Спутниковая система навигации

Спутники  «ГЛОНАСС-М» в составе орбитальной  группировки будут находиться, как  минимум, до 2015 года. Летные испытания  негерметичных спутников нового поколения «ГЛОНАСС-К» с улучшенными характеристиками (увеличенным до 10 лет гарантийным сроком и третьей частотой L-диапазона для гражданских потребителей) должны начаться в 2010 году. Этот спутник будет вдвое легче своего предшественника (примерно 850 кг против 1415 кг у «Глонасс-М»)  

В дальнейшем, после развертывания орбитальной  группировки из 24-х космических  аппаратов, для ее поддержания потребуется  делать по одному групповому пуску  в год двух КА «ГЛОНАСС-К» на носителе «Союз», что существенно снизит эксплуатационные расходы.

С 1 января 2006 г. все вновь вводимые в эксплуатацию транспортные средства, включая самолеты, суда, наземный транспорт, геодезическое  оборудование и космические аппараты, — должны в обязательном порядке  оснащаться аппаратурой спутниковой навигации отечественной системы ГЛОНАСС или комбинированными приемниками ГЛОНАСС/ GPS. Согласно постановлению правительства РФ от 9 июня 2005 г. приемниками ГЛОНАСС должны быть оборудованы находящиеся в эксплуатации транспортные средства. По мнению представителей «Роскосмоса», эти меры являются разумными и призваны защитить отечественный рынок пользовательской аппаратуры глобальной спутниковой навигации. С другой стороны, эти системы в первую очередь направлены на решение задач национальной безопасности, поскольку глобальная спутниковая навигационная система играет важнейшую роль в обеспечении применения высокоточного оружия дальнего радиуса действия. Вместе с тем, будущее системы ГЛОНАСС предстает далеко не в безоблачном свете.

Опасения  вызывает отсутствие на рынке конкурентоспособных  отечественных приемников ГЛОНАСС, а также конкретных планов развертывания  ее массового производства.

ГЛАВА 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ GPS

      Военные цели. Безусловно система спутниковой  навигации разрабатывалась и продолжает использоваться в настоящее время прежде всего в военных целях. К примеру, для высокоточного наведения оружия на цель. Военные, а также некоторые авторизованные гражданские пользователи имеют привилегированное положение. Их GPS-приемники принимают сигналы на частоте L2, модулируемый кодом P(Y). Ключи этого кода являются государственной тайной. Преимуществом использования этих сигналов является более точное определение местоположения за счет корректировок некоторых искажений, в частности, вносимых ионосферой.

      Морская и авиационная навигация. Сегодня  навигационные системы на базе GPS применяются на многих морских судах, а также на больших и малых  самолетах. Компания ACSA разработала  технологию, позволяющую использовать GPS под толщей воды. Это позволяет проводить подводные работы и искать затонувшие объекты на дне моря или океана.

      Службы  спасения. Применение системы навигации GPS позволило значительно уменьшить  затраты на поисково-спасательные работы. При спасении людей значимую роль играет фактор времени. GPS позволяет сократить время, которое требуется для спасения. Спасательные службы используют высокоточные устройства навигации, которые дают возможность определить координаты с точностью до 1 м.

      Персональная  навигация. Любой человек может использовать систему GPS в своих личных целях. Для этого достаточно приобрести персональный GPS-навигатор. С помощью небольшого прибора можно точно определить свое положение, отметить путевые точки, сохранить трек и вернуться по нему назад. Активно используют персональную навигацию туристы, охотники, рыбаки, альпинисты и другие любители активного отдыха.

      Научные цели. Весьма интересным применением GPS является использование ее учеными  в качестве источника точного  времени. Неудивительно, ведь прием  сигналов с навигационных спутников дает возможность постоянно синхронизировать часы приемника с атомными часами, которые установлены на спутнике. GPS обеспечивает наносекундную точность определения времени. Таким образом, появляется возможность проводить различные эксперименты, для которых необходима высокая точность временных отметок не только в лабораториях, где для  этого имеется соответствующее оборудование, но и в любом месте.

Мониторинг  автомобильного транспорта. GPS-навигатор, установленный на автомобиль, позволяет решить несколько важных задач. Это и мониторинг перемещения транспорта, позволяющий контролировать работу водителей, и помощь в прокладке оптимального маршрута, что дает экономию топлива и времени. Используя GPS, мы всегда можем быть уверенными, что груз точно будет доставлен в место назначения.

      Системы охраны. Выпускаемые сегодня охранные системы для автомобилей нередко  дополняются функцией GPS. Это позволяет  отслеживать местонахождение транспортного  средства. Охранные системы с функцией GPS гарантируют эффективную защиту от угона и помогают разыскивать угнанные автомобили.

      Отслеживание  любых объектов. В последнее время  начато производство и продажа специальных  миниатюрных GPS-навигаторов, которые  можно вмонтировать, например, в  ошейник вашего домашнего любимца и всегда быть в курсе, где он находится. Также с помощью GPS можно контролировать детей.

     Спортивные  игры. Благодаря появлению и широкому распространению недорогих GPS-навигаторов, появилась возможность устраивать соревнования по спортивному, автомобильному ориентированию, а также играть в геокэшинг (поиск кладов и тайников по заданным координатам).

      Кареты  скорой помощи. В автомобилях установлены  GPS навигаторы. Во время вызова, диспетчер отслеживает расположение ближайшего автомобиля и отправляет его на вызов.

Использование ГЛОНАСС/GPS-технологий.

1. Мониторинг  и диспетчеризация транспорта  с целью обеспечения безопасности  и повышения эффективности перевозок:

• пассажирских;
• школьных автобусов;
• опасных грузов;
• других видов перевозок.

2. Контроль мобильных средств различных оперативных служб (МВД, МЧС, Скорая и неотложная медицинская помощь, аварийно-технические службы и др.) с целью повышение скорости их реагирования и эффективности взаимодействия при возникновении различных происшествий (ДТП, ЧП, аварий, неотложных вызовов и т.п.) и их ликвидации.

3. Контроль  выполнения заданной транспортной  работы коммунальными и дорожными  службами.

4. Контроль  выполнения сельхозработ

5. Охранно-поисковые  услуги для транспортных средств.

Решения могут реализовываться в интересах государственных, коммерческих структур различного уровня, а также физических лиц.

Типичными объектами, на которых разворачиваются  системы комплексной безопасности, являются:

• промышленные предприятия;
• объекты стратегического назначения гражданского характера;
• объекты военного характера;
• административные здания;
• объекты связи;
• детские учебные учреждения;
• вокзалы, порты, аэропорты, транспортные узлы;
• склады;
• больницы;
• спортивные сооружения;
• места массового скопления людей.

Заключение

Одним из важнейших направлений совершенствования и развития спутниковой радионавигации является совместное использование сигналов ГЛОНАСС и GPS. Основные цели этого процесса - повышение точности и надежности (доступности, непрерывности обслуживания и целостности) навигационных определений.

Наиболее  важными предпосылками, облегчающими совместное использование и интегрирование, служат:

• общность принципов баллистического построения обеих систем (высота орбиты около 20000 км, наклонение орбит порядка 60°, период обращения КА=12 ч и др.);
• общность используемого частотного диапазона (1600 МГц L1 и 1200 МГц L2), а также общность сигнапьно-кодовых конструкций, использующих фазовую манипуляцию и псевдослучайные последовательности;
• общность принципов синхронизации и измерения навигационных параметров;
• близость используемых систем координат;
• практическая одновременность создания и совершенствования СРНС ГЛОНАСС и GPS;
• готовность Правительств США и России предоставить системы для использования различными потребителями мирового сообщества.

Недостатками  ГЛОНАСС являются:

необходимость сдвига диапазона частот вправо, так  как в настоящее время ГЛОНАСС  мешает работе как подвижной спутниковой  связи, так и радиоастрономии;

при смене эфемерид спутников, погрешности координат  в обычном режиме увеличиваются на 25—30м, а в дифференциальном режиме — превышают 10 м;

при коррекции  набежавшей секунды нарушается непрерывность  сигнала ГЛОНАСС. Это приводит к  большим погрешностям определения  координат места потребителя, что  недопустимо для гражданской авиации;

сложность пересчета  данных систем ГЛОНАСС и GPS из-за отсутствия официально опубликованной матрицы  перехода между используемыми системами  координат.