Глонасс возможности: Функциональные возможности системы тахографического контроля на основе ГЛОНАСС

Содержание

Функциональные возможности системы тахографического контроля на основе ГЛОНАСС


Мониторинг

Комплексное наблюдение и оценка состояния техники по интересующим параметрам в режиме реального времени: местоположение, скорость, пробег, наработка машин, состояние узлов и агрегатов техники, в том числе по датчикам бортовой системы контроля





Планирование

Осуществление оперативного и стратегического планирования на предприятии с учетом аналитических показателей работы техники





Анализ

Автоматизация процесса сбора и обработки аналитических данных по интересующим показателям работы техники.

Подготовка различных отраслевых отчетов как по одному, так и по группе транспортных средств





Учет

Автоматизированный сбор, измерение и хранение информации, как по конкретной единице техники, так и по их группе, за необходимый промежуток времени





Контроль

Контроль местоположения относительно зон и коридоров контроля, скорости и направления движения, состояния узлов и агрегатов техники





Оперативное управление

Оперативное управление, своевременное принятие мер за счет автоинформирования о выходе техники за переделы зон контроля, о фактах срабатывания аварийных датчиков, о состоянии техники, о необходимости проведения очередного ТО с указанием оставшейся до ТО наработки и т. д.

ГЛОНАСС — Российские космические системы

Глобальное навигационно-временное обеспечение неограниченного количества потребителей на земле, на море, в воздухе и в космосе. Доступ к гражданским сигналам системы предоставляется как российским, так и иностранным потребителям на безвозмездной основе без ограничений. ГЛОНАСС — российская спутниковая система навигации, одна из двух существующих в мире систем, принятых в эксплуатацию. Позволяет в абсолютно любой точке Земного шара, а также в космическом пространстве вблизи планеты определять местоположение и скорость объектов.

Принцип работы системы основан на измерении расстояния от объекта, координаты которого необходимо получить, до спутников, расположение которых известно с большой точностью. Таблица расположений называется альманахом. Полный альманах содержится в радиосигнале каждого спутника. Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных геометрических построений, на основе альманаха, можно вычислить положение объекта в пространстве.

Метод измерения расстояния от спутника до антенны приёмника основан на определённости скорости распространения радиоволн. Для осуществления измерения распространяемого радиосигнала, каждый спутник навигационной системы излучает сигналы точного времени, используя синхронизированные с системным временем атомные часы. При работе спутникового приёмника его часы синхронизируются с системным временем, и при дальнейшем приёме сигналов вычисляется задержка между временем излучения, содержащемся в самом сигнале, и временем приёма сигнала. Располагая этой информацией, навигационный приёмник вычисляет координаты антенны. Все остальные параметры движения (скорость, курс, пройденное расстояние) вычисляются на основе измерения времени, которое объект затратил на перемещение между двумя или более точками с определёнными координатами.

Основу орбитальной группировки в трёх орбитальных плоскостях составляют космические аппараты «Глонасс-М» и космические аппараты нового поколения «Глонасс-К».

Развитием проекта управляют Госкорпорация «Роскосмос» и АО «Российские космические системы», головная организация по ГЛОНАСС.

Глонасс мониторинг, принципы работы и задачи

ГЛОНАСС мониторинг автомобильного транспорта и спецтехники на территории Российской Федерации сегодня осуществляется с помощью системы спутниковой навигации ГЛОНАСС.

Глобальная Навигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС) — это советская (а теперь — российская) спутниковая система навигации, которая была разработана еще по заказу Министерства обороны СССР. На сегодня она — одна из двух функционирующих систем глобальной спутниковой навигации. Кроме ГЛОНАСС, есть еще американская спутниковая система GPS.

Основу системы ГЛОНАСС составляют 24 спутника, движущиеся над поверхностью Земли в трёх разных орбитальных плоскостях с наклоном 64,8 и высотой 19 100 км. Сегодня развитием проекта ГЛОНАСС на государственном уровне занимается Федеральное космическое агентство (Роскосмос) совместно с ОАО «Российские космические системы».

Задачи системы мониторинга

Навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) используется для оперативного навигационно-временного обеспечения неограниченного числа пользователей наземного, морского, воздушного и космического базирования. Доступ к гражданским сигналам в любой точке Земли, которые и обрабатываются затем в процессе ГЛОНАСС мониторинга, предоставляется российским и иностранным пользователям бесплатно и без ограничений на основании указа Президента РФ .

Для того, чтобы использовать возможности системы в коммерческих целях, обеспечить массовое внедрение инновационных технологий ГЛОНАСС в России и за рубежом, в 2009 г. государством РФ был специально создан Федеральный сетевой оператор в сфере навигационной деятельности. Им стало ОАО Навигационно-информационные системы.

Основное отличие российской системы ГЛОНАСС мониторинга от американской системы GPS мониторинга в том, что спутники ГЛОНАСС в своем орбитальном движении не имеют резонанса (синхронности) с вращением Земли, что обеспечивает им большую стабильность в работе.

Такое преимущество дает возможность не производить дополнительных корректировок в системе в течение всего срока ее активного существования.

Как это работает? В российскую спутниковую систему ГЛОНАСС входит 24 спутника, расположенных на динамических асинхронных орбитах. При этом спутниковое слежение позволяет определить точность наземных координат транспортного средства с погрешностью до 5 метров. На точность определения спутником координат транспорта практически не влияют:

  • процесс движения транспорта
  • погодные метеоусловия
  • рельеф местности

Система ГЛОНАСС мониторинга

Что представляет собой Глонасс система мониторинга? Это компактный приемно-вычислительный модуль, который обрабатывает сигналы российской системы спутниковой навигации ГЛОНАСС. Топометрическая величина ошибок позиционирования транспортного средства находится в диапазоне до 5 метров, а частота возникновения таких ошибок — до 3%.

Кроме непосредственного приема спутникового сигнала, Глонасс мониторинг также выполняет и программно-аппаратный обсчет спутникового сигнала. От скорости и точности алгоритмов цифровой интерпретации спутникового сигнала в прямой пропорции находится и зависимость потребительской эффективности системы мониторинга транспортных средств.

Современная система ГЛОНАСС мониторинга предоставляет собственнику транспорта, на котором установлено оборудование такого типа, возможность получать подробнейшие отчеты о передвижениях автотранспорта и спецтехники (путем их аккумуляции на серверах компьютерной системы). Глонасс мониторинг позволяет отслеживать автомобиль в режиме реального времени, формируя все необходимые сведения о местоположении и скорости движения.

Если же спутник входит в «темную» зону, то возникает ситуация, когда приемно- вычислительный модуль теряет возможность передачи необходимых данных на сервер обслуживающей компании. Чтобы избежать этого, многие навигационные трекеры имеют встроенную энергонезависимую память, в которой и сохраняются запрашиваемые и полученные параметры перемещений. Как только стабильность канала передачи возобновляется, все накопленные за время нахождения в «темной» зоне расчеты и сведения передаются на сервер.

Возможности системы ГЛОНАСС мониторинга

  • фиксация изменений скорости
  • фиксация километража и времени (движения, простоя)
  • расчет ожидаемого расхода топлива
  • контроль реального расхода топлива
  • формирование скоростных графиков движения
  • определение реального пробега
  • возможность удаленного блокирования электросистемы автомобиля
  • возможность передачи голосовых и текстовых сообщений (от водителя диспетчеру и наоборот)
  • возможность подачи водителем сигнала тревоги (при необходимости — активация блокировки электроснабжения автомобиля)
  • составление типовых отчетов о различных параметрах работы транспорта
  • отображение отчетных сведений в виде карт, графиков и таблиц

Система ГЛОНАСС мониторинг предполагает наличие нескольких уровней доступа для специалистов, ее обслуживающих, а также для специалистов компании-собственника транспортных средств, на которых такие средства мониторинга установлены. Каждому из них предоставляется определенный круг технологических и программных возможностей.

Космические возможности ГЛОНАСС: и няня, и путеводитель, и надзиратель

Идея создания спутниковой навигации родилась в 1950-е гг. в США. Американские ученые, наблюдая за первым искусственным спутником Земли, обнаружили, что благодаря так называемому эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Так было сделано революционное открытие: точно зная свои координаты на Земле, можно измерить положение и скорость спутника. Верно и обратное: зная точное положение спутника, можно определить свою скорость и координаты.

Эту идею США реализовали через 20 лет. В 1974 г. на орбиту был выведен первый тестовый спутник, а 24-й спутник заработал в 1993 г. В 2000 г. были сняты ограничения на точность измерений при бытовом использовании GPS, и технология стала быстро развиваться.

Помимо американской навигационной системы, существует еще ряд подобных проектов. В Европе это Galileo, в Китае – Compass, а в России – ГЛОНАСС.

ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система – ГЛОНАСС — родилась в  1982 г. Уже в 1995 г. работали все 24 спутника, предусмотренные проектом ГЛОНАСС. Однако развал СССР и недостаток финансирования привели систему в упадок. К 2001 году на орбите оставалось менее десятка спутников. После принятия в этом же году федеральной целевой программы «Глобальная навигационная система» ГЛОНАСС стали восстанавливать.

Портативные спутниковые навигаторы уже давно не считаются чем-то экзотическим. Но до недавних пор все они ориентировались по американской системе GPS, и называли их соответственно — джипиэсками. В конце 2007 г. в продаже появился первый спутниковый навигатор, которые принимал сигналы сразу двух систем — GPS и отечественной ГЛОНАСС.

Возможности применения навигационных систем очень широки. Ими уже пользуются и водители, и туристы, и родители, и даже владельцы собак.

Ошейник с навигатором

Первый в мире ошейник с навигатором системы ГЛОНАСС-GPS получила собака премьер-министра РФ Владимира Путина – лабрадор Кони. 17 октября 2008 г. в торжественной обстановке ей на шею надели новый аксессуар. В ошейнике весом 170 г есть специальный датчик движения. Он отключает навигационную систему, когда собака неподвижна. Этим прибором планируется снаряжать собак для МЧС, которые ведут поиск в завалах.

Путеводитель в кармане

В первую очередь GPS-навигатор поможет узнать, как добраться от одной точки до другой кратчайшим путем. Он пригодится туристам, которые смогут заранее проложить по карте GPS-навигатора маршрут и спокойно по нему идти, не боясь заблудиться. Кроме того, на GPS-навигаторе можно отметить любые объекты, которые нужны по ходу передвижения. Найти их потом будет очень легко.

По словам Юрия Ковалева, гендиректора НИИ космического приборостроения, система ГЛОНАСС вскоре получит еще ряд дополнительных функций, включая отображение трехмерной карты, голосовые подсказки поворота и определение маршрута с учетом номера дома, сообщает cardir.ru.

Навигатор для родителей

С помощью навигационных модулей, встраиваемых в различные предметы, родители могут определить местонахождение своих детей. Стоимость таких модулей уже снизилась настолько, что ими стали оборудовать бытовые устройства —  часы, мобильные телефоны, фотоаппараты и даже одежду.

Противоугонный навигатор

Портативные спутниковые навигаторы позволяют быстро обнаружить угнанный автомобиль. Так, спутниковая противоугонная система «ГЛОНАСС-Навигатор» сообщает о состоянии и местонахождении автомобилей через каналы GPRS, WAP и SMS. В случае угона диспетчер может дистанционно заблокировать двигатель автомобиля и включить встроенную сирену, чтобы отпугнуть угонщиков и обеспечить реагирование нарядов милиции, сообщает insur-info.ru.

В настоящее время «ГЛОНАСС-Навигатор» использует оборудование, выпускаемое в России, но принимающее позиционный сигнал только спутниковой системы GPS (США). В перспективе система будет использовать и сигнал Глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС.

Навигатор-диспетчер

Навигационными системами начинаются пользоваться наземные и воздушные перевозчики. Так, на Ярославском направлении Московской железной дороги в 2008 г. развернули опытный полигон спутникового мониторинга. Информация со спутников ГЛОНАСС/GPS позволяет определить на электронной карте местоположение поездов в режиме реального времени, контролировать маршрут и прохождение установленных пунктов. А в международном аэропорту Екатеринбурга были введены новые схемы захода на посадку методом, основанным на спутниковой навигационной системе с использованием приемников ГЛОНАСС/GPS.

В 2009 г. системами спутникового контроля на базе отечественной ГЛОНАСС оснастят суда рыболовецких флотилий. С их помощью можно будет контролировать перемещение траулеров, а также следить, кто занимается незаконным ловом рыбы.

Спутниковый надзиратель

Внедрение спутниковой системы помогает лучше контролировать преступников. Первые электронные браслеты для контроля за осужденными появились еще в октябре, и уже через два месяца  ГЛОНАСС примерно в два раза сократила число побегов в так называемых обменных пунктах Федеральной службы исполнения наказаний (ФСИН) России.

В ближайшие несколько лет ФСИН планирует снабдить «электронными браслетами» все необходимые категории  осужденных и находящихся под домашним арестом.

Кстати, на Западе подобные устройства используются не только для контроля за заключенными. В прошлом году в США появились высокотехнологичные ботинки с GPS-передатчиком, специально для беспокойных родителей и ревнивых супругов. Как пишет rumol.ru, устройство позволяет следить за человеком через Интернет.

Материал подготовлен редакцией rian.ru на основе информации РИА Новости и открытых источников

Система глонасс и её использование в геодезии

Современные спутниковые технологии в геодезии обеспечивают высокую точность позиционирования и возможность проведения измерительных работ в любых, даже самых сложных физико-географических условиях. При этом существенно сокращается время, затраченное на геодезические изыскания.

Принцип действия и особенности систем ГЛОНАСС и GPS

Ещё в советское время в нашей стране появилась идея навигационного использования спутников. О спутниковых геодезических измерениях тогда, конечно, ещё и не помышляли.

Создание двух национальных систем: российский проект ГЛОНАСС и американский Global Positioning System (GPS) – произошло приблизительно в одно и то же время. Обе они проходят постоянную модернизацию за счет усовершенствования технологий и расширения возложенных на них задач. Таким образом, сегодня большинство приборов, включая спутниковое геодезическое оборудование, имеют настройки на обе Глобальные Навигационные Спутниковые Системы (GNSS). Главное различие между данными системами заключается в том, что отечественные спутники не нуждаются в корректировке, зато американский аналог обладает более длительным сроком эксплуатации.

В последние годы спутники стали применяться не только в навигации, но и в строительстве, и в сельском хозяйстве.

 

 

GPS и ГЛОНАСС для геодезических работ в строительстве

Данные системы чаще всего применяются в

  • топографической съемке,
  • разбивочных работах,
  • развитии опорных сетей.

Для создания подробных топографических карт используется кинематический метод съемки с инициализацией измерений. Опорные сети, измеряемые статикой, нужны для получения точных координат конкретных пунктов, расположенных в зоне работ. Использование GPS (ГЛОНАСС) для межевания земель и разбивочных работ выполняются с использованием кинематики. Разбивочные работы заключаются в выносе в натуру проектных отметок, осей и точек для дальнейшей реализации проекта. Здесь необходимо производить кинематические измерения с обработкой данных в режиме реального времени.

Спутниковые технологии открыли возможность новых методов геодезических исследований.

ГЛОНАСС, GPS оборудование для геодезии

Преимущества использования спутниковых приемников очевидны:

  • скорость измерений,
  • простота работ,
  • высокая точность.

Совершенствование технологий привело к тому, что сегодня для решения многочисленных задач в повседневных геодезических работах наши специалисты используют не только отдельные измерительные приборы, а интегрированные комплекты геодезических приемников ГЛОНАСС (GPS), обеспечивающих высокую точность и быстроту исследований.

Какие технологии нужны «ЭРА-ГЛОНАСС» | Rusbase

С 1 января 2015 года на всей территории России начала работу национальная система экстренного реагирования при авариях «ЭРА-ГЛОНАСС». Не только в срок завершен 5-летний самый масштабный навигационный проект, но и впервые в мире создана система, которая обеспечивает безопасность на автомобильном транспорте за счет целенаправленного использования новых возможностей, которые открывают информационные, навигационные и телекоммуникационные технологии.

Как это работает

Алгоритм работы системы «ЭРА-ГЛОНАСС» понятен и прост. На все новые автомобили на заводе будет устанавливаться бортовой навигационный терминал «ЭРА-ГЛОНАСС». В случае ДТП, устройство на основе спутниковых сигналов ГЛОНАСС и GPS определяет время и точные координаты места аварии. Далее эта информация по сетям мобильной связи передается оператору системы и после обработки поступает в экстренные оперативные службы — систему-112, местные подразделения полиции, службы спасения и скорой помощи, которые и организуют помощь пострадавшим.

Реализованные технологические решения системы «ЭРА-ГЛОНАСС» направлены на повышение надежности экстренного вызова. Среди них: автоматическое определение координат аварии и их автоматическая передача в систему «ЭРА-ГЛОНАСС»; получение сигналов от двух глобальных навигационных спутниковых систем — российской ГЛОНАСС и американской GPS, что гарантирует надежность услуги местоопределения даже в наиболее сложных условиях на абсолютном уровне 100%; использование собственной сети связи по схеме MVNO, которая имеет присоединение ко всем российским мобильным операторам. Такое решение в любых условиях и в любое время обеспечивает наилучший из возможных уровень сигнала мобильной связи, что гарантирует высокую надежность передачи экстренного вызова. Для территорий с плохим покрытием предусмотрена передача информации об аварии в формате SMS-сообщения или использование спутниковой связи при подключении дополнительного модуля.

Эффективность принятых решений подтверждена в ходе испытаний системы «ЭРА-ГЛОНАСС»: время передачи сообщения из автомобиля до экстренных служб не превышает 20 секунд. Прямое следствие этого — высокая социальная значимость проекта «ЭРА-ГЛОНАСС»: по оценкам экспертов, работа системы позволит ежегодно спасать на дорогах России 4 тысячи человеческих жизней, сохранять здоровье десятков тысяч людей.

Возможности системы «ЭРА-ГЛОНАСС»

Потенциальные возможности созданной системы «ЭРА-ГЛОНАСС» не ограничиваются экстренным вызовом при аварии — они много шире. Среди важнейших: поддержка инновационных направлений использования технологий на российском автомобильном транспорте. От OTT-сервисов (over-the-top) на базе систем мониторинга транспорта и интеллектуальных транспортных систем до различных потребительских сервисов в «умном», а в будущем, и беспилотном автомобиле. Возможное назначение таких сервисов разнообразно: это услуги безопасности и технической поддержки, страховые, платежные услуги, информационные и коммуникационные сервисы.

Существующие и будущие сервис-провайдеры таких услуг, а также операторы других навигационно-информационных систем имеют возможность использовать преимущества системы «ЭРА-ГЛОНАСС» для повышения конкурентоспособности своего бизнеса, снижения инвестиционных и операционных затрат, ускорения рыночных процессов.

Среди преимуществ системы «ЭРА-ГЛОНАСС»:

  • Присутствие во всех регионах страны и единая техническая политика, что обеспечивает бизнесу снятие межрегиональных барьеров и возможности для быстрого расширения географии деятельности.
  • Максимальная из возможных зон покрытия услугами связи, что для ряда сервисов, например, услуг безопасности, может являться ключевым фактором успеха.
  • Предустановленное навигационно-связное устройство в автомобиле (с 2017 года это станет обязательным для всех новых автомобилей, продаваемых в странах ЕАЭС — а более 2 миллионов машин ежегодно), что создает бизнесу возможности для быстрого роста масштабов деятельности.
  • Свойство некорректируемости навигационной информации, циркулирующей в системе «ЭРА-ГЛОНАСС», что создает возможности для ее использования в качестве юридически значимой информации.
  • Интеграция с системами экстренных оперативных служб, что для сервисов безопасности является необходимым свойством услуги.
  • Интеграция с другими государственными, ведомственными и региональными навигационно-информационными и информационными системами.
  • Наличие в инфраструктуре «ЭРА-ГЛОНАСС» собственной системы повышения точности и надежности навигации, что для ряда перспективных сервисов, например, для частично или полностью беспилотных автомобилей, станет необходимым элементом услуги.
  • Гармонизация с национальными системами экстренного вызова в странах ЕАЭС (системы на этапе проектирования и создания) и системой eСall, которая начнет свою работу в странах Евросоюза с апреля 2018 года, что в перспективе позволит бизнесу оказывать услуги и на территории всех этих стран.

Все это позволяет утверждать, что система «ЭРА-ГЛОНАСС» снижает инфраструктурные барьеры для бизнеса и станет платформой для развития навигационного рынка на автомобильном транспорте.

Как работать с «ЭРА-ГЛОНАСС»

Всех, кто хочет больше узнать о системе «ЭРА-ГЛОНАСС» и возможностях для сотрудничества, приглашаем посетить V Международный конгресс «ЭРА-ГЛОНАСС», который состоится 1 октября в Москве.

Традиционно в работе Конгресса принимают участие около 500 делегатов: представители федеральных и региональных органов государственной власти, российских и зарубежных автопроизводителей и производителей автомобильной электроники, операторов связи, провайдеров информационных и навигационных, широкий круг экспертов из стран Евразийского экономического союза, БРИКС и Европейского союза.

В этом году совместно с Rusbase мы проводим конкурс технологических стартапов, приуроченный к Конгрессу. Приглашаем молодые инициативные команды принять участие и заявить о себе. Лучшие из вас выступят 1 октября на специальной питч-сессии и получат возможность стать одними из первых партнеров «ЭРА-ГЛОНАСС». Присоединяйтесь!

РКС создают технологию беспилотного управления поездами на основе ГЛОНАСС

Специалистами холдинга «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «Роскосмос») разработана и прошла успешное тестирование технология контроля железнодорожного транспорта и управления движением беспилотных поездов с использованием высокоточного функционального дополнения ГЛОНАСС.

Внедрение и развитие этой системы в удаленных районах России откроет новые возможности навигации и позиционирования составов, включая маршруты железнодорожных подходов к Северному морскому пути

Новое технологическое решение, разработанное в РКС, может быть использовано для создания системы контроля за движением всего подвижного железнодорожного состава в России и за пределами страны. Основой системы станут навигационно-информационные сервисы и аппаратно-программные средства отечественной широкозонной системы дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ-КФД), которые предоставляют пользователям высокоточные навигационные данные ГЛОНАСС. Возможности системы позволяют интегрировать в общий контур управления космические навигационные данные, цифровые модели железнодорожной инфраструктуры и информацию, передаваемую с подвижного состава.

Руководитель дирекции проектов навигационных и геодезических технологий – заместитель генерального конструктора РКС Петр ТЕРНОВОЙ: «Для оценки и подтверждения возможности использования СДКМ-КФД на железнодорожном транспорте были проведены натурные испытания системы на станции Лужская-Сортировочная Ленинградской области. Результаты подтвердили заданную точность системы в 50 сантиметров. На ближайшее время запланированы исследования и проработка технических решений по использованию сервисов СДКМ-КФД для реализации технологии интервального регулирования движения составов – так называемой виртуальной сцепки. Это схема движения, когда группа попутно следующих поездов управляется как единый объект, составы связаны при помощи координатного регулирования через защищенный радиоканал передачи данных. Результаты станут основой создания системы управления движением беспилотных поездов».

Заявленные точностные характеристики системы СДКМ-КФД, подтвержденные в ходе испытаний, открывают возможность ее дальнейшего широкого внедрения на железнодорожных перевозках, что в перспективе даст ощутимый экономический эффект грузоотправителям. Технология поможет с большей точностью контролировать график движения грузовых и пассажирских поездов и использования подвижного состава, в том числе и при его следовании за рубежом, а также сигнализировать о всех несанкционированных перемещениях отдельных вагонов и целых составов. Кроме того, железнодорожники смогут более точно отслеживать местоположения опасных и ценных грузов, наблюдать за маршрутами восстановительных и пожарных поездов, ремонтной и строительной техники.

Новая система также открывает возможности для управления беспилотными поездами, что особенно актуально для обеспечения железнодорожных подходов Северного морского пути. Для этого проводится ряд экспериментов по определению качества сигнала СДКМ-КФД на Дальнем Востоке и Крайнем Севере. Первые результаты тестирования подтвердили заданную точность системы.

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 сети наземного обеспечения.

Доступны англоязычные версии управляющих документов интерфейса ГЛОНАСС CDMA. См. дополнительную литературу.

Ричард Лэнгли

Окт. 12 декабря 1982 года в Советском Союзе был запущен первый спутник ГЛОНАСС. Будь то в ответ на разработку GPS или просто для удовлетворения потребности 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 запуск программы GPS. Первый испытательный спутник под кодовым названием «Космос 1413» сопровождался двумя макетами или балластными спутниками с такой же приблизительной массой, поскольку Советский Союз уже планировал запустить 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 были запущены еще 70 спутников до того, как в начале 1996 г. была сформирована полностью укомплектованная группировка из 24 функционирующих спутников (обеспечивающих полную работоспособность или FOC). К сожалению, полная группировка была недолговечный. Экономические трудности России после распада Советского Союза нанесли ущерб ГЛОНАСС. Финансовых средств не было, и к 2002 году созвездие сократилось до семи спутников, и только шесть из них были доступны во время операций по техническому обслуживанию! Но судьба России изменилась, и при поддержке российской иерархии ГЛОНАСС возродился.Были запущены долгоживущие спутники, целых шесть в год, и медленно, но верно вернулась полная 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.

Несмотря на то, что двухсистемные приемники GPS/ГЛОНАСС только для ГЛОНАСС и геодезического класса существуют уже более десяти лет, производители обратили внимание на возрождение ГЛОНАСС и начали производить микросхемы и приемники с поддержкой ГЛОНАСС для потребительского рынка.В 2011 году Garmin выпустила портативные приемники, поддерживающие как GPS, так и ГЛОНАСС. В том же году различные производители сотовых телефонов начали предлагать возможности ГЛОНАСС со встроенными модулями позиционирования. Ранние приемники GPS/ГЛОНАСС проложили путь к приемникам с несколькими GNSS, которые мы имеем сегодня, с их способностью отслеживать не только спутники GPS и GLONASS, но и европейские системы Galileo и китайские системы BeiDou, а также японские квази- Спутниковая система «Зенит» (не говоря уже о спутниках систем спутниковой аугментации).

Я задокументировал развитие ГЛОНАСС в этой колонке еще в июле 1997 года, а коллектив авторов из ОАО «Российские космические системы» обсуждал планы модернизации ГЛОНАСС в апрельской статье 2011 года. Обновление просрочено. Итак, в этой статье я кратко рассмотрю историю программы ГЛОНАСС, расскажу о ее текущем состоянии и сделаю обзор планов на ближайшее будущее спутниковой группировки, ее навигационных сигналов и сети наземного обеспечения.

РАННИЕ ГОДЫ, СЕГОДНЯ

Во время холодной войны информация о ГЛОНАСС была скудной.Кроме общих характеристик спутниковых орбит 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, а также окончательным распадом Советского Союза информация о ГЛОНАСС стала более доступной. В конце концов, русские выпустили Документ о контроле взаимодействия (ICD).Этот документ, аналогичный по структуре пользовательскому интерфейсу космического сегмента/навигации Navstar GPS ICD-GPS-200, описывает систему, ее компоненты, а также структуру сигнала и навигационного сообщения, предназначенного для гражданского использования. Его последняя версия была опубликована в 2016 году, но пока эта версия находится в открытом доступе только на русском языке.

Спутники и сигналы. К настоящему времени запущено шесть моделей спутников ГЛОНАСС (также известных как «Ураган», по-русски «Ураган»). Россия (фактически бывший Советский Союз) запустила первые 10 спутников под названием Block I в период с октября 1982 года по май 1985 года. Он запустил шесть спутников Block IIa в период с мая 1985 г. по сентябрь 1986 г. и 12 спутников Block IIb в период с 1 апреля 1987 г. по май 1988 г., шесть из которых были потеряны из-за отказов ракеты-носителя. Четвертой моделью стал Block IIv (v — английская транслитерация третьей буквы русского алфавита). К концу 2005 года русские развернули 60 Block IIvs. Каждое последующее поколение спутников содержало улучшения оборудования, а также увеличивало срок службы.

Запуск опытного образца спутника ГЛОНАСС-М (модернизированный) 11 декабря.1 декабря 2001 г., а также два блока IIv с первыми двумя серийными спутниками ГЛОНАСС-М, включенными в тройку запусков 10 декабря 2003 г. и 26 декабря 2004 г. Два спутника ГЛОНАСС-М включены в тройку запусков 1 декабря 2004 г. 25, 2005. Новый дизайн предлагал множество улучшений, в том числе улучшенную бортовую электронику, более длительный срок службы, гражданский сигнал L2 и улучшенное навигационное сообщение. Как и в более ранних версиях, космический аппарат ГЛОНАСС-М по-прежнему использовал герметичный цилиндр для электроники.

РИСУНОК 1. Изображение Решетневских информационных спутниковых систем, производителя спутников ГЛОНАСС, во время празднования 35-летия запуска первого спутника ГЛОНАСС в 1982 г. («35 лет службы 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 К1 заметно отличаются от своих предшественников.Они легче, имеют негерметичный корпус (аналогичный корпусу спутников GPS), имеют улучшенную стабильность часов и более длительный расчетный срок службы — 10 лет. Они также впервые включают в себя сигналы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) на третьей частоте, сопровождающие устаревшие сигналы множественного доступа с частотным разделением каналов (о них я расскажу позже). Все спутники ГЛОНАСС производятся Акционерным обществом Решетневских информационных спутниковых систем, расположенным в Железногорске под Красноярском в центральной Сибири и названным в честь Михаила Федоровича Решетнева, генерального директора и главного конструктора. Предприятие Решетнева ранее называлось Научно-Производственным Объединением Прикладной Механики (НПО ПМ). Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос» (ранее Федеральное космическое агентство), широко известная как Роскосмос, является государственным органом, ответственным за ГЛОНАСС.

РИСУНОК 1 включает художественные изображения первых спутников ГЛОНАСС, ГЛОНАСС-М и ГЛОНАСС-К1.

Орбиты

спутников ГЛОНАСС расположены в трех плоскостях, отстоящих друг от друга по прямому восхождению восходящего узла на 120 градусов, по восемь спутников в каждой плоскости.Спутники внутри плоскости расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по аргументу широты на 45 градусов. Спутники в соседних плоскостях смещены по аргументу широты на 15 градусов. Спутники выведены на номинально круговые орбиты с наклонением цели 64,8 градуса и большой полуосью примерно 25 510 километров, что дает им период обращения около 675,8 минут. Эти спутники имеют наземные траектории, которые повторяются каждые 17 витков или восемь звездных дней. Плоскости орбит ГЛОНАСС пронумерованы 1–3 и содержат орбитальные слоты 1–8, 9–16 и 17–24 соответственно.

РИСУНОК 2 показывает состояние созвездия на 17 октября 2017 г. Номер орбитального интервала (также называемый интервалом альманаха) и частотный канал (обсуждается ниже) указаны в скобках. Недавно запущенная система ГЛОНАСС 752 была приведена в рабочее состояние 16 октября 2017 года, в результате чего группировка из 24 спутников стала полностью работоспособной. 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 — это спутники ГЛОНАСС-К1: 702К работает, а 701К проходит летные испытания.Буква «К» не является частью официального номера ГЛОНАСС, но была добавлена ​​во избежание двусмысленности. Спутник ГЛОНАСС-М, запущенный 10 декабря 2003 г., также назывался ГЛОНАСС 701. Точно так же Международная служба GNSS (IGS) называет ГЛОНАСС 701К и 702К как 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 и также называемым ГЛОНАСС 751. И обозначает ГЛОНАСС 753 как ГЛОНАСС 853, чтобы избежать путаницы с Космосом 2140, ГЛОНАСС. Спутник -IIв запущен 14 апреля 1991 года, также назывался ГЛОНАСС 751.

РИСУНОК 2. Состояние созвездия ГЛОНАСС на 17 октября 2017 г. Зеленый квадрат обозначает местоположение исправного спутника, оранжевый — тестового спутника. В скобках указаны номера орбитальных слотов и частотных каналов.

Спутники традиционно запускались по три ракеты-носителя «Протон» с космодрома Байконур под Ленинском в Казахстане. Однако, начиная с запуска первого спутника ГЛОНАСС-К1, с космодрома Плесецк к северу от Москвы на ракетах «Союз» было запущено несколько спутников ГЛОНАСС поодиночке.

В отличие от GPS и других GNSS, GLONASS использует FDMA, а не CDMA для своих устаревших сигналов. Первоначально система передавала сигналы в двух диапазонах: Ll, 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 k = 1602. + 0,5625 k (МГц)

L 2 k = 1246. + 0,4375 k (МГц)

Эта схема предусматривала 25 каналов, так что каждому спутнику в полной группировке из 24 спутников можно было назначить уникальную частоту (с оставшимся каналом, зарезервированным для тестирования).Некоторые передачи ГЛОНАСС изначально создавали помехи радиоастрономам, изучающим очень слабые естественные радиоизлучения вблизи частот ГЛОНАСС. Радиоастрономы используют полосы частот 1610,6–1613,8 и 1660–1670 МГц для наблюдения за спектральным излучением 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 приняло решение сократить количество частот, используемых спутниками, и сместить диапазоны на несколько более низкие частоты.

Теперь 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, что противоположные спутники — спутники в одной плоскости орбиты, разделенные на 180 градусов по аргументу широты — используют один и тот же канал.Такой подход вполне осуществим, поскольку пользователь в любой точке Земли никогда не будет одновременно принимать сигналы от такой пары спутников. Переход на новые частотные присвоения начался в сентябре 1993 года.

Как и устаревшие сигналы GPS, сигналы ГЛОНАСС включают два кода дальности псевдослучайного шума (PRN): ST (для стандартной точности или стандартной точности) и VT (для высокой точности или высокой точности), аналогичные GPS C/A- и P- коды соответственно (но с вдвое меньшей скоростью передачи элементарных сигналов), 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 стандартной точности ГЛОНАСС также передается на частотах L2, начиная со спутников ГЛОНАСС-М. (Отдельный гражданский код, L2C, был добавлен к сигналу GPS L2, передаваемому блоком IIR-M и последующими спутниками.) Код ST ГЛОНАСС состоит из 511 элементарных посылок со скоростью 511 килоэлементов в секунду, что дает интервал повторения 1 миллисекунда. VT-код имеет длину 33 554 432 чипа с коэффициентом 5.11 мегачипов в секунду. Последовательность кода усекается, чтобы дать интервал повторения в 1 секунду. В отличие от спутников GPS, все спутники ГЛОНАСС передают одни и те же коды. Они получают синхронизацию сигнала и частоты от одного из бортовых стандартов атомной частоты (AFS), работающего на частоте 5 МГц. Различные серии спутников ГЛОНАСС, начиная с Block II и заканчивая серией ГЛОНАСС-М, имеют по три цезиевых AFS на каждом спутнике. Передаваемые сигналы имеют правую круговую поляризацию, как и сигналы GPS, и имеют сравнимую силу сигнала.

Навигационное сообщение. Подобно GPS и другим системам GNSS, сигналы ГЛОНАСС также содержат навигационные сообщения, содержащие информацию об орбите спутника, часах и другую информацию. Отдельные 50-битные навигационные сообщения добавляются по модулю 2 к ST- и VT-кодам. Сообщение ST-кода включает в себя эпоху спутниковых часов и смещения скорости от системного времени ГЛОНАСС; эфемериды спутников, заданные в терминах положения спутника, векторов скорости и ускорения в опорную эпоху; и дополнительная информация, такая как биты синхронизации, возраст данных, состояние спутника, смещение системного времени ГЛОНАСС от универсального скоординированного времени (UTC), поддерживаемое Национальным метрологическим институтом Российской Федерации UTC(SU) в рамках Государственной службы времени и частоты. и альманахи (приблизительные эфемериды) всех остальных спутников ГЛОНАСС.Обратите внимание, что, в отличие, например, от системного времени GPS, системное время ГЛОНАСС не имеет целочисленного смещения от UTC, поэтому скачки дополнительных секунд добавляются к системному времени ГЛОНАСС одновременно с добавлением к UTC. Обратите внимание, однако, что системное время ГЛОНАСС смещено на постоянные три часа, чтобы соответствовать московскому стандартному времени (MSK, аббревиатура от Москвы).

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

Органы ГЛОНАСС не публиковали, по крайней мере публично, детали навигационного сообщения VT-code. Однако известно, что полное сообщение занимает 12 минут и что эфемеридная информация и информация о часах повторяются каждые 10 секунд.

Геодезическая система. эфемерид ГЛОНАСС отнесены к геодезической системе Параметрия Земли 1990 (ПЗ-90 или, в английском переводе, Параметры Земли 1990, ПЭ-90). ПЗ-90 заменил советскую геодезическую систему 1985 года, СГС 85, использовавшуюся 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 отсчета GPS WGS 84), было выполнено два обновления PZ-90. Первое обновление, в результате которого появился ПЗ-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 31 декабря 2013 г., как сообщается, уменьшила расхождения до субсантиметрового уровня.

В ТАБЛИЦЕ 1 перечислены определяющие константы и параметры ПЗ-90.

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

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

РИСУНОК 3. Решетка круговых отражателей на спутнике ГЛОНАСС-К1, окружающая внутренние элементы антенны навигационного сигнала. Фото Решетнева Информационные Спутниковые Системы.

Сегмент управления . Подобно GPS и другим ГНСС, для ГЛОНАСС требуется сеть наземных станций для мониторинга и обслуживания группировки спутников, а также для определения орбит спутников и поведения их работающих 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 орбит спутников и поведения AFS приводит к незначительному ухудшению погрешности дальности сигнала ГЛОНАСС в пространстве (SISRE). В последнее время ряд станций слежения за рубежом был создан в связи с развитием российской системы спутниковой аугментации (SBAS), системы дифференциальной коррекции и мониторинга (SDCM). SDCM будет функционировать аналогично глобальной системе увеличения площади или WAAS, U. S. SBAS и другие действующие SBAS. Добавление к сети слежения зарубежных станций SDCM, которая уже включает станции в Антарктиде и Южной Америке с появлением новых 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 сеть мониторинга состояния спутников ГЛОНАСС Роскосмоса с 22 станциями регистрации 18 октября 2017 г. с 13:00 до 14:00 мск.

Производительность. SISRE с годами улучшился и в настоящее время находится на уровне от 1 до 2 метров. Отчасти это связано с лучшими характеристиками бортовых АФС 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 у GPS, хотя в любой момент на точность позиционирования также будут влиять атмосферные эффекты и многолучевое распространение, и они могут преобладают ошибки сигнала в пространстве.

РИСУНОК 5. Суточная среднеквадратическая ошибка дальности сигнала в пространстве ГЛОНАСС в метрах по данным Информационно-аналитического центра позиционирования, навигации и времени.

Гораздо более высокую точность позиционирования можно получить, используя орбиты и часы ГЛОНАСС, предоставляемые IGS и ее участвующими аналитическими центрами. Это особенно верно, если измерения фазы несущей используются вместо или в дополнение к измерениям псевдодальности. Сочетание надлежащим образом взвешенных измерений GPS и ГЛОНАСС показало свою эффективность 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 точки (PPP), основанный на двухчастотных измерениях фазы несущей в режиме реального времени или на постобработке с точными данными спутниковых эфемерид и часов, продемонстрировал, что возможна кинематическая дециметровая точность с использованием данных ГЛОНАСС или Данные ГЛОНАСС в сочетании с данными GPS. Статические решения PPP только для ГЛОНАСС в течение 24 часов достигли точности на уровне миллиметра.

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

НОВАЯ И УЛУЧШЕННАЯ

Как упоминалось ранее, спутники ГЛОНАСС-К1 включают сигнал CDMA, сопровождающий устаревшие сигналы FDMA, на новой частоте L3 1202,025 МГц. Скорость передачи элементов дальномерного кода для сигнала CDMA составляет 10,23 мегаэлемента 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 дальности состоит из 31 усеченной последовательности Касами.(Последовательности Касами, введенные 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 дальномерный код усекается до длины N = 10 230 с периодом 1 миллисекунда.

Соответствующие символы навигационного сообщения передаются со скоростью 100 бит в секунду с полускоростным сверточным кодированием. Так называемый суперкадр навигационного сообщения (длительностью 2 минуты) будет состоять из 8 навигационных кадров (НФ) для 24 штатных спутников на первом этапе модернизации ГЛОНАСС и 10 НФ (длительностью 2,5 минуты) для 30 спутников в перспективе. Каждая NF (длиной 15 секунд) включает 5 строк (по 3 секунды каждая). Каждый NF 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 оснащены двумя цезиевыми и двумя рубидиевыми AFS.Сообщается, что относительная суточная стабильность одной из рубидиевых АФС на спутнике К1 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 спутников K1 и K1+ с большими возможностями, включая сигнал CDMA на частоте GPS/Galileo L1/E1. Сначала на ИКС имени Решетнева будет построено два спутника К2, прежде чем они будут запущены в серийное производство.Планировалось перейти на спутники К2 намного раньше, запустив только два спутника К1 на орбиту. Но, видимо, планы изменились из-за санкций, ограничивающих поставки с Запада радиационно-стойких электронных компонентов.

Теперь на ИСС имени Решетнева будет построено еще девять спутников ГЛОНАСС-К1. Пока неясно, сколько из них могут 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 К2 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 будущий 0,3-метровый SISRE.

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

Улучшенные сети слежения. Уже упоминалось о развитии SDCM и связанной с ним сети отслеживания. Станции сети СДКМ оснащены комбинированными двухчастотными приемниками GPS/ГЛОНАСС, водородными мазерными атомными часами и прямыми линиями связи для передачи данных в режиме реального времени. Как упоминалось ранее, органы ГЛОНАСС рассматривают вопрос о том, может ли дополнительное использование станций СДКМ для определения орбиты и времени ГЛОНАСС значительно повысить точность передаваемых данных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

GPS, самая старая GNSS, продолжает модернизироваться и вскоре запустит первый спутник Block III или GPS III.Уже сейчас спутники GPS Block IIR-M и Block IIF передают новые сигналы. Galileo запускает современные спутники с самого начала, а BeiDou собирается начать запуск рабочей версии своих спутников BeiDou-3. ГЛОНАСС не отстает. По крайней мере, с 1996 года она предоставляет полезные услуги определения местоположения, навигации и синхронизации. Хотя время от времени уровень обслуживания падал ниже приемлемого уровня, теперь это надежная система, и с объявленными улучшениями она станет конкурентом в будущем мире многофункциональных систем. ГНСС.

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. Монтенбрюка, глава 8 в Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems , под редакцией P.J.G. Тьюниссен и О.Монтенбрюк, опубликовано Springer International Publishing AG, Чам, Швейцария, 2017 г.

.
  • Официальные сайты ГЛОНАСС

Информационно-аналитический центр позиционирования, навигации и хронометража

Российская система дифференциальной коррекции и контроля

  • Документы контроля интерфейса ГЛОНАСС

Контрольный документ интерфейса ГЛОНАСС, Навигационный радиосигнал в диапазонах L1, L2 , издание 5. 1, Российский институт космической приборостроения, Москва, 2008.

Документ управления интерфейсом ГЛОНАСС, Общее описание системы коллективного доступа с кодовым разделением , Редакция 1.0, ОАО «Российские космические системы», Москва, 2016.

Документ управления интерфейсом ГЛОНАСС, Навигационный сигнал открытой службы множественного доступа с кодовым разделением в полосе частот L1 , Редакция 1.0, ОАО «Российские космические системы», Москва, 2016.

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

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

Контрольный документ интерфейса системы дифференциальной коррекции и контроля, Структура радиосигналов и цифровых данных широкозонной системы дополнения ГЛОНАСС, Система дифференциальной коррекции и контроля, Издание 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 др.: 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, № 7, июль 1997 г., стр. 46–50. Исправление: GPS World , Vol. 8, № 9, сентябрь 1997 г., с. 71. Доступно онлайн:

.

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

В чем разница между 5 созвездиями GNSS?

Прежде чем мы углубимся в различия между 5 созвездиями GNSS. .. Важно, чтобы мы все понимали разницу между GNSS и GPS.

Многие люди путают технологии GNSS и GPS. Хороший способ думать о глобальных навигационных спутниковых системах (ГНСС) — это основа (или базовая технология) GPS. Глобальная система позиционирования (GPS) GPS — это созвездие GNSS, но GNSS не всегда является GPS. GPS является одним из 5 созвездий GNSS, используемых во всем мире.

5 созвездий GNSS включают GPS (США), QZSS (Япония), BEIDOU (Китай), GALILEO (ЕС) и ГЛОНАСС (Россия).В этом посте мы подробно рассмотрим каждое из этих созвездий.

Основной причиной для всех 5 спутниковых созвездий является доступность и избыточность. Если одна система выходит из строя, другая группировка GNSS может помочь взять ее на себя. Системные сбои случаются нечасто, но приятно знать, что есть варианты резервного копирования.

Так в чем разница между этими 5 созвездиями? Давайте поближе познакомимся с каждым…

Объяснение пяти созвездий GNSS

1.

GPS

GPS является пионером в мире GNSS.Это старейшая система GNSS, которая начала работать в 1978 году и стала доступной для глобального использования в 1994 году.

GPS был изобретен из-за потребности в независимой военной навигационной системе. Министерство обороны США (DoD) первым осознало это. В системе использовалось много сложностей, чтобы обеспечить высокую точность, а также защитить ее от попыток глушения и спуфинга. Позже GPS был обнародован.

GPS работает в полосе частот, называемой L-диапазоном, в части радиоспектра от 1 до 2 ГГц.L-диапазон был выбран по нескольким причинам, в том числе:

  • Ионосферная задержка более значительна на более низких частотах
  • Упрощение конструкции антенны
  • Свести к минимуму влияние погоды на распространение сигнала GPS

На сегодняшний день GPS является самой точной навигационной системой в мире. В спутниках GPS последнего поколения используются рубидиевые часы с точностью до ±5 частей на 10 11 . Эти часы синхронизируются еще более точными наземными цезиевыми часами.

2. QZSS

Квазизенитная спутниковая система (QZSS) — это региональная спутниковая система Японии, которую иногда называют «японской GPS».

QZSS в настоящее время использует одну геостационарную спутниковую орбиту и три на орбите QZO (сильно наклоненная, слегка эллиптическая, геосинхронная орбита).

Система хронометража QZSS первого поколения (TKS) будет основана на часах Rubidium. Однако первые спутники QZSS будут нести базовый прототип экспериментальной системы синхронизации кварцевых часов.Технология TKS — это новая спутниковая система хронометража, которая не требует встроенных атомных часов и используется существующими навигационными спутниковыми системами, такими как системы GPS, ГЛОНАСС и Galileo. Это позволяет системе работать оптимально, когда спутники находятся в прямом контакте с наземной станцией, что делает ее отличным решением для созвездия QZSS.

Большим преимуществом QZSS является совместимость с GPS. Это обеспечивает достаточное количество спутников для стабильного высокоточного позиционирования.

3. БЕЙДОУ

BEIDOU — китайская спутниковая навигационная система, состоящая из двух отдельных спутниковых созвездий, BeiDou-1 и BeiDou-2 (и вскоре BeiDou-3)…

Источник: China Daily

БейДоу-1

BeiDou-1 (также известная как Экспериментальная система спутниковой навигации BeiDou) состоит из трех спутников, которые предлагают ограниченные навигационные услуги и покрытие. В основном его использовали пользователи в Китае и соседних регионах.BeiDou-1 был выведен из эксплуатации в конце 2012 года. 

БэйДоу-2

BeiDou-2 (иногда называемый COMPASS) — второе поколение системы. Он начал работать в декабре 2011 года с частичной группировкой из 10 спутников. Оказывает услуги клиентам в Азиатско-Тихоокеанском регионе с конца 2012 года.

БейДоу-3

В Китае в 2015 году началось создание третьего поколения системы BeiDou-3. На этот раз… для глобального охвата.

По состоянию на октябрь 2018 года на орбите находится 15 спутников.Цель состоит в том, чтобы к 2020 году иметь на орбите 35 спутников, которые после завершения будут предоставлять глобальные услуги.

После полного запуска и ввода в эксплуатацию BeiDou-3 станет альтернативой американским GPS, ГЛОНАСС или GALILEO. Ожидается, что BeiDou-3 будет еще более точным с точностью до миллиметра (с постобработкой).

Забавный факт: По данным China Daily, в 2015 году (через пятнадцать лет после запуска системы BeiDou-1) годовой оборот таких крупных компаний, как China Aerospace Science and Industry Corp, AutoNavi Holdings Ltd, составлял 31,5 миллиарда долларов США. и China North Industries Group Corp.

4. ГАЛИЛЕО

GALILEO — это европейская система GNSS, совместимая с GPS и ГЛОНАСС. Он начал оказывать услуги в декабре 2016 года.

Приемники GALILEO отслеживают положение группировки спутников в так называемой «системе отсчета GALILEO», используя спутниковую технологию и принципы триангуляции.

Система Galileo разделена на три основных сегмента…

  1. Космос
  2. Земля
  3. Пользователь

Функция космического сегмента заключается в генерировании и передаче кодовых и фазовых сигналов с определенной структурой сигнала Galileo.Он также хранит и ретранслирует навигационные данные, отправленные наземным сегментом.

Наземный сегмент  является основным элементом системы, управляющим всей группировкой, включая средства навигационной системы и службы распространения. Наземный сегмент состоит из:

  • Два наземных центра управления (GCC)
  • Сеть телеметрии
  • Станции слежения и управления (TT&C)
  • Сеть станций восходящей линии связи (ULS)
  • Сеть сенсорных станций Galileo (GSS)

Пользовательский сегмент состоит из приемников GALILEO.Основная цель здесь — отследить координаты группировки спутников и обеспечить очень точное время. Это делается, конечно, путем приема сигналов Galileo, определения псевдодальностей (и других наблюдаемых величин) и решения навигационных уравнений.

Ожидается, что

GALILEO достигнет полной эксплуатационной готовности (FOC) к 2020 году.

5. ГЛОНАСС

Наконец, ГЛОНАСС — российская версия GPS. Разработка началась в 1976 году в Советском Союзе. Существует 5 версий ГЛОНАСС в том числе:

  1. ГЛОНАСС (1982)
  2. ГЛОНАСС-М (2003 г.)
  3. ГЛОНАСС-К (2011)
  4. ГЛОНАСС-К2 (2015)
  5. ГЛОНАСС-КМ (2025 г. — в настоящее время в стадии разработки)
Вспомогательная ГЛОНАСС

Вспомогательная ГЛОНАСС (А-ГЛОНАСС) во многом аналогична ГЛОНАСС, но имеет больше возможностей для смартфонов.Эти функции включают пошаговую навигацию, данные о трафике в реальном времени и многое другое. А-ГЛОНАСС использует близлежащие вышки сотовой связи, чтобы быстро определить ваше точное местоположение. Это также повышает производительность чипсетов с поддержкой ГЛОНАСС.

Разница между ГЛОНАСС и GPS GNSS

Для начала, сеть GPS в США включает 31 спутник, а ГЛОНАСС использует 24 спутника. Эти 2 системы также несколько различаются по точности. Точность определения местоположения ГЛОНАСС составляет 5-10 м, а GPS — 3,5-7.8м. Таким образом, GPS превосходит ГЛОНАСС по точности, поскольку чем меньше число ошибок, тем лучше.

Что касается частот, то ГЛОНАСС работает на частоте 1,602 ГГц, а GPS — на 1,57542 ГГц (сигнал L1).

При использовании отдельно ГЛОНАСС не обеспечивает такого сильного покрытия, как GPS. На самом деле существенных преимуществ ГЛОНАСС перед GPS нет.

ГЛОНАСС — отличная резервная копия для GPS. Когда сигналы GPS теряются (например, когда вы находитесь между высокими зданиями), ГЛОНАСС вас поддерживает.

Что общего у всех созвездий GNSS?

Короткий ответ — необходимость точного расчета времени и аккуратности.Обычно это достигается с помощью высокопроизводительных рубидиевых атомных часов или LEO Satellite GPSDO. Здесь, в Bliley Technologies, мы применили более чем 85-летний опыт управления частотой, чтобы предоставить миру одни из лучших временных решений для созвездий GNSS и спутников LEO.

Вам обязательно следует загрузить полное техническое описание Hyas, нашего нового GPS-дисциплинарного генератора (GPSDO), специально разработанного для спутников LEO и созвездий GNSS. Я думаю, вам понравится то, что вы увидите!

%PDF-1.4 % 2666 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 2666 542 0000000016 00000 н 0000014484 00000 н 0000014573 00000 н 0000014718 00000 н 0000018878 00000 н 0000019498 00000 н 0000019639 00000 н 0000020233 00000 н 0000020284 00000 н 0000020335 00000 н 0000020386 00000 н 0000020437 00000 н 0000020488 00000 н 0000020539 00000 н 0000020590 00000 н 0000020641 00000 н 0000020692 00000 н 0000020743 00000 н 0000020794 00000 н 0000020845 00000 н 0000020896 00000 н 0000020947 00000 н 0000020998 00000 н 0000021049 00000 н 0000021100 00000 н 0000021151 00000 н 0000021202 00000 н 0000021253 00000 н 0000021304 00000 н 0000021355 00000 н 0000021406 00000 н 0000021457 00000 н 0000021508 00000 н 0000021559 00000 н 0000021610 00000 н 0000021661 00000 н 0000021712 00000 н 0000021763 00000 н 0000021814 00000 н 0000021865 00000 н 0000021916 00000 н 0000021967 00000 н 0000022018 00000 н 0000022069 00000 н 0000022120 00000 н 0000022171 00000 н 0000022222 00000 н 0000022273 00000 н 0000022324 00000 н 0000022375 00000 н 0000022426 00000 н 0000022476 00000 н 0000022526 00000 н 0000022575 00000 н 0000022624 00000 н 0000022675 00000 н 0000022726 00000 н 0000022777 00000 н 0000022828 00000 н 0000022879 00000 н 0000022930 00000 н 0000022981 00000 н 0000023032 00000 н 0000023083 00000 н 0000023134 00000 н 0000023185 00000 н 0000023236 00000 н 0000023287 00000 н 0000023338 00000 н 0000023389 00000 н 0000023440 00000 н 0000023491 00000 н 0000023542 00000 н 0000023593 00000 н 0000023644 00000 н 0000023695 00000 н 0000023746 00000 н 0000023797 00000 н 0000023848 00000 н 0000023899 00000 н 0000023950 00000 н 0000024001 00000 н 0000024052 00000 н 0000024103 00000 н 0000024154 00000 н 0000024205 00000 н 0000024256 00000 н 0000024307 00000 н 0000024358 00000 н 0000024409 00000 н 0000024460 00000 н 0000024511 00000 н 0000024562 00000 н 0000024613 00000 н 0000024664 00000 н 0000024715 00000 н 0000024766 00000 н 0000024817 00000 н 0000024868 00000 н 0000024919 00000 н 0000024970 00000 н 0000025021 00000 н 0000025072 00000 н 0000025123 00000 н 0000025174 00000 н 0000025225 00000 н 0000025276 00000 н 0000025327 00000 н 0000025378 00000 н 0000025429 00000 н 0000025480 00000 н 0000025531 00000 н 0000025582 00000 н 0000025633 00000 н 0000025684 00000 н 0000025735 00000 н 0000025786 00000 н 0000025837 00000 н 0000025888 00000 н 0000025939 00000 н 0000025990 00000 н 0000026041 00000 н 0000026092 00000 н 0000026143 00000 н 0000026194 00000 н 0000026245 00000 н 0000026296 00000 н 0000026347 00000 н 0000026398 00000 н 0000026449 00000 н 0000026500 00000 н 0000026551 00000 н 0000026602 00000 н 0000026653 00000 н 0000026704 00000 н 0000026755 00000 н 0000026806 00000 н 0000026857 00000 н 0000026908 00000 н 0000026959 00000 н 0000027010 00000 н 0000027061 00000 н 0000027112 00000 н 0000027163 00000 н 0000027214 00000 н 0000027265 00000 н 0000027316 00000 н 0000027367 00000 н 0000027418 00000 н 0000027469 00000 н 0000027520 00000 н 0000027571 00000 н 0000027622 00000 н 0000027673 00000 н 0000027724 00000 н 0000027775 00000 н 0000027826 00000 н 0000027877 00000 н 0000027928 00000 н 0000027979 00000 н 0000028030 00000 н 0000028081 00000 н 0000028132 00000 н 0000028183 00000 н 0000028234 00000 н 0000028285 00000 н 0000028336 00000 н 0000028387 00000 н 0000028438 00000 н 0000028489 00000 н 0000028540 00000 н 0000028591 00000 н 0000028642 00000 н 0000028693 00000 н 0000028744 00000 н 0000028795 00000 н 0000028846 00000 н 0000028897 00000 н 0000028948 00000 н 0000028999 00000 н 0000029050 00000 н 0000029101 00000 н 0000029152 00000 н 0000029203 00000 н 0000029242 00000 н 0000029293 00000 н 0000029344 00000 н 0000029395 00000 н 0000029446 00000 н 0000029495 00000 н 0000029546 00000 н 0000029597 00000 н 0000029646 00000 н 0000029697 00000 н 0000029748 00000 н 0000029799 00000 н 0000029850 00000 н 0000029901 00000 н 0000029952 00000 н 0000030003 00000 н 0000030054 00000 н 0000030105 00000 н 0000030156 00000 н 0000030207 00000 н 0000030258 00000 н 0000030309 00000 н 0000030360 00000 н 0000030411 00000 н 0000030462 00000 н 0000030513 00000 н 0000030564 00000 н 0000030615 00000 н 0000030666 00000 н 0000030717 00000 н 0000030768 00000 н 0000030819 00000 н 0000030870 00000 н 0000030921 00000 н 0000030972 00000 н 0000031023 00000 н 0000031074 00000 н 0000031125 00000 н 0000031176 00000 н 0000031227 00000 н 0000031278 00000 н 0000031329 00000 н 0000031380 00000 н 0000031431 00000 н 0000031482 00000 н 0000031533 00000 н 0000031584 00000 н 0000031635 00000 н 0000031686 00000 н 0000031737 00000 н 0000031788 00000 н 0000031839 00000 н 0000031890 00000 н 0000031941 00000 н 0000031992 00000 н 0000032043 00000 н 0000032094 00000 н 0000032145 00000 н 0000032196 00000 н 0000032247 00000 н 0000032298 00000 н 0000032349 00000 н 0000032400 00000 н 0000032451 00000 н 0000032502 00000 н 0000032553 00000 н 0000032604 00000 н 0000032655 00000 н 0000032706 00000 н 0000032757 00000 н 0000032808 00000 н 0000032859 00000 н 0000032910 00000 н 0000032961 00000 н 0000033012 00000 н 0000033268 00000 н 0000033567 00000 н 0000033824 00000 н 0000033903 00000 н 0000035517 00000 н 0000035773 00000 н 0000035993 00000 н 0000059959 00000 н 0000078486 00000 н 0000081181 00000 н 0000088837 00000 н 0000088905 00000 н 0000089345 00000 н 00000

  • 00000 н 0000102139 00000 н 0000104762 00000 н 0000105240 00000 н 0000224626 00000 н 0000226356 00000 н 0000360603 00000 н 0000363193 00000 н 0000500082 00000 н 0000500298 00000 н 0000501074 00000 н 0000504418 00000 н 0000504860 00000 н 0000505426 00000 н 0000507653 00000 н 0000563289 00000 н 0000563922 00000 н 0000575028 00000 н 0000575213 00000 н 0000576670 00000 н 0000577330 00000 н 0000807712 00000 н 0000807949 00000 н 0000811032 00000 н 0000811472 00000 н 0000827418 00000 н 0000828024 00000 н 0000828693 00000 н 0000829315 00000 н 0000830017 00000 н 0000830674 00000 н 0000831297 00000 н 0000831966 00000 н 0000832617 00000 н 0000833262 00000 н 0000833898 00000 н 0000834541 00000 н 0000835114 00000 н 0000835685 00000 н 0000836279 00000 н 0000836888 00000 н 0000837521 00000 н 0000838119 00000 н 0000838737 00000 н 0000839352 00000 н 0000839928 00000 н 0000840666 00000 н 0000841428 00000 н 0000842151 00000 н 0000842916 00000 н 0000843654 00000 н 0000844437 00000 н 0000845139 00000 н 0000845895 00000 н 0000846414 00000 н 0000847113 00000 н 0000847764 00000 н 0000848520 00000 н 0000849069 00000 н 0000849661 00000 н 0000850324 00000 н 0000850900 00000 н 0000851487 00000 н 0000852036 00000 н 0000852596 00000 н 0000853199 00000 н 0000853799 00000 н 0000853867 00000 н 0000853935 00000 н 0000854655 00000 н 0000855402 00000 н 0000856086 00000 н 0000856833 00000 н 0000857547 00000 н 0000858303 00000 н 0000859023 00000 н 0000859728 00000 н 0000860499 00000 н 0000861126 00000 н 0000861849 00000 н 0000862485 00000 н 0000863217 00000 н 0000863802 00000 н 0000864501 00000 н 0000865089 00000 н 0000865726 00000 н 0000866311 00000 н 0000866939 00000 н 0000867521 00000 н 0000868232 00000 н 0000868973 00000 н 0000869672 00000 н 0000870392 00000 н 0000871070 00000 н 0000871691 00000 н 0000872333 00000 н 0000872957 00000 н 0000873590 00000 н 0000874169 00000 н 0000874865 00000 н 0000875534 00000 н 0000876179 00000 н 0000876746 00000 н 0000877322 00000 н 0000877916 00000 н 0000878594 00000 н 0000879188 00000 н 0000879807 00000 н 0000880374 00000 н 0000881037 00000 н 0000881670 00000 н 0000882372 00000 н 0000883026 00000 н 0000883692 00000 н 0000884322 00000 н 0000885033 00000 н 0000885716 00000 н 0000886406 00000 н 0000886973 00000 н 0000887708 00000 н 0000888279 00000 н 0000888996 00000 н 0000889676 00000 н 00008

    00000 н 00008

    00000 н 0000891319 00000 н 0000891917 00000 н 0000892463 00000 н 0000893026 00000 н 0000893770 00000 н 0000894493 00000 н 0000895228 00000 н 0000895960 00000 н 0000896707 00000 н 0000897400 00000 н 0000898000 00000 н 0000898720 00000 н 0000899386 00000 н 0000
    4 00000 н 0000

    8 00000 н 0000

    9 00000 н 0000

    3 00000 н 0000

    1 00000 н 0000

    8 00000 н 00003 00000 н 0000

    8 00000 н 00003 00000 н 00005 00000 н 0000

    7 00000 н 00007 00000 н 00000 00000 н 00006 00000 н 0000

  • 1 00000 н 00008 00000 н 00009 00000 н 0000

    2 00000 н 0000

    3 00000 н 0000
    0 00000 н 0000912933 00000 н 0000913506 00000 н 0000914103 00000 н 0000914751 00000 н 0000915531 00000 н 0000916138 00000 н 0000916780 00000 н 0000917424 00000 н 0000918016 00000 н 0000918646 00000 н 0000919257 00000 н 0000919920 00000 н 0000920576 00000 н 0000921104 00000 н 0000921806 00000 н 0000922516 00000 н 0000923185 00000 н 0000923773 00000 н 0000924436 00000 н 0000925027 00000 н 0000925792 00000 н 0000926352 00000 н 0000927023 00000 н 0000927633 00000 н 0000928306 00000 н 0000928904 00000 н 0000929525 00000 н 0000930093 00000 н 0000930695 00000 н 0000931295 00000 н 0000931938 00000 н 0000932630 00000 н 0000933385 00000 н 0000934047 00000 н 0000934720 00000 н 0000935362 00000 н 0000936112 00000 н 0000936775 00000 н 0000937342 00000 н 0000938073 00000 н 0000938709 00000 н 0000939429 00000 н 0000940004 00000 н 0000940072 00000 н 0000940830 00000 н 0000941482 00000 н 0000942072 00000 н 0000942751 00000 н 0000943446 00000 н 0000944095 00000 н 0000944795 00000 н 0000945494 00000 н 0000946203 00000 н 0000946876 00000 н 0000947582 00000 н 0000948303 00000 н 0000949004 00000 н 0000949712 00000 н 0000950407 00000 н 0000951101 00000 н 0000951803 00000 н 0000952525 00000 н 0000953238 00000 н 0000953958 00000 н 0000954705 00000 н 0000955441 00000 н 0000956138 00000 н 0000956843 00000 н 0000957590 00000 н 0000958343 00000 н 0000958985 00000 н 0000959615 00000 н 0000960152 00000 н 0000960845 00000 н 0000961388 00000 н 0000962043 00000 н 0000962761 00000 н 0000963451 00000 н 0000964090 00000 н 0000964732 00000 н 0000965467 00000 н 0000966223 00000 н 0000966891 00000 н 0000967564 00000 н 0000968242 00000 н 0000968950 00000 н 0000969577 00000 н 0000970230 00000 н 0000970842 00000 н 0000971493 00000 н 0000972114 00000 н 0000972788 00000 н 0000973458 00000 н 0000974084 00000 н 0000974786 00000 н 0000975470 00000 н 0000976210 00000 н 0000976920 00000 н 0000977635 00000 н 0000978370 00000 н 0000979066 00000 н 0000979748 00000 н 0000980360 00000 н 0000981045 00000 н 0000981656 00000 н 0000982313 00000 н 0000982944 00000 н 0000983640 00000 н 0000984272 00000 н 0000984905 00000 н 0000985535 00000 н 0000011136 00000 н трейлер ]>> startxref 0 %%EOF 3207 0 объект >поток xW XSW>ylI

    Состояние, перспективы и тенденции спутниковой навигации

    Satell Navig. 2020; 1 (1): 22.

    1, 1, 2

    1000266 1

    1

    1 Emeritus Officence, Universität der Bundeswehr München, Werner-Heisenberg-weg 39, 85577 Neubiberg, Германия

    2 Председатель правления, Munich Aerospace e. V., кампус Людвига Бёлькова, Willy-Messerschmitt-Str. 1, 82024 Taufkirchen bei München, Германия

    1 Почетный диплом, Университет Бундесвера Мюнхена, Werner-Heisenberg-Weg 39, 85577 Neubiberg, Германия

    2 Председатель правления Aerospace, Мюнхен e.V., кампус Людвига Бёлькова, Willy-Messerschmitt-Str. 1, 82024 Taufkirchen bei München, Германия

    Автор, ответственный за переписку.

    Поступила в редакцию 13 мая 2020 г .; Принято 15 июня 2020 г.

    Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате при условии, что вы укажете оригинал. автор(ы) и источник, предоставьте ссылку на лицензию Creative Commons и укажите, были ли внесены изменения.Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons на статью, если иное не указано в кредитной строке материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons статьи, а ваше предполагаемое использование не разрешено законом или выходит за рамки разрешенного использования, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

    Abstract

    В этом документе рассматривается состояние спутниковой навигации (по состоянию на 11 мая 2020 г.) — без претензии на полноту — и обсуждаются различные глобальные навигационные спутниковые системы, региональные спутниковые навигационные системы и спутниковые системы дополнений.Обсуждаются проблемы и вызовы для обеспечения безопасного и надежного судоходства в настоящее время. Обозначены новые возможности, перспективы и мегатренды спутниковой навигации. Некоторые замечания завершают этот документ, подчеркивая огромную ценность спутниковой навигации в настоящее время и в будущем.

    Ключевые слова: GPS, ГЛОНАСС, BDS, Galileo, статус, перспективы, проблемы, мегатенденцииМинистерство обороны США в 1973 г., первый прототип космического корабля Block 1 был запущен в 1978 г. Первый из девяти спутников первоначальной серии Block II был запущен в 1989 г., и вся группировка из 24 спутников вступила в строй (Full Operational Capability — FOC). в 1993 г.

    Вскоре после (1982 г.) российская система ГЛОНАСС была построена с первым окончательным эксплуатационным потенциалом (FOC) в 1996 г. Однако из-за короткого срока службы спутников группировка сократилась в 2002 г. до всего семи спутники.В 2011 году FOC снова был достигнут с 24 спутниками после того, как в общей сложности было запущено около 140 спутников (Langley 2017).

    На первом этапе Китай разработал активную систему позиционирования под названием BeiDou Navigation Demonstration System (BDS-1), которая была запущена в 1994 году и состояла из двух спутников на геостационарной околоземной орбите (GEO), запущенных в 2000 году, и третьего запущенного спутника. в 2003 году. На втором этапе в период с 2004 по 2012 год последовала пассивная система позиционирования BeiDou Navigation Satellite (Regional) System (BDS-2) с 14 спутниками, включая 5 GEO, 5 наклонных геосинхронных орбит (IGSO) и 4 средних спутника. Спутники на околоземной орбите (MEO), обслуживающие Азиатско-Тихоокеанский регион.Третий этап, навигационная спутниковая система BeiDou с глобальным покрытием (BDS-3), разрабатывается в период с 2004 по 2020 год. Он будет полностью завершен запуском 30 спутников (Китайское управление спутниковой навигации, 2019 г.).

    Европейский Союз (ЕС) запустил первые спутники для проверки на орбите (IOV) GIOVE-A и GIOVE-B системы Galileo 2011. Галилео будет завершен в конце 2020 / начале 2021 года.

    Очевидно, потребовалось 20 лет на создание первой Глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), а именно GPS, последней, БДС-3, потребовалось всего 3 года.

    Региональные навигационные спутниковые системы (Япония, Индия) были разработаны для присоединения к этому новому высокотехнологичному космическому миру и получения эксклюзивного доступа к системе по государственным и военным причинам.

    Поскольку GPS сначала рассматривалась как военная система (теперь она двойного назначения), гражданская авиация не решалась использовать ее для навигации и посадки самолетов. Спутниковые системы расширения (SBAS) разрабатывались во всем мире, обеспечивая пользователю необходимую целостность системы через геостационарные спутники.

    Теперь мы можем продемонстрировать более 47 лет современной спутниковой навигации: доступны четыре глобальные системы, две региональные системы и большое количество SBAS. Однако прошло менее одного десятилетия, как пользователь начал пользоваться преимуществами. Количество возможных приложений GNSS ограничено не технологиями, а нашим воображением. И развитие спутниковой навигации не закончено. Появляются новые возможности, но появляются и новые угрозы для безопасной и надежной навигации.

    В этом документе рассматривается современное состояние глобальных, региональных и аугментационных систем. Обсуждаются проблемы и вызовы, намечаются новые возможности, перспективы и мегатренды спутниковой навигации.

    Спутниковые навигационные системы

    Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС)

    Четыре ГНСС доступны для пользователей, два уже полностью доступны, один из них должен быть завершен в первой половине 2020 года (БДС-3), а другой — полностью эксплуатация в конце 2020 г. / начале 2021 г. (навигационная спутниковая система Galileo (Galileo)).При условии беспрепятственного обзора 11 мая 2020 года в Мюнхене можно было бы использовать 35 спутников GNSS с учетом угла маски 10° (рис.  ). Доступны 5 спутников SBAS. Создана система систем GNSS (рис. ).

    ГНСС: система систем. (Южнокорейская система KPS не рассматривается, поскольку разработка еще не началась)

    Для трехмерного позиционирования и навигации требуется как минимум четыре спутника. Таким образом, даже в городских районах мы можем увидеть некоторую избыточность спутников.Так называемая интероперабельность (в самом строгом смысле, предполагающая одинаковые центральные частоты, но разные коды), достигнутая почти всеми четырьмя GNSS, может иметь тот недостаток, что внутренний уровень шума увеличивается, вызывая, в конечном итоге, проблемы с приемом сигнала приемниками (Hein 2010). ). В соответствии с этим польза от различных ГНСС, когда количество ее спутников, скажем, выше 24, сомнительна, так как все приемники все равно типа мультиГНСС (по крайней мере, на гражданке), не более приемников, учитывая только построена и продана одна система, а гражданский пользователь применяет позиционирование с использованием нескольких GNSS.Аналогичные аргументы можно найти и для региональных спутниковых навигационных систем.

    Их основное назначение может быть только военным и/или следить за высокотехнологичными разработками в этой области спутников. Например, две региональные системы Японии (QZSS) и Южной Кореи (KPS) расположены так близко друг к другу, что обе будут видны пользователям в соответствующих странах. Как было сказано выше, для пользователя видны 35–40 спутников (в зависимости от угла маски) в зонах без препятствий.Нужно ли нам столько спутников, нужны ли нам четыре глобальные системы? Четыре спутника необходимы для трехмерного позиционирования, а при объединении нескольких GNSS — до трех дополнительных спутников для устранения временных смещений между ними. Что мы делаем с такой высокой избыточностью спутниковых наблюдений? Автономный мониторинг целостности с несколькими приемниками (RAIM) может применяться для управления различными спутниковыми наблюдениями/системами, и становится возможным усовершенствованное подавление многолучевости, просто упомянув два приложения.Однако есть и другие возможности, которые еще толком не изучены!

    Глобальная система позиционирования (GPS)

    Первые два спутника следующего поколения GPS III были запущены 23 декабря 2018 г. и 22 августа 2019 г. соответственно и успешно прошли проверку на орбите. Основные новые функции спутников GPS III включают повышенную точность и мощность передачи, внутреннюю целостность сигнала, новый гражданский сигнал L1C и более длительный срок службы 15 лет. Запуск третьего спутника GPS III запланирован на июль 2020 года.В настоящее время (21 апреля 2020 г.) в эксплуатации находятся 11 спутников Block IIR, 7 Block IIR-M, 12 Block IIF и 1 Block III. Система оперативного управления следующего поколения (OCX) — это будущая версия сегмента управления GPS, которая будет управлять всеми модернизированными и устаревшими спутниками GPS, управлять всеми гражданскими и военными навигационными сигналами и обеспечивать повышенную кибербезопасность и устойчивость для следующего поколения операций GPS. OCX будет готов к переходу в эксплуатацию в середине 2022 года (http://www.gps.правительство).

    Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС)

    Последний запуск ГЛОНАСС-М состоялся 16 марта 2020 года. В настоящее время разрабатывается новое поколение спутников ГЛОНАСС-К, два первых аппарата уже находятся на орбите. Дальнейшие запуски ГЛОНАСС-К ожидаются в следующем году с помощью ракет «Союз» и «Протон-М». Основными недавними изменениями в системе ГЛОНАСС являются введение сигналов множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) при сохранении сигналов множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA) и повышение стабильности бортовых часов.В будущем планируется добавить региональную часть IGSO (ГЛОНАСС-B), аналогичную BeiDou, и улучшенную всемирную географически распределенную сеть управления (в настоящее время только в России). При этом бортовые кросслинки используются для обновления орбиты и часов вне текущей видимости наземного управления (http://www.glonass-iac.ru/en/).

    Навигационная спутниковая система Galileo (Galileo)

    Следующие два спутника, которые будут запущены с кораблем «Союз», запланированы на конец 2020 или начало 2021 года, при этом группировка будет модернизирована до 24 действующих спутников (включая три спутника для проверки на орбите (IOV) ), см. эл.г. http://www.gsc-europa.eu/system-service-status/constellation-information, http://www.gsa.europa.eu/european-gnss/galileo/galileo-european-global-satellite-based- навигационная система (Chatre and Benedicto 2019). Исходя из этого, Европейский союз может объявить о «полной оперативной готовности» в зависимости от того, как это будет определено. Более ранние заявления ЕС искали 30 спутников. Ошибка сигнала в пространстве (SISE) около 0,25 м (95%), достигнутая в 2019 году (Бенедикто, 2019), меньше, чем у GPS (https://www.nstb.tc.faa.gov/reports/2019_Q4_SPS_PAN.pdf), (Барнс, 2019 г.; Лавракас, 2020 г.). Однако эти значения зависят от частоты обновления Galileo (100 мин.) по сравнению с GPS (12 ч.).

    В период с 11 по 17 июля 2019 г. в системе Galileo произошел сбой. Шестидневный перерыв в обслуживании произошел во время обновления системы в наземной инфраструктуре из-за неправильного обращения с временным оборудованием и последующих событий.

    Контракт на первый заказ (партия 4) перехода Galileo на спутники Galileo второго поколения (G2G) планируется разместить в конце 2020 года.Третья партия запасных частей и запасных частей для старейших спутников Galileo (IOV) (запущена в 2011/12 г.) на орбите состояла из 12 спутников. С тех пор было принято решение о бесплатной «коммерческой услуге», и старая коммерческая услуга будет заменена службой высокой точности (HAS) и коммерческой службой аутентификации (CAS), которые, как ожидается, начнут функционировать. в 2020 году. HAS обеспечит точное позиционирование точки (PPP) в E6B и достигнет точности 20–40 см по всему миру с 5-минутной конвергенцией.Дополнительные поправки, транслируемые на региональном уровне в Европе, будут иметь целевую конвергенцию в течение 100 с.

    Навигационная спутниковая система (BDS) BeiDou

    С ноября 2017 года было проведено 18 последовательных запусков в течение 2 лет. Успешно выведены 28 спутников БДС-3 и резервные спутники БДС-2, последний пуск 9 марта 2020 года вывел 54-й спутник БДС-3 и 29-й спутник БДС-3 на заданную геостационарную орбиту, а строительство БДС-3 вступило в завершающую стадию. .Еще один спутник GEO будет запущен, вероятно, в мае 2020 года, что завершит систему BDS-3 примерно на полгода раньше запланированного срока. Номинальная группировка BDS-3 состоит из 24 MEO, 3 IGSO и ​​3 GEO спутников. BeiDou имеет межспутниковую связь, а также предоставляет услуги PPP (Li et al. 2014, 2020; Ruan et al. 2020; Viet et al. 2020; Yang et al. 2020; Zhang et al. 2019; Zhu et al. 2018), (www.en.beidou.gov.cn).

    Орбитальные созвездия ГНСС (по состоянию на 11 мая 2020 г.) можно найти в Таблице .

    таблицы 1

    GNSS орбитальные созвездия (статус 11 мая 2020)

    GNSS созвездие
    статус 11.05.2020
    GPS GLONASS GALILEO BDS-2
    Всего спутников в созвездии 39 27 24 15 39
    31 9 24 22 15 28
    не включены в орбитальные созвездие 5
    Под техническое обслуживание 1
    Запасные части 2
    В полете этап испытаний 1 2
    IOV SV включены в эксплуатационную созвездие 3 3

    Региональные навигационные спутниковые системы (RNSS)

    Индийская региональная навигация Спутниковая система Irnss / Navic

    Рисунок показывает ИРНС /NavIC.Основная цель независимой индийской спутниковой системы позиционирования для критически важных национальных приложений заключается в предоставлении надежных услуг определения местоположения, навигации и синхронизации над Индией и примерно в 1500 км вокруг Индии. Недавно он был (пере)назван «Навигация с индийским созвездием» (NavIC). В настоящее время он состоит из трех спутников GEO и пяти спутников IGSO. В январе 2017 года произошел полный отказ IRNSS 1A, когда вышли из строя все 3 атомных часа. Один запуск (IRNSS-1H, 3 августа 2017 г.) был неудачным, спутник не смог выйти на орбиту.

    Японская квазизенитная спутниковая система (QZSS)

    На рисунке показана QZSS, региональная спутниковая навигационная система, дополняющая GPS. После 2020/23 года он возьмет на себя также передачу японских (многофункциональных) спутниковых систем дополнений (SBAS), называемых многофункциональными транспортными спутниками (MTSAT) (или спутниковой системой дополнений MTSAT (MSAS)), которые в настоящее время обслуживают в основном авиацию. Три других спутника будут добавлены после 2023 года, что расширит текущий QZSS четырьмя спутниками IGSO.

    Региональная южнокорейская система позиционирования (KPS)

    В своем 3-м базовом плане развития космоса правительство Южной Кореи в феврале 2018 года решило спланировать свою собственную региональную спутниковую навигационную систему, состоящую из трех GEO и четырех эллиптических IGSO (рис. ), аналогичных до NavIC и QZSS, покрывая Южную Корею и около 1000 км ее окрестностей.

    Региональная южнокорейская система позиционирования (KPS) — созвездие и целевая зона. Ссылка: Moonbeom (2019)

    Спутниковые системы дополнений (SBAS)

    SBAS имеет две основные цели: обеспечение целостности для гражданской авиации и передача дифференциальных GNSS и ионосферных поправок.Это достигается с помощью геостационарных спутников (обычно от двух до трех на SBAS), которые передают так называемое сообщение о целостности и поправки. Соответствующая наземная сеть, покрывающая рассматриваемую зону SBAS, определяет целостность GPS, дифференциальных и ионосферных поправок и передает их на GEO. В настоящее время в Европе разрабатывается Европейская геостационарная навигационная служба (EGNOS) V3, первая в мире двухчастотная (L1/E1, L5/E5a) двойная система (GPS и Galileo) SBAS, которая будет введена в эксплуатацию примерно в 2026 году, когда Доступны полные эксплуатационные возможности (FOC) GPS L5.На рисунке показаны реализованные и находящиеся в стадии разработки глобальные SBAS.

    Проблемы и вызовы

    Совместимость. 1 Есть веские причины, по которым L-диапазон использовался в основном для спутниковых навигационных систем (всепогодных систем). Однако все частоты сильно заняты. В прошлом методы интеллектуальной обработки сигналов допускали сосуществование нескольких навигационных сигналов в пределах определенного небольшого уровня помех (например,  < 0,2 дБ). Есть еще намерения поставить еще больше сигналов на L-диапазон и частоты GPS/GNSS.Сигналы связи широкополосной сети 5G Ligado были одобрены (с условием «Вещание до тех пор, пока вы не сломаете» — Стандарт помех GPS) в конце апреля 2020 года Федеральной комиссией по связи США (FCC), несмотря на озабоченность Министерства обороны, Министерство транспорта и многие другие, см. https://www.gpsworld.com/fcc-approves-ligado-broadband-network-dod-and-gps-industry-react/.

    Для всех поставщиков спутниковых навигационных систем это серьезный вопрос о том, как можно реализовать любое будущее развитие сигналов.Возможное использование методов интеллектуальной обработки сигналов, как упоминалось выше, приближается к пределу — никакие другие сигналы в L-диапазоне невозможны. S-диапазон уже переполнен, а использование C-диапазона (исследуемого уже США в 1960-х годах при разработке GPS) имеет более серьезные недостатки (большая требуемая мощность сигнала на спутнике и/или активных антеннах, влияние дождя и снега). , более крупные антенны и более высокие затраты на приемник), чем оценить значение возможного повышения точности за счет меньших длин волн.Гибкие возможности генерации и передачи сигналов на уровне спутников и приема пользователей могут способствовать решению проблемы перегруженности частотных диапазонов за счет отказа (частично) от обратной совместимости в грядущих эволюциях спутниковых навигационных систем.

    Un Преднамеренные и преднамеренные помехи (глушение и спуфинг) увеличиваются с каждым днем, что делает все более и более сложной или даже невозможной полную защиту сигналов безопасности жизни и разрешенных/военных сигналов.Устройства глушения GNSS могут быть легко куплены всеми, в частности в Интернете. Во многих странах их можно приобрести на законных основаниях, хотя их использование не разрешено. Можно ожидать роста всех видов преднамеренных и непреднамеренных помех в полосе частот GNSS. Кроме того, в настоящее время легко доступны спуфинговые устройства, которые в прошлом были доступны только для военного использования в NAVigational WARfare (NAVWAR). Предпринимаются некоторые меры для мониторинга помех, но они носят скорее локальный и региональный характер.Аутентификация сигнала GNSS является мощным аналогом спуфинга GNSS. Большинство приемников GNSS не оснащены ни средствами обнаружения помех и спуфинга, ни программным обеспечением для смягчения этих эффектов. Спутники GNSS прошлого не были готовы к кибератакам.

    Однако все эти разработки могут оказать решающее влияние на приложения, связанные с безопасностью. Обеспечение безопасной и надежной спутниковой навигации станет одной из главных задач будущего (Kaplan 2019; Simsky 2019), (https://www.maritimeglobalsecurity.org/media/1043/2019-jamming-spoofing-of-gnss.pdf).

    Со стороны системы одной из возможностей было бы применение усовершенствованных методов расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты, когда сигнал быстро переключает передающие сигналы, а также соответствующих методов защиты от помех (см., например, Gao et al. 2018). Конечно, увеличение мощности сигнала передающего спутника на большое количество дБ (см., например, мощность сигнала ГЛОНАСС-К2 4370 Вт) было бы наилучшим из возможных методов защиты от помех, однако это требует более крупных спутников и нарушает МСЭ (Международный союз электросвязи). ) условности и правила при использовании большой мощности.

    Из вышеизложенного мы можем сделать вывод, что в будущем нам придется решать задачи по улучшению не только приемников, но и спутников в отношении защиты от помех, спуфинга и других кибератак (Harrison et al. 2020; Wang et al. 2020). др. 2020).

    Интероперабельность 2 в самом строгом смысле, предполагающая одинаковые центральные частоты для сигналов (H/W), но позволяющая использовать разные коды (S/W) и другую систему отсчета как по времени, так и по координатам, имеет большое преимущество для пользователя. простой приемник для отслеживания сигналов нескольких спутниковых навигационных систем.Однако и здесь мы можем прийти к пределу. Мы увеличиваем минимальный уровень внутреннего шума спутника до уровня, при котором у нас могут возникнуть проблемы с приемом сигналов обычным приемником (Hein 2010). Интероперабельность имеет еще одно преимущество для пользователя: она заставляет системы перенимать улучшения, исходящие от других. Рынок будет рассматривать систему в навигационном чипе только в том случае, если она сравнима по качеству с другими. В противном случае он будет игнорировать системы, которые не могут внести вклад в комбинированный подход.Постепенная цифровизация как полезной нагрузки спутниковой навигации, так и пользовательского приемника, включая внешний интерфейс, может изменить строгие требования к аппаратному обеспечению совместимости в ближайшем будущем, в частности, предполагая идентичные центральные частоты.

    Новые возможности и перспективы

    Расширенный автономный мониторинг целостности приемника (ARAIM) и SBAS

    Общепризнанно, что ARAIM имеет большой потенциал для SBAS (Сотрудничество ЕС-США по спутниковой навигации, 2015 г.; Сотрудничество ЕС-США по спутниковой навигации, 2016 г. ; Фернандес и др.2019). Ожидается, что горизонтальный ARAIM будет доступен примерно в 2023 году, а вертикальный ARAIM — через несколько лет. Гарантия на системы SBAS действует до 2035 г., особенно для авиации (http://www.faa.gov). Но что будет после 2035 года? Устареют ли системы SBAS?

    Потенциал беспроводных сетей 5G

    Внедрение беспроводных сетей 5G ожидается после 2020 г. (рис. ). Процесс стандартизации для первого выпуска, включающего возможности 5G, был завершен в июне 2018 года выпуском 15 3GPP.Фаза 2 близится к завершению. Технология 5G с ее множеством новых критически важных сервисов и приложений для позиционирования может стать новой мобильной революцией в сфере беспроводной связи. Основные цели включают Интернет вещей (IoT) и сверхбыструю мобильную широкополосную связь с использованием диапазонов миллиметровых волн и малых сот. Стандартизированные уровни позиционирования 3GPP можно найти в Prieto-Cerdeira et al. (2019 г., табл. 2). Конкурент нашей ГНСС? Или количество приложений GNSS уменьшится? Или, скорее всего, для определенных приложений начнут развиваться гибридизация/слияние GNSS/5G.

    Приложения для беспроводных сетей 5G — ссылка Prieto-Cerdeira et al. (2018)

    Далее будет краткое обсуждение роли GNSS и 5G, которая, скорее всего, будет в будущем (Cozzens 2019; Kishiyama et al. 2017; Prieto-Cerdeira et al. 2018, 2019) (Инжир. ).

    Применение беспроводных сетей 5G и GNSS

    Синхронизация 5G с помощью GNSS Высокопроизводительные мобильные услуги, предоставляемые по сетям 5G, чрезвычайно зависят от точного времени от GNSS, поэтому они могут синхронизировать радиостанции, запускать новые приложения и минимизировать помехи.

    GNSS в малонаселенных районах Высокая точность сетей 5G может быть реализована только при использовании множества плотных базовых станций. Из-за коммерческого характера операционных компаний это будет только в случае большого населения, а не в сельской местности.

    Выделенные сети 5G для крупных компаний и производства Чтобы стать независимыми от операторов связи и стремиться к высочайшей точности позиционирования 5G в см/мм для своего производства, крупные заводы намерены установить и эксплуатировать свои собственные локальная сеть 5G с плотными базовыми станциями.Здесь GNSS может быть заменен на 5G (кроме синхронизации GNSS).

    Слияние GNSS и 5G в городских районах В связи с тем, что GNSS может иметь пониженную точность в городских каньонах из-за ограниченной доступности спутников, неблагоприятной геометрии спутников и многолучевости, слияние 5G см-волны с GNSS может приводят к более высокой точности позиционирования (Peral-Rosado et al. 2018). Поэтому необходима совместимость и взаимодействие 5G и GNSS.

    Спутниковая навигация и новое пространство (Hein 2018; Reid et al.2018)

    В последние годы появилось движение в области космических технологий, получившее название «Новое пространство». Хотя единого определения не существует, это, безусловно, движение и новая философия, охватывающая глобально развивающуюся частную космическую и аэрокосмическую индустрию, которая более социально-экономически ориентирована. Другими словами, работать на коммерческой основе и независимо от финансируемых государством (политических) космических программ с более быстрым, дешевым и лучшим доступом в космос.

    В более широком определении New Space дополнительно рассматриваются новые бизнес-модели и новые производственные процессы, основанные на альтернативных методах (ESA Space 4.0).

    Примерами новых космических систем могут быть системы на низкой околоземной орбите (НОО) с сотнями или даже тысячами мини-спутников, в основном предназначенных для связи и Интернета. Компания OneWeb (https://onewebsatellites.com), стремящаяся запустить не менее 648 спутников для обеспечения глобальной широкополосной связи, имеет на орбите 74 спутника. 3 SpaceX Starlink (https://www.spacex.com/webcast) в настоящее время строится. SpaceX развернула на орбите 60 спутников Starlink после успешного запуска 22 апреля 2020 года, в результате чего проект широкополосного интернета охватил более 420 спутников.Первая фаза сети Starlink будет включать 1584 спутника, вращающихся на высоте около 550 км над Землей в плоскостях, наклоненных на 53 градуса к экватору. Эту часть созвездия SpaceX планирует запустить до конца 2020 года.

    Проект Amazon Kuiper (https://www.geekwire.com/2019/amazon-project-kuiper-broadband-satellite) в 2020 году переедет в постоянный центр исследований и разработок с современным оборудованием для разработка и тестирование запланированной мегагруппировки из 3236 спутников LEO на высотах 590/609/629 км для высокоскоростной широкополосной связи с малой задержкой.У Telesat Canada (https://www.telesat.com/news-events) есть аналогичные планы в отношении широкополосной связи, которые планируется начать с их спутников LEO (первые спутники LEO Фазы 1 были запущены в 2018 году).

    Но можно ли использовать эти низкоорбитальные системы для спутникового позиционирования и навигации?

    Несколько быстрых соображений: Сигналы GPS передаются мощностью 27 Вт, которые принимаются на частоте 158 × 10 −18 Вт на Земле. Сигналы LEO от Starlink на 1000 × (30 дБ) сильнее по сравнению с MEO (GNSS).Но для охвата 1 MEO требуется 7 LEO.

    200 + НОО необходимы для аналогичного покрытия — нет проблем, все упомянутые системы НОО имеют значительно больше 200 спутников. Следовательно, геометрия (снижение точности — значения DOP) в три раза лучше, чем у существующей GNSS. Принимая далее во внимание, что ошибка позиционирования приблизительно равна ошибке дальности сигнала в пространстве (SIS) пользователя (URE) x геометрия, становится ясно, что геометрия системы LEO в три раза лучше и ослабляет URE.Такая группировка, как SpaceX Starlink, могла бы иметь в три раза худшее URE и при этом достигать производительности позиционирования, сравнимой с GPS (около 3 м по горизонтали, 4–5 м по вертикали).

    Атомные часы в масштабе чипа (малая мощность < 120 мВт, малый размер, объем 17 см³, низкая стоимость < 1000 долларов США … 300 долларов США) в спутниках LEO примерно в 100 × день хуже, чем атомные часы GPS. Однако мы можем получить сравнимую производительность, если бы они обновлялись один раз на околоземную орбиту (примерно каждые 100 минут), а не один раз в 12 ч (GPS).Простые расчеты низкоорбитальных орбит наземными станциями показывают, что можно достичь среднеквадратичного значения 3 м, если использовать дополнительные перекрестные связи даже примерно на 1,5 м.

    Что насчет расходов? Деньги налогоплательщиков не должны предоставляться правительствами…?

    Можно только догадываться, будут ли реализованы все упомянутые выше системы LEO для спутниковой связи и интернета. В результате между компаниями возникнет огромная конкуренция за доли рынка, что также повлияет на наземную связь, в частности на беспроводные сети 5G.Кроме того, я бы не ожидал, что различные компании изменят свои полезные нагрузки, включив в них спутниковую навигацию, как обсуждалось выше.

    Однако компания Beijing Future Technology Company (Su et al. 2019; Yang 2019) планирует, разрабатывает и будет эксплуатировать спутниковую систему дополнений к MEO GNSS под названием Centispace-1 (рис.  ). Небольшие спутники массой ок. 100 кг в созвездии Уокера 120/12/0, высоте 975 км и наклонении 55° должны принимать GNSS от спутников MEO и передавать на совместимых частотах GNSS L1/L5.Разработаны высокоскоростные кросслинки между спутниками. Запуск первого экспериментального спутника произошел уже в 2018 году, пять экспериментальных спутников последуют в 2020 году. В период с 2021 по 2023 год будет запущено 120 действующих спутников и завершен наземный сегмент. Centispace-1 обеспечит высокую точность и обслуживание порядка 50 см, а также сервис целостности с временем подачи сигнала тревоги  < 3 с и глобальной доступностью 99,99%. При совместной обработке данных MEO GNSS ожидается позиционирование точки < 10 см со значительно меньшим временем сходимости менее 1 мин (из-за высокого доплеровского смещения спутников LEO).

    Спутниковая аугментационная система Centispace-1 LEO. Справка: Yang (2019)

    Однако это будут не последние разработки ближайших лет. Технология Cubesat и множество недорогих маломощных миниатюрных датчиков, устанавливаемых на них, позволят использовать множество новых приложений IoT, а также расширение LEO для различных MEO GNSS.

    Мегатренды в спутниковой навигации

    Глобальные навигационные спутниковые системы Как упоминалось выше, все четыре ГНСС будут полностью доступны к концу 2020/началу 2021 года.Китайская BDS, также последняя, ​​начавшая разработки, является самой передовой: в настоящее время она единственная, которая имеет региональную часть со спутниками IGSO (которые также будут использоваться для передачи сообщений SBAS) и будет уже расширен компонентом LEO под названием Centispace в ближайшие годы, что значительно улучшает время сходимости высокоточного абсолютного позиционирования.

    GPS III повысит свою надежность в ближайшие годы, в то время как Galileo еще предстоит это доказать (особенно после длительного простоя в 2019 году).ЕКА изучило региональный аспект спутников IGSO над Европой в отношении эволюции системы. Однако пока не решено, будет ли это реализовано со вторым поколением Galileo после 2025 года. Аналогичные планы есть и у российской системы ГЛОНАСС (ГЛОНАСС-Б). Однако еще более необходима глобально распределенная наземная система управления ГЛОНАСС.

    Региональные навигационные спутниковые системы Южнокорейская система KPS будет разработана в течение следующего десятилетия, перекрывая японскую систему QZSS, которая в дальнейшем будет расширена до 7 спутников.

    Спутник Системы дополнений на базе (SBAS) Ожидается, что после первой двухчастотной двухсистемной EGNOS V3 Россия и Китай также включат в свои SBAS собственные ГНСС (ГЛОНАСС и BDS соответственно) в дополнение к GPS. В то время как SBAS в Южной Корее, в России, Австралии и Китае все еще разрабатывается, а гарантия наличия SBAS для гражданской авиации гарантирована до 2035 года, ARAIM уже демонстрирует свой большой потенциал для обеспечения целостности Cat-I, аналогичной SBAS. .Горизонтальный ARAIM будет доступен в ближайшие 3–4 года, а вертикальный ARAIM может появиться к концу этого десятилетия. Заменит ли он тогда SBAS после 2035 года?

    CubeSats, mini и nano спутники Потенциал CubeSats и доступность миниатюрных, маломощных и недорогих датчиков для этих мини- или наноспутников на НОО увеличивается с каждым днем, см. например https://www.nanosats.eu, https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Technology_CubeSats, https://www.nasa.gov/mission_pages/cubesats/index.html. Таким образом, многие IoT и другие приложения для наблюдения за Землей становятся возможными в региональном масштабе с относительно небольшим бюджетом. CubeSats прошли то время, когда они рассматривались только как образовательный инструмент для университетов. Дорогостоящее пространственное усиление полезной нагрузки заменяется более дешевыми интеллектуальными (избыточными) методами. В ближайшие годы CubeSats сформируют космические дополнения на НОО к существующей GNSS. Тем не менее, разведка Луны, Марса и других планет также будет полезна.Соответствующие исследования уже проводятся. Скоро мы увидим ГНСС за пределами Земли до Луны и дальше в космос (https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Winning_plans_for_CubeSats_to_the_Moon).

    Цифровизация будет учитываться в полезной нагрузке GNSS, позволяющей перепрограммировать сигналы и передачи GPS на орбите, и искусственный интеллект в управлении космическим движением.

    Квантовая связь будет способствовать более надежной и надежной спутниковой навигации.Квантовая связь использует законы квантовой физики для защиты данных. Эти законы позволяют частицам — обычно фотонам света для передачи данных — принимать состояние суперпозиции, что означает, что они могут одновременно представлять несколько комбинаций 1 и 0. Преимущество с точки зрения кибербезопасности заключается в том, что передача высокочувствительных данных с помощью квантовой связи является сверхбезопасной.

    В ближайшие годы мы увидим множество проектов, направленных на решение одной из основных задач спутниковой навигации: Безопасность и безопасность GNSS (космическая кибербезопасность) .В последние годы наше общество и экономика стали в значительной степени зависеть от GNSS, компьютерных сетей и решений Интернета вещей (IoT). Это привело к значительному росту кибератак. Большие данные, виртуальная и дополненная реальность и искусственный интеллект создадут еще больше киберрисков. Эта развивающаяся среда предоставляет космической отрасли новые возможности для разработки новых коммерческих решений в области кибербезопасности.

    Приемник GNSS Хотя аппаратно-программные и программно-аппаратные средства, такие как инерциальная навигационная система на микросхеме, атомные часы в масштабе микросхемы, антенна с фазированной решеткой, методы обнаружения/ослабления помех, а также глушения и спуфинга, уже разработаны Возможно, это происходит, если рассмотрение этих инструментов в гражданских приемниках все еще редкость.Определенный прогресс наблюдается в смартфонах, которые в настоящее время оснащены почти всеми GNSS и RNSS. Телефоны Android предоставляют возможность использовать необработанные данные GNSS и могут использовать собственное программное обеспечение для конкретных пользовательских приложений. Следует только ожидать, что со временем будет внедряться все больше и больше датчиков, сочетающих различные методы навигации.

    Беспроводные сети 5G При условии плотной сети базовых станций беспроводная связь 5G способна обеспечить сантиметровую навигацию, но только в локальном масштабе.Будет ли он заменять или дополнять/дополнять глобальную GNSS, как это предсказано на рис. ? Интересные события — за ними нужно внимательно следить и следить.

    Борьба с космическим мусором Как упоминалось выше, в ближайшие годы будут запущены тысячи спутников. В прошлом Международной космической станции (МКС) приходилось часто менять курс, чтобы избежать серьезного повреждения космическим мусором и другими спутниками. Поэтому исследования по управлению космическим движением начались в ЕКА и будут интенсивно продолжаться в течение следующего десятилетия. Навигация спутников будет играть важную роль (https://www.esa.int/Safety_Security/Space_Debris).

    Несколько замечаний

    1. Несмотря на то, что нам приходилось думать в более длительных временных рамках, учитывая развитие GNSS (на создание системы ушло почти два десятилетия), трудно предсказать будущее спутниковой навигации. Как и компьютеры, приемники GNSS амортизируются в течение трех лет. Поэтому понятно, что прогноз более чем на несколько лет практически невозможен.

    2. Если мы смотрим в будущее GNSS и RNSS, мы должны принять:

      Сигнал слабый… Сигнал легко глушится… Сигнал может быть подделан… Сигнал подвержен атмосферным возмущениям… Сигнал не не проникает в здания… У сигнала есть проблемы с городскими и естественными препятствиями…

      Но есть ли реальная замена или альтернатива GNSS?

      • Резервное копирование через eLoran? Иридиум СЛЕДУЮЩИЙ?

      • Атомные часы на микросхемах, другие наземные системы?

      • Сопоставление карт, радар, лидар, зрение?

      • Идентификатор соты Com, 5G, INS, WiFi?

      Однако ни одна из вышеперечисленных систем не является также всепогодной, обладает превосходной точностью, глобальным охватом, высокой надежностью, низкой стоимостью, низкой сложностью, минимальными потребностями в инфраструктуре, универсальностью.

    3. Спутниковые навигационные системы не похожи на другие космические проекты, которые служат только небольшим научным сообществам и длятся всего несколько лет. Они обслуживают каждого гражданина с помощью позиционирования, навигации и времени (PNT). PNT никогда не является основным продуктом; это инструмент для многих приложений с добавленной стоимостью. Критическая инфраструктура многих государств уже зависит от GNSS. После более чем двух десятилетий создания спутниковых систем спутниковая навигация останется на многие десятилетия….

    4. В какой степени повлияет всемирная пандемия коронавируса и последующий экономический кризис, в настоящее время (апрель 2020 г.) неясно. До сих пор мы наблюдали задержки с запуском спутников, космическими проектами и заявлением OneWeb о банкротстве.

    Вклад авторов

    Части этой статьи взяты из вклада автора в Мюнхенский аэрокосмический отчет «Новые горизонты космических технологий», апрель 2020 г.

    Доступность данных и материалов

    Обмен данными не применимо к этой статье, поскольку в этой обзорной статье не создавались и не анализировались наборы данных.

    Конкурирующие интересы

    Автор заявляет, что у него нет конкурирующих интересов.

    Сноски

    1 Совместимость означает возможность использования космических служб позиционирования, навигации и синхронизации по отдельности или вместе без создания помех для каждой отдельной службы или сигнала и без негативного влияния на национальную безопасность. (NSPD-39: Политика США в отношении космического базирования, навигации и времени, 15 декабря 2004 г.).

    2 Интероперабельность относится к возможности совместного использования гражданских космических служб позиционирования, навигации и хронометража для обеспечения лучших возможностей на уровне пользователя, чем это было бы достигнуто, полагаясь исключительно на одну службу или сигнал.(NSPD-39: Политика США в отношении космического базирования, навигации и времени, 15 декабря 2004 г.).

    3 Компания OneWeb подала заявление о банкротстве в соответствии с Главой 11 28 марта 2020 года. Другие системы LEO, такие как Iridium, Globalstar, Orbcomm и Teledesic, обанкротились около двух десятилетий назад, хотя только Teledesic не удалось выйти из состояния банкротства и развернуть группировку второго поколения. (Генри 2020).

    Ссылки

    • Барнс, Д. (2019). Состояние и модернизация GPS. Презентация на Мюнхенском саммите по спутниковой навигации 2019.
    • Бенедикто, Дж. (2019). Направления 2020: Galileo движется вперед. GPS World, 14 декабря 2019 г.
    • Чатр, Э., и Бенедикто, Дж. (2019). 2019 г. — обновление программы Galileo. В материалах Proceedings of the 32nd International Technical Meeting of Satellite Division of the Institute of Navigation (ION GNSS + 2019), Майами, Флорида , сентябрь 2019 г., стр. 650–698.
    • Китайское бюро спутниковой навигации. (2019). Разработка навигационной спутниковой системы BeiDou (версия 4.0). Опубликовано CSNO, декабрь 2019 г.
    • Коззенс, Т. (2019). ESA тестирует позиционирование 5G с помощью GNSS + UWB Drive. GPS World, 1 октября 2019 г.
    • Сотрудничество ЕС и США в области спутниковой навигации. Рабочая группа C-ARAIM Техническая подгруппа. Отчет о вехе 2. Окончательный версия. 11 февраля 2015 г. https://www.gps.gov/policy/cooperation/europe/2015/working-group-c/ARAIM-milestone-2-report.pdf.
    • Сотрудничество ЕС и США в области спутниковой навигации. Рабочая группа C-ARAIM Техническая подгруппа. Отчет о вехе 3.Окончательный версия. 25 февраля 2016 г. https://www.gps.gov/policy/cooperation/europe/2016/working-group-c/ARAIM-milestone-3-report.pdf. (2019) Комплексные онлайн-эксперименты и демонстрации ARAIM в режиме реального времени с помощью magicARAIM Suite. В Proceedings of the 32nd international Technical Meeting of Satellite Division of the Institute of Navigation (ION GNSS + 2019), Майами, Флорида , сентябрь 2019 г. (стр.2796–2818). 10.33012/2019.16921.
    • Gao Y, Xiao Y, Wu M, Xiao M, Shao J. Стратегии защиты от помех на основе теории игр для беспроводной связи со скачкообразной перестройкой частоты. Транзакции IEEE в беспроводной связи. 2018;17(8):5314–5326. doi: 10.1109/TWC.2018.2841921. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Харрисон Т., Кейтлин Джонсон Т. Г. Р., Тайлер В. и Макена Ю. (2020). Оценка космической угрозы 2020. Отчет проекта аэрокосмической безопасности CSIS, Центр стратегических и международных исследований (CSIS), Вашингтон, округ Колумбия, США.
    • Хайн, Г. В. (2010). Quo vadis? Куда мы идем в спутниковой навигации? На симпозиуме PNT, Стэнфорд, Калифорния, США, 9 ноября 2010 г. . http://web.stanford.edu/group/scpnt/pnt/PNT10/presentation_slides/3-PNT_Symposium_Hein.pdf.
    • Хайн, Г. В. (2018). Мысли вслух — спутниковая навигация и новое пространство. InsideGNSS, 9 октября 2018 г. (на основе конспектов лекций Пера Энге, Международная летняя школа ESA/JRC по ГНСС 2018 г.).
    • Генри, К. (2020). OneWeb подает заявление о банкротстве по главе 11.SpaceNews.
    • Каплан, М. (2019). Глушение и спуфинг GNSS. доступность, воздействие, преодоление. http://www.chronos.co.uk/files/pdfs/itsf/2017/day2/Session1_Talk2_Danger%20in%20GPS%20jamming%20-%20How%20to%20overcome.pdf.
    • Кисияма Ю., Сатоши Н. и Такехиро Н. (2017). Статус стандартизации для внедрения 5G в 2020 году. Технический обзор NTT 15(3)
    • Лэнгли, Р. Б. (2017). Инновации: ГЛОНАСС — прошлое, настоящее и будущее. GPS Мир.
    • Лавракас Ю.В.Отчет о стандартах производительности GNSS. Координаты. 2020;16(4):6–11. [Google Scholar]
    • Li M, Qu L, Zhao Q, Guo J, Su X, Li X. Точное позиционирование с помощью навигационной спутниковой системы BeiDou. Датчики. 2014; 14:927–943. doi: 10.3390/s140100927. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
    • Li R, Zheng S, Wang E, Chen J, Feng S, Wang D, Dai L. Достижения в области навигационной спутниковой системы (BDS) BeiDou и спутниковой навигации аугментационные технологии. Спутниковая навигация.2020;1:12. doi: 10.1186/s43020-020-00010-2. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Мунбом, Х. (2019). Статус планов КПС. Презентация на Мюнхенском саммите по спутниковой навигации 2019.
    • Пераль-Росадо Д., Хосе А., Салоранта Дж., Дестино Г., Лопес-Сальседо Х.А., Секо-Гранадос Г. Методология моделирования высокоточного позиционирования 5G и GNSS. Датчики. 2018;18:3220. doi: 10.3390/s18103220. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
    • Prieto-Cerdeira, R., Ries, L., Grec, F., Cioni, S., de Gaudenzi, R., Manteiga-Bautista, M. (2018). Роль GNSS в беспроводных сетях 5G. Представлено на выставке NAVITEC 2018, https://h3020nav.esa.int/uploads/files/documents/5cdbddaad9a04696487422.pdf.
    • Прието-Сердейра, Р., Грек, Ф., Рис, Л., Сиони, С., де Гауденци, Р., Мантейга-Баутиста, М. и Шартр, Э. (2019). Роль GNSS в беспроводных сетях 5G. ВнутриГНСС.
    • Рейд ТГР, Нейш А.М., Уолтер Т., Энге П.К. Широкополосные созвездия LEO для навигации. Журнал института навигации.2018;65(2):205–220. doi: 10.1002/navi.234. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Ruan R, Jia X, Feng L и др. Определение орбиты и временная синхронизация для спутников BDS-3 с необработанными межспутниковыми локационными наблюдениями. Спутниковая навигация. 2020;1:8. doi: 10.1186/s43020-020-0008-y. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Симский, М. (2019). Как мы обеспечиваем безопасность GNSS от спуфинга? GPS Мир.
    • Su M, Su X, Zhao Q, Liu J. BeiDou усовершенствовал навигацию со спутников на низкой околоземной орбите.Датчики. 2019 г.: 10.3390/s198. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
    • Viet D, Ken H, Suelynn C, Denis L, Chris R. Оценка производительности многочастотного разрешения неоднозначности GPS, Galileo и BeiDou PPP. Журнал пространственных наук. 2020;65(1):61–78. doi: 10.1080/14498596.2019.1658652. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Wang F, Hu C, Wu S, et al. Исследование технологии защиты от спуфинга BeiDou на основе комплексного спутникового сервиса радиоопределения.Спутниковая навигация. 2020;1:5. doi: 10.1186/s43020-019-0004-2. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Ян, Л. (2019). Centispace-1 : система дополнений на основе спутника leo. Представлено на 14-м заседании Международного комитета по глобальным навигационным спутниковым системам. 10 декабря 2019 г., Beijing Future Navigation Technology Co., Ltd.
    • Yang Y, Yue M, Sun B. Основные характеристики и будущие разработки глобальной навигационной спутниковой системы BeiDou. Спутниковая навигация. 2020;1:1. дои: 10.1186/s43020-019-0006-0. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Zhang Z, Li B, Nie L и др. Первичная оценка глобальной навигационной спутниковой системы BeiDou-3: качество сигнала, RTK и PPP. GPS решение. 2019;23:111. doi: 10.1007/s10291-019-0905-4. [CrossRef] [Google Scholar]
    • Zhu K, Zhao L, Wang W, et al. Дополните BeiDou точным позиционированием в режиме реального времени, используя данные ECMWF. Земля Планеты Космос. 2018;70:112. doi: 10.1186/s40623-018-0870-0. [CrossRef] [Google Scholar]

    Какие бывают системы GNSS?

    Заглянуть в новую городскую кофейню или отправиться в путешествие своей мечты, как местный житель, теперь не так уж и сложно.Где бы вы ни застряли, вы достаете свой телефон, вводите пункт назначения и направляетесь к месту. Но задумывались ли вы когда-нибудь, как это крошечное мобильное устройство в вашей руке направляет вас в каждый закоулок? Вы, конечно, знаете, что волшебство творит крошечный GPS-чип в телефоне. GPS предоставляет информацию о местоположении и времени в любой точке земного шара.

    App Store и Google Play предлагают своим пользователям широкий выбор приложений для GPS-навигации, качество которых успешно проверено службами тестирования мобильных приложений.

    Но знаете ли вы, что GPS, или Глобальная система позиционирования, является одной из четырех глобальных навигационных спутниковых систем? Четыре глобальные системы GNSS: GPS (США), ГЛОНАСС (Россия), Galileo (ЕС), BeiDou (Китай). Кроме того, существуют две региональные системы — QZSS (Япония) и IRNSS или NavIC (Индия).

    Ознакомьтесь с нашей специальной статьей об эволюции глобальной навигационной спутниковой системы

    Глобальная система позиционирования (США)

    GPS — старейшая система GNSS.Он начал свою деятельность в 1978 году и стал доступен для глобального использования с 1994 года.

    Необходимость иметь независимый военный навигационный потенциал привела к инновациям. И американские военные первыми это поняли. И поэтому в 1964 году для этой цели была развернута система Transit. Транзит, также известный как NAVSAT, работал над эффектом Доплера и использовался для предоставления информации о местоположении и навигации для ракетных подводных лодок, надводных кораблей, а также для гидрографических и геодезических съемок в армии США.Со временем GPS был открыт для общественного пользования. В настоящее время GPS имеет 33 спутника, из которых 31 находится на орбите и работает. Он поддерживается ВВС США и стремится поддерживать наличие не менее 24 действующих спутников GPS. На сегодняшний день GPS запустила 72 спутника.

    ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Как работает GNSS?

    ГЛОНАСС (Россия)

    GLO бал NA навигационная S спутниковая S система или ГЛОНАСС глобальная навигационная система России.ГЛОНАСС заработал в 1993 году с 12 спутников на 2 орбитах на высоте 19 130 км. В настоящее время на орбите находится 27 спутников, и все они находятся в рабочем состоянии. ГЛОНАСС эксплуатируется Войсками воздушно-космической обороны России и является второй альтернативной навигационной системой, находящейся в эксплуатации.

    СМОТРЕТЬ: Что такое GNSS и как это работает?

    Галилео (ЕС)

    Galileo — это созвездие GNSS Европейского Союза, которое создается Европейским космическим агентством, и Европейское агентство GNSS будет им управлять.Galileo — глобальная навигационная система, доступная для гражданского и коммерческого использования. Полностью развернутая система Galileo будет состоять из 30 действующих спутников и 6 запасных на орбите. На данный момент 22 из 30 спутников находятся на орбите. Galileo начал предлагать ранние эксплуатационные возможности с 2016 года и, как ожидается, достигнет полной эксплуатационной готовности к 2020 году.

    ТАКЖЕ ЧИТАЙТЕ: CAG подтягивает ISRO к задержкам NavIC, перерасходу средств

    Бэйдоу (Китай)

    BeiDou — спутниковая навигационная система Китая.Всего на орбите находится 22 действующих спутника, а полная группировка должна состоять из 35 спутников. У BeiDou есть два отдельных созвездия: BeiDou-1 и BeiDou-2 . BeiDou-1, также известный как первое поколение, представлял собой созвездие из трех спутников. Он начал работать в 2000 году и предлагал ограниченное покрытие и навигационные услуги, в основном для пользователей в Китае и соседних регионах. Beidou-1 был выведен из эксплуатации в конце 2012 года.

    BeiDou-2, также известный как КОМПАС, является вторым поколением системы.Он начал функционировать в 2011 году с частичной группировкой из 10 спутников на орбите. Следующее поколение — BeiDou-3. Первый спутник БДС-3 был запущен в марте 2015 года. По состоянию на январь 2018 года запущено девять спутников БДС-3. Ожидается, что BeiDou-3 будет полностью функционален к концу 2020 года

    QZSS (Япония)

    Система Q uasi- Z enith S attellite S представляет собой региональную спутниковую навигационную систему из Японии, которая все еще находится в стадии разработки Японским исследовательским и прикладным центром спутникового позиционирования.По планам группировка QZSS будет состоять из 7 спутников, из которых 4 уже находятся на орбите. Ожидается, что QZSS заработает к концу 2018 года, где он будет предоставлять высокоточные и стабильные услуги позиционирования в регионе Азия-Океания . QZSS будет совместим с GPS.

    IRNSS ― NAVIC (Индия)

    T Индийская региональная навигационная спутниковая система (IRNSS), которая позже получила рабочее название NavIC или NAV igation с созвездием I ndian C , является региональной спутниковой навигационной системой Индии.Запущенный и управляемый Индийской организацией космических исследований (ISRO), IRNSS охватывает Индию и близлежащие регионы на расстоянии до 1500 км. Все семь спутников находятся на орбите, но первый спутник — IRNSS A — сейчас не работает, так как в прошлом году ISRO сообщила, что все три атомных часа на нем вышли из строя.

    ТАКЖЕ ПРОЧИТАЙТЕ: Какие главные предстоящие проекты ISRO?

    Заявка

    ISRO на запуск нового спутника потерпела неудачу в августе 2017 года, когда в редком случае тепловой экран ракеты-носителя не смог отделиться, чтобы выпустить спутник.В настоящее время три ее спутника IRNSS находятся на геостационарной орбите, а еще 4 — на геосинхронных. До того, как Индия начнет получать свои услуги, еще есть время.

     

     

    Антенны GPS ГЛОНАСС — Taoglas

    Показано 1–32 из 96 результатов

    • Tycho MA310.A.LB.001 Магнитное крепление GPS/ГЛОНАСС-SMA(M) 4G LTE/Cellular-SMA(M) 3M RG-174

    • ТГ.08.0723 Сотовая GPS / ГЛОНАСС / Galileo / BeiDou Антенна с шарнирным креплением Fakra, длина 79,5 мм

    • QHA.50.A.301111 Colosseum Passive Quad Helix, покрывающий все основные диапазоны GNSS

    • MA9909 — внешняя комбинированная антенна 9in1 GuardianX с клеем GNSS и 8*5G/4G MIMO

    • MA284 Клейкое крепление Комбинация 4-в-1 GNSS, 2* LTE MIMO и низкопрофильная антенна Wi-Fi

    • MA233 — Stream Adhesive Antenna 3in1 Разработана для использования с металлическими GPS/ГЛОНАСС/Galileo, Cellular LTE, Wi-Fi

    • МА1506.AK.001 — Synergy 6-в-1, комбинированная ГНСС нового поколения, 2*5G/4G, 3*Wi-Fi стационарная антенна с 5-метровым кабелем в оплетке

    • MA1270 Raptor III Высокоэффективная комбинированная антенна 7-в-1 в стиле акульих плавников

    • MA114.B Стационарная антенна 2-в-1 малого форм-фактора GNSS и 5G/4G

    • MA114 Стационарная антенна малого форм-фактора 2-в-1

    • HP5010A — GPS L1/L2/L5, GLONASS и BeiDou Single Feed, пакетная заплата Terrablast

    • ГВЛБ258.A – Составная многодиапазонная антенна Accura GNSS L1/L5

    • GPSDSF.35.7.A.08 – многослойная патч-антенна GNSS SDARS 35 мм

    • GPDF6010.A ​​— Вседиапазонная высокоточная многослойная патч-антенна GNSS

    • GPDF5012.A – Многодиапазонная высокоточная многослойная антенна GNSS 50*50*12 мм

    • GPDF254.A – Пассивная двухконтактная патч-антенна GNSS 25*25*4 мм

    • ГГСФТП.50.7.A.08 Патч GPS L1, L2 с одинарной подачей, 50 мм Terrablast

    • GGBLA.125.A – GPS L1/L2/L5/L6, ГЛОНАСС, керамическая рамочная антенна BeiDou

    • EAHP.50 — Встроенная кросс-дипольная активная многодиапазонная антенна GNSS с превосходным подавлением внеполосных сигналов

    • Colosseum X — активная многодиапазонная внешняя антенна XAHP.50 GNSS

    • Антенна

      ГПС/ГЛОНАСС/ГАЛИЛЕО с высоким коэффициентом усиления болта А.93 с постоянным держателем
    • АСГГБ254.A – Active GNSS Surface Mount 25mm Patch

    • ASGGB184.A — активная GNSS накладка для поверхностного монтажа 18 мм

    • AGPSF.36C.07.0100C Активная низкопрофильная многослойная антенна GPS L1/L2, I-PEX MHF® I

    • AGGBP.SLS.35A – GPS/ГЛОНАСС/Galileo/BeiDou 35-мм активная накладка с SAW/LNA/SAW, I-PEX MHF® I (U.FL)

    • AGGBP.SLS.25A — GPS/ГЛОНАСС/Galileo/BeiDou 25-мм активная накладка с SAW/LNA/SAW, I-PEX MHF® I (U.Флорида)

    • AGGBP.SLS.18A – GPS/ГЛОНАСС/Galileo/BeiDou 18-мм активная накладка с SAW/LNA/SAW, I-PEX MHF® I (U.FL)

    • AGGBP.SL.35A – Активная накладка GPS/ГЛОНАСС/Galileo/BeiDou 35 мм с SAW/LNA, I-PEX MHF® I (U.FL)

    • AGGBP.SL.25A – Активная накладка GPS/ГЛОНАСС/Galileo/BeiDou 25 мм с SAW/LNA, I-PEX MHF® I (U.FL)

    • AGGBP.SL.18A — GPS/ГЛОНАСС/Galileo/BeiDou 18-мм активная накладка с SAW/LNA, I-PEX MHF® I (U.Флорида)

    • ADFGP.50A — Встроенная активная GNSS двойная многослойная патч-антенна, I-PEX MHF® I (U.FL)

    • ADFGP.25E — Встроенная двухконтактная активная патч-антенна GPS/ГЛОНАСС/BeiDou/Galileo, I-PEX MHF® I (U.FL)

    Китай и Россия сотрудничают в борьбе с GPS – The Diplomat

    Реклама

    17 сентября крупнейшее государственное информационное агентство России ТАСС сообщило, что в этом году государственная космическая корпорация «Роскосмос» установит в Шанхае станцию ​​спутникового наземного мониторинга.В дополнительных сообщениях утверждалось, что Китай разместит аналогичные станции в России. Это будет первый случай, когда Китай или Россия разрешат другой стране размещать станции мониторинга на своей территории.

    Наземные станции — последняя разработка в рамках углубляющегося космического сотрудничества Китая и России. Две страны занимаются интеграцией своих спутниковых систем с 2014 года и сотрудничают в других проектах, направленных на противодействие влиянию США, включая планируемую лунную базу и систему раннего предупреждения о ракетном нападении.По отдельности обе страны разрабатывают и испытывают противокосмическое оружие, способное поставить под угрозу американские спутники.

    Хотя Соединенные Штаты остаются единственной страной, которая отправила людей за пределы низкой околоземной орбиты, сокращение бюджета за последнее десятилетие заставило НАСА полагаться на российские космические корабли для транзита и позволило Китаю взять на себя инициативу в развитии гиперзвука. Китай и Россия также могут похвастаться единственными космическими программами, кроме Соединенных Штатов, которые завершили пилотируемые космические миссии, и Пекин, и Москва могли бы выиграть от объединения глубоких карманов Китая с технологическим опытом России.

    Космическое сотрудничество между двумя странами имеет как политические, так и стратегические последствия для Соединенных Штатов, которые часто относятся к трем направлениям. Во-первых, они стремятся вывести другие страны из сферы влияния США в сторону России и Китая. Во-вторых, они предоставляют Китаю и России расширенный доступ к данным и разведданным. В-третьих, они ограничивают возможности США по проецированию силы, которые имеют решающее значение для выполнения обязательств альянса по всему миру.

    Diplomat Brief

    Еженедельный информационный бюллетень
    N

    Получайте информацию о событиях недели и развивайте сюжеты для просмотра в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

    Получить информационный бюллетень

    Интеграция спутниковых сетей Китая и России отвечает всем трем требованиям (и это гораздо более осуществимо, чем лунная база). Вот что происходит с интеграцией и что она означает для Соединенных Штатов.

    Нравится эта статья? Щелкните здесь, чтобы подписаться на полный доступ. Всего 5 долларов в месяц.

    Что известно о спутниковой интеграции Китая и России?

    Российская ГЛОНАСС и китайская Beidou — глобальные навигационные спутниковые системы, используемые как в гражданских, так и в военных целях.Их основными конкурентами являются GPS США и Galileo Европейского Союза, которые сами по себе в некоторой степени совместимы.

    В январе 2014 года Китай и Россия учредили «Китайско-российскую комиссию по важному стратегическому сотрудничеству в области спутниковой навигации». Согласно официальному веб-сайту Beidou, комиссия высокого уровня собиралась шесть раз в период с 2014 по 2019 год и создала рабочие группы по «совместимости и взаимодействию, расширению и строительству станций, мониторингу и оценке, а также совместным приложениям».

    Реклама

    В 2018 году Москва и Пекин сообщили о том, что платформа сервисов мониторинга и оценки для Beidou и ГЛОНАСС заработала. В следующем году две страны выпустили совместно разработанный многочастотный радиочастотный чип, предназначенный для поддержки обоих созвездий.

    В глобальном масштабе Beidou лидирует по количеству спутников: 35 по сравнению с 31 у GPS и около двух десятков у ГЛОНАСС. В неявном вызове GPS генеральный директор Роскосмоса заявил, что Beidou и ГЛОНАСС «взаимодополняемость приведет к [] самому большому и сильному конкуренту любой навигационной системе.

    Недавние сообщения о том, что Россия размещает станции ГЛОНАСС в Китае, а Китай устанавливает станции Beidou в России. По словам заместителя директора Роскосмоса по международному сотрудничеству генерала Сергея Савельева, «активная работа» над этим проектом началась. Хотя первоначальные договоренности о размещении станций ГЛОНАСС в Китае были достигнуты в 2014 году, с тех пор Россия активизировала свои усилия по созданию глобальной сети станций наземного наблюдения.

    Почему важны станции мониторинга?

    Станции наземного мониторинга повышают точность и производительность спутниковых систем, позволяя спутникам определять географическое положение с точностью до метра.Станции отслеживают и собирают сигналы спутниковой навигации и записывают расхождения между фактическим и ожидаемым положением для внесения поправок.

    С точки зрения эксплуатации более крупные и разбросанные сети станций наземного мониторинга позволили бы Beidou и ГЛОНАСС работать более эффективно в глобальном масштабе. GPS имеет как минимум 16 станций мониторинга на каждом населенном континенте. У Китая есть завершенная станция в Аргентине и соглашения о строительстве наземных станций в Иране, Таиланде и нескольких других странах-партнерах в рамках инициативы «Один пояс, один путь».Россия имеет наземные станции в Бразилии и Южной Африке и планирует установить больше в Бразилии, Индонезии, Индии и Анголе.

    В геополитическом плане готовность Пекина и Москвы допустить на свою территорию станции мониторинга другой страны демонстрирует, насколько высоко обе стороны ценят сотрудничество в космосе. Это также демонстрирует их общую уверенность, поскольку размещение иностранной станции мониторинга создает уязвимости как для поставщика, так и для принимающей страны. Со стороны поставщика наземные станции уязвимы для кибершпионажа, эксплуатации и атак.Со стороны хоста наземные станции вызывают озабоченность контрразведки и суверенитета, что привело к тому, что в 2013 году Соединенные Штаты отклонили запрос России на размещение станций ГЛОНАСС в США

    Наслаждаетесь этой статьей? Щелкните здесь, чтобы подписаться на полный доступ. Всего 5 долларов в месяц.

    В условиях конкуренции с Соединенными Штатами ГЛОНАСС и Beidou, расширяющие свое покрытие и точность, могут подорвать преимущество GPS в глобальном масштабе. Если бы меньше стран полагалось на GPS, это могло бы стоить США.С. во влиянии и богатстве (услуги GPS, по оценкам, приносят экономике 75 миллиардов долларов в год). Пекин и Москва смогут предложить странам доступ в космос в обмен на размещение наземных станций и тем самым укрепить свое глобальное присутствие. Например, Россия установила в Бразилии станции наземного мониторинга в помощь спутникам Роскосмоса и взамен предложила Бразилии исследовательский доступ к этим станциям.

    Повышенная точность, обеспечиваемая станциями, также ценна с военной точки зрения.

    Как спутники могут повлиять на военный конфликт с США.

    Реклама

    Для навигации используются спутниковые группировки ГЛОНАСС и Beidou. Подобно навигации в автомобиле, спутниковые сигналы направляют авианосцы, подводные лодки и другие боевые платформы. Спутники также используются для разведки или отслеживания активов других государств, а также для наведения или наведения беспилотных систем, которые могут быть чем угодно, от беспилотника до межконтинентальной баллистической ракеты.

    В сценарии моего исследования с доктором Дэрилом Прессом, моделирующего возможный конфликт между Китаем и США. конфликт в западной части Тихого океана, спутники занимают видное место. Спутники китайской группировки Бэйдоу постоянно вращаются вокруг Земли в поисках, среди прочего, американских авианосцев. В случае регионального конфликта, например, китайского вторжения на Тайвань, эти авианосцы станут основным источником военно-воздушных сил США. В этом сценарии, после использования спутников для обнаружения американских авианосцев, Китай затем попытается нанести удар по авианосцам крылатыми или баллистическими ракетами, которые требуют спутниковых сигналов для наведения.

    Достижения Китая и возможности России по созданию помех и спуфингу, методы, которые «ослепляют» спутники противника, угрожают эффективности и безопасности сил США по всему миру, ставя под угрозу целостность сигнала GPS, тем самым влияя на военную навигацию и ограничивая возможности обнаружения и целиться в объекты противника.

    Каковы последствия для стратегии США?

    Если станции мониторинга будут работать, как и планировалось, Китай и Россия сигнализируют о взаимном доверии, отдавая приоритет оперативной совместимости и сотрудничеству, а не соображениям суверенитета.Хотя партнерство между ГЛОНАСС и Beidou до сих пор было сосредоточено на интеграции в гражданских целях, большее количество спутников и повышенная точность наземных станций также повысят эффективность систем в военных целях.

    В ответ на растущие возможности Китая и России Соединенные Штаты недавно запустили свой пятый спутник GPS III, спутник следующего поколения, разработанный для большей точности и устойчивости к помехам и спуфингу. Сообщается, что спутники в восемь раз более устойчивы, чем их предшественники, но аналитики расходятся во мнениях относительно того, достаточно ли повышенной устойчивости для защиты от радиоэлектронной борьбы, а некоторые выступают за альтернативу GPS.В 2021 году разведывательное сообщество США оценило, что «Пекин работает над тем, чтобы соответствовать или превзойти возможности США в космосе», но меньше внимания уделяется противодействию «космической дипломатии» Китая.

    Планы Китая и России по размещению дополнительных наземных станций в третьих странах являются как примером космической дипломатии, так и проблемой безопасности для Соединенных Штатов. Этот шаг может сделать Beidou и ГЛОНАСС более привлекательными глобальными навигационными спутниковыми системами для принимающих стран, стимулируя сотрудничество с Китаем и Россией.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.