократить количество частот, используемых спутниками, и сместить полосы на несколько более низкие частоты.

В настоящее время система использует только 14 основных частотных каналов со значениями k в диапазоне от –7 до +6, включая два канала для целей тестирования (в настоящее время –5 и –6). (Канал +7 также использовался в прошлом для целей тестирования.) Как 24 спутника могут работать только с 14 каналами? Решение состоит в том, чтобы противоположные спутники — спутники в одной плоскости орбиты, разделенные аргументом широты на 180 градусов, — использовали один и тот же канал.Такой подход вполне осуществим, потому что пользователь в любом месте на Земле никогда не будет одновременно получать сигналы от такой пары спутников. Переход к новым частотным присвоениям начался в сентябре 1993 года.

Как и унаследованные сигналы GPS, сигналы ГЛОНАСС включают в себя два кода дальности псевдослучайного шума (PRN): ST (для стандартной точности или стандартной точности) и VT (для высокой точности или высокой точности), аналогично GPS C / A- и P- коды, соответственно (но с половинной скоростью кодирования), модулированные на несущие L1 и L2.

Как и GPS, ГЛОНАСС передает высокоточный код как на L1, так и на L2. Но, в отличие от спутников GPS, код ГЛОНАСС стандартной точности также передавался на частотах L2, начиная со спутников ГЛОНАСС-М. (Отдельный гражданский код, L2C, был добавлен к сигналу L2 GPS, передаваемому блоком IIR-M и последующими спутниками.) ST-код ГЛОНАСС имеет длину 511 чипов со скоростью 511 килочипов в секунду, что дает интервал повторения 1 миллисекунда. Длина VT-кода составляет 33 554 432 чипа со скоростью 5.11 мегачипов в секунду. Кодовая последовательность усекается, чтобы обеспечить интервал повторения в 1 секунду. В отличие от спутников GPS, все спутники ГЛОНАСС передают одни и те же коды. Они получают синхронизацию сигналов и частоты из одного из бортовых атомных стандартов частоты (AFS), работающих на частоте 5 МГц. Спутники различных серий ГЛОНАСС, начиная с блока II и заканчивая серией ГЛОНАСС-М, имеют по три цезиевых АСПО на каждом спутнике. Передаваемые сигналы имеют правую круговую поляризацию, как сигналы GPS, и имеют сопоставимые уровни сигнала.

Навигационное сообщение. Подобно GPS и другим GNSS, сигналы ГЛОНАСС также содержат навигационные сообщения, содержащие информацию об орбите спутника, часы и другую информацию. Отдельные навигационные сообщения со скоростью 50 бит в секунду добавляются по модулю 2 к кодам ST и VT. Сообщение с кодом ST включает в себя эпоху спутниковых часов и отклонения скорости от системного времени ГЛОНАСС; эфемериды спутников, заданные в виде векторов положения, скорости и ускорения спутника в опорную эпоху; и дополнительная информация, такая как биты синхронизации, возраст данных, состояние спутника, смещение системного времени ГЛОНАСС от всемирного координированного времени (UTC), которое поддерживается Национальным метрологическим институтом Российской Федерации UTC (SU) в рамках Государственной службы времени и частоты. , а также альманахи (приблизительные эфемериды) всех остальных спутников ГЛОНАСС.Обратите внимание, что, в отличие от системного времени GPS, например, системное время ГЛОНАСС не имеет целочисленного смещения от всемирного координированного времени, и поэтому скачки секунды координации добавляются к системному времени ГЛОНАСС одновременно с теми, которые добавляются к всемирному координированному времени. Однако обратите внимание, что системное время ГЛОНАСС смещено на постоянные три часа, чтобы соответствовать московскому стандартному времени (MSK, сокращение от Moscow).

Полное сообщение длится 2,5 минуты и непрерывно повторяется между обновлениями эфемерид (номинально каждые 30 минут), но информация об эфемеридах и часах повторяется каждые 30 секунд.

Власти ГЛОНАСС не опубликовали, по крайней мере, публично, детали навигационного сообщения с кодом VT. Однако известно, что полное сообщение занимает 12 минут, а информация об эфемеридах и часах повторяется каждые 10 секунд.

Геодезическая система. Эфемериды ГЛОНАСС привязаны к геодезической системе «Параметры Земли 1990» (ПЗ-90 или, в английском переводе, «Параметры Земли 1990», ПЭ-90). ПЗ-90 заменил советскую геодезическую систему 1985 года, SGS 85, которая использовалась ГЛОНАСС до 1993 года.PZ-90 — это наземная система отсчета, система координат которой определяется так же, как и международная наземная система отсчета (ITRF). Первоначальная реализация ПЗ-90 имела точность один-два метра.

Однако, чтобы приблизить систему к ITRF (и геодезической системе координат GPS WGS 84), были выполнены два обновления PZ-90. Первое обновление, в результате которого появился PZ-90.02 (относится к 2002 г.), было принято для работы ГЛОНАСС 20 сентября 2007 г. и приблизило кадр широковещательных орбит (и, следовательно, полученные координаты приемника) к ITRF и WGS 84.Другая реализация, ПЗ-90.11, принятая на вооружение 31 декабря 2013 г., как сообщается, снизила различия до субсантиметрового уровня.

ТАБЛИЦА 1 перечисляет определяющие константы и параметры PZ-90.

ТАБЛИЦА 1. Основные геодезические постоянные и некоторые параметры геодезической системы ПЗ-90, используемой ГЛОНАСС.

Новые спутники ГЛОНАСС-К передают дополнительные сигналы. ГЛОНАСС-К1 передает сигнал CDMA на новой частоте L3 (1202,025 МГц), а ГЛОНАСС-К2 дополнительно будет передавать сигналы CDMA на частотах L1 и L2.

РИСУНОК 3. Решетка круглых отражателей на спутнике ГЛОНАСС-К1, окружающая внутренние элементы антенны навигационного сигнала. Фото из Информационных спутниковых систем имени Решетнева.

Контрольный сегмент . Подобно GPS и другим GNSS, ГЛОНАСС требует сети наземных станций для мониторинга и обслуживания спутниковой группировки, а также для определения орбит спутников и поведения их действующих AFS. Сеть слежения использует станции только на территории бывшего Советского Союза, дополненные станциями спутниковой лазерной локации для помощи в определении орбиты, поскольку все спутники ГЛОНАСС содержат лазерные отражатели (см. РИСУНОК 3).

Наличие неглобальной сети станций слежения для определения спутниковых орбит и поведения AFS приводит к несколько ухудшенной ошибке дальности сигнала ГЛОНАСС в пространстве (SISRE). Недавно за рубежом был создан ряд станций слежения в связи с разработкой российской спутниковой системы функционального дополнения (SBAS), Системы дифференциальной коррекции и мониторинга (SDCM). SDCM будет работать аналогично Wide Area Augmentation System или WAAS, U.S. SBAS и другие находящиеся в эксплуатации SBAS. Добавление к сети слежения зарубежных станций SDCM, которая уже включает станции в Антарктиде и Южной Америке и прибывает еще больше станций, может помочь улучшить SISRE. Роскосмос также использует глобальную сеть IGS и других станций слежения для мониторинга состояния группировки ГЛОНАСС (см. РИСУНОК 4).

РИСУНОК 4. Глобальная спутниковая сеть мониторинга состояния ГЛОНАСС Роскосмоса с 22 станциями передачи сообщений 18 октября 2017 г., с 13:00 до 14:00 по московскому времени.

Производительность. SISRE с годами улучшился и в настоящее время находится на уровне от 1 до 2 метров. Отчасти это связано с лучшими характеристиками бортовых AFS новейших спутников ГЛОНАСС-М по сравнению с первыми спутниками ГЛОНАСС-М. Их относительная однодневная стабильность улучшилась с 10-13 до 2,4 × 10-14. РИСУНОК 5 показывает временной ряд последних значений SISRE, определенных Информационно-аналитическим центром позиционирования, навигации и синхронизации.Эти уровни ошибок могут привести к ошибкам позиционирования на основе псевдодальности с использованием широковещательных орбит и часов ГЛОНАСС примерно в два раза хуже, чем те, которые предоставляет GPS — хотя в любой данный момент на точность позиционирования также влияют атмосферные эффекты и многолучевость, что преобладают над ошибками сигнала в пространстве.

РИСУНОК 5. Суточная среднеквадратичная ошибка дальности космического сигнала ГЛОНАСС в метрах, определенная Информационно-аналитическим центром позиционирования, навигации и хронометража.

Гораздо более высокая точность позиционирования может быть получена с использованием орбит и часов ГЛОНАСС, предоставляемых IGS и участвующими в ней аналитическими центрами. Это особенно верно, если измерения фазы несущей используются вместо или в качестве дополнения к измерениям псевдодальности. Комбинация правильно взвешенных измерений GPS и ГЛОНАСС оказалась полезной с точки зрения доступности, точности и эффективности, особенно для высокоточного позиционирования, выполняемого с использованием кинематики в реальном времени или подхода RTK.Кроме того, метод точного позиционирования (PPP), основанный на двухчастотных измерениях фазы несущей в реальном времени или на постобработке с точными эфемеридами спутников и данными часов, продемонстрировал, что кинематическая точность на уровне дециметра возможна с использованием данных ГЛОНАСС или Данные ГЛОНАСС в сочетании с данными GPS. Статические решения PPP только для ГЛОНАСС за 24 часа достигли точности на миллиметровом уровне.

Пользователей. Первоначальное внедрение ГЛОНАСС гражданскими и военными пользователями в бывшем Советском Союзе, а затем и в России, не говоря уже о других странах, было минимальным.Прототипы приемников только для ГЛОНАСС были разработаны для военных, а зарубежные приемники GPS / ГЛОНАСС были разработаны несколькими производителями для научных и других передовых приложений. IGS добавила в свою сеть набор приемников слежения за ГЛОНАСС в 1998 году и с тех пор постоянно увеличивала количество таких приемников. Однако потребительское использование ГЛОНАСС как в России, так и за ее пределами стало только недавно с разработкой наборов микросхем только для ГЛОНАСС и комбинированных GPS / ГЛОНАСС. Такие чипсеты теперь используются во многих мобильных телефонах, а также в портативных приемниках GNSS и автомобильных навигационных устройствах.

НОВЫЕ И УЛУЧШЕННЫЕ

Как упоминалось ранее, спутники ГЛОНАСС-K1 включают сигнал CDMA, сопровождающий унаследованные сигналы FDMA на новой частоте L3 1202,025 МГц. Скорость передачи кода ранжирования для сигнала CDMA составляет 10,23 мегахипа в секунду с периодом 1 миллисекунда. Он модулируется на несущей с использованием квадратурной фазовой манипуляции (QPSK) с синфазным каналом данных и квадратурным пилотным каналом. Набор возможных кодов ранжирования состоит из 31 усеченной последовательности Касами.(Последовательности Касами, представленные Тадао Касами, известным японским теоретиком информации, представляют собой двоичные последовательности длиной 2m — 1, где m — четное целое число. Эти последовательности имеют хорошие значения взаимной корреляции, приближающиеся к теоретической нижней границе. Коды Голда, используемые в GPS являются частным случаем кодов Касами.) Полная длина этих последовательностей составляет 214 — 1 = 16 383 символа, но код ранжирования усечен до длины N = 10230 с периодом 1 миллисекунда.

Соответствующие символы навигационного сообщения передаются со скоростью 100 бит в секунду с половинной скоростью сверточного кодирования.Так называемый суперкадр навигационного сообщения (длительностью 2 минуты) будет состоять из 8 навигационных кадров (NF) для 24 обычных спутников на первом этапе модернизации ГЛОНАСС и 10 NF (продолжительностью 2,5 минуты) для 30 спутников в будущем. Каждая НФ (продолжительностью 15 секунд) включает 5 струн (по 3 секунды каждая). Каждая национальная федерация имеет полный набор эфемерид для текущего спутника и часть системного альманаха для трех спутников. Полный системный альманах транслируется в одном суперкадре.

Более легкие, негерметичные спутники K1 содержат два цезиевых и два рубидиевых АСП.Сообщается, что относительная суточная стабильность одного из рубидиевых AFS на спутнике K1 составляет 4 × 10-14. В результате SISRE для этого спутника составляет около 1 метра. Планируется добавить сигнал CDMA в L2 на будущих версиях спутников K1, получивших название K1 + (см. Ниже).

Спутники ГЛОНАСС-К2. Эти спутники будут тяжелее, чем спутники K1 и K1 +, с более широкими возможностями, включая сигнал CDMA на частоте GPS / Galileo L1 / E1. Перед запуском в серийное производство ИСС им. Решетнева сначала построит два спутника К2.Планировалось перейти на спутники K2 гораздо раньше, запустив только два спутника K1, которые сейчас находятся на орбите. Но, видимо, планы изменились из-за санкций, ограничивающих поставки радиационно-стойких электронных компонентов с Запада.

Теперь на ИСС им. Решетнева будут построены еще девять спутников ГЛОНАСС-К1. Неясно, сколько из них может относиться к разновидности K1 +. Спутники ГЛОНАСС-К1 теперь будут переходными спутниками между существующими спутниками ГЛОНАСС-М (включая полдюжины или около того, которые были изготовлены и хранятся на земле для будущих запусков по мере необходимости) и будущими спутниками ГЛОНАСС-К2.

На одном из первых спутников K2 будет установлен пассивный водородный мазер (PHM) AFS. PHM разрабатывался около десяти лет, и многолетние наземные испытания показали надежность и однодневную стабильность 5 × 10-15. Ожидается, что он внесет свой вклад в будущую 0,3-метровую SISRE.

Согласно недавнему отчету, спутники ГЛОНАСС-К2 начнут летные испытания в 2018 году, а массовое производство спутников ГЛОНАСС-К2 начнется в период 2019–2020 годов.

Улучшенные сети слежения. О разработке SDCM и связанной с ней сети слежения уже упоминалось. Станции сети SDCM оснащены комбинированными двухчастотными приемниками GPS / ГЛОНАСС, водородными мазерными атомными часами и прямыми линиями связи для передачи данных в реальном времени. Как упоминалось ранее, власти ГЛОНАСС изучают, может ли дополнительное использование станций SDCM для определения орбиты и часов ГЛОНАСС значительно повысить точность данных широковещательной передачи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

GPS, самая старая GNSS, продолжает модернизироваться и вскоре запустит первый спутник Block III или GPS III.Спутники GPS Block IIR-M и Block IIF уже передают новые сигналы. Galileo с самого начала запускает современные спутники, а BeiDou собирается начать запуск оперативной версии своих спутников BeiDou-3. ГЛОНАСС нельзя превзойти. Она предоставляет полезные услуги позиционирования, навигации и хронометража, по крайней мере, с 1996 года. Хотя временами уровень обслуживания опускался ниже приемлемого уровня, теперь это надежная система, и с объявленными улучшениями она станет соперником в будущем мире мульти- GNSS.

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЧТЕНИЕ

«Обновление программы ГЛОНАСС» И. Ревнивых, представленное на 11-м заседании Международного комитета по глобальным навигационным спутниковым системам, Сочи, Россия, 6–11 ноября 2016 г.

• Подробное описание ГЛОНАСС

«ГЛОНАСС» С. Ревнивых, А. Болкунова, А. Сердюкова и О. Монтенбрука, Глава 8 в Справочнике Springer по глобальным навигационным спутниковым системам , под редакцией П.Дж.Г. Тойниссен и О.Montenbruck, опубликовано Springer International Publishing AG, Чам, Швейцария, 2017 г.

• Официальные сайты ГЛОНАСС

Информационно-аналитический центр позиционирования, навигации и синхронизации

Российская система дифференциальной коррекции и мониторинга

• Документы управления интерфейсом ГЛОНАСС

Документ управления интерфейсом ГЛОНАСС, навигационный радиосигнал в диапазонах L1, L2 , издание 5.1, Российский институт космического приборостроения, Москва, 2008.

Документ по управлению интерфейсом ГЛОНАСС, Общее описание системы сигналов коллективного доступа с кодовым разделением каналов , редакция 1.0, ОАО «Российские космические системы», Москва, 2016.

Документ по управлению интерфейсом ГЛОНАСС, открытый сервисный навигационный сигнал множественного доступа с кодовым разделением в полосе частот L1 , редакция 1.0, ОАО «Российские космические системы», Москва, 2016.

Документ по управлению интерфейсом ГЛОНАСС, Навигационный сигнал открытой службы множественного доступа с кодовым разделением в полосе частот L2 , редакция 1.0, ОАО «Российские космические системы», Москва, 2016.

Документ по управлению интерфейсом ГЛОНАСС, Навигационный сигнал открытой службы множественного доступа с кодовым разделением каналов в полосе частот L3 , редакция 1.0, ОАО «Российские космические системы», Москва, 2016.

Система дифференциальной коррекции и контроля Интерфейсный документ, радиосигналы и структура цифровых данных глобальной системы дополнения ГЛОНАСС, Система дифференциальной коррекции и мониторинга, Редакция 1, ОАО «Российские космические системы», Москва, 2012.

• Ранее GPS World Статьи по ГЛОНАСС

«ГЛОНАСС: разработка стратегий на будущее» Ю. Урличича, В. Субботина, Г. Ступака, В. Дворкина, А. Поваляева и С. Карутина в GPS World , Vol. 22, № 4, апрель 2011 г., стр. 42–49.

«GPS, ГЛОНАСС и многое другое: обработка множественных созвездий в международной службе GNSS» Т. Спрингера и Р. Даха в GPS World , Vol. 21, № 6, июнь 2010 г., стр. 48–58.

«Будущее уже наступило: GPS + ГЛОНАСС + SBAS = GNSS» Л. Ваннингера в GPS World , Vol. 19, № 7, июль 2008 г., стр. 42–48.

«ГЛОНАСС: обзор и обновление» Р.Б. Лэнгли в GPS World , Vol. 8, No. 7, июль 1997 г., стр. 46–50. Поправка: GPS World , Vol. 8, No. 9, сентябрь 1997 г., стр. 71. Доступно на линии:

«Космический корабль ГЛОНАСС» Н.Л. Джонсон в GPS World , Vol. 5, № 11, ноябрь 1994 г., стр. 51–58.

История Глонасс

Первое предложение использовать спутники для навигации было сделано В.С.Шебашевича в 1957 году. Эта идея родилась при исследовании возможности применения радиоастрономических технологий для аэронавигации. В ряде советских учреждений были проведены дальнейшие исследования для повышения точности навигационных определений, глобальной поддержки, повседневного применения и независимости от погодных условий. Результаты исследований были использованы в 1963 году для НИОКР по первой советской низкоорбитальной системе «Цикада». В 1967 году был запущен первый советский навигационный спутник «Космос-192».Навигационный спутник обеспечивал непрерывную передачу радионавигационного сигнала на частотах 150 и 400 МГц в течение всего срока эксплуатации.

Система из четырех спутников «Цикада» была введена в эксплуатацию в 1979 году. Навигационные спутники были выведены на круговые орбиты высотой 1000 км с наклоном 83 ° и равным распределением орбитальных плоскостей к экватору. Это позволяло пользователям захватывать один из спутников каждые полтора-два часа и фиксировать положение в течение 5-6 минут после сеанса навигации.В навигационной системе «Цикада» использовались односторонние измерения дальности от пользователя к спутнику. Наряду с совершенствованием бортовых спутниковых систем и навигационного оборудования большое внимание уделялось повышению точности определения и прогнозирования параметров орбит навигационных спутников.

Позже на спутниках «Цикада» была размещена приемно-измерительная аппаратура для обнаружения аварийных радиомаяков. Спутники принимают эти сигналы и ретранслируют их на специальные наземные станции, где производится расчет точных координат аварийных объектов (кораблей, самолетов и т. Д.).) был проведен. Спутники «Цикада», отслеживающие радиообъявления бедствия, сформировали систему «Коспас», которая вместе с американо-французско-канадской системой «Сарсат» построила интегрированную поисково-спасательную службу, которая спасла несколько тысяч жизней. Система космической навигации «Цикада» (и ее модернизация «Цикада-М») предназначена для навигационного обеспечения военных пользователей и используется с 1976 года. В 2008 году пользователи «Цикада» и «Цикада-М» начали использовать систему ГЛОНАСС. и работа этих систем была остановлена.Низкоорбитальные системы не могли удовлетворить потребности большого числа пользователей.

Успешная эксплуатация низкоорбитальных спутниковых навигационных систем морскими пользователями привлекла всеобщее внимание к спутниковой навигации. Универсальная навигационная система была необходима для удовлетворения требований подавляющего большинства потенциальных пользователей.

На основании всесторонних исследований было решено выбрать орбитальную группировку, состоящую из 24 спутников, равномерно распределенных в трех орбитальных плоскостях с углом наклона 64.8 ° к экватору. Спутники ГЛОНАСС выводятся на примерно круговые орбиты с номинальной высотой орбиты 19 100 км и периодом обращения 11 часов 15 минут 44 секунды. Благодаря значению периода стало возможным создать устойчивую орбитальную систему, которая, в отличие от GPS, не требует поддержки корректирующих импульсов в течение ее активного срока службы. Номинальный наклон обеспечивает глобальную доступность на территории Российской Федерации, даже когда несколько КА не работают.

При разработке высокоорбитальной навигационной системы возникли две проблемы.Первый касался взаимной синхронизации спутниковых шкал времени с точностью до миллиардных долей секунды (наносекунд). Это стало возможным благодаря высокоорбитальным бортовым цезиевым эталонам частоты с номинальной стабильностью 10 ^-13 и наземным водородным эталоном частоты с номинальной стабильностью 10 ^-14 , а также наземным средствам сопоставления шкал времени с погрешностью 3- 5 нс. Вторая задача касалась высокоточного определения и прогнозирования параметров орбиты навигационного спутника.Эта проблема была решена с помощью научных исследований факторов второго порядка бесконечно малых величин, таких как световое давление, неравномерности вращения Земли и полярных движений и т. Д.

Летные испытания российской высокоорбитальной спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС начались в октябре 1982 года с запуска спутника «Космос-1413». Система ГЛОНАСС была официально объявлена ​​действующей в 1993 году. В 1995 году она была переведена в полноценную группировку (24 спутника ГЛОНАСС первого поколения).Большой недостаток, на который следовало обратить внимание, заключался в отсутствии гражданского навигационного оборудования и гражданских пользователей.

Сокращение финансирования космической отрасли в 1990 году привело к деградации группировки ГЛОНАСС. В 2002 году группировка ГЛОНАСС состояла из 7 спутников, что было недостаточно для навигационного обеспечения территории России даже при ограниченной доступности. ГЛОНАСС уступал GPS по точностным характеристикам, активный срок службы КА составлял 3-4 года.

Ситуация улучшилась, когда в 2002 году была принята и запущена федеральная программа «Глобальная навигационная система на 2002-2011 годы».

В рамках данной федеральной программы достигнуты следующие результаты:

1. Сохранилась, модернизирована и введена в эксплуатацию система ГЛОНАСС в составе спутников «ГЛОНАСС-К». В настоящее время действуют две действующие глобальные навигационные спутниковые системы: GPS и ГЛОНАСС
.
2. Модернизирован наземный диспетчерский сегмент, который вместе с орбитальной группировкой обеспечивает характеристики точности на уровне, сопоставимом с характеристиками GPS
.
3. Модернизированы Госстандарт времени и частоты и средства определения параметров вращения Земли
4. Разработаны прототипы дополнений ГНСС, большое количество образцов основных приемно-измерительных модулей, оборудование ПНТ гражданского и специального назначения и сопутствующие системы.

В настоящее время спектр приложений GNSS-технологий становится все более и более широким.Для удовлетворения требований пользователей необходимо продолжать совершенствовать систему ГЛОНАСС, а также навигационное оборудование пользователя. В первую очередь это касается высокоточных приложений ГЛОНАСС, где необходима точность в реальном времени на уровне дециметра и сантиметра. Это также относится к приложениям, касающимся безопасности при эксплуатации воздушного, морского и наземного транспорта. Требуются более высокая эффективность работы навигационных решений и помехоустойчивость ГЛОНАСС. Существует значительное количество специальных и гражданских приложений, где малые размеры и высокая чувствительность навигационного приемного оборудования имеют решающее значение.

Для решения новых задач в новых условиях Постановлением Правительства № 189 от 3 марта 2012 года в 2012 году стартовала новая федеральная программа «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012-2020 годы».

Начиная с 2012 года система ГЛОНАСС движется в направлении эффективного решения задач ПНТ в интересах обороны, безопасности и социально-экономического развития страны в ближайшем и отдаленном будущем.

В новой федеральной программе учтены:

• Поддержка ГЛОНАСС с гарантированными характеристиками на конкурентном уровне
• Развитие ГЛОНАСС в направлении расширения возможностей с целью достижения паритета с международными навигационными спутниковыми системами и лидерства Российской Федерации в области спутниковой навигации
• Использование ГЛОНАСС на территории РФ и за рубежом

Уровень расширения возможностей ГЛОНАСС определяется рядом направлений развития, основными из которых являются:

1. Разработка структуры орбитальной группировки ГЛОНАСС
2. Переход на использование навигационных спутников нового поколения «ГЛОНАСС-К» с расширенными возможностями
3. Развитие наземного сегмента управления ГЛОНАСС, включая расширение сегмента орбиты и часов ГЛОНАСС
4. Дизайн и разработка дополнений:

• Система дифференциальной коррекции и контроля
• Глобальная система высокоточного определения информации о навигации, орбите и часах в реальном времени для гражданских пользователей

Развитие системы ГЛОНАСС с учетом растущих требований пользователей и конкурентоспособность системы во многом определяется возможностями космического сегмента ГЛОНАСС.Расширения возможностей спутников ГЛОНАСС из поколения в поколение перечислены в таблице ниже.

eCall / ЭРА-ГЛОНАСС | u-blox

eCall и ЭРА-ГЛОНАСС — это европейские и российские инициативы по объединению мобильной связи и спутникового позиционирования для оказания быстрой помощи автомобилистам в случае столкновения.

Системы, первая из которых основана на GPS, а вторая — на ГЛОНАСС, отслеживают автомобильные датчики на предмет таких событий, как срабатывание подушки безопасности, чтобы автоматически передавать информацию о местоположении и вызывать помощь через экстренную сотовую службу. Мотивация для обеих систем — снижение последствий дорожно-транспортных происшествий в Европе и России.

При активации автомобильные системы автоматически инициируют экстренный вызов, передавая голос и данные (включая данные о местоположении) непосредственно в ближайший пункт ответа общественной безопасности, чтобы определить, следует ли отправлять спасательные службы в известное место.

Основными функциями обеих систем является встроенный компьютер, который непрерывно контролирует датчики столкновения и спутниковый приемник позиционирования, чтобы инициировать автоматические данные и полнодуплексный голосовой вызов через выделенный беспроводной модем (например, GSM, UMTS) в случае чрезвычайной ситуации. Возможность внутриполосного модема, способность передавать данные по голосовому каналу, является ключевым требованием для обеих систем. Цель состоит в том, чтобы оборудовать все автомобили в ЕС и России специализированным оборудованием либо в качестве первого блока в новых автомобилях, либо в уже существующих автомобилях (послепродажные устройства).

В связи с приближающимся развертыванием ЭРА-ГЛОНАСС и eCall разработка автомобильных терминалов идет полным ходом. Правильный выбор компонентов имеет большое влияние на время выхода на рынок. Важными факторами, которые следует учитывать, являются ноу-хау поставщика и способность поддерживать требования к проектированию подсистем GPS / ГЛОНАСС и GSM / UMTS, всесторонняя поддержка программного обеспечения, сертификация беспроводного модема, прямая совместимость с технологиями будущего, а также способность поставлять высококачественные автомобильные компоненты в больших объемах.u ‑ blox предоставляет компоненты для беспроводной связи и приемника GPS / ГЛОНАСС как для eCall, так и для ЭРА-ГЛОНАСС, которые соответствуют этим критериям. Для получения более подробной информации о решениях u ‑ blox и тестовой среде для eCall и ЭРА-ГЛОНАСС свяжитесь с u ‑ blox.

Дополнительная литература:
Технический документ: «Европейский eCall будет развернут в 2015 году» (английский PDF, корейский PDF)
2-страничный флаер: eCall / ERA-GLONASS: решения u ‑ blox для экстренного реагирования
Примечание по применению: eCall / ERA Внедрение ГЛОНАСС в беспроводных модулях u ‑ blox
Технический документ: комплексный подход u ‑ blox к мульти-GNSS-позиционированию

Россия запускает навигационный спутник Глонасс — Spaceflight Now

Ракета-носитель «Союз» и разгонный блок «Фрегат» в субботу успешно доставили модернизированный российский навигационный спутник Глонасс на орбиту на высоте почти 12 000 миль над Землей.

Новый спутник присоединяется к 24 активным навигационным космическим кораблям в составе флота Глонасс, российского аналога Глобальной системы позиционирования США.

Миссия вылетела в 3:08:42 п.м. EDT (1908: 42 GMT) Суббота на борту российской ракеты «Союз-2.1b» с космодрома Плесецк, военной стартовой базы, расположенной примерно в 800 километрах к северу от Москвы, по данным российского министерства обороны.

Взлет произошел в 22:08. Московское время.

Направляясь к юго-востоку от Плесецка, ракета «Союз» сбросила четыре керосиновых ускорителя примерно через две минуты после старта, а затем сбросила аэродинамический кожух, закрывающий спутник Глонасс, после выхода в космос.Активная ступень «Союз» остановилась и отделилась примерно пять минут до начала полета, после чего произошло зажигание двигателя РД-0124 третьей ступени.

Двигатель третьей ступени отключился примерно через девять минут после старта, и разгонный блок «Фрегат» был развернут, чтобы начать серию маневров по выводу спутника «Глонасс» на заданную орбиту.

Двигатель «Фрегат» трижды загорелся, чтобы вывести полезную нагрузку «Глонасс» на круговую орбиту с высотой более 11 900 миль (19 100 км) и наклонением 64.8 градусов. Разгонный блок «Фрегат» выпустил космический корабль «Глонасс» примерно через три с половиной часа после старта.

Российские официальные лица заявили, что спутник Глонасс расширил свои солнечные батареи, и наземные группы установили контакт с космическим кораблем. Официальные лица заявили, что все системы на борту спутника после запуска в субботу работали нормально.

Полезная нагрузка, запущенная в субботу, является третьим космическим аппаратом в российской серии навигационных спутников Глонасс К, которые инженеры сконструировали так, чтобы они работали дольше и передавали больше навигационных сигналов.Первые два спутника Глонасс К запущены в 2011 и 2014 годах.

Спутники Глонасс К весят около 2060 фунтов или 935 килограммов, что несколько меньше, чем спутники Глонасс М предыдущего поколения.

Предполагается, что спутник Глонасс К будет работать в течение 10 лет, что является улучшением по сравнению с семилетним расчетным сроком службы предыдущих спутников, и имеет пять навигационных каналов, включая новый гражданский сигнал L-диапазона. Новые корабли легче, вырабатывают больше электроэнергии и созданы на базе негерметичного автобуса «Экспресс 1000К», построенного МКС имени Решетнева в Железногорске, Россия.

Спутник, запущенный в субботу, также использует больше оборудования российского производства, чем предыдущие космические аппараты Глонасс. Это изменение было внесено в конструкцию Глонасс К из-за международных санкций против России.

«Замена орбитальной группировки космическими аппаратами Глонасс К обеспечит стабильную работу российской навигационной системы и повысит точность ее навигационных определений до десятков сантиметров», — говорится в сообщении Минобороны.

По состоянию на понедельник флот Глонасс состоит из 24 активных спутников, плюс новый космический корабль, запущенный в субботу, и еще три, работающих в качестве запасных, проходящих техническое обслуживание и выполняющих боевые испытания. Сеть, которая управляется российскими военными, но также используется гражданскими лицами во всем мире, требует обслуживания 24 спутников, размещенных на трех орбитальных самолетах, для обеспечения глобального навигационного покрытия.

Ожидается, что Минобороны России назовет новый спутник Глонасс Космос 2547 в соответствии со схемой наименования российских военных космических кораблей.

Написать автору по электронной почте.

Следите за сообщениями Стивена Кларка в Twitter: @ StephenClark1.

IMO и GNSS — внутри GNSS

Морской сектор является движущей силой мировой экономики, поскольку на суда приходится более 80% мировой торговли. Суда и порты привыкли полагаться на глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS) в огромном количестве приложений, касающихся положения, скорости и точного всемирного и местного времени.

Морской сектор является движущей силой мировой экономики, поскольку на суда приходится более 80% мировой торговли.Суда и порты привыкли полагаться на глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS) в огромном количестве приложений, касающихся положения, скорости и точного всемирного и местного времени.

Возможно, неудивительно, что последствия отказа GNSS в морском секторе в течение пяти дней могут стоить 1,1 миллиарда фунтов стерлингов потерянной валовой добавленной стоимости (ВДС) только в Соединенном Королевстве (или около 1,4 миллиарда долларов США) — согласно недавнему исследованию London Economics, заказанному Innovate UK, Космическим агентством Великобритании и Королевским институтом навигации.[Подробнее об этом исследовании см. Брюссельский обзор в выпуске Inside GNSS за июль / август 2017 года.]

Угроза нарушения работы GNSS для самих судов является реальной. Ранее в этом году сообщалось о помехах GPS в Черном море, от которых пострадали 20 судов. Береговая охрана США предупредила, что в 2015 году произошла внезапная потеря сигнала GPS на нескольких судах, следующих из порта за пределами США. ECDIS), что привело к отсутствию данных GPS для определения местоположения, входов радиолокационной информации о скорости относительно земли, ввода скорости гироскопа и потери возможностей предотвращения столкновений на дисплее радара ECDIS.

Однако суда не полагаются только на GNSS для определения местоположения. Капитан судна также может установить радар или пересечь пеленг с помощью компаса; наземная радионавигация; даже секстанты. Это позволяет судам смягчить последствия нарушения работы GPS.

Международной конвенции по охране человеческой жизни на море (СОЛАС) требуют, чтобы торговые суда имели на борту приемник для GNSS или наземной радионавигационной системы или другие средства, пригодные для использования в любое время в течение предполагаемого рейса для установления и обновлять положение корабля автоматически.Но они также должны иметь компас, устройство для пеленгации и резервные устройства для ECDIS.

Организация, которая наблюдает за СОЛАС и уполномочена принимать требования к перевозкам, эксплуатационные требования и стандарты производительности для мирового судоходства, — это Международная морская организация (ИМО). IMO (первоначально известная как Межправительственная морская консультативная организация или IMCO) — это специализированное учреждение Организации Объединенных Наций, отвечающее за разработку правил безопасности судов и безопасности на море, а также предотвращение загрязнения с судов.

ИМО не эксплуатирует системы GNSS, но играет важную роль в принятии и признании всемирных радионавигационных систем, которые могут использоваться международным судоходством.

Когда ИМО начала свою работу в качестве международного регулирующего органа по судоходству в 1959 году, одной из ее первых задач было принятие пересмотренного договора СОЛАС для обновления договора СОЛАС 1948 года. (Самый первый договор СОЛАС был принят в 1914 году после катастрофы на Титанике, а другая версия была принята в 1929 году.)

Когда ИМО приняла СОЛАС 1960 года, наземные радионавигационные системы, включая Decca Navigator и Loran A, уже находились в эксплуатации. В этих системах судовой радиоприемник будет измерять передачи от групп радиопередатчиков, посылающих сигналы одновременно или в контролируемой последовательности. Измеряя разность фаз между одной парой передач, можно установить линию положения. Второе измерение, проведенное с другой пары станций, дает вторую линию, а пересечение двух линий дает положение судна.

В главе V, посвященной безопасности мореплавания, СОЛАС 1960 года содержится требование о том, чтобы суда валовой вместимостью более 1600, совершающие международные рейсы, были оснащены радиопеленгаторами — требование, восходящее к Конвенции СОЛАС 1948 года. Аппарат должен был соответствовать системным требованиям, изложенным в главе IV СОЛАС по радиотелеграфии и радиотелефонии (глава IV СОЛАС теперь называется «Радиосвязь»).

К концу 1960-х — началу 1970-х годов радионавигационные системы Loran C и Differential Omega также начали работать в основных районах Мирового океана, и они были объединены с ранними компьютерными технологиями для получения электронных распечаток местоположения корабля.Система «Чайка» тогдашнего Советского Союза также вступила в строй.

За это время государства-члены ИМО все больше осознавали важность использования навигационных систем для обеспечения безопасности на море и предотвращения загрязнения моря, например, как средство предотвращения опасностей. В 1968 году ИМО рекомендовала, чтобы суда, перевозящие нефть или другие ядовитые или опасные грузы навалом, имели «эффективное электронное устройство определения местоположения» (резолюция A.156 (ES.IV) Ассамблеи Рекомендация по перевозке оборудования электронного определения местоположения ).

Комитет ИМО по безопасности на море также обратил внимание на возможность точного определения местоположения, которую могут обеспечить спутники. Как и в случае с другими разработками в области технологий судоходства, ИМО заботилась о том, чтобы пользователь извлек выгоду из новой технологии и чтобы такие новые системы по крайней мере соответствовали согласованным стандартам производительности.

Рекомендация по стандартам точности для навигации, принятая Ассамблеей ИМО в 1983 г. (резолюция A.529 (13)), содержала «руководство для администраций по стандартам точности навигации для оценки систем определения местоположения, в частности радионавигационных систем, включая спутниковые системы ».За пределами входов в гавань и подходов к ней был установлен порядок точности «4% расстояния от опасности с максимальным значением 4 морских мили».

Это было довольно умеренное требование по сравнению с сегодняшними системами.

Тем временем Комитет по безопасности на море начал рассматривать вопрос о том, следует ли требовать от судов — в обязательном порядке — иметь средства приема передач от подходящей радионавигационной системы на протяжении всего предполагаемого рейса.

Было начато исследование для изучения эксплуатационных требований (включая потребность в надежности и низкой стоимости для пользователей) и того, как такие системы могут быть признаны или приняты ИМО.

Отчет об исследовании всемирной радионавигационной системы был принят Ассамблеей ИМО в 1989 г. (резолюция A.666 (16)). В нем дается подробный обзор различных наземных радионавигационных систем, которые в то время работали (Дифференциальная Омега, Лоран-С, Чайка), а также спутниковых систем, находящихся в стадии разработки. Это были Глобальная система позиционирования (GPS) (США) и ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) (тогда Советский Союз — теперь в составе Российской Федерации).Было решено, что ИМО разработает стандарты характеристик для приемников GPS и ГЛОНАСС.

Исследование показало, что для ИМО нецелесообразно финансировать всемирную радионавигационную систему. Однако роль ИМО будет заключаться в проверке соответствия радионавигационных систем установленным критериям, прежде чем они будут приняты. Радионавигационная система, принятая ИМО, должна быть надежной, недорогой для пользователя, отвечать общим навигационным потребностям, обеспечивать точность не ниже стандартов, принятых в 1983 году, и иметь 99 баллов.Доступность 9%.

В исследовании также рекомендуется не рассматривать изменения требований к перевозкам до тех пор, пока радионавигационная спутниковая система не обеспечит всемирный охват.

В 1995 году обновленное исследование было принято в качестве политики ИМО по признанию и принятию подходящих радионавигационных систем, предназначенных для международного использования во всемирной радионавигационной системе (резолюция A.815 (19)). В этом исследовании также признается необходимость предоставления информации о местоположении для поддержки Глобальной морской системы при бедствии и безопасности (ГМССБ) путем определения местоположения терпящих бедствие судов.Были признаны потребности в высокоскоростных судах, таких как быстрые паромы, и в исследовании было отмечено, что судам, работающим на скорости выше 30 узлов, могут потребоваться более строгие требования к точности.

Стандарты характеристик для судового приемного оборудования GPS были также приняты в 1995 году, а для приемников ГЛОНАСС — в 1996 году. GPS стала полностью функциональной в 1995 году, а ГЛОНАСС — в 1996 году. Обе системы были признаны ИМО в качестве компонентов всемирной радионавигационной системы в 1996 году.

Удовлетворение потребностей морских пользователей
Государства-члены ИМО признали необходимость смотреть в будущее, чтобы гарантировать, что любая будущая GNSS будет удовлетворять потребности морских пользователей.«Морские требования к будущей глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS)» были разработаны и приняты Ассамблеей ИМО в 1997 году (резолюция A.860 (20)). Это подчеркнуло необходимость того, чтобы ИМО продолжала играть роль в мониторинге развития и обеспечении того, чтобы любая будущая GNSS соответствовала требованиям ИМО, включая требования к точности навигации, целостности обслуживания, доступности, надежности и зоне действия.

В 2000 году, когда системы GPS и ГЛОНАСС теперь полностью функциональны и обеспечивают требуемую степень надежности, ИМО продвинулась вперед, приняв обязательные требования к перевозкам для GNSS.

Пересмотренная глава V СОЛАС (Безопасность мореплавания), вступившая в силу в 2002 году, требует, чтобы на судах был приемник GNSS или наземной радионавигации, чтобы автоматически определять и обновлять местоположение судна для использования в любое время в течение всего рейса. .

ИМО также приняла резолюции MSC по обновленным стандартам производительности для приемного оборудования судовой глобальной системы позиционирования (GPS) (MSC.112 (73)), для приемного оборудования ГЛОНАСС (MSC.113 (73)), для судового DGPS и морской радиосвязи ДГЛОНАСС. Приемное оборудование радиомаяка (MSC.114 (73)) и для судовой комбинированной приемной аппаратуры GPS / ГЛОНАСС (MSC.115 (73)).

Отражая повышенную точность позиционирования, обеспечиваемую GPS и ГЛОНАСС, в 2003 году Ассамблея ИМО приняла обновленную резолюцию, определяющую политику ИМО в отношении признания и принятия подходящих радионавигационных систем, предназначенных для международного использования (резолюция A.953 (23) ).

Это постановление сделало требуемые стандарты точности более строгими (отменив стандарты, согласованные в 1983 г.): на входе в гавань, подходах к гавани и прибрежных водах ошибка позиционной информации не должна превышать 10 метров с вероятностью 95%.В океанских водах система должна предоставлять информацию о местоположении с погрешностью не более 100 метров с вероятностью 95%.

В 2011 году ИМО дополнительно обновила политику ИМО по признанию и принятию подходящих радионавигационных систем, предназначенных для международного использования (резолюция A.1046 (27)), предложив правительствам информировать ИМО об оперативном развитии любых подходящих радионавигационных систем, которые могут быть рассматривается для использования на судах по всему миру.

В резолюции также содержится конкретная просьба к Комитету по безопасности на море признать системы, соответствующие требованиям ИМО.Такое признание будет означать, что ИМО признает, что система способна предоставлять адекватную информацию о местоположении в пределах своей зоны покрытия и что перевозка принимающего оборудования для использования с системой удовлетворяет соответствующим требованиям Конвенции СОЛАС.

Признаны новые поставщики GNSS
Навигационная спутниковая система (BDS) BeiDou, предложенная Китайской Народной Республикой, была разработана в 2000-х годах, и ИМО было предложено разработать стандарты характеристик для приемников BDS.Стандарты деятельности приняты в 2014 году (резолюция MSC.379 (93)).

BDS была признана компонентом всемирной радионавигационной системы в 2014 году. Ожидается, что полная работоспособность BeiDou будет достигнута к 2020 году. В признании IMO (SN.1 / Circ.329) отмечается, что статические и динамические Точность системы составляет 100 метров (95%), поэтому она не подходит для навигации на входах и подходах в гавани, а также в других водах, в которых свобода маневра ограничена.

Европейская глобальная навигационная спутниковая система Galileo была разработана и представлена ​​ИМО в качестве будущего компонента GNSS в начале 2000-х годов. Стандарты характеристик судовых приемников Galileo были приняты ИМО в 2006 году (резолюция MSC.233 (82)). MSC признал Galileo в 2016 году (SN.1 / Circ.334), отметив, что в будущем статическая и динамическая точность системы Galileo, как ожидается, будет лучше 10 метров с вероятностью 95%, с целостностью, обеспечиваемой Методы автономного мониторинга целостности приемника (RAIM).Как только будет достигнута полная эксплуатационная способность, он будет пригоден для навигации на входе в гавань, подходах к гавани и прибрежных водах. Ожидается, что к 2020 году также будет достигнута полная эксплуатационная готовность Galileo.

Еще одна система, Индийская региональная навигационная спутниковая система (IRNSS) — теперь также известная в Индии как NaVIC (навигационная индийская группировка) — сейчас рассматривается ИМО. Стандарты характеристик приемного оборудования IRNSS будут разработаны к 2019 году, и будет оценена возможность его признания в качестве части всемирной радионавигационной системы.

Многосистемное судовое радионавигационное приемное оборудование
Между тем, в июне 2015 года Комитет по безопасности на море принял эксплуатационные стандарты для многосистемного судового радионавигационного приемного оборудования, чтобы гарантировать, что суда снабжены надежным оборудованием определения местоположения, подходящим для использования с доступные радионавигационные системы на протяжении всего рейса (резолюция MSC.401 (95), обновленная MSC.432 (98)).

Такое оборудование может позволить совместное использование текущей и будущей радионавигации, а также дополнительных систем для предоставления данных о местоположении, скорости и времени в морской навигационной системе.

Всемирная радионавигационная система будущего
По мере развития технологий всемирную радионавигационную систему можно также рассматривать в контексте более широкой стратегии ИМО для электронной навигации, утвержденной в 2008 году, которая предназначена для для удовлетворения нынешних и будущих потребностей пользователей за счет гармонизации морских навигационных систем и поддержки береговых служб.

Ключевой элемент стратегии электронной навигации относится к системам определения местоположения, которые должны будут удовлетворять потребности пользователей с точки зрения точности, целостности, надежности и избыточности системы в соответствии с уровнем риска и объемом трафика.

Подробный план реализации стратегии электронной навигации (SIP), утвержденный в 2014 году, устанавливает структуру и дорожную карту задач, которые необходимо будет реализовать или выполнить в будущем, чтобы реализовать пять приоритетных решений электронной навигации. одним из них является повышение надежности, устойчивости и целостности оборудования мостика и навигационной информации, а другим — интеграция и представление доступной информации на графических дисплеях, получаемой через оборудование связи.

ИМО продолжит наблюдение за всемирной радионавигационной системой и сыграет роль в распознавании систем, которые могут быть разработаны в будущем. ИМО также играет роль в обеспечении надежности, целостности и отказоустойчивости таких систем.

Разработка спутниковых систем определения местоположения — GNSS — позволила значительно повысить стандарты точности, необходимые для таких систем, и, несомненно, способствовала повышению безопасности, эффективности и защите окружающей среды на море.

Это имеет значение как для требований к перевозке навигационного оборудования, так и для человеческого фактора с точки зрения требований к обучению.

ИМО будет продолжать предоставлять форум для тщательного рассмотрения любых требований, чтобы поддерживать требования к перевозкам, признавая значительную ценность и использование GNSS, но также и для того, чтобы гарантировать, что альтернативные системы по-прежнему требуются для большей отказоустойчивости и избыточности.

IMO
Международная морская организация — это специализированное учреждение Организации Объединенных Наций, отвечающее за безопасность судоходства и предотвращение загрязнения моря судами.

Спутниковый лазер для определения дальности до GPS и ГЛОНАСС

GPS LRA были сконструированы Российским институтом космической техники и по конструкции аналогичны используемым на спутниках ГЛОНАСС. Однако общая отражающая площадь намного меньше из-за ограниченного пространства для установки спутников GPS. GPS-35 и GPS-36 были развернуты с LRA в рамках эксперимента NAVSTAR-SLR. Первыми спутниками, которые будут развернуты с LRA в рабочем режиме, будут GPS-III, которые заменят существующие спутники GPS.Первый запуск спутника GPS-III запланирован на 2016 г., но запуск первой машины, оснащенной LRA, состоится не ранее 2019 г. (Thomas and Merkovitz 2014).

У каждого световозвращателя GPS-35/36 задняя отражающая поверхность покрыта алюминием. Матрица ретрорефлекторов GPS состоит всего из 32 угловых кубов из плавленого кварца (для ГЛОНАСС количество угловых кубов варьируется от 112 до 396), которые расположены на плоской панели чередующимися рядами из четырех или пяти кубов.Размер массива равен \ (239 \ раз 194 \ раз 37 \) мм по длине, ширине и высоте соответственно.

Небольшой размер LRA вызывает трудности с отслеживанием спутников GPS для многих SLR станций, особенно в девяностые годы, из-за низкой энергии возвращаемых импульсов. С другой стороны, лучше определяется оптический центр (эффективная точка отражения) меньших решеток. Меньшие LRA подвержены меньшим изменениям эффективных точек отражения для разных углов падения.

RMS остатков для GPS и ГЛОНАСС

На рисунке 2 показано RMS остатков SLR для всех GPS и всех ГЛОНАСС w.r.t. 1-дневные спутниковые дуги (CF2) и средний день 3-дневных спутниковых дуг (CO2). Наибольшее среднеквадратичное значение остатков для результатов GPS за 1994 год с 35 и 41 мм для растворов CO2 и CF2, соответственно, тогда как наименьшее среднеквадратичное значение результатов за период 2000–2007 годов. В 2003 году среднеквадратичное значение остаточных выбросов составляло всего 16 мм для CO2. Многие составляющие вносят вклад в RMS остатков SLR: с одной стороны, все вопросы, связанные с моделированием спутниковых орбит (например, неправильное моделирование давления солнечного излучения), распространение микроволнового сигнала через тропосферу и ионосферу, а с другой стороны, все вопросы, связанные с сбор данных SLR (например,g., дрожание фотонных детекторов, проблемы калибровки) и вопросы, связанные с обработкой данных SLR (например, атмосферные задержки). Также важна точность определения смещений LRA и смещений микроволновых антенн. Несмотря на все эти проблемы, общее согласие и согласованность между решениями SLR и GPS находится на замечательном уровне около 20 мм с точки зрения RMS остатков SLR.

RMS остатков SLR для спутников GPS и ГЛОНАСС в 1994–2013 гг. Для однодневных спутниковых дуг (CF2) и 3-дневных спутниковых дуг (CO2)

Среднеквадратичное значение остатков SLR для ГЛОНАСС составляет 46 и 57 мм в 2002 году для растворов CO2 и CF2, соответственно, и снижено до 37 мм в 2013 году, что означает, что даже в последние годы точность орбит ГЛОНАСС не достигла этой орбит GPS.Однако количество наблюдений SLR на ГЛОНАСС существенно выросло в 2011 году, когда все больше и больше станций ILRS начали отслеживать всю группировку ГЛОНАСС. Среднегодовое количество SLR-наблюдений на двух спутниках GPS составляет 5400 с максимальным значением 8700 в 2005 году. Количество SLR-наблюдений на все спутники ГЛОНАСС варьируется от 10700 наблюдений в 2004 году (за этот период отслеживалось 3 спутника ГЛОНАСС) до 87000 в 2013 год, когда было отслежено все созвездие.

Рисунок 2 также показывает, что RMS остатков SLR обычно меньше для 3-дневных растворов CO2, чем для однодневных растворов CF2, в среднем на 4% для GPS и от 30% в 2002–2005 гг. До 1% в 2013 для ГЛОНАСС.Для GPS разница между CO2 и CF2 наибольшая в 1994 г. и в период 1999–2003 гг. В трехдневных решениях GNSS орбиты спутников непрерывны, параметры вращения Земли наложили непрерывность на границах суток, и в результате трехдневные решения намного более стабильны, чем однодневные решения GNSS. Lutz et al. (2015) изучили различные длины дуги орбит GPS и ГЛОНАСС и обнаружили, что создание решений для 3-дневной дуги улучшает, в частности, оценки полярных скоростей и координат геоцентра.На рисунке 2 показано, что определение 3-дневной дуги является преимуществом, в частности, для неполных спутниковых группировок, наблюдаемых разреженной и неоднородно распределенной наземной сетью приемников ГЛОНАСС в первые годы внедрения решений ГЛОНАСС (то есть до 2009 г.).

После 2008 года CO2 и CF2 показывают одинаковые характеристики для спутников GPS. На рисунке 2 показано, что после 2008 г. среднеквадратичное значение невязок увеличивается в обоих решениях, что может быть связано, с одной стороны, с увеличением числа вновь установленных станций SLR, которые не были учтены в решении ITRF2008 и имеют только приблизительные координаты в SLRF2008, и, с другой стороны, это может быть связано с процессом старения спутников GPS.Спутники GPS Block IIA были рассчитаны на 7,5 лет, тогда как их реальный срок службы был в три раза больше (около 21 года). Ожидалось, что центр масс спутников GPS изменит свое положение на 4,6 мм. ^{Footnote 9} в направлении \ (Z \) в течение 7,5-летнего срока службы миссии из-за сгорания топлива во время маневров спутника. В этом исследовании мы используем среднее значение смещения LRA относительно. центр масс спутника за весь период, что также может способствовать увеличению RMS остатков SLR в последние годы миссии.

В следующих разделах обсуждаются только результаты по CO2, так как растворы CO2 обладают лучшими характеристиками по сравнению с CF2.

Остатки, связанные со станцией

На рисунке 3 показаны средние значения остатков SLR (средние SLR) для наиболее эффективных станций SLR, при этом среднеквадратичные значения остатков показаны в виде столбцов ошибок. Для большинства станций средние значения SLR отрицательны со средними значениями \ (- 12,8 \) и \ (- 13,5 \) мм для GPS-35 и GPS-36 соответственно. Однако средние невязки одинаковы для обоих спутников в случае наиболее эффективных SLR-станций, что указывает на то, что смещения связаны с лазером, типами детекторов и режимами обнаружения, используемыми на разных SLR-станциях.

Средние невязки остатков SLR для спутников GPS в 1994–2013 гг. Для наиболее эффективных SLR станций. Станции отсортированы по общее количество собранных SLR наблюдений

Рисунок 4 показывает, что смена оборудования также влияет на расчетные остатки SLR. В Циммервальде (7810) первые наблюдения GPS-36 были собраны в 1998 году с использованием вторичной длины волны титан-сапфирового лазера (синий лазер), но в то время станция могла отслеживать спутники GPS только ночью.В 2002 году была установлена ​​новая фотоумножительная трубка для инфракрасного лазера, позволяющая вести дневное слежение. В Циммервальде до 2008 года использовалась двойная приемная система: для голубого лазера использовалась система компенсированных однофотонных лавинных диодов (CSPAD) (с двумя заменами в 2003 и 2006 годах), а для инфракрасного лазера использовался фотоумножитель. Различные длины волн и разные детекторы показали систематические отклонения между инфракрасным и синим лазерными диапазонами (например, Schillak 2013). Лазер в Циммервальде был заменен на Nd: YAG в марте 2008 г. (Gurtner et al.2009 г.). С тех пор станция использует только зеленый лазер (вторичная длина волны) с детектором CSPAD, работающим в низкоэнергетическом режиме (обнаруживая от одиночных до нескольких фотонов). Эти усовершенствования оборудования отражены в различных значениях средних смещений SLR для Циммервальда на рис. 4. На станции Яррагади (7090) в 1998 году была установлена ​​новая приемная система. После этого события среднее значение SLR для Яррагади стабильно на уровне \ (- От 20 \) до \ (- 30 \) мм. Никаких изменений не произошло, несмотря на замену микроканального пластинчатого детектора в 2009 году, которая позволила отслеживать спутники GNSS в дневное время.

Средние значения остатков SLR для GPS-36 в 1994–2013 гг. Для наиболее эффективных SLR станций

Средняя невязка всех пикетов (см. Рис. 4, крайний правый столбец) принимает максимальное значение между 1999 и 2002 гг. (Примерно \ (- 23 \) мм) и после 2010 г. (\ (- 14 \) мм), тогда как самый маленький в 1995 году (\ (- 3 \) мм). Можно было бы ожидать линейного изменения среднего SLR из-за изменения центра масс спутника в течение срока службы спутника, а не сигнатуры с двумя минимумами и двумя максимумами.Таким образом, вариации средних смещений в основном связаны с заменой оборудования на станциях SLR, но они также могут быть связаны с некоторыми неверно смоделированными членами ионосферной задержки более высокого порядка в решениях для микроволновых систем GNSS. На основе анализа данных GOCE было обнаружено, что моделирование ионосферной задержки высокого порядка, предложенное Конвенциями IERS 2010, не может полностью учесть большие задержки микроволнового сигнала в ионосфере в периоды высокой солнечной активности (Jäggi et al. 2015) . Задержка ионосферного сигнала высокого порядка GNSS может быть недооценена при использовании априорных карт ионосферы с недостаточным пространственным и временным разрешением, что приводит к усреднению больших кратковременных задержек сигнала в ионосфере.Периоды максимальных отрицательных средних значений SLR соответствуют периодам наивысшей солнечной и, следовательно, самой высокой активности ионосферы. Вопросы, связанные с моделированием ионосферных запаздываний высокого порядка в решениях ГНСС СВЧ, требуют дальнейшего анализа.

Эффект спутниковой сигнатуры

Размер плоских бортовых лазерных решеток и разброс оптических импульсов из-за отражения от нескольких отражателей является одним из основных источников ошибок в SLR, и его часто называют эффектом спутниковой сигнатуры (Otsubo et al. al.2001).

Для однофотонных систем средняя точка отражения совпадает с центром массива, поскольку она соответствует центру тяжести остаточной гистограммы. Поскольку каждый обнаруженный фотон может исходить от любого из ретрорефлекторов, пространственное распределение всего массива отображается на основе многих обнаружений (Otsubo et al. 2015). Таким образом, в SLR-станциях, работающих в однофотонном режиме, отсутствуют проблемы, связанные с разными углами падения лазерного луча для плоских LRA. Herstmonceux (7840) — единственная станция, работающая строго на однофотонном уровне с использованием режима Гейгера, так что она способна производить только одно обнаружение за лазерный выстрел после включения стробирующей подсистемы (Wilkinson and Appleby 2011). .Грац (7839) и Циммервальд (после 2008 г.) также используют детекторы CSPAD с низкой скоростью отражения, что позволяет лазерному излучению от этих станций минимизировать эффект сигнатуры спутника.

SLR станции NASA, например, McDonald (7080), Yarragadee (7090), Greenbelt (7105) и Monument Peak (7110), как правило, оснащены микроканальными пластинами с высоким уровнем обнаружения (многофотонный режим). . Эффективный размер массива, который является мерой разброса оптических импульсных сигналов из-за отражения от нескольких отражателей, выше для высокоэнергетических систем обнаружения, поскольку время обнаружения определяется на некотором пороговом уровне на переднем фронте отраженного сигнала. пульс.Otsubo et al. (2001) обнаружили, что эффективный размер массива для спутников ГЛОНАСС старого класса с большими LRA (396 угловых кубов) составляет от +0,1 до +0,3 м для многофотонных систем, тогда как он составляет от \ (- 0,1 \) до +0,1 м. для однофотонных систем. Эта разница эквивалентна измеренным диапазонам на 15–45 мм короче, чем ожидалось, для систем многофотонного обнаружения, наблюдающих спутники ГЛОНАСС при малых и больших углах возвышения.

Рисунок 4 показывает, что станции НАСА SLR (7080, 7090, 7105, 7110), наблюдающие в многофотонном режиме, имеют большие отрицательные средние значения SLR, обычно от \ (- 10 \) до \ (- 35 \) мм, тогда как станции, работающие с низким уровнем возврата (7810 после 2008 г., 7839, 7840), имеют средние значения SLR от +10 до \ (- 15 \) мм.Это ясно показывает, что системно-зависимые поправки смещения LRA, аналогичные тем, которые используются Рабочей группой анализа ILRS для LAGEOS и Etalon (Otsubo and Appleby 2003), а в будущем также для Ajisai (Otsubo et al. 1999), LARES, Stella и Starlette (Otsubo et al. 2015) срочно необходимы для спутников GNSS.

Принимая только остатки от Herstmonceux (7840), работающего строго в однофотонном режиме, среднее значение SLR за период 1995–2010 гг. ^{Footnote 10} составляет \ (- 4,2 \) мм с наклоном \ (- 0.65 \) мм / год, что немного больше ожидаемого изменения центра масс спутника в течение срока службы спутника (номинальное значение \ (- 0,61 \) мм / год при 7,5-летнем сроке службы спутника, и \ (- 0,23 \) мм / год при условии существования спутника 21 год). Это небольшое значение среднего SLR указывает на то, что наблюдения GNSS на основе микроволновых и оптических сигналов SLR в настоящее время совпадают на уровне нескольких миллиметров. Согласованность между обоими методами космической геодезии может быть дополнительно увеличена за счет учета геофизических и технических различий между микроволновыми и оптическими методами космической геодезии (см. Следующий раздел).

Средние невязки GPS-SLR: сводка

Таблица 2 суммирует средние SLR и RMS остатков для двух спутников GPS, оснащенных LRA. Среднее смещение меньше, чем в предыдущих исследованиях. Очень раннее сравнение орбит GNSS на основе SLR и микроволнового диапазона, проведенное Павлисом (1995), показало различия в радиальном направлении 36–89 мм при RMS 77–98 мм. Flohrer (2008) сообщил о смещении \ (- 35 \) и \ (- 38 \) мм для GPS-35 и GPS-36 соответственно. Thaller et al.(2011) сообщили о смещениях в \ (- 19 \) и \ (- 26 \) мм. Наше исследование показывает средние смещения \ (- 12,8 \) и \ (- 13,5 \) мм для GPS-35 и GPS-36 соответственно. Уменьшение средних смещений SLR было достигнуто за счет

• моделирование альбедо Земли и давления инфракрасного переизлучения (около 10 мм) (Родригес-Солано и др. 2012),

  Таблица 2 Характеристики наблюдения SLR со спутников GPS

• моделирование тяги антенны (5–10 мм),

• , использование согласованного опорного кадра (идентичные масштабы опорных кадров в IGb08 и SLRF2008) и улучшенное моделирование фазового центра в igs08.atx.

В прежних реализациях наземной системы отсчета, специфичных для техники, масштаб был другим, например, в SLRF2005 и IGS05. В настоящее время во всех космических геодезических методах используются системы координат с масштабным определением ITRF2008.

В данном исследовании средние значения остатков SLR для спутников GPS находятся на уровне \ (- 13 \) мм. Однако это можно уменьшить, используя

• .

  поправок к нагрузке атмосферного давления для устранения систематических эффектов, связанных с погодозависимостью решений SLR, т.е.э., так называемый эффект голубого неба,

• моделирование временных изменений центра масс спутника в течение срока службы спутника,

• моделирование вариаций эффективных точек отражения для разных углов падения для разных детекторов SLR и спутниковых ретрорефлекторов,

• улучшенное моделирование давления солнечной радиации на спутники GNSS,

• улучшенное моделирование ионосферных задержек высшего порядка для сигналов GNSS,

• улучшенных значений смещения спутниковых антенн СВЧ диапазона.

Sośnica et al. (2013) показали, что эффект голубого неба составляет в среднем 1 мм и может достигать 4,4 мм для континентальных SLR станций. Арнольд и др. (2015) показали, что средние остатки SLR для спутников GPS уменьшаются примерно на 2 мм с использованием расширенной модели ECOM для воздействия давления солнечной радиации. Изменение центра масс спутника может быть причиной смещения до 5 мм, тогда как вариации эффективных точек отражения для разных углов падения для разных приемных систем зависят от эффективного размера ретрорефлектора и могут даже достигать значений до до 22 мм для крупногабаритных LRA ГЛОНАСС Otsubo et al.(2001).

Thaller et al. (2012b) обнаружили, что смещения микроволновых антенн IGS08 не соответствуют масштабу SLR опорного кадра ITRF2008. Расчетные смещения спутниковых антенн составляют \ (- 86 \) и \ (- 110 \) мм для спутников GPS и ГЛОНАСС соответственно. Springer et al. (2009) нашли поправки на смещение антенны относительно официальные значения igs05.atx превышают значения \ (- 300 \) мм для некоторых спутников GNSS с использованием анализа решений только для GNSS и GNSS-SLR. Большие значения поправок смещения спутниковой антенны (даже \ (- 300 \) мм) по сравнению с малым средним значением w для SLR.r.t. Орбиты GNSS (примерно \ (- 13 \) мм) указывают на то, что неточные смещения микроволновых антенн должны быть поглощены параметрами, полученными из GNSS, кроме спутниковых орбит, например, часами спутника или приемника, задержками в тропосфере, фазовой неоднозначностью или вертикальной составляющей. координат станции. Таким образом, мы делаем вывод, что оставшиеся смещения между решениями SLR и GNSS в наибольшей степени возникают из-за вариаций эффективных точек отражения для различных систем приема SLR, моделирования задержек в ионосфере высокого порядка, эффекта голубого неба и моделей GNSS. давления солнечной радиации.Последний будет рассмотрен в Разд. 5.

Дистанционное зондирование | Бесплатный полнотекстовый | Комбинирование спутниковых систем GPS, BeiDou и Galileo для передачи времени и частоты на основе наблюдений за фазой несущей

1. Введение

2. Математическая модель

PiG = ρiG + c (dtrG − dti, sG) + Ttrop + εi, PG

(1)

LiG = ρiG + c (dtrG − dti, sG) + Ttrop + NG + εi, LG

(2)

dtrC = t − tsysC = (t − tsysG) + (tsysG − tsysC) = dtrG + ISBsysGC

(6)

dtrE = t − tsysE = (t − tsysG) + (tsysG − tsysE) = dtrG + ISBsysGE

(7)

{PiG = ρiG + c (dtrG − dti, sG) + Ttrop + εi, PGLiG = ρiG + c (dtrG − dti, sG) + Ttrop + NG + εi, LGPiC = ρiC + c (dtrG + ISBsysGC − dti, sC ) + Ttrop + εi, PCLiC = ρiC + c (dtrG + ISBsysGC − dti, sC) + Ttrop + NC + εi, LCPiE = ρiE + c (dtrG + ISBsysGE − dti, sE) + Ttrop + εi, PELiE = ρiE + c (dtrG + ISBsysGE − dti, sE) + Ttrop + NE + εi, ΦE

(8)

X¯ = [x, y, z, dtrG, ISBsysGC, ISBsysGE, Ttrop, NG, NC, NE]

(10)

ΔTij = ti − tj = dtrG (i) −dtrG (j)

(11)

4. Результаты и обсуждение

5. Резюме и выводы

В этом исследовании представлен подход объединения спутниковых систем GPS, BeiDou и Galileo для передачи времени и частоты на основе наблюдений фазы несущей. Предоставляется математическая модель, и устанавливаются две временные привязки для оценки производительности комбинированного решения в отношении точности временного канала и стабильности частоты по сравнению с решениями одной системы для одного и того же временного канала.

Первое преимущество объединения систем GPS, BeiDou и Galileo — это увеличенное количество доступных спутников и улучшенная геометрия спутникового слежения. Среднее количество спутников увеличивается с 8,7 для только GPS, 4,7 для только BeiDou и 4,7 для только Galileo, до 18,1 для мультисистемы на станции NTS1, в частности, количество спутников выше 30 °, что обеспечивает более высокое качество наблюдения для определения параметра смещения часов приемника при передаче точного времени. Аналогичный вывод сделан на станции BRUX.Более того, комбинированная мультисистема может улучшить геометрию слежения за счет уменьшения TDOP. По сравнению с использованием только GPS TDOP для мультисистемы уменьшается с 1,13 до 0,54 на станции NTS1 и с 0,81 до 0,39 на станции BRUX, что на 52,2% и 51,9% соответственно.

Длительные и кратковременные ссылки оцениваются с точки зрения производительности временной передачи. Во всех случаях мультисистема производит меньше шума и дает более стабильный результат по сравнению с одиночными системами. Для длительной линии связи NTS1-BRUX шум в значении передачи времени для комбинации трех GNSS показывает улучшение на 18.8%, 59,4% и 35,0% по сравнению с только GPS, только BDS и только Galileo соответственно. Более того, временная и частотная стабильность несколько улучшена в мультисистеме при разном среднем времени. Среднее улучшение амплитуды временной и частотной стабильности составляет 12,9%, 62,3% и 36,0% по сравнению с только GPS, только BeiDou и только Galileo, соответственно. Поскольку краткосрочная линия связи NTS1-NTS2 содержит общий внешний опорный сигнал времени и частоты, изменение STD разницы тактовых импульсов приемника для мультисистемы показывает улучшение на 6.7%, 52,6% и 38,2% по сравнению с только GPS, только BDS и только Galileo соответственно.

Comments |0|