Глонасс зачем нужен: Для чего используют ГЛОНАСС | Региональный Центр Тахографии

Содержание

Что такое ГЛОНАСС, для чего используется, как работает на автомобиле

Что такое ГЛОНАСС сегодня знают многие. Но как именно работает эта система, для чего она предназначена и что необходимо для ее эффективного использования, часто остается «за скобками».

Расценивать систему ГЛОНАСС просто как систему спутниковой навигации — значит, предельно упрощать ее функционал. Сегодня она может использоваться не только военными (как это было изначально задумано), но и владельцами коммерческих предприятий, а также рядовыми автолюбителями.

Что такое ГЛОНАСС и как работает система?

ГЛОНАСС – это российская разработка, которая обеспечивает точное позиционирование объекта в пространстве с минимальной погрешностью. Для определения координат используется специальное оборудование, которое при поддержке наземной инфраструктуры связывается с сетью спутников, выведенных на околоземную орбиту.

Принцип работы системы:

На объект, координаты которого необходимо определить, устанавливается приемно-передающее устройство – терминал.
Для позиционирования терминал подает запрос на спутники. Чем больше спутников ответят на запрос (в идеале – не менее 4), тем точнее будут определены координаты.
Ответный сигнал поступает в терминал, программный комплекс которого анализирует время задержки для разных спутников. На основе анализа ответной информации определяются координаты объекта, на котором установлено приемное оборудование.

При постоянной работе терминала (т.е. регулярной отправке запросов и анализе ответов) система ГЛОНАСС может определять не только положение, но и скорость движения объекта. При движении точность позиционирования снижается, но все равно остается достаточной для того, чтобы навигационное оборудования могло выполнить привязку координат объекта к электронной карте местности и построить маршрут.

Сравнение с основным аналогом — системой GPS

Дать полный ответ на вопрос «Что такое ГЛОНАСС?» невозможно без сравнения его с «ближайшим конкурентом» — системой глобального позиционирования GPS.

Работы над обеими системами начались в СССР и США примерно в одно время – в начале 80х годов прошлого века. После того как спутниковая навигация вышла из-под полного контроля военных и стала применяться в коммерческих целях, ГЛОНАСС и GPS развивались по достаточно схожим сценариям.

Обе системы работают на базе группировок из 24 спутников на геостационарных орбитах. Но есть у них и отличия:

Российские спутники двигаются в 3 плоскостях (соответственно, 8 аппаратов на одну орбиту).
У спутников GPS выделено 4 орбиты по 6 аппаратов в каждой.
Погрешность позиционирования у GPS несколько ниже, но обе системы достаточно точно определяют координаты.
Основное преимущество GPS — практически 100% покрытие территории земного шара. ГЛОНАСС полностью покрывает территорию РФ, но за пределами Российской Федерации есть участки, в которых сигнал от спутников очень слабый или полностью отсутствует.

Также есть нюансы технического характера: сервис из США использует кодировку CDMA, российский — более сложную и потому более энергоемкую кодировку FDMA. Из-за этого срок эксплуатации спутников ГЛОНАСС сокращается, так что возникает потребность в более частом выводе техники на орбиту.

Параметры	ГЛОНАСС	GPS
Количество спутников	24	24
Кол-во спутников в плоскости	8	6
Кол-во орбит у спутников	3	4
Погрешность, м	2…6	2…4
Размер покрытия	Вся Россия и 2/3 территории мира	Около к 100% территории мира

Сложно говорить об однозначном преимуществе одной из двух описанных навигационных систем. Тем более что чаще всего оборудование для удаленного позиционирования делают комбинированным: оно может работать как со спутниками GPS, так и с аппаратурой ГЛОНАСС.

Сфера применения

Аппаратура и программное обеспечение, которое дает возможность определять местонахождение объекта с помощью спутниковой сети, может решать несколько задач.

Основная функция, которую выполняют бытовые терминалы ГЛОНАСС — глобальная навигация для транспорта. Такое оборудование представляет собой усовершенствованную карту: координаты, определённые терминалом, накладываются на план местности и показывают оптимальное направление движения к заданному пункту.

Кроме этого оборудование может использоваться:

В системах мониторинга транспорта. Предприятия, вынужденные отслеживать движение множества транспортных средств (автобусы для перевозки пассажиров, грузовики) по регулярным или нерегулярным маршрутам, получает возможность в любом момент увидеть, где находится та или иная машина. Для этого автомобили оснащаются ГЛОНАСС-терминалами, которые подключаются к программному обеспечению.

Кроме непосредственного отслеживания перемещения техники диспетчер получает возможность контролировать соблюдение скоростного режима, режима труда/отдыха шофера, сохранности груза в холодильных отсеках рефрижераторов, уровня горючего в баках/цистернах. Для решения этих задач может устанавливаться дополнительное оборудование, которое подключается к разъемам терминала.

В беспилотных автомобилях. Для беспилотников спутниковая система навигации наряду с сенсорами, которые считывают параметры окружения – основные управляющие элементы. Такое оборудование уже производится и проходит испытания — в том числе на трассах РФ. Эксперты прогнозируют рост доли беспилотной техники на дорогах уже в ближайшем будущем.

В противоугонных системах. ГЛОНАСС-трекер, скрытно установленный в машине, может подать сигнал тревоги, если координаты автомобиля изменяться без ведома хозяина. Кроме того, оборудование может периодически посылать сообщения с указанием местонахождения авто – это облегчит владельцу или представителям правоохранительных органов поиск украденной машины.

ГЛОНАСС для контроля транспорта

Если в сегменте систем навигации для водителей GPS традиционно остается более популярным, то ГЛОНАСС занимает более выгодную нишу в коммерческом сегменте. Связано это с активным развитием систем удаленного мониторинга транспорта.

Такие системы традиционно включают сеть ГЛОНАСС-терминалов, установленных на технике, и диспетчерское программное обеспечение. Внедрение мониторинга предусматривает его интеграцией с логистической схемой предприятия.

Основная задача – координация работы транспортного департамента и отслеживание движения автомобилей, перевозящих пассажиров или грузы, в режиме реального времени. Координаты каждой машины определяются по спутнику с установленным интервалом и накладываются на карту, потому диспетчер или руководитель департамента получает максимально объективную и оперативную информацию.

Кроме этого, мониторинг транспорта может использоваться для:

Повышения уровня дисциплины. Навигационный терминал отслеживает движение машины по маршруту, исключая нецелевое использование техники и простои. Любая незапланированная остановка или отклонение от маршрута должны быть мотивированы водителем, причем связаться с ним диспетчер может сразу при обнаружении нарушения.
Повышения безопасности движения и снижения аварийности. Система ГЛОНАСС дает возможность контролировать скорость движения, сигнализируя диспетчеру о превышении скорости. Кроме того, мониторинг позволяет отслеживать переработку для соблюдения режима труда и отдыха. Это не только снижает риск аварий из-за переутомления, но и гарантирует отсутствие штрафов при проверке показаний тахографа.
Контроль уровня горючего. Установка датчиков уровня топлива с подключением их к терминалу практически полностью исключает возможность хищения ГСМ.

Что такое ЭРА ГЛОНАСС?

Система определения координат с помощь спутников ГЛОНАСС может решать и еще одну задачу – экстренное оповещение об аварии. Для этого в машину устанавливается терминал ЭРА-ГЛОНАСС (УВЭОС) с SIM-картой для работы в мобильной сети, и «тревожная кнопка» для вызова диспетчера.

Если машина оборудуется ЭРА-ГЛОНАСС при производстве или поставке в РФ, то кроме терминала с кнопкой вызова в нее устанавливаются также датчики, реагирующие на повреждения и автоматически подающие сигнал тревоги при ударе или перевороте.

Основная задача системы — оповестить экстренные службы (ДПС ГИБДД, МЧС, Скорую Помощь) о ДТП, передав им координаты места аварии и базовые сведения о машине и пассажирах. При этом сигнал о произошедшем принимает диспетчер колл-центра, он же передает полученные сведения спасательным службам.

Особенности работы экстренного информирования

Работает ЭРА-ГЛОНАСС по простому принципу:

Сигнал тревоги может быть активирован автоматически (сработал датчик удара/переворота) или в ручном режиме (водитель либо кто-то из пассажиров нажал кнопку).
После того как сигнал поступит в колл-центр, диспетчер связывается с машиной в голосовом режиме (конструкция терминала включает динамик и микрофон). Это необходимо для исключения ложных вызовов или случайных срабатываний кнопки «SOS».

Если ответ не был получен, или водитель подтвердил факт ДТП, информация передается спасательным службам.

Автоматическая работа системы минимизирует время между аварией и прибытием помощи на место происшествия. Это значительно снижает смертность на дорогах, потому что у Скорой Помощи и спасателей появляется больше времени на оказание квалифицированной помощи.

Надежность системы очень высока: терминалы снабжаются автономными источниками питания, и даже при обесточивании бортовой сети во время аварии они сохраняют работоспособность в течение минимум нескольких часов. Этого вполне хватает для определения координат, а также для связи с колл-центром.

SIM-карта, установленная в терминале, обеспечивает устойчивую связь с диспетчером везде, где есть покрытие мобильной сети. Для обеспечения надежной связи приборы комплектуются эффективными антеннами для сотовой связи и спутников ГЛОНАСС. Обычно при хорошем качестве сигнала данные передаются по GPRS (используется 3G модем), при проблемах со связью терминала может отправлять служебные SMS с основной информацией для экстренных служб.

И сам сеанс связи с диспетчером, и вызов помощи путем активации экстренного информирования спасательных служб полностью бесплатны.

Какие данные собирает ?

УВЭОС обязательны к установке для всех автомобилей, которые выпускаются в обращение на территорию РФ. Но если новые машины оснащаются терминалами, тревожными кнопками и датчиками на производстве, то при импорте техники владелец обязан за свой счет установить ЭРА-ГЛОНАСС, иначе эксплуатировать машину в РФ будет невозможно.

Один из аргументов против оборудования автомобиля ЭРА-ГЛОНАСС – возможное отслеживание перемещения техники по спутниковой сети (т.е. незаконная передача личных данных спецслужбам) или прослушка салона. На практике же в терминалах не реализована функция трекинга, потому без ведома владельца отследить движение машины нельзя.

По информации производителей, терминал собирает и передает только такие данные:

Координаты места аварии.
Скорость на момент аварии.
Тип срабатывания сигнала тревоги (датчик удара/переворота, принудительный вызов).
Данные о машине: номер, марку, тип двигателя (бензин/дизель).
Количество пристегнутых ремней безопасности.

Также службам спасения передается информация, полученная диспетчером при разговоре с водителем.

Сегодня ГЛОНАСС — это не просто навигатор, который позволит не потеряться на незнакомых дорогах. Возможности спутникового позиционирования куда шире, и воспользоваться ими может как рядовой автовладелец, так и руководитель коммерческого предприятия с обширным парком автомобилей.

Для чего нужна система gps мониторинга глонасс и как её используют в автомобиле

Система мониторинга транспорта GPS или ГЛОНАСС – это удобный инструмент удаленного контроля за передвижением транспорта. Использование спутниковой навигации дает владельцам автопарков возможность вычислять месторасположение любого автомобиля с погрешностью в несколько метров, позволяет получить данные о других основных параметрах движения ТС, в частности:

скоростном режиме;
пройденном расстоянии;
соблюдении графика работы и отдыха водителя;
других технических характеристиках, которые могут быть оформлены в виде структурированных данных, сводных графиков и карт, что упрощает их использование в работе.

Полный список документов, необходимый для оформления карты.

На основе полученных сведений можно сделать выводы, полезные для последующей оптимизации бизнеса. Например, расхождение между фактическим и ожидаемым расчетом расхода топлива иллюстрирует ресурсозатратность маршрута или выявляет махинации со стороны водителя. Наблюдение поможет определить источник проблемы и нивелировать ее, подобрав рациональное решение. Кроме того, эксплуатация спутниковой навигации предоставляет возможность:

удаленной блокировки электросистемы транспортного средства;
подачи сигнала тревоги из салона автомобиля;
установления коммуникативной связи между диспетчером и водителем посредством обмена голосовыми сообщениями;
формирования карты изменения скорости передвижения.

Цены на карты для тахографов можно узнать — Здесь!

Зачем нужен ГЛОНАСС?

ГЛОНАСС – это масштабная навигационная система. С ее помощью владельцы автопарка контролируют перемещения водителей, а сотрудники, управляющие транспортным средством, получают гарантию защиты – в случае непредвиденной ситуации система передаст данные о простое в компанию, поможет обеспечить максимально объективное рассмотрение спорных ситуаций на дороге.

Для чего используют ГЛОНАСС?

Минимизация субъективного фактора
Зная о непрерывном внешнем контроле, водитель становится более ответственным: снижается количество нарушений правил дорожного движения, соблюдается режим отдыха-работы, предусмотренный для перевозчиков на дальние расстояния, сокращается количество случаев превышения скорости. Помимо этого, сотрудник лишается возможности проводить махинации с топливом и использовать служебное транспортное средство в личных целях.

Получение полных и точных сведений
О маршруте и параметрах движения транспорта. В любое время суток информация поступает непрерывно. Это дает владельцам предприятия, организующего перевозки, возможность составить детализированную картину пробега – со всеми остановками, изменениями скоростного режима и прочими полезными данными. Информация позволит оценить рациональность выбранного маршрута и действий водителя.

Оптимизация бизнеса
Внедрение системы дает возможность сократить издержки. В первую очередь, это происходит за счет устранения ошибок при анализе данных, полученных от спутника.

Рационализация отношений с персоналом
Стороны рабочего процесса имеют подтверждение факта свершения тех или иных действий (например, километража пройденного расстояния), что позволяет свести к минимуму споры и доказывания обоснованности претензий и собственной правоты (например, требование водителя выплатить большую сумму за перевозку).

Удаленное наблюдение в режиме онлайн
Или по записям данных с сервера. Вы сами можете выбрать наиболее удобный способ контроля за транспортным средством.

Оформить заказ на карты для тахографа.

Для чего нужен ГЛОНАСС в автомобиле?

Система навигации незаменима для крупногабаритных транспортных средств, выполняющих междугородние коммерческие рейсы. Она позволяет постоянно поддерживать связь с водителем и получать своевременную информацию об основных параметрах движения. Это помогает повысить эффективность работы, гарантировать безопасность не только перевозчика, но и транспортируемого груза на протяжении всего маршрута следования, защитить автомобиль от угона и других непредвиденных ситуаций.

Когда использование спутникового контроля особенно удобно? В случае если вы выполняете трансфер груза большого объема, одновременно задействуя несколько автомобилей. С системой навигации вы сможете отслеживать каждое ТС, располагая точной информацией относительно месторасположения машин и оценивая соблюдение сроков поставки. Все это важные возможности, помогающие развитию бизнеса.

У вас остались еще вопросы?

Звоните прямо сейчас 8-800-511-81-93
или пишите нам: [email protected]
вернуться к оглавлению

Узнать еще больше

Зачем и для кого нужен GPS мониторинг транспорта

Главная → Мониторинг транспорта → Зачем и для кого

Для кого необходим мониторинг транспорта?

Согласно исследованиям*, использование спутниковых систем GPS/GSM для мониторинга и контроля автотранспорта экономически оправдано уже при стоимости перевозок на сумму от 5 тыс. долл. в месяц.
В крупных компаниях, экономический эффект многократно превышает издержки на установку и использование системы слежения.
Срок окупаемости, в зависимости от объемов и специфики транспортных перевозок, составляет от 2 до 10 месяцев.

* Транспортная логистика. — Москва. Вершина. 2007г.

Зачем нужен мониторинг транспорта?

Система мониторинга, контроля и логистики транспорта Golden Eye поможет Вам повысить общую эффективность транспортных перевозок, значительно снизить издержки и уменьшить риски, а также повысить качество и скорость обслуживания Ваших клиентов.

Повышение эффективности

1. Повысить оперативность и эффективность распределения а/м по заданиям и объектам, в зависимости от текущей ситуации,
2. Оперативно принимать оптимальные решения при любых изменениях ситуации (задержки, очереди, пробки и т.д.),
3. При подъезде а/м к объекту (например складу или заводу) автоматически получать уведомление системы, чтобы точно вовремя подготовить груз и исключить простой,
4. Контроль выполнения маршрута, в т.ч. в реальном времени,
5. Возможен полностью автоматический контроль маршрутов при интеграции с программой создания путевых листов,
6. Из любой точки мира через интернет контролировать, где и в каком состоянии находятся ваши транспортные средства.

Снижение издержек, предотвращение нарушений

1. Не допустить нецелевое использование транспорта («левые» ходки, поездки «по своим делам» и т.п.)
2. Исключить случаи отказа водителей от выполнения заказов («не завелся», «стою в пробке», «далеко нахожусь» и т.п.)
3. Сократить расход топлива: предотвратить случаи слива топлива и «накруток» спидометра
4. Предотвратить случаи пропажи водителя с автомобилем на длительное время
5. Исключить случаи простоя автотранспорта по вине водителя
6. Не допустить несанкционированные действия с грузом вне целевых объектов (слив бетона, открытие задней двери фуры, разгрузка самосвала и т.п.)
7. Снизить аварийность, так как фиксируется любой случай превышения скорости, а также ряд других нарушений
8. Сам факт что за машиной все время наблюдают, дисциплинирует водителей.

Дополнительно — обеспечение безопасности

1. Защита от угона
2. Поддержка круглосуточной диспетчерской службы Golden Eye
3. Обеспечение немедленного вмешательства при любой нештатной ситуации силами мобильных групп реагирования

Позитивный имидж

1. Система логистики и контроля транспортного парка Golden Eye поможет создать положительный имидж Вашей компании в глазах клиентов вашего автопарка за счет четкого выполнения обязательств, повышения оперативности, эффективности и качества работы.
2. В случаях спорных моментов с клиентами (споры о времени, отказ признать факт приезда или выгрузки и т.д.) вы всегда сможете доказать свою правоту с помощью системы мониторинга автотранспорта Golden Eye. Тем самым Вы предотвратите ухудшение отношений с клиентами и сможете избежать убытков.
3. Повысить рыночную стоимость Вашей компании как эффективно управляемой, прогрессивной и технологичной компании.

Вас также может заинтересовать:

что это и для чего, навигатор

Матвеенко Анатолий

Привычные навигаторы уступили место смартфонам. Актуальные модели снабжены встроенным навигационным модулем. Давайте детально рассмотрим, что такое ГЛОНАСС в смартфоне, для чего применяется эта функция.

Что такое ГЛОНАСС в смартфоне и как он работает

Сейчас в мире работают в полную силу два созвездия – GPS и ГЛОНАСС.
ГЛОНАСС – это главный конкурент американской группировки. Термин расшифровывается как ГЛОбальная НАциональная Спутниковая Система. Разработка российской технологии началась еще в Советском Союзе. Принцип работы двух созвездий одинаков.

Аппаратная часть навигационной структуры состоит из трех сегментов:

• сателлиты;
• наземные станции;
• приемник (навигатор, телефон или терминал).

Расскажем о ГЛОНАСС в телефоне, что это и для чего внедряется.

Группа сателлитов излучает сигнал, который содержит точное время. Созвездия разных стран имеют разные частоты, чтобы не конфликтовать друг с другом. Пакет данных движется к приемнику со скоростью света. В принимающем устройстве есть чип, на который и поступает информация. Модем сопоставляет время, отправленное спутником, и свое. Затем вычисляет разницу.
Зная скорость сигнала и затраченное время, приемник находит точку на местности. Для определения местонахождения нужна информация четырех спутников.
Первоначально такой вид наблюдения предназначался только для военных ведомств. Сегодня применяется в транспортной сфере и смартфонах обычных пользователей.

Для чего нужен ГЛОНАСС в смартфоне

Телефон с ГЛОНАСС навигатором помогает определить местоположение объекта и проложить маршрут в два касания.
Рассмотрим, что такое ГЛОНАСС в телефоне и как спутниковая навигация действует в обычных условиях.

Такой тип ориентирования полезен путешественникам. Потеряться в незнакомом городе очень легко. Навигатор покажет дорогу и просчитает удобный маршрут. Загрузив карты в память навигатора, вы легко найдете дорогу к магазину, кафе даже без доступа к интернету.

Навигация в смартфоне понадобится водителям. Можно проложить короткий путь до дома или работы, узнать расстояние. Навигатор откорректирует путь и не даст заблудиться, если вы отвлечетесь от дороги, пропустите поворот.

При плохой видимости на дороге (дождь или туман) трекер укажет поворот или преграду до того, как вы увидите ее.
Спутниковая навигация внедряется в системы контроля транспорта. Это программы “Wialon”, “Автоскан”, “АвтоГраф”, “ЭРА”.
Подробности о них, а также о том, ЭРА ГЛОНАСС, что это, вы узнаете из материалов на нашем сайте.

Как проверить поддержку ГЛОНАСС

От вопроса ГЛОНАСС в смартфоне – что это такое, переходим к следующему моменту: как узнать, поддерживает ли телефон сигнал российского созвездия.

В этом случае два варианта: обратиться на сайт производителя и изучить характеристики модели. Другой способ – установить приложение-анализатор для Андроид. Сделаем небольшой обзор программ и функций:

1. “GPS-test” проверяет поддерживаемую систему и измеряет уровень приема. Утилита отображает положение спутников в небе, текущее расположение, скорость и высоту над уровнем моря. Геоданные передаются на почту или по SMS. Фиксирует информацию в виде диаграмм и схем.
2. “GPS Status & Toolbox” покажет, какие спутники поддерживает смартфон.
3. “GPS-Status Data” показывает информацию о сателлитах, качество сигнала каждого из них. В программе отражаются координаты и время.
Чтобы проверить, какая из систем геолокации работает на мобильном:
• откройте в “Настройках” раздел “Местоположение”;
• в пункте “Режим определения” поставьте отметку “По спутникам”.
• загрузите любое приложение из списка и запустите проверку.

В разных приложениях группировки отмечены цветами государственного флага или фигурами (треугольник, квадрат, многоугольник). Если увидите сателлиты, отмеченные триколором или квадратом, значит, ГЛОНАСС поддерживается.
Если во время теста не определилась ни одна система, повторите процедуру на открытой местности. Возможно, сигналу мешают бетонные перекрытия.

Как использовать ГЛОНАСС в телефоне

Рассказываем, как пользоваться ГЛОНАСС на смартфоне:

1. Включите опцию “Местоположение” на девайсе.
2. Скачайте нужное приложение.
3. Запустите программу. Дополнительно настраивать ничего не нужно.

Мы составили список навигационных программ, которые пользуются популярностью:

1. Сервис “Google Maps” помогает составить удобный маршрут до нужной точки, узнать время работы магазинов, получить информацию о пробках.
2. После обновления “Яндекс Навигатор” адреса, которые вводились с разных устройств, синхронизируются. Теперь не нужно каждый раз заново забивать адрес, чтобы построить путь.
3. С оффлайн навигатором “OsmAnd” можно пользоваться автономными картами без подключения к интернету. Скачайте программу и сохраните набор карт. Предусмотрена возможность выбрать тип маршрута: пеший, автомобильный или велосипедный.

Зачем нужен ГЛОНАСС, если есть GPS

Несмотря на то, что обе навигационные системы появились примерно в одно время, большинство смартфонов поставляются с модулем GPS.
Однако сейчас выпускают чипы, совместимые с двумя созвездиями. Зачем это нужно, и какие преимущества получает пользователь:

1. Повышается точность определения координат. Сейчас “разбег” составляет 2,8 м у ГЛОНАСС и 1,8 м у GPS. Погрешность зависит от расположения аппаратов на орбите. В один момент спутники могут располагаться по-разному. Когда сателлиты одной из систем расположены неудачно, аппараты другой передают точный сигнал. Двусистемность сглаживает неточности.
2. Для работы навигатора необходима видимость минимум четырех сателлитов. Но на точность определения влияет и фактор “чистого неба”. В гористой или лесистой местности, в городе с высотными зданиями, просто при плохой погоде появляются помехи. Поддержка двух группировок дает возможность “ловить” сигнал систем поочередно.
3. Следующий плюс взаимной интеграции – места, где не “добивает” GPS, принимается сигнал ГЛОНАСС. Это касается южных и северных широт.

Как сделать мобильный телефон устройством слежения

Чтобы отследить расположение объекта, будь то автомобиль или смартфон вашего ребенка, не обязательно покупать трекер. Установив мобильное приложение “GPShome Tracker”, вы сможете контролировать текущее положение устройства.

Итак, ГЛОНАСС на телефоне как работает программа ориентирования? Для передачи пакета данных требуется интернет – Wi-Fi или мобильная сеть.

Алгоритм подключения следующий:

1. Зарегистрируйтесь на сайте разработчика. В полях запишите логин и пароль, укажите адрес «электронки». Установите отметку “Физическое лицо” и примите пользовательское соглашение.
2. На почту придет ссылка для активации Личного кабинета. Пройдите в сервис и в окне “Настройка” нажмите“Добавить объект”. Заполните поля:
• ”Наименование”;
• ”IMEI трекера” – это идентификатор смартфона;
• кликните “Сохранить”.
3. В параметрах смартфона включите опцию “Местоположение: по спутникам”.
4. Скачайте утилиту в “Google Play”.
5. Откройте “Настройки” и поставьте флажки в полях “Включить трекер”, “Использовать сеть” и “Использовать GPS”.
6. Для удобного применения программа поделена на три блока: “Информация”, “Карты”, “Настройки”.

В первом разделе отражены координаты, во втором – текущее местоположение.
Приложение быстро “съедает” заряд батареи, поэтому отключайте его за ненадобностью.

Какие смартфоны поддерживают ГЛОНАСС

В предыдущих разделах публикации мы разобрали вопрос, что такое ГЛОНАСС и для чего он нужен в телефоне. Теперь посмотрим, какие модели поддерживают российскую и американскую группировки.

Первый телефон, который начал принимать сигнал наших аппаратов – брендированный МТС Glonass 945. Смартфон работал под управлением Android 2.2, камера 2 Мп. В разговорном режиме аккумулятор держался 300 мин. Трудно представить вулкан рояль без огромного выбора развлечений и каждодневных акций. Продажи стартовали в марте 2011 года, но успеха не принесли. Продав 5 тысяч экземпляров, компании ZTE, Ситроникс и Qualcomm остановили производство.

Представляем обзор успешных моделей 2019 года, которые можно заказать в онлайн-магазинах:

1. Начнем с фаблета Самсунг Galaxy S10+. Экран 6,4 дюйма покрыт защитным стеклом Corning Gorilla Glass 6. Внутри флагмана процессор Exynos 9820, оперативная память объемом 12 Гб. Компания оборудовала смартфон рекордным 1 Тб внутренней памяти для хранения файлов. В режиме разговора заряд держится 25 часов.
2. Более демократичный вариант – Xiaomi Redmi 6A в металлическом корпусе. 5,4-дюймовый дисплей, соотношение сторон 18:9, HD-разрешением 1440×720. Работает в сотовых сетях 4G LTE. Управляет смартфоном чип MediaTek Helio A22. Основная и фронтальная камеры 13 и 5 Мп. Кроме указанных навигационных систем принимает сигнал BeiDou.
3. Главная изюминка российского смартфона YotaPhone 2 – два экрана. Передний дисплей 5 дюймов, с обратной стороны 4,7. Здесь находятся виджеты часов, погоды, уведомлений. Одна 8-мегапиксельная камера работает с двумя экранами.
4. Работой Huawei Honor 7A управляет модуль MediaTek MT6739 и Android 8.1. Диагональ 5,45 дюйма с TFT-матрицей. “Ловит” сигнал обеих систем, поддерживает A-GPS для быстрого определения места. Емкость АКБ – 3020 мАч. Заряд выдерживает полный день.

В заключение скажем, что спутниковая навигация – полезная функция современных телефонов. Не нужно покупать лишние девайсы, ведь эта опция уже заложена в устройстве.

Имею большой опыт в настройке и подключении систем контроля доступа (СКУД) и систем учета рабочего времени. А также занимаюсь настройкой серверов, компьютеров, рабочих мест.
Работаю в инженером в компании «Технооткрытие».

Гурко: приемники ГЛОНАСС могут обеспечить миллиметровую точность

Ситуация меняется, если используется оборудование (смартфон, телефон, другие гаджеты), которое принимает и обрабатывает сигналы от двух систем. В этом случае пользователь получает значительный выигрыш. И в скорости определения координат (уменьшается «время старта»). И в надежности: для «стандартных» городских условий она возрастает с 60-70% (дает одна система) до абсолютного значения – практически 100% (дают две системы). Улучшается и точность, но не напрямую, а за счет «геометрического фактора» — из удвоенного числа навигационных спутников (ГЛОНАСС и GPS) легче выбрать «созвездие» из 4, которое обеспечит меньшие ошибки. Именно по этим причинам двухсистемное оборудование ГЛОНАСС/GPS с 2011 года стало мировым потребительским стандартом.

Но реальная жизнь — это не только потребительские услуги. Сегодня на спутниковой навигации и сопутствующих сервисах, например, временной синхронизации, построена наша жизнь – движение поездов и самолетов, работа сетей сотовой связи и электросетей.

При этом у оператора навигационной системы – а для GPS это был и остается Пентагон — есть возможность для определенной территории или отключить гражданский сигнал, или его искусственно загрубить. Такую функцию поддерживают новые поколения спутников GPS.

Речь даже не идет о военном конфликте, можно использовать саму угрозу отключения «навигационного рубильника» для достижения политических или экономических целей. Поэтому от технологической зависимости в узкой области спутниковой навигации всего один шаг до зависимости экономической, политической и военной.

Критически важная инфраструктура, которой пользуется весь мир, и на которой основана значительная часть национальной экономики, не должна зависеть от одной страны или, если усилить тезис, от другой страны. Не случайно, все, кто в состоянии технологически и финансово создать собственные системы спутниковой навигации, а это Евросоюз и Китай, сегодня это делают.

— Распространено мнение, что мы экспортируем ГЛОНАСС — военный и гражданский — в другие страны. Так ли это?

— Спутники ГЛОНАСС, как и GPS, передают два типа сигнала. Гражданский сигнал – общедоступен, при этом общедоступность ГЛОНАСС гарантируется государством. Закрытый сигнал предназначен для военных и других специальных приложений — помимо прочего, он лучше защищен от помех.

В России двухсистемная навигация ГЛОНАСС/GPS принята за государственный стандарт, то есть обязательна для всех государственных применений и обеспечения безопасности. Сегодня ведутся переговоры со странами Таможенного союза – Белоруссией и Казахстаном о том, чтобы ГЛОНАСС/GPS стал государственным стандартом и на их территории.

Большинство современных потребительских устройств — смартфоны, автонавигаторы, профессиональное оборудование — сегодня используют двухсистемные приемники ГЛОНАСС/GPS. Спецификации для разработки таких приемников находятся в свободном доступе. Таким образом, «экспорт ГЛОНАСС» идет, но без участия российской стороны.

Ситуация здесь такая же как с GPS: страна — «собственник» системы бесплатно транслирует на весь мир навигационный сигнал, а оборудование для его приема может делать любой.

— Россия неоднократно заявляла, что ГЛОНАСС – единственная альтернатива GPS. Насколько это соответствует действительности?

— Сегодня это правда. Но уже через три-четыре года ситуация изменится. Китайская система BeiDou сейчас работает как региональная система (т.е. дополняющая глобальные системы ГЛОНАСС и GPS) в пределах азиатско-тихоокеанского региона. Евросоюз приступил к развертыванию своей системы Galileo. Если не случится какого-то форс-мажора, то через несколько лет обе эти системы будут развернуты до глобального уровня.

Но есть проблема тех, кто идет первыми. GPS и ГЛОНАСС создавались в 70-е годы и не учитывают все современные технологии. Galileo и особенно BeiDou проектировались десятилетиями позже, что позволило реализовать более современные и технически более продвинутые решения. Например, в китайской системе предусмотрена дополнительная функция передачи данных.

Системы и GPS, и ГЛОНАСС также модернизируются, но этот процесс дороже и дольше, поскольку необходимо постепенно замещать работающие на орбите спутники их новыми моделями.

— Некоторое время назад иранцы обманули GPS и приземлили у себя американский дрон. Реально заглушить сигналы таких систем?

— Сигналы и GPS, и ГЛОНАСС можно заглушить локально. Причем, для этого вовсе не нужен доступ к системе управления самими спутниками – достаточно мощного источника радиопомех. Есть и имитаторы сигнала, которые создают у близко расположенных к ним навигационных приемников «видимость» нужных координат. Двухсистемный приемник ГЛОНАСС/GPS также можно и заглушить, и обмануть, но сделать это технически значительно сложнее и дороже.

— Часто говорят, что GPS значительно точнее ГЛОНАСС. Насколько это соответствует действительности?

— Реальная «потребительская» точность ГЛОНАСС сейчас в среднем уступает GPS. Если GPS-приемник теоретически позволяет определить местоположение на открытой местности с ошибкой не более 3-4 метров, то для ГЛОНАСС-приемника ошибка составит 7-10 метров.

На практике эта теоретическая разница не важна по двум причинам.

Первая состоит в том, что навигационных приемников, которые поддерживают только ГЛОНАСС, без GPS, просто не существует.

Вторая причина — в клиентском устройстве обычно производится дополнительная обработка сигнала, усредняющая результат. Например, если автомобиль едет по идеально прямому шоссе, то траектория движения машины по данным спутниковой навигации выглядит как довольно замысловатая изломанная линия с множеством хаотичных отклонений. При этом программное обеспечение навигатора привязывает эту линию к графе дорог на цифровой карте, в результате на экране получается то самое идеально прямое шоссе, что и в реальности.

— Говорят, что существуют секретные приемники ГЛОНАСС, обеспечивающие миллиметровую точность. Действительно такие есть?

— Такие приемники есть, и они совсем не секретные. Эту задачу можно решить двумя способами.

Первый вариант: высокоточные измерения, например геодезические, проводятся с использованием наземных базовых станций, что позволяет в режиме дифференциальной коррекции (вычисляя разности между своим местоположением и координатами базовой станции, которые известны очень точно) получать координаты более точно. Если воспользоваться режимом постобработки, то можно добиться той самой миллиметровой точности.

Второй вариант: использовать множество измерений для одной точки, накапливая их и затем обрабатывая. Это позволяет улучшить точность до единиц сантиметров. Правда, такой подход применим только для «неподвижных» объектов, например, геодезической аппаратуры.

Сегодня в России единой системы наземных базовых станций для дифференциальной коррекции (уточнения) сигнала не существует. Министерства, ведомства, регионы, крупные корпорации независимо друг от друга устанавливают станции, которые никак не связаны между собой и зачастую мешают соседям. Нет даже единой системы регистрации этих базовых станций. Это задачи, которые НП «ГЛОНАСС» как федеральный сетевой оператор будет решать.

На территории Европы работает широкозонная система EGNOS, в США — WAAS, в Японии — MSAS, Индия сейчас также строит систему GAGAN. Управление железнодорожным, воздушным транспортом, геодезия и кадастр, сельское хозяйство, земледелие в большинстве развитых стран давно идут с применением высокоточной навигации. Это повышает производительность на десятки процентов, а иногда и в разы.

— Насколько я понимаю, точность ГЛОНАСС можно увеличить, только запустив новые более совершенные спутники…

— Точность позиционирования можно увеличить с помощью как спутниковой, так и наземной инфраструктуры.

В России в рамках федеральной целевой программы сейчас создается система широкозонной дифференциальной коррекции (СДКМ). Поправки в СДКМ будут передаваться через спутниковый канал связи с расположенных на геостационарной орбите спутников «Луч». Точность определения координат улучшится до единиц дециметров, но аппаратуру потребителей (тех, кому нужна такая высокая точность) придется оснастить специальными модемами, способными принимать спутниковый сигнал.

Оппоненты проекта СДКМ указывают, что для большинства профессиональных приложений, например геодезии, точности в 20-30 см явно недостаточно, а для обычных потребителей, допустим автомобилистов, она, напротив, избыточна. Увеличить точность еще больше не позволяют физические факторы – возмущения ионосферы и тропосферы, которые неизбежно искажают спутниковый сигнал.

Есть и соображения цены. Одна наземная базовая станция (а их нужно для СДКМ на территории России не менее 10), которая передает навигационный сигнал для внесения поправок, стоит примерно 15-20 тысяч долларов. А вот один спутник связи с учетом его вывода на геостационарную орбиту — 100 миллионов долларов.

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

— Действительно ли, что в спутниках ГЛОНАСС используется исключительно российская электроника?

— К сожалению, это не так. Производство собственной специальной электроники экономически очень невыгодно — гигантские капиталовложения невозможно окупить на малых сериях, а микроэлектроника категории Space – это всегда штучная продукция. Поэтому электронную начинку спутников приходится покупать за границей, что само по себе непростая задача.

— Возможности GPS дополняются различными усовершенствованиями, например функцией A-GPS. Для ГЛОНАСС такого не сделать?

— Функция Assisted GPS (или A-GPS) подразумевает передачу в навигационный приемник данных о положении GPS-спутников по интернет-каналу. Она не повышает точность, а снижает время, необходимое для определения местоположения приемника, особенно при «холодном» старте, когда он включается после длительного периода бездействия. A-GPS обычно используется в смартфонах и автонавигаторах с интернет-подключением.

Для ГЛОНАСС эта возможность пока не реализована, но технически для нее нет никаких препятствий. Необходимо, чтобы инфраструктура сотового оператора брала эти данные из какого-то источника и отправляла на приемник. Это несложно сделать, но пока экономической целесообразности участники рынка здесь не увидели.

— Надо сказать, что приемники ГЛОНАСС дорогие и неудобные.

— Времена, когда приемники ГЛОНАСС выглядели как типичный продукт отечественной конверсионной промышленности, давно прошли. Сегодня решения ГЛОНАСС/GPS практически не отличаются по габаритам, стоимости и энергопотреблению от GPS-аналогов, а изготавливается большая часть продукции за рубежом. Кроме того, все приемники гражданского назначения с ГЛОНАСС-функциональностью двухсистемные и одновременно могут работать с сигналом GPS.

На размеры и стоимость приемника больше влияет его предназначение: сделан ли он для потребительских устройств или профессионального применения на транспорте, в геодезическом оборудовании и т.п. Крупнейшие мировые производители чипсетов, например, Qualcomm, Broadcomm, Texas Instruments, начиная с 2011 года внедрили поддержку ГЛОНАСС в свою мэйнстрим-продукцию. Соответственно, большинство смартфонов, планшетов, PND, встроенных систем автонавигации на базе новых чипсетов умеют работать и с GPS, и с ГЛОНАСС.

Если говорить о профессиональном (автомобильном) оборудовании, то основная доля того, что продается в России, сделана на чипсетах ГЛОНАСС/GPS российского КБ «ГеоСтар навигация», MStar (ныне часть тайваньского холдинга Mediatek) и швейцарской STMicroelectronics. На их продукцию ориентировано большинство компаний, хотя на рынке присутствует еще ряд поставщиков чипсетов второго-третьего эшелона, в основном из России и Китая.

Проблему для российских производителей чипсетов по-прежнему представляет сложность перехода на более совершенные топологические нормы. Например, последний приемник «ГеоСтар навигации» Геос-3М производится по нормам 130 нм, тогда как зарубежным конкурентам доступны 45 нм. Чем совершеннее техпроцесс, тем ниже себестоимость, а значит, выше конкурентоспособность.

В России сейчас одна-две команды, которые могли бы разработать и предъявить приемники по топологиям 45 нм и лучше. Разработка подобной продукции займет 2-3 года и потребует инвестиций в десятки миллионов долларов. Окупить эти затраты, с учетом жизненного цикла продукта не более 3-4 лет, можно только на рынке емкостью в десятки миллионов устройств в год, которого ни в России, ни суммарно в государствах ЕврАзЭС пока нет. Возможно, рост рынка экспоненциально ускорит готовящееся обязательное оснащение автотранспорта терминалами системы «ЭРА-ГЛОНАСС», которое должно быть завершено до 2020 года.

Но для того, чтобы реализовать этот потенциал, необходима государственная поддержка российских дизайн-центров, инвестиции в разработки со стороны российских госинститутов, продвижение технологий на экспорт.

В целом нам нужно перейти от импорта к экспорту высокотехнологичных продуктов. Без масштабирования своих технических решений и технологических достижений в глобальном рыночном мире обеспечить свою конкурентоспособность невозможно.

Даже если на территории России реализуются все крупные проекты на автотранспорте, мы получим внутренний рынок с потенциалом спроса несколько миллионов устройств в год и несколько десятков миллионов потребителей. А мировые лидеры имеют масштабы в десятки раз большие.

Что такое ЭРА-ГЛОНАСС на легковом автомобиле и как она работает?

Автолюбители, которые первый раз приобретают машину, интересуются: что такое ЭРА ГЛОНАСС на легковом автомобиле, и как она работает.

Это особенно любопытно, поскольку на новых машинах система уже заранее установлена. Если человек покупает себе авто в 2021 году, ему в любом случае придется познакомиться с программой.

Визуально система выглядит как достаточно крупная кнопка, расположенная возле светильника. Тревожная кнопка ГЛОНАСС в авто специально размещена таким образом, чтобы в критической ситуации, в случае аварии, до нее было проще всего дотянуться.

Однако, прежде чем использовать систему, необходимо определить, как именно она действуют, почему сейчас все новые автомобили ею оснащены. Рассмотрим основные важные моменты.

Зачем нужна ГЛОНАСС

ГЛОНАСС представляет собой бесплатную систему экстренного вызова. Ее установка обязательна для всех машин на территории РФ.

Поскольку она официально введена в эксплуатацию только с начала 2015-го года, пока еще не все автомобили к ней подключены. Но в соответствии с планами правительства число неподключенных к ГЛОНАСС машин должно неуклонно сокращаться.

Предусмотрена обязательная установка ЭРА ГЛОНАСС. Сейчас уже вступило в действие Решение Комиссии Таможенного союза от 1.01.17 года.

Согласно нему абсолютно все новые авто обязательно оборудуются системой экстренного вызова. Специалисты отмечают, что после 2017-го года будет практически невозможно приобрести машину без ГЛОНАСС, поскольку истечет срок ОТТС, которые были получены в 2016-м году.

Ключевое назначение системы – быстрое реагирование в случае ДТП, когда последствия аварии угрожают жизни и здоровью людей.

ГЛОНАСС должна значительно увеличить шансы водителя, пассажиров выжить в ДТП. Согласно статистике, именно недостаточная скорость прибытия помощи на место происшествия становится причиной высокой смертности.

Когда в салоне имеется данная сигнальная кнопка, в экстренном случае водитель имеет возможность отправить вызов сразу, при аварии. Такая оперативность во много раз увеличит вероятность благоприятного исхода даже при тяжелой автокатастрофе.

Система экстренного оповещения ЭРА ГЛОНАСС действительно должна нести очень важную функцию. В Европе уже действует подобная система безопасности – это e-Call.

Она едина для всех стран, входящих в Евросоюз. В Европе не будут продавать автомобили без этой системы экстренного вызова уже с 2017-го года.

Видео: Кнопка SOS СОС ЭРА Глонасс в авто

Особенности системы

Система быстрого реагирования отличается эффективностью, простотой, достаточно высоким уровнем надежности. Она должна быть устойчивой к различным негативным воздействиям, чтобы продолжать успешно функционировать даже при аварии.

Узнаем, как отследить машину по ГЛОНАСС. Остановимся на основных особенностях программы:

В автомобиль встраивается модуль: это прочный мобильный телефон, который дополнительно оборудован кнопкой вызова, датчиками.
Антенна постоянно настроена на прием сигнала. Она специально усилена, чтобы даже в проблемных зонах дороги качество связи было высоким.
Имеется карта СИМ. При вызове службы спасения она работает бесплатно.
Встроены динамик, а также чувствительный микрофон для установления бесперебойной связи с диспетчером. Это рассчитано на тот случай, когда пассажиры, водитель способны говорить.
Действует модем 3G. Он должен передавать спасателям дополнительные важные данные.
Качественный навигатор отслеживает расположение машины. Оперативные спасательные службы получают сигнал с GPS в роли указателя на место, где находится автомобиль после аварии.

Удобно, что в техническом обслуживании экстренная система не нуждается. Она производится в расчете на длительную бесперебойную работу.

Планируется, что в ближайшем будущем ее исправность будет проверяться при стандартном техническом осмотре автомобиля.

Принцип работы ГЛОНАСС

Разработчики старались предусмотреть все возможные нюансы, когда создавали ГЛОНАСС. Особый интерес представляет принцип работы системы.

Например, если после аварии водитель и пассажиры не в состоянии нажать кнопку, дотянуться до нее, сигнал о ДТП в любом случае будет передан. При этом случайно отправленный вызов можно быстро отменить.

Рассмотрим ключевые принципы функционирования ГЛОНАСС:

Используется современный навигационный модуль, который позволяет точно определять местоположение машины.
Имеются специальные датчики, которые реагируют на переворачивание автомобиля, сильный удар. Таким образом, система вполне может быть запущена в автоматическом режиме в случае аварии, даже если никто не подал сигнал тревоги.
Есть возможность отправить сигнал SOS вручную. Для этого нажимается соответствующая тревожная кнопка.
Для передачи, расшифровки сигнала бедствия используется сотовая связь. Через нее передается как непосредственно сигнал тревоги, так и данные о расположении автомобиля.
Когда сигнал получен, диспетчер предпринимает попытку связаться с водителем данной машины. В автомобиль встроено специальное устройство, которое и принимает автоматически вызов.
Если водитель подтверждает факт аварии, диспетчер передает сигнал с полной информацией экстренным службам. То же самое предусмотрено и в том случае, когда люди из машины не отвечают на вызов диспетчера.

Как только спасатели получают сигнал бедствия, они незамедлительно отправляются на место ДТП по указанным координатам. В соответствии с регламентом на это должно уйти максимум 20 минут.

За это время вполне можно успеть вовремя оказать экстренную медицинскую помощь даже пострадавшим с тяжелыми травмами, представляющими опасность для жизни. Чаще всего скорая прибывает на место существенно быстрее, особенно в черте города.

Сведения в системе

Многие задаются вопросом, для чего в автомобиле нужен ГЛОНАСС, скептически относятся к нововведению.

Здесь стоит также обратить внимание и на тот спектр полезной информации, который способна охватить данная система. Например, некоторые автовладельцы опасаются, что ГЛОНАСС будет постоянно отслеживать все их перемещения.

На самом деле это не так: система достаточно простая, в ней даже не предусматривается опция трекинга. Назначение – передавать сигнал бедствия.

Когда возникает такая необходимость, дополнительно отправляются следующие сведения:

Точные координаты места происшествия.
Общее количество пассажиров в автомобиле (расчет производится в соответствии с количеством пристегнутых ремней безопасности).
Базовые сведения о машине: цвет, номер, модель, тип топлива.
Технические данные о ДТП: параметры перегрузок, последние параметры скорости.

Все это необходимо для оказания максимально эффективной, оперативной помощи.

Можно с уверенностью отметить, что система ГЛОНАСС на самом деле нужна в автомобилях. Она обеспечивает высокий уровень безопасности и гарантирует оперативную помощь в случае ДТП.

Подпишись на наш Телеграм-канал https://t.me/pravoauto чтобы быть в курсе новых штрафов и других изменений автомобильного законодательства.

Вас заинтересует:

Кому он нужен, этот ГЛОНАСС?

Многие задаются вопросом: кому и зачем нужен новомодный ГЛОНАСС? Ространсназдору, который будет следить через спутник за движением пассажирского транспорта и грузовиков по дорогам? Вышестоящему Минтрансу, который планирует оснастить этой системой все наземные транспортные средства коммерческих перевозчиков? Безусловно: государство обязано принимать все возможные меры для повышения общественной безопасности, и спутниковый мониторинг транспорта — одна из таких мер. Однако инициатива «сверху» – это лишь полдела: информация, поступающая с датчиков наземного транспорта, будет не только стекаться в государственные диспетчерские центры, но и поступать к собственникам, ведущим мониторинг своих газелей и грузовиков.

Пока что многие владельцы коммерческого транспорта относятся к идее ГЛОНАСС-мониторинга транспорта скептически: дескать, дорого, проблематично и вообще можно обойтись, поскольку уже есть навигатор. Однако Минтранс намерен пойти по пути внедрения системы до конца: уже сейчас действует требование, обязывающее устанавливать приборы ГЛОНАСС на транспорт, перевозящий опасные грузы и грузы специального назначения. Пока ведутся многие дискуссии, готовятся в силу новые нормы Минтранса: по оценкам экспертов, действие этих норм распространится уже более чем на 1 млн коммерческих транспортных средств. А где обязанность – там и контроль за ее соблюдением: к владельцам коммерческого транспорта, не использующим систему глобального спутникового мониторинга, очевидно, будут применяться какие-то санкции.

Впрочем, устанавливать эту систему перевозчиков заставляет не только страх перед Минтрансом. Изначально ГЛОНАСС создавался под нужды всех видов транспорта – воздушного, наземного, морского и трубопроводного. Все отрасли экономики, требующие точных данных о перемещении объекта в реальном времени, нуждаются в подобной системе, поскольку она позволяет вести непрерывный мониторинг рабочих процессов, в том числе контроль топлива, оперативно принимать меры в ситуации форс-мажора и пресекать злоупотребления работников (кража топлива, несанкционированные рейсы и т.д.). Получается, что ГЛОНАСС – не неизбежное зло, насаждаемое Минтрансом, а неплохой инструмент оптимизации рабочих процессов, на котором при разумном подходе к делу можно даже сэкономить. Впрочем, это уже отдельный вопрос…

О ГЛОНАСС

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В рамках данной федеральной программы достигнуты следующие результаты:

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

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

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

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

В новой федеральной программе учтены:

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

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

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

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

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

Возможности	Глонасс	Глонасс-М	Глонасс-К	Глонасс-К2
Время развертывания	1982-2005 гг.	2003-2016 гг.	2011-2018 гг.	2017+
Статус	Списан	В использовании	Доработка дизайна на основе проверки на орбите	В развитие
Номинальные параметры орбиты	Круговой Высота — 19 100 км Наклонение — 64,8 ° Период — 11 ч 15 мин 44 сек
Количество спутников в созвездии (используется для навигации)	24
Количество орбитальных самолетов	3
Количество спутников в плоскости	8
Пусковые установки		Союз-2.1б, Протон-М
Срок службы конструкции, лет	3.5	7	10	10
Масса, кг	1500	1415	935	1600
Габаритные размеры, м		2,71х3,05х2,71	2,53х3,01х1,43	2,53х6,01х1,43
Мощность, Вт		1400	1270	4370
Платформа Дизайн	Под давлением	Под давлением	Без давления	Без давления
Стабильность часов в соответствии со спецификацией / наблюдается	5 * 10 ^-13/1 * 10 ^-13	1 * 10 ^-13/5 * 10 ^-14	1 * 10 ^-13/5 * 10 ^-14	1 * 10 ^-14/5 * 10 ^-15
Тип сигнала	FDMA	FDMA (+ CDMA для SV 755-761)	FDMA и CDMA	FDMA и CDMA
Сигналы открытого доступа (для сигналов FDMA указаны значения центральной частоты)	L1OF (1602 МГц)	L1OF (1602 МГц) L2OF (1246 МГц) L3OC (1202 МГц) для SV 755+	L1OF (1602 МГц) L2OF (1246 МГц) L3OC (1202 МГц) L2OC (1248 МГц) для SV 17L +	L1OF (1602 МГц) L2OF (1246 МГц) L1OC (1600 МГц) L2OC (1248 МГц) L3OC (1202 МГц)
Сигналы ограниченного доступа	L1SF (1592 МГц) L2SF (1237 МГц)	L1SF (1592 МГц) L2SF (1237 МГц)	L1SF (1592 МГц) L2SF (1237 МГц) L2SC (1248 МГц) для SV 17L +	L1SF (1592 МГц) L2SF (1237 МГц) L1SC (1600 МГц) L2SC (1248 МГц)
Спутниковые перекрестные ссылки: RF Лазер	— —	+ —	+ —	+ +
Поиск и спасение	—	—	+	+

ГЛОНАСС — обзор | Темы ScienceDirect

1 Введение

Глобальная система позиционирования (GPS) и другие глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS) (такие как BeiDou, Galileo, ГЛОНАСС, NaviC, QZSS) оказали решающее влияние на улучшение методов ведения сельского хозяйства.В 21 веке они были двумя наиболее важными инструментами наряду с географической информационной системой (ГИС) и другими утилитами дистанционного зондирования (ДЗ) для точного земледелия, которое приобретает все большее значение среди фермеров и агрономов [1,2] . Эти новые технологии предлагают более точное отображение свойств почвы [3].

От определения границ почвы на каждом поле до навигации по нему, GPS-приемники позволяют спутниковым сигналам определять свое местоположение. До появления этих технологий фермеры использовали знаки внутри поля, чтобы запомнить каждое место с разными характеристиками и методами.Эта информация теперь предоставляется GPS и другими инструментами GNSS почти в реальном времени, что означает, что они позволяют наносить на карту все измерения урожая, почвы и воды с точным местоположением [2,4].

Применения GPS разнообразны; слежение за транспортными средствами, авиация и определение местоположения были одними из наиболее распространенных применений GPS; Однако с появлением концепции точного земледелия она приобрела решающую роль в сельском хозяйстве. Картирование почвы, мониторинг посевов и даже точное руководство в поле помогли сельскохозяйственному сектору [5].Long et al. [4] использовали GPS, чтобы определить, насколько важным было его применение в исследовании почвы, и обнаружили, что методы GPS были точными для навигации и определения местоположения по полю, а также для оцифровки границ почвы с большей эффективностью, чем традиционные методы. В 2018 году Bhunia et al. [6] протестировали различные методы интерполяции с использованием ГИС, чтобы оценить пространственные вариации почвенного органического углерода (SOC) на трех глубинах почвы. Чтобы получить точные координаты каждого места отбора проб, они использовали портативный GPS.Другое исследование оценило концентрацию органического углерода в верхнем слое почвы, комбинируя изображения RS с данными полевых съемок, которые были собраны с помощью модуля GPS и многомерной регрессионной модели [7]. Srivastava et al. [8] также использовали координаты записи информации с помощью GPS, чтобы помочь в обработке карты ГИС наряду с RS для сравнения различных методов интерполяции, которые использовались для оценки влажности почвы и SOC.

Как уже упоминалось, системы GPS / GNSS могут работать и улучшать свои результаты, работая вместе с инструментами GIS и RS.Эти системы предоставляют изображения поля с высоким разрешением, которые можно использовать для расчета некоторых очень важных индексов, таких как нормализованный разностный индекс растительности (NDVI), индекс цвета почвы (SCI) и т. Д. С помощью статистического программного обеспечения можно создать некоторые очень надежные модели. прогноза можно создать для таких параметров, как SOC, параметры влажности почвы и растительности, а также другую информацию о воде, почве и урожаях. Инструменты GPS / GNSS могут точно и быстро перемещаться по полям, записывать и наносить границы почвы с помощью своих приемников сигнала.Более того, знание точного положения дает возможность вернуться к определенному месту, чтобы сделать больше образцов, по причинам репликации [1,2,4,9,10].

Спутниковые изображения систематически использовались исследователями для оценки SOC в основном из-за их низкой или даже нулевой стоимости. Такие факторы, как неровность почвы, влажность и растительный покров, снижают точность оценок [11]. В настоящее время исследователи имеют доступ к бесплатным изображениям высокого разрешения со спутников, и в ближайшем будущем ожидается, что они будут более качественными и более частыми [12].Несколько космических платформ, таких как Sentinel-2 (S2), Landsat ETM +, Hyperion, EnMAP, PRISMA и HyspIRI, использовались для оценки SOC [11]. Данные Landsat TM использовались в модели для прогнозирования органического углерода верхнего слоя почвы в альпийской среде в Китае [13]. За исключением SOC, спутниковые изображения использовались для создания моделей для оценки различных свойств почвы, таких как pH, емкость катионного обмена, текстура, железо, кальций, CaCO ₃ и засоленность почвы [14,15].

SOC представляет собой важный компонент органического вещества почвы (ПОВ) и является ключевым фактором всех почвенных процессов.Почва является вторым по величине естественным поглотителем углерода после океанов; это связано с тем, что через растения связывает углекислый газ (CO ₂) из атмосферного воздуха. В большинстве наземных экосистем ПОУ составляет самый большой пул углерода [16]. SOC — важная характеристика почвы, оказывающая сильное влияние на качество почвы и, следовательно, на рост растений.

Плодородие почвы в значительной степени зависит от SOC, учитывая корреляцию, которую он имеет со структурой почвы, связыванием углерода, упругостью почвы и удержанием питательных веществ [17].В целом, SOC считается одним из основных факторов качества почвы, потому что он выступает в качестве основного источника питательных веществ и, в то же время, увеличивает емкость хранения воды, что является очень важной задачей, учитывая влияние изменения климата на доступность воды. SOC имеет непосредственную связь с атмосферным углеродом. В глобальных экосистемах на углеродный цикл может сильно повлиять даже незначительное изменение SOC на обширных территориях [18,19]. Это также очень надежный индикатор для наблюдения возможной деградации почвы, вызванной ускоренной эрозией [20].

Традиционный метод измерения SOC в образце почвы заключается в использовании типичных лабораторных методов химического анализа, которые обладают высокой точностью. Однако эти традиционные методы оценки параметров почвы являются трудоемкими и дорогостоящими. Совершенно необходимо внедрение альтернативных подходов. ГИС и ДЗ — это быстрые и рентабельные методы определения широкого спектра свойств почвы, включая SOC. Для картирования SOC или SOM часто использовались различные индексы растительности, такие как NDVI и другие почвенные индексы, такие как SCI и индекс голой почвы (BSI), в конце концов, основным источником SOM является растительность [21,22].Параметры растительности, такие как индексы и тип растительности, могут быть продуктивно использованы для картирования SOC в качестве важных индикаторов первичной продуктивности. Прогнозы концентрации и запасов SOC могут быть измерены с помощью этих индексов как в большем, так и в меньшем масштабе [23,24]. Комбинация мультиспектральных изображений и спектральных характеристик обнаженной почвы и растительности может использоваться для прогнозирования SOC в полевом масштабе [25]. Одна из самых полезных характеристик почвы — это ее цвет. Это полезный инструмент для оценки SOC.Более темные почвы, как правило, содержат больше органического вещества и SOC и, следовательно, более плодородны. Однако они часто плохо дренируются, в отличие от красных почв. Голая почва — это почва, не покрытая травой или другим покровом, таким как галька, каменистые участки и т. Д. BSI — это числовой индикатор, который объединяет каналы — синий, красный, зеленый и ближний инфракрасный — для регистрации изменений почвы. Это индикатор, улучшающий распознавание голой почвы.

Здоровые и плодородные почвы имеют большое значение не только для производства продуктов питания, как упоминалось выше, но и для предотвращения серьезных и экстремальных последствий изменения климата (например,g., повышение среднемировых температур). Увеличение SOC может улучшить продуктивность почвы и, таким образом, увеличить производство продуктов питания, играя ключевую роль в сокращении выбросов парниковых газов, углекислого газа, закиси азота, метана [26,27]. Изменения в землепользовании и почве могут повлиять на изменение климата по-разному, стимулируя или смягчая изменение окружающей среды в том виде, в каком мы ее знаем. Без устойчивого управления земельными и почвенными ресурсами мы не сможем справиться с изменением климата. Однако в растениеводстве есть несколько методов, позволяющих замедлить эти изменения.Покровные культуры улучшают плодородие почвы, увеличивая удержание и проникновение воды, а также уменьшая истощение SOC и деградацию почвы. Помимо покровных культур, минимизация применения химических удобрений и глубоких плугов, а также внесение пожнивных остатков — это методы, которые могут помочь смягчить последствия изменения климата [16].

Целью этого исследования было разработать модель множественной линейной регрессии с использованием изображений дистанционного зондирования, которые могут надежно оценить SOC. Возможность прогнозировать свойства качества почвы, такие как SOC, на больших территориях с помощью спутниковых данных, является мощным инструментом в руках ученых, разработчиков, заинтересованных сторон и политиков для смягчения последствий изменения климата.

Направление 2018: ГЛОНАСС ориентируется на потребности пользователей: GPS World

Сергей Карутин, генеральный конструктор ГЛОНАСС;
Тестоедов Николай Николаевич, генеральный директор ГК «Информационные спутниковые системы»;
и Андрей Тулин, генеральный директор ГК «Российские космические системы»

В этом году исполнилось 35 лет со дня первого запуска системы ГЛОНАСС. За эти годы мир добился больших успехов с помощью высоких технологий, и теперь ни одно современное общество не может развиваться без спутниковой навигации.

Сегодняшний горожанин вряд ли сможет обойтись без смартфона, планирующего свой маршрут в пробках, определения местоположения платной парковки или получения напоминания о завершении парковки после того, как он выезжает с парковки.

Поиск ближайшей аптеки, заправки, ресторана или любой другой достопримечательности сегодня является насущной необходимостью. Растущая зависимость современного общества от космических навигационных сигналов увеличивает ответственность провайдеров GNSS. В то же время пользователи стремятся к простоте получения качественных услуг.Поэтому в этом году команда ГЛОНАСС реализует самую амбициозную программу: повышение качества услуг ГЛОНАСС на уровне пользователей.

Традиционная концепция ГЛОНАСС о точности сигнала в пространстве теперь дополняется оценкой характеристик на уровне пользователя. В связи с тем, что среда распространения сигнала вносит большой вклад в бюджет ошибки позиционирования, очевидно, что пользователям нужна информация, которая уменьшила бы влияние пути распространения сигнала на точность позиционирования.

Спутники

Глонасс-М в настоящее время составляют ядро группировки ГЛОНАСС, и с шестью запасными наземными станциями, которые сейчас есть в наличии, они будут продолжать это делать, по крайней мере, в течение следующих восьми лет. Поэтому в 2018 году должна быть опубликована новая редакция документов по управлению интерфейсом L1 и L2 FDMA, которая будет включать ионосферные и тропосферные модели, рекомендованные в недавно выпущенных ICD сигналов ГЛОНАСС CDMA.

Спутник Глонасс-К2 (художник).

Мы планируем использовать запасные биты в навигационном суперкадре сигналов FDMA для передачи ионосферных параметров, описанных в Общем описании глобальной навигационной спутниковой системы с кодовым разделением сигналов множественного доступа ICD.

Проводимые исследования демонстрируют снижение влияния ионосферной рефракции на 70 процентов при использовании адаптивной модели, передаваемой по трем параметрам: числовому коэффициенту для пикового ПЭС (полного электронного содержания) ионосферного слоя F2, индекса солнечной активности и суточного индекс геомагнитной активности. Эти параметры изначально предоставляются в новом сигнальном сообщении CDMA.

Для обеспечения единства технологий уменьшения гидростатической составляющей тропосферной задержки, на которую приходится 80 процентов ее значения, ICD сигналов FDMA и CDMA будут включать широтную тропосферную модель, основанную на предварительно установленных табличных значениях.

В этом году завершена предварительная экспертиза технической базы спутника Глонасс-К2 четвертого поколения. Новое кубическое расположение платформы позволяет уменьшить немоделированные силы и перевести топливный бак в центр масс спутника.

Это обеспечивает постоянство относительного положения центра масс спутника и фазового центра спутниковой антенны в течение всего срока службы спутника. Эта компоновка платформы также вмещает весь ансамбль навигационных сигналов (как CDMA, так и FDMA) в системе с одной фазированной антенной решеткой.

Глонасс-К2 оснащен новым атомным стандартом частоты, состоящим из унаследованного квантового стандарта частоты на основе цезиевой лучевой трубки и пассивного водородного мазера. Миниатюрный ПГМ с относительной суточной стабильностью 5 × 10 ^-15 будет установлен на борту спутника, запускаемого в 2020 году.

Внедрение нового спутника позволит реализовать новую стратегию поддержки группировки — за счет как двойных запусков ракетой-носителем Ангара-А5 с Восточного, так и одиночных запусков Союзом с Плесецка — для обеспечения пополнения группировки по требованию.

К 2020 году, когда мы будем отмечать 25-ю годовщину полной работоспособности ГЛОНАСС, все вышеупомянутые усилия предложат пользователям ГЛОНАСС услуги нового качества в соответствии с их потребностями.

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

Альтернатива и дополнение к GPS

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

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

Ричард Лэнгли

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

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

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

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

РАННИЙ ГОД, НАСТОЯЩИЙ ДЕНЬ

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

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

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

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

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

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

Спутниковые орбиты

ГЛОНАСС расположены в трех плоскостях, отделенных друг от друга прямым восхождением восходящего узла на 120 градусов, по восемь спутников в каждой плоскости. Спутники в плоскости расположены на равном расстоянии друг от друга, разделенные по аргументу широты на 45 градусов. Спутники в прилегающих плоскостях смещены по аргументу широты на 15 градусов. Спутники выводятся на условно круговые орбиты с наклонением цели 64.8 градусов и большая полуось приблизительно 25 510 километров, что дает им период обращения около 675,8 минут. Эти спутники имеют наземные треки, которые повторяются каждые 17 витков или восемь звездных дней. Плоскости орбиты ГЛОНАСС пронумерованы 1–3 и содержат орбитальные щели 1–8, 9–16 и 17–24 соответственно.

РИСУНОК 2 показывает состояние группировки на 17 октября 2017 г. Номер орбитального слота (также называемый слотом альманаха) и частотный канал (обсуждаемый ниже) указаны в скобках.Недавно запущенная система ГЛОНАСС 752 была запущена 16 октября 2017 года, в результате чего группировка из 24 спутников была полностью готова к работе. Все спутники являются стандартными спутниками ГЛОНАСС-М, за исключением ГЛОНАСС 755, который включает передатчик для новой третьей частоты, и ГЛОНАСС 701К и 702К. Эти два последних — спутники ГЛОНАСС-К1, из которых 702К работают, а 701К проходит летные испытания. Буква «K» не является частью официального номера ГЛОНАСС, но была добавлена во избежание двусмысленности. Спутник ГЛОНАСС-М запущен 30 декабря.10, 2003, также назывался ГЛОНАСС 701. Аналогичным образом Международная служба GNSS (IGS) называет ГЛОНАСС 701K и 702K 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 он обозначает ГЛОНАСС 753 как ГЛОНАСС 853, чтобы избежать путаницы с Космосом 2140, ГЛОНАСС. Спутник IIv запущен 14 апреля 1991 года, также называется ГЛОНАСС 751.

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

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

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

L 1 _k = 1602. + 0,5625 k (МГц)

L 2 _k = 1246. + 0,4375 k (МГц)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ТАБЛИЦА 1 перечисляет определяющие константы и параметры PZ-90.

ТАБЛИЦА 1. Основные геодезические постоянные и некоторые параметры геодезической системы ПЗ-90 в системе 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 круглых отражателей на спутнике ГЛОНАСС-К1, окружающая внутренние элементы антенны навигационного сигнала. Фото из Информационных спутниковых систем имени Решетнева.

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

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

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

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

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

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

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

НОВЫЕ И УЛУЧШЕННЫЕ

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

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

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

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

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

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

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

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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЧТЕНИЕ

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

Подробное описание ГЛОНАСС

«ГЛОНАСС» С. Ревнивых, А. Болкунова, А. Сердюкова и О. Монтенбрука, Глава 8 в Справочнике глобальных навигационных спутниковых систем Springer под редакцией П.Дж.Г. Тойниссен и О.Montenbruck, опубликовано Springer International Publishing AG, Чам, Швейцария, 2017 г.

Официальные сайты ГЛОНАСС

Информационно-аналитический центр позиционирования, навигации и синхронизации

Российская система дифференциальной коррекции и мониторинга

Документы по управлению интерфейсом ГЛОНАСС

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

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

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

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

Документ по управлению интерфейсом ГЛОНАСС, открытый сервисный навигационный сигнал множественного доступа с кодовым разделением в полосе частот L3 , редакция 1.0, ОАО «Российские космические системы», Москва, 2016.

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

Ранее GPS World Статьи по ГЛОНАСС

«ГЛОНАСС: разработка стратегий на будущее» Ю. Урличич, В. Субботин, Г. Ступак, В. Дворкин, А. Поваляев и С. Карутин в GPS World , Vol. 22, № 4, апрель 2011 г., стр. 42–49.

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

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

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

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

Ошибка позиционирования для GPS, ГЛОНАСС и GPS + ГЛОНАСС.

Контекст 1

… ожидается, что этот конкретный набор результатов, возможность сбора и отслеживания двухчастотных данных ГЛОНАСС станет более важной по мере приближения к следующему солнечному максимуму. 5.5. Результаты GPS + ГЛОНАСС. В этом разделе результаты позиционирования комбинированного программного приемника GPS / ГЛОНАСС сравниваются с результатами, полученными только при использовании GPS и ГЛОНАСС. Временные ряды ошибок для каждого решения показаны на рисунке 13. Эти результаты получены с использованием набора данных, собранных 10 октября 2008 года.Как показано, комбинация решений GPS и ГЛОНАСС показывает результаты, аналогичные результатам только решения GPS. Это происходит по двум основным причинам. Во-первых, спутников GPS видно больше, чем спутников ГЛОНАСС (семь против пяти). Во-вторых, отклонения измерений GPS в C 3 NAVG 2 TM меньше, чем отклонения ГЛОНАСС, из-за их более широкой полосы пропускания сигнала и улучшенных моделей орбиты (то есть точности спутниковых координат). Таким образом, ожидается, что комбинированное решение будет близко аппроксимировать результаты только GPS.В таблице 10 показаны среднеквадратичные ошибки положения для трех решений. Согласно таблице, ошибки севера и востока наименьшие для комбинированного решения GPS и ГЛОНАСС. Однако решение только с GPS имеет наименьшую ошибку по высоте. В целом, как обсуждалось выше, нет большой разницы между одним GPS и решением GPS / ГЛОНАСС. Следует отметить, что эти статистические данные рассчитываются всего за несколько минут (примерно три минуты) и, следовательно, могут показывать краткосрочные отклонения, которые будут усреднены за более длительные периоды.Поэтому ожидается, что результаты будут другими, если будут рассматриваться более длинные наборы данных (например, один день или более), где краткосрочные вариации ошибок измерения и геометрии спутника усредняются. Тем не менее, эти результаты действительно демонстрируют преимущества ГЛОНАСС даже в относительно благоприятных условиях эксплуатации. 6. C O N C L U S I O N S. В этом документе описывается реализация двухчастотного программного приемника ГЛОНАСС, который также работает с сигналами GPS L1 C / A. После краткого обзора структуры сигнала ГЛОНАСС и ее отличий от GPS были описаны необходимые изменения в программном приемнике GPS.С этой целью наибольшая практическая разница связана с генерацией локальных сигналов в приемнике, который не может использовать преимущества повышения эффективности, разработанные в приемниках только для GPS. Декодирование навигационного сообщения также отличается из-за другой стратегии кодирования, используемой в ГЛОНАСС. Все необходимые модификации, необходимые для приема и отслеживания сигналов ГЛОНАСС после завершения миссии, были добавлены в программный приемник GSNRx TM Университета Калгари, и были собраны два набора данных для оценки производительности программного приемника.Первый тест был использован для оценки характеристик решения для сбора, отслеживания и навигации ГЛОНАСС. Что касается захвата и отслеживания сигналов, результаты показали, что все находящиеся в поле зрения сигналы могут быть получены при условии, что их сигналы были достаточно сильными. В частности, было показано, что значения C / N 0, FLI и PLI дали удовлетворительные результаты. Полученное в результате решение для навигации только для L1 оказалось сопоставимым с решением для коммерческого приемника и способным обеспечить точность на уровне метра в одноточечном режиме.Сравнение решений только L1 и L2 от программного приемника показало небольшое ухудшение решения L2, которое объясняется более низким уровнем принимаемой мощности этого сигнала. Измерение псевдодальности, не зависящее от ионосферы, также было сформировано с использованием двухчастотных данных и, как было обнаружено, дало несколько худшее решение для определения местоположения из-за повышенного влияния шума и многолучевого распространения. Тем не менее, возможность вычислить решение, свободное от ионосферы, будет иметь важное значение по мере приближения к следующему солнечному максимуму.Второй набор данных использовался для оценки относительной производительности решений только GPS, только ГЛОНАСС и GPS / ГЛОНАСС. Как и ожидалось, решение с двумя системами дало наилучшие общие результаты. Однако следует отметить, что различия относительно решения только с GPS были относительно незначительными из-за большего количества спутников GPS, доступных во время теста, и большего веса, придаваемого данным GPS в программном обеспечении навигационного решения. В целом можно сделать вывод, что программный приемник GPS / ГЛОНАСС действительно возможен и полезен для улучшения характеристик позиционирования.В дальнейшем программный приемник 286 S. A B B A S I A N I K A N D M. G. P E T O V E L O V O L. 63 будет служить в качестве исследовательского инструмента для интеграции GPS / ГЛОНАСС. Кроме того, по мере запуска некоторых новых спутников ГЛОНАСС-К программный приемник можно будет легко обновлять для сбора и отслеживания новых сигналов, которые станут …

Новая модель ГЛОНАСС FDMA

В этом разделе, мы вводим новую концепцию целочисленной оцениваемости. Он обобщает известную концепцию оцениваемости из теории линейных моделей на концепцию линейных моделей со смешанными целыми числами.{T} \).

Как мы покажем ниже, этой концепции оцениваемости недостаточно для удовлетворения требований к оценке моделей со смешанным целым числом, т. Е. Моделей, которые содержат как действительные, так и целочисленные параметры, например, модели GNSS, которые включают несущие: фазовые измерения. Следовательно, нам необходимо обобщить концепцию оцениваемости до концепции целочисленной оценки. Помимо того, что функции целочисленных параметров являются оцениваемыми и целочисленными, они также должны гарантировать, что их целочисленность соответствует целым значениям параметров, из которых берется функция.Это особенно важно в контексте разрешения целочисленной неоднозначности. Если бы это условие не было выполнено, тогда целочисленная фиксация целочисленных функций, которые не являются целочисленными, подразумевает, что можно исправить неразличимые целочисленные неоднозначности для нецелочисленных значений и, таким образом, принудить модель к несогласованным и неправильным ограничениям.

Следующая теорема предоставляет необходимые и достаточные условия, которым должна удовлетворять функция целочисленных параметров, чтобы быть целочисленной оцениваемой.{\ perp} VY \), которые действительно являются комбинациями оцениваемых функций в исходной модели \ ({\ mathsf {E}} (y) = Az + Bb \).

Это свойство также важно в контексте модели ГЛОНАСС. Он показывает, что для любого ослабления модели допустимые тогда неоднозначности, оцениваемые целыми числами, всегда будут функциями основного набора неоднозначностей, оцениваемых целыми числами ГЛОНАСС. Мы воспользуемся этим свойством во втором последнем разделе, когда добавим в модель ионосферные задержки и другие параметры.

Теперь мы приведем несколько примеров, чтобы увидеть теорему 1 в действии.

Пример 1

( Целочисленное исправление для широкой и узкой полосы движения ) Неопределенности для широкой и узкой полосы движения, \ (z_ {w} = z_ {1} -z_ {2} \) и \ (z_ {n} = z_ {1} + z_ {2} \) — это две хорошо известные комбинации неоднозначностей GPS DD (Goad, 1992; Teunissen, 1995). {T} = (77, -60) \).{-1} = \ left [\ begin {array} {cc} 77 & {} \; — 60 \\ 9 & {} \; — 7 \ end {array} \ right] \ end {align} $$

(12)

следует, что комбинация неоднозначности \ (\ tilde {z} = 77z_ {1} -60z_ {2} \) оценивается целым числом, а \ (\ tilde {n} = 9z_ {1} -7z_ {2} \) не является. Таким образом, вместо двух неоднозначностей только одна конкретная комбинация этих двух неоднозначностей может быть целочисленной (Teunissen 1996). Соответствующий модернизированный трехчастотный анализ только фазы GPS можно найти в (Teunissen and Odijk 2003).{T}} {[- a_ {2}, a_ {1}]} \ underset {\ mathcal {Z}} {\ left [\ begin {array} {cc} \ alpha & {} \; \ frac {a_ {1}} {\ mathrm {GCD} (a_ {1}, a_ {2})} \\ \ beta & {} \; \ frac {a_ {2}} {\ mathrm {GCD} (a_ {1} , a_ {2})} \ end {array} \ right]} = [\ underset {\ mathcal {L}} {\ mathrm {GCD} (a_ {1}, a_ {2})}, 0] \ end {выровнено} $$

(13)

с целыми числами \ (\ alpha \) и \ (\ beta \), удовлетворяющими \ (- \ alpha a_ {2} + \ beta a_ {1} = \ mathrm {GCD} (a_ {1}, a_ {2} ) \), где \ (\ mathrm {GCD} (a_ {1}, a_ {2}) \) обозначает Наибольший общий делитель чисел \ (a_ {1} \) и \ (a_ {2} \) . {T} \).{T}} {[a_ {23}, -a_ {13}, a_ {12}]} \ underset {\ mathcal {Z}} {\ left [\ begin {array} {ccc} \ alpha & {} a_ {13} / g & {} 1 \\ \ beta & {} a_ {23} / g & {} 1 \\ 0 & {} 0 & {} 1 \ end {array} \ right]} = [g, 0, 0] \ end {align} $$

(15)

с \ (\ alpha a_ {23} — \ beta a_ {13} = g \) и \ (g = \ mathrm {GCD} (a_ {23}, a_ {13}) \), непосредственно следует, что \ (\ eta _ {, j} \), вообще говоря, не является целочисленной оценкой. Он оценивается целым числом, если \ (a_ {23} = 1 \), \ (a_ {13} = 1 \) или \ (a_ {12} = 1 \), с тех пор \ (g = 1 \).Обратите внимание, что \ (\ mathrm {GCD} (a_ {23}, a_ {13}) = \ mathrm {GCD} (a_ {23}, a_ {12}) \).

Последние два примера показали оцениваемые целочисленные комбинации, которые не удовлетворяют условиям теоремы 1 и, следовательно, не являются целочисленными. Следующее следствие показывает, что можно сделать для извлечения целочисленных функций из оцениваемых и целочисленных комбинаций. {T} z \) явно оценивается и целое.{-1} = \ left [\ begin {array} {c} -z_ {1} -z_ {2} + z_ {3} \\ -6z_ {1} -3z_ {2} + 4z_ {3} \ end {array} \ right] \ end {align} $$

(19)

Следовательно, в терминах целочисленных параметров, уравнения наблюдения (16) принимают вид

$$ \ begin {align} {\ mathsf {E}} \ left [\ begin {array} {c} y_ {i1 } \\ y_ {i2} \ end {array} \ right] = \ underset {\ mathcal {L}} {\ left [\ begin {array} {cc} 7 & {} — 2 \\ -31 & {} 5 \ end {array} \ right]} \ left [\ begin {array} {c} \ tilde {z} _ {1} \\ \ tilde {z} _ {2} \ end {array} \ right], \ quad i = 1, \ ldots, m \ end {выровнено} $$

(20)

, в соответствии с которым неоценимый целочисленный параметр \ (\ tilde {n} = 3z_ {1} + 2z_ {2} -2z_ {3} \) теперь отброшен.{1s} _ {1r, j}, \ quad s = 2, \ ldots, m, j = 1,2 \ end {align} $$

(25)

Это, однако, было бы неверно с точки зрения разрешения целочисленной неоднозначности, поскольку индивидуальная целочисленная оцениваемость не подразумевает совместной целочисленной оцениваемости. {T}} {[1, 1]} \ underset {\ mathcal {Z} _ {n}} {\ left [\ begin {array} {cc} 1 & {} 1 \\ 0 & {} -1 \ end {array} \ right]} = [1,0] \ end {выровнено} $$

(26)

Но хотя они оба могут быть целочисленными по отдельности, они не могут быть целочисленными вместе, как показано в примере 1.{T}} {\ left [\ begin {array} {ccc} -a_ {2} & {} a_ {1} & {} 0 \\ -a_ {3} & {} 0 & {} a_ {1} \ end {array} \ right]} \ underset {\ mathcal {Z}} {\ left [\ begin {array} {ccc} 1 & {} a_ {1} & {} a_ {1} \\ 1 & {} a_ {1} +1 & {} a_ {1} +1 \\ 1 & {} a_ {1} & {} a_ {1} +1 \ end {array} \ right]} \\ & \ quad = \ left [\ begin {array} {lcl} -a_ {12} & {} a_ {1} (1-a_ {12}) & {} a_ {1} (1-a_ {12}) \\ -a_ {13 } & {} -a_ {1} a_ {13} & {} a_ {1} (1-a_ {13}) \\ \ end {array} \ right] \ end {align} $$

(27)

с \ (| \ mathcal {Z} | = 1 \).{13} _ {1r, j} \) не будет совместно целочисленной оценкой.

Состояние, перспективы и тенденции развития спутниковой навигации

Спутниковая навигация. 2020; 1 (1): 22.

^1, ²

Guenter W. Hein

¹ Заслуга передового опыта, Universität der Bundeswehr München, Werner-Heisenberg-Weg 39, 85577 Neubiberg, Германия

2 Председатель правления, Munich Aerospace e. V., Ludwig Bölkow Campus, Willy-Messerschmitt-Str.1, 82024 Taufkirchen bei München, Германия

¹ Заслуженный деятель передового опыта, Universität der Bundeswehr München, Werner-Heisenberg-Weg 39, 85577 Neubiberg, Германия

² Председатель правления, Мюнхен Aerospace. V., Ludwig Bölkow Campus, Willy-Messerschmitt-Str. 1, 82024 Taufkirchen bei München, Германия

Автор, ответственный за переписку.

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

Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 Международная лицензия, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате, при условии, что вы укажете соответствующую ссылку на первоначального автора (авторов) и источник, предоставите ссылку на лицензию Creative Commons и укажете если были внесены изменения. Изображения или другие материалы третьих лиц в этой статье включены в лицензию Creative Commons для статьи, если иное не указано в кредитной линии для материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons для статьи и ваше предполагаемое использование не разрешено законом или превышает разрешенное использование, 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 претензий на полноту — и обсуждаются различные глобальные навигационные спутниковые системы, региональные спутниковые навигационные системы и спутниковые системы дополнения. Обсуждаются проблемы и задачи обеспечения безопасного и надежного судоходства в настоящее время. Обозначены новые возможности, перспективы и мегатенденции спутниковой навигации.Некоторые замечания завершают этот документ, подчеркивая большое значение спутниковой навигации в настоящее время и в будущем.

Ключевые слова: GPS, ГЛОНАСС, BDS, Galileo, Статус, Перспективы, Проблемы, Мегатренды

Введение

Проект Глобальной системы позиционирования (GPS) был начат Министерством обороны США в 1973 году с первого прототипа космического корабля. блока 1, запущенного в 1978 году. Первый из девяти спутников первоначальной серии Block II был запущен в 1989 году, а полная группировка из 24 спутников была введена в эксплуатацию (Full Operational Capability — FOC) в 1993 году.

Вскоре после (1982 г.) российская система ГЛОНАСС была построена с первым окончательным операционным потенциалом (FOC) в 1996 г. Однако из-за короткого срока службы спутников группировка сократилась в 2002 г. до семи спутников. В 2011 году FOC была снова достигнута с 24 спутниками после запуска в общей сложности примерно 140 спутников (Langley 2017).

На первом этапе Китай разработал систему активного 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. в 2003 году.На втором этапе система пассивного позиционирования BeiDou Navigation Satellite (Regional) System (BDS-2) следовала в период с 2004 по 2012 год в общей сложности с 14 спутниками, включая 5 GEO, 5 наклонных геостационарных орбит (IGSO) и 4 средних околоземных орбиты ( MEO) спутники, обслуживающие Азиатско-Тихоокеанский регион. Третий этап, навигационная спутниковая система с глобальным охватом BeiDou (BDS-3), будет разработан в период с 2004 по 2020 год. Он будет полностью завершен запуском 30 спутников (China Satellite Navigation Office 2019).

Европейский Союз (ЕС) запустил первые спутники для орбитальной валидации (IOV) GIOVE-A и GIOVE-B системы Galileo 2011. Galileo будет завершена в конце 2020 — начале 2021 года.

Понятно, что потребовалось 20 лет на создание первой глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS), а именно GPS, последней, BDS-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 правительственным 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 дополнения (SBAS) были разработаны во всем мире, обеспечивая пользователю необходимую целостность системы через спутники GEO.

Теперь мы можем показать более 47 лет современной спутниковой навигации: доступны четыре глобальные системы, две региональные системы и большое количество SBAS. Однако только менее чем через десять лет пользователь начал пользоваться этим преимуществом.Количество возможных приложений GNSS не ограничивается технологиями, а не нашим воображением. И развитие спутниковой навигации не закончено. Появляются новые возможности, но появляются и новые угрозы для безопасного и надежного судоходства.

В данной статье рассматривается состояние глобальной, региональной и расширяющей систем. Обсуждаются проблемы и вызовы, намечаются новые возможности, перспективы и мегатенденции спутниковой навигации.

Спутниковые навигационные системы

Глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS)

Четыре GNSS доступны для пользователей, две уже полностью доступны, одна из них будет завершена в первой половине 2020 года (BDS-3), а другая станет полностью эксплуатация конец 2020 г. / начало 2021 г. (навигационная спутниковая система Galileo (Galileo)).При условии беспрепятственного обзора 11 мая 2020 года в Мюнхене можно будет использовать 35 спутников GNSS с учетом угла маски 10 ° (рис.). Доступно 5 спутников SBAS. Создана система систем GNSS (рис.).

GNSS: система систем. (Южнокорейская система KPS не рассматривается, поскольку разработки еще не начались)

Для трехмерного позиционирования и навигации требуется минимум четыре спутника. Таким образом, даже в городах мы можем увидеть некоторую избыточность спутников.Так называемая функциональная совместимость (в самом строгом смысле, предполагающая одни и те же центральные частоты, но разные коды), достигаемая между почти всеми четырьмя GNSS, может иметь недостаток, заключающийся в том, что внутренний уровень шума увеличивается, вызывая в конечном итоге проблемы с получением сигнала приемниками (Hein 2010 ). В соответствии с этим, преимущество различных GNSS, когда количество спутников, скажем, больше 24, является сомнительным, поскольку все приемники в любом случае относятся к типу multi-GNSS (по крайней мере, в гражданском мире), больше нет приемников, учитывая только одна система построена и продана, а гражданский пользователь применяет определение местоположения по нескольким GNSS.Подобные аргументы можно найти и в отношении региональных спутниковых навигационных систем.

Их основной целью может быть только военное дело и / или отслеживание высокотехнологичных разработок в этой спутниковой области. 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 упоминалось выше, 35–40 спутников (в зависимости от угла маски) видны пользователю в зонах без препятствий.Неужели нам нужно столько спутников, нужны ли нам четыре глобальные системы? Четыре спутника необходимы для трехмерного позиционирования, а при объединении нескольких GNSS — до трех дополнительных спутников для определения временных сдвигов между ними. Что мы делаем с такой избыточностью спутниковых наблюдений? Автономный мониторинг целостности с несколькими приемниками (RAIM) может применяться для контроля различных спутниковых наблюдений / систем, и становятся возможными усовершенствованные меры по уменьшению многолучевого распространения, просто говоря о двух приложениях.Однако есть и другие возможности, которые еще не исследованы!

Глобальная система позиционирования (GPS)

Первые два спутника GPS III следующего поколения были запущены 23 декабря 2018 г. и 22 августа 2019 г. соответственно и успешно завершили орбитальную проверку. Основные новые функции спутников GPS III включают повышенную точность и мощность передачи, внутреннюю целостность сигнала, новый гражданский сигнал L1C и более длительный срок службы до 15 лет. Запуск третьего спутника GPS III запланирован на июль 2020 года.В настоящее время (21 апреля 2020 года) 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 операций GPS следующего поколения. OCX будет готов к переходу на работу в середине 2022 года (http: //www.gps.gov).

ГЛОБАЛЬНАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА (ГЛОНАСС)

Последний запуск ГЛОНАСС-М состоялся 16 марта 2020 года. В стадии разработки находится спутник ГЛОНАСС-К нового поколения, два первых космических 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 улучшение стабильности встроенных часов.В будущем планируется добавить региональную часть IGSO (ГЛОНАСС-B), аналогичную BeiDou, и лучшую глобальную географически распределенную сеть управления (в настоящее время только для России). Между тем, бортовые перекрестные ссылки используются для обновления орбиты и часов за пределами текущей видимости наземного управления (http://www.glonass-iac.ru/en/).

Навигационная спутниковая система Galileo (Galileo)

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

В Galileo произошел сбой с 11 по 17 июля 2019 года. 6-дневный 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.Пакет-3 для запасных частей на орбите и замены самых старых спутников Galileo (IOV) (запущен в 2011/12 г.) состоял из 12 спутников. С тех пор было принято решение о бесплатном «коммерческом сервисе», и старый коммерческий сервис будет заменен сервисом высокой точности (HAS) и коммерческой службой аутентификации (CAS), которые, как ожидается, будут введены в действие. в 2020 году. HAS обеспечит точное позиционирование точки (PPP) в E6B и достигнет точности 20–40 см по всему миру с 5-минутной сходимостью.Дополнительные поправки, транслируемые регионально в Европе, будут иметь целевое схождение в пределах 100 с.

BeiDou Navigation Satellite System (BDS)

С ноября 2017 года выполнено 18 последовательных запусков в течение 2 лет. 28 спутников BDS-3 и резервные спутники BDS-2 были успешно введены последний запуск 9 марта 2020 года вывел 54-й спутник BDS и 29-й спутник BDS-3 на заданную геостационарную орбиту, а строительство BDS-3 вступило в завершающую стадию. .Еще один спутник GEO будет запущен, вероятно, в мае 2020 года, что завершит работу системы BDS-3 примерно на полгода раньше запланированного срока. Номинальная группировка BDS-3 состоит из 24 спутников MEO, 3 спутников IGSO и 3 спутников GEO. BeiDou имеет межспутниковые связи, а также предоставляет услуги PPP (Ли и др., 2014, 2020; Руан и др., 2020; Вьет и др., 2020; Ян и др., 2020; Чжан и др., 2019; Чжу и др., 2018), (www.en.beidou.gov.cn).

Орбитальные группировки GNSS (по состоянию на 11 мая 2020 г.) представлены в таблице.

Таблица 1

Орбитальные группировки GNSS (статус на 11 мая 2020 г.)

BDS-3

фаза испытания

Созвездие GNSS Статус 11.05.2020	GPS	ГЛОНАСС	Galileo	BDS-2
Общее количество спутников в группировке	32	27	24	15	34
Оперативно	31	24	22	15	28
Не включено в группировку					5
На ремонте	1
Запасные части		2	74
	1	2
IOV SV включен в оперативную группировку			3

Региональные навигационные спутниковые системы (RNSS)

Индийская региональная навигационная спутниковая система IRNSS / NavIC

показывает IRNSS / NavIC

/ NavIC.Основная цель независимой индийской спутниковой системы определения местоположения для критически важных национальных приложений — предоставление надежных услуг по определению местоположения, навигации и времени на территории Индии и примерно на 1500 км вокруг Индии. Недавно он был (пере) назван Navigation with Indian Constellation (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.) оказался 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 также возьмет на себя передачу японских (многофункциональных) спутниковых систем дополнения (SBAS), называемых многофункциональными транспортными спутниками (MTSAT) (или MTSAT Satellite Augmentation System (MSAS)), обслуживающих в настоящее время в основном авиацию. Три других спутника будут добавлены после 2023 года, в результате чего текущий QZSS будет расширен четырьмя спутниками IGSO.

Региональная южнокорейская система позиционирования (KPS)

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

Региональная южнокорейская система позиционирования (KPS) — Созвездие и зона цели. Ссылка: Moonbeom (2019)

Спутниковые системы дополнения (SBAS)

SBAS выполняет две основные задачи: 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 целостности и поправки. Соответствующая наземная сеть, охватывающая рассматриваемую зону SBAS, определяет целостность GPS, дифференциальные и ионосферные поправки и связывает ее с GEO. В настоящее время в Европе разрабатывается Европейская геостационарная навигационная служба (EGNOS) V3, первая в мире двухчастотная (L1 / E1, L5 / E5a) двухчастотная система SBAS (GPS и Galileo), которая будет введена в эксплуатацию примерно в 2026 году, когда Доступны полные рабочие возможности (FOC) GPS L5.На рисунке показаны реализованные и разрабатываемые глобальные системы SBAS.

Проблемы и вызовы

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

Для всех поставщиков систем спутниковой навигации это серьезный вопрос, как может быть реализовано любое будущее развитие сигналов.Возможное использование интеллектуальных методов обработки сигналов, как упомянуто выше, приближается к пределу — никакие другие сигналы в L-диапазоне невозможны. Диапазон S уже переполнен, а использование диапазона C (исследованного США еще в 1960-х годах при разработке GPS) имеет более серьезные недостатки (более высокая требуемая мощность сигнала на спутнике и / или активной антенне, влияние дождя и снега. , антенны большего размера и более высокие затраты на приемник), чем оценка значения возможного повышения точности за счет меньших длин волн.Гибкость генерации и передачи сигналов на спутниковом уровне и приема пользователей может способствовать решению проблемы перегрузки полос частот, обеспечивая (частично) обратную совместимость в будущих эволюциях спутниковых навигационных систем.

Un — Преднамеренные и преднамеренные помехи (глушение и спуфинг) увеличиваются с каждым днем, делая все более и более сложным или даже невозможным полностью защитить сигналы безопасности жизни и разрешенные / военные сигналы.Устройства постановки помех ГНСС может легко купить любой желающий, в том числе в Интернете. Во многих странах их можно приобрести легально, хотя их использование не разрешено. Можно ожидать увеличения всех видов преднамеренных и непреднамеренных помех в полосе частот GNSS. Кроме того, в настоящее время легко доступны спуфинговые устройства, которые в прошлом были доступны для использования в военных целях только в NAVigational WARfare (NAVWAR). Некоторые меры принимаются для отслеживания помех, но они больше в местном и региональном масштабе.Аутентификация сигнала GNSS является мощным аналогом спуфинга GNSS. Большинство приемников GNSS не оснащены программным обеспечением для обнаружения или устранения помех и спуфинга для этих эффектов. Спутники GNSS прошлого не были готовы к кибератакам.

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

На стороне системы одной из возможностей могло бы быть применение передовых методов расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты, когда сигнал быстро переключает передаваемые сигналы, а также соответствующие методы защиты от помех (см., Например, Gao et al. 2018). Конечно, увеличение мощности сигнала передающего спутника на большое количество дБ (см., Например, мощность ГЛОНАСС-К2 4370 Вт) было бы наилучшим из возможных методов защиты от помех, однако для этого требуются более крупные спутники и нарушаются требования МСЭ (Международного союза электросвязи). ) условности и правила при использовании большой мощности.

Из вышесказанного 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. al.2020).

Функциональная совместимость ² в самом строгом смысле, предполагая одинаковые центральные частоты для сигналов (H / W), но позволяя использовать разные коды (S / W) и другую систему отсчета как по времени, так и по координатам, имеет большое преимущество для пользователя, заключающееся в наличии простой приемник для отслеживания сигналов от нескольких систем спутниковой навигации.Однако и здесь мы можем подойти к пределу. Мы увеличиваем минимальный уровень внутреннего шума спутника до уровня, при котором у нас могут возникнуть проблемы с приемом сигналов с помощью обычного приемника (Hein 2010). У совместимости есть еще одно преимущество для пользователя: она заставляет системы принимать улучшения, исходящие от других. Рынок будет рассматривать систему в навигационном чипе только в том случае, если она по качеству сопоставима с другими. В противном случае он игнорировал бы системы, которые не могут способствовать комбинированному подходу.Постепенная цифровизация как полезной нагрузки спутниковой навигации, так и пользовательского приемника, включая интерфейсный модуль, может изменить строгие требования к аппаратному обеспечению для взаимодействия в ближайшем будущем, в частности, при условии идентичных центральных частот.

Новые возможности и перспективы

Расширенный автономный мониторинг целостности приемников (ARAIM) и SBAS

Общепризнанно, что ARAIM имеет большой потенциал для SBAS (Сотрудничество ЕС-США в области спутниковой навигации 2015 г .; Сотрудничество ЕС-США в области 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 года, особенно для авиации (http://www.faa.gov). Но что будет после 2035 года? Станут ли системы SBAS устаревшими?

Потенциал беспроводных сетей 5G

Внедрение беспроводных сетей 5G ожидается после 2020 года (рис.). Процесс стандартизации для первой версии, включающей возможности 5G, был завершен в июне 2018 года с выпуском 15 3GPP.Фаза 2 близится к завершению. Технология 5G с ее множеством новых критически важных сервисов и приложений для определения местоположения может представлять собой новую мобильную революцию в беспроводной среде. Основными целями являются Интернет вещей (IoT) и сверхбыстрая расширенная мобильная широкополосная связь с использованием миллиметровых диапазонов волн и малых сот. Стандартизированные уровни позиционирования 3GPP можно найти в Prieto-Cerdeira et al. (2019, таблица 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 того, какова, скорее всего, роль GNSS и 5G в будущем (Cozzens 2019; Kishiyama et al. 2017; Prieto-Cerdeira et al. 2018, 2019) (Инжир. ).

Приложения 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 районах с малонаселенностью Высокая точность сетей 5G может быть реализована только при использовании большого количества базовых станций с плотной плотностью населения. Из-за коммерческого характера операционных компаний это будет только в случае большого населения — конечно, не в сельской местности.

Выделенные сети 5G для крупных компаний и производства Чтобы стать независимыми операторами связи и стремиться к высочайшей см / мм точности позиционирования 5G внутри и снаружи для своего производства, крупные предприятия намерены устанавливать и эксплуатировать свои собственные локальная сеть 5G с плотной базой станций.Здесь GNSS может быть заменен на 5G (кроме времени GNSS).

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

Спутниковая навигация и новый космос (Hein 2018; Reid et al.2018)

В последние годы в космических технологиях произошел шаг под названием «Новое пространство». Хотя единого определения нет, это определенно движение и новая философия, охватывающая развивающуюся во всем мире частную космическую и аэрокосмическую отрасль, которая более ориентирована на социально-экономическое развитие. Другими словами, работать коммерчески и независимо от государственных (политических) космических программ с более быстрым, дешевым и лучшим доступом в космос.

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

Примерами новых космических систем могут быть системы на низкой околоземной орбите (НОО) со многими сотнями или даже тысячами мини-спутников, предназначенных в основном для связи и Интернета. OneWeb (https://onewebsatellites.com), который стремился запустить не менее 648 спутников для обеспечения глобальной широкополосной связи, имеет 74 спутника на орбите. ³ SpaceX Starlink (https://www.spacex.com/webcast) в настоящее время строится. SpaceX разместила на орбите 60 спутников Starlink после успешного запуска 22 апреля 2020 года, в результате чего проект широкополосного интернета будет задействован более чем на 420 спутниках.Первая фаза сети Starlink будет включать 1584 спутника, вращающихся на орбите около 550 км над Землей в плоскостях, наклоненных на 53 градуса к экватору. Эту часть созвездия SpaceX намеревается запустить до конца 2020 года (https://www.nzz.ch/wissenschaft/starlink-so-funktioniert-das-satelliteninternet-von-elon-musk-ld.1493375).

Amazon Project Kuiper (https://www.geekwire.com/2019/amazon-project-kuiper-broadband-s satellite) переместится в 2020 году в постоянный центр исследований и разработок с ультрасовременным оборудованием для проектирование и тестирование запланированной мегагонки из 3236 спутников LEO на высотах 590/609/629 км для высокоскоростной широкополосной связи с малой задержкой.Telesat Canada (https://www.telesat.com/news-events) имеет аналогичные планы в отношении широкополосной связи, которые планируется запустить со своих спутников LEO (первые спутники фазы 1 LEO были запущены в 2018 году).

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

Некоторые быстрые соображения: сигналы GPS транслируются на 27 Вт, которые принимаются на Земле при 158 × 10 ⁻¹⁸ Вт. LEO-сигналы Starlink на 1000 × (30 дБ) сильнее по сравнению с MEO (GNSS).Но для покрытия 1 MEO требуется 7 НОО.

200+ LEO необходимы для аналогичного покрытия — нет проблем, все упомянутые системы LEO имеют значительно больше, чем 200 спутников. Следовательно, геометрия (снижение точности — значения DOP) в три раза лучше, чем у нынешней GNSS. Учитывая далее, что ошибка позиционирования приблизительно равна ошибке диапазона пользователя (URE) x сигнала в пространстве (SIS) x геометрии, становится ясно, что геометрия системы LEO в три раза лучше и ослабляет URE.Созвездие, подобное SpaceX Starlink, может иметь в три раза худшее URE и по-прежнему обеспечивает характеристики позиционирования, сравнимые с GPS (около 3 м по горизонтали, 4–5 м по вертикали).

Атомные часы в масштабе микросхемы (малое энергопотребление <120 мВт, малый объем 17 куб. См, низкая стоимость <1000… 300 долларов США) на спутниках LEO примерно в 100 раз хуже за один день по сравнению с атомными часами GPS. Однако мы можем получить сопоставимые характеристики, если бы они обновлялись один раз на орбиту LEO (примерно каждые 100 минут), а не один раз в 12 часов (GPS).Простые расчеты орбит низкоорбитальных орбит наземными станциями показывают, что можно достичь среднеквадратичного значения 3 м, если дополнительно использовать перекрестные линии связи, даже приблизительно 1,5 м.

А как насчет затрат? Правительство не должно предоставлять деньги налогоплательщиков…?

Можно только догадываться, будут ли на самом деле реализованы все упомянутые выше системы LEO для спутниковой связи и Интернета. В результате между компаниями возникнет колоссальная конкуренция за доли рынка, что также повлияет на наземную связь, в частности на беспроводные сети 5G.Кроме того, я не ожидал бы, 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 дополнения к MEO GNSS, основанную на низкой околоземной орбите, под названием Centispace-1 (рис.). Небольшие спутники весом ок. 100 кг в созвездии Уокера 120/12/0, высота 975 км и наклон 55 ° должны принимать GNSS от спутников MEO и передавать на интероперабельных частотах GNSS L1 / L5.Разработаны высокоскоростные перекрестные связи между спутниками. Запуск первого экспериментального спутника произошел уже в 2018 году, пять экспериментальных спутников будут запущены в 2020 году. В период с 2021 по 2023 год будет запущено 120 действующих спутников, и завершится наземный сегмент. Centispace-1 обеспечит высокую точность и сервис порядка 50 см, а также сервис целостности с временем срабатывания сигнализации <3 с и глобальной доступностью 99,99%. При комбинированной обработке с данными MEO GNSS ожидается позиционирование точки <10 см со значительно меньшим временем сходимости менее 1 мин (из-за высокого доплеровского сдвига спутников LEO).

Спутниковая система функционального дополнения Centispace-1 LEO. Ссылка: Yang (2019)

Однако это не будут последние разработки в ближайшие годы. Технология Cubesat и множество недорогих миниатюрных датчиков с низким энергопотреблением, устанавливаемых на них, позволят использовать множество новых приложений IoT, а также дополнить LEO различные MEO GNSS.

Мегатенденции в спутниковой навигации

Глобальные навигационные спутниковые системы Как упоминалось выше, все четыре GNSS будут полностью готовы к работе к концу 2020 / началу 2021 года.Китайская BDS, также последняя из которых началась с разработок, является наиболее продвинутой: в настоящее время она является единственной, которая имеет региональную часть со спутниками IGSO (которые также будут использоваться для передачи сообщений SBAS), и она будет в последующие годы уже расширен компонентом LEO под названием Centispace, что значительно сокращает время сходимости высокоточного абсолютного позиционирования.

GPS III повысит свою надежность в ближайшие годы, тогда как Galileo еще предстоит доказать это (в частности, 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 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 и будет перекрывать японскую систему QZSS, которая будет расширена до 7 спутников.

Satellite — Системы дополнения (SBAS) Ожидается, что после выхода первой двухчастотной двухсистемной EGNOS V3 Россия и Китай также включат в свои SBAS свои собственные GNSS (ГЛОНАСС и BDS, соответственно). дополнение к GPS. В то время как SBAS в Южной Корее, России, Австралии и Китае все еще разрабатываются, и гарантия доступности 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 SBAS после 2035 года?

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

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

Квантовая связь сделает спутниковую навигацию более надежной и надежной.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 представлять несколько комбинаций 1 и 0 одновременно. Прелесть 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 еще больше увеличивают киберриски. Эта развивающаяся среда предоставляет космической отрасли новые возможности для разработки новых коммерческих решений в области кибербезопасности.

Приемник GNSS Хотя H / W и S / W инструменты, такие как инерциальная навигационная система на микросхеме, атомные часы в масштабе микросхемы, фазированная антенная решетка, разработаны методы обнаружения / смягчения помех, а также глушения и спуфинга Возможно, такое случается, но использование этих инструментов в гражданских приемниках все еще редко.Смартфоны добились определенного прогресса, которые в настоящее время оснащены почти всеми GNSS и RNSS. Телефоны Android предоставляют возможность использовать необработанные данные GNSS и могут использовать программное обеспечение собственной разработки для определенных пользовательских приложений. Можно ожидать, что со временем будет внедряться все больше и больше датчиков, сочетающих различные методы навигации.

Беспроводные сети 5G При наличии плотной сети базовых станций беспроводная связь 5G может обеспечить сантиметровую навигацию, однако только в локальном масштабе.Будет ли он заменять или дополнять / локально дополнять глобальную GNSS, как показано на рис.? Интересные события, за которыми 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 серьезных повреждений космическим мусором и другими спутниками. Поэтому исследования по управлению космическим движением начались в ЕКА и будут интенсивно продолжаться в течение следующего десятилетия. Спутниковая навигация будет играть важную роль (https: // www.esa.int/Safety_Security/Space_Debris).

Некоторые примечания

Хотя нам приходилось думать в более длительных временных рамках, учитывая развитие GNSS (которое вначале заняло почти два десятилетия), трудно предсказать будущее спутниковой навигации. Как и компьютеры, приемники GNSS амортизируются в течение трех лет. Поэтому понятно, что прогноз на более чем несколько лет практически невозможен.
Если мы смотрим в будущее GNSS и RNSS, мы должны принять:
Сигнал слабый… Сигнал легко заглушается… Сигнал можно подделать… Сигнал подвержен атмосферным возмущениям… Сигнал не не проникает в здания… У сигнала проблемы с городскими и естественными препятствиями…
Но есть ли реальная замена или альтернатива GNSS?
- Резервное копирование через eLoran? Иридиум СЛЕДУЮЩИЙ?
- Атомные часы с микрочипом, другие наземные системы?
- Сопоставление карт, радар, лидар, видение?
- Идентификатор сотовой связи, 5G, INS, WiFi?
Однако ни одна из вышеперечисленных систем не является всепогодной, имеет превосходную точность, глобальный охват, высокую надежность, низкую стоимость, низкую сложность, минимальные потребности в инфраструктуре, универсальность.
Спутниковые навигационные системы не похожи на другие космические проекты, обслуживающие лишь небольшие научные сообщества, и служат всего несколько лет. Они обслуживают каждого гражданина с помощью определения местоположения, навигации и времени (PNT). PNT никогда не является первичным продуктом; это активатор 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…
В настоящее время (апрель 2020 г.) неясно, в какой степени будет воздействие всемирной пандемии коронавируса и последующего кризиса в экономике. До сих пор мы наблюдали задержки в запусках спутников, космических проектах и подаче заявления о банкротстве OneWeb.

Вклад авторов

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

Доступность данных и материалов

Обмен данными невозможен применимо к этой статье, поскольку в этой обзорной статье не были созданы или проанализированы наборы данных.

Конкурирующие интересы

Автор заявляет, что у него нет конкурирующих интересов.

Сноски

¹ Под совместимостью понимается возможность использования космических служб позиционирования, навигации и синхронизации по отдельности или вместе, не создавая помех для каждой отдельной службы или сигнала и не влияя отрицательно на национальную безопасность. (NSPD-39: Политика США в отношении местоположения, навигации и времени в космосе, 15 декабря 2004 г.).

² Функциональная совместимость означает возможность совместного использования гражданских космических служб позиционирования, навигации и синхронизации для обеспечения лучших возможностей на уровне пользователя, чем можно было бы достичь, полагаясь только на одну службу или сигнал.(NSPD-39: Политика США в отношении местоположения, навигации и времени в космосе, 15 декабря 2004 г.).

³ OneWeb подала заявление о банкротстве по главе 11 28 марта 2020 года. Другие системы LEO, такие как Iridium, Globalstar, Orbcomm и Teledesic, обанкротились около двух десятилетий назад, хотя только Teledesic не смогла выйти из банкротства и развернуть созвездие второго поколения (Генри 2020).

Источники

Барнс, Д. (2019). Состояние и модернизация GPS. Презентация на саммите по спутниковой навигации в Мюнхене 2019.
Бенедикто Дж. (2019). Направления 2020: Галилей движется вперед. GPS World, 14 декабря 2019 г.
Шатре, Э., и Бенедикто, Дж. (2019). 2019 — Обновление программы Галилео. In Proceedings of 32-ое международное техническое совещание спутникового подразделения института навигации (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.
Cozzens, T. (2019). ESA тестирует позиционирование 5G с помощью привода GNSS + UWB. 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 по этапу 3.Окончательный версия. 25 февраля 2016 г. https://www.gps.gov/policy/cooperation/europe/2016/working-group-c/ARAIM-milestone-3-report.pdf.
Фернандес, Г., Перикачо, Дж. Г., Мартинес, А., Яницки, К., Селада, Дж., Браво, Ф., Фернандес, М. А., Родригес, Д., Эстебан, В. М., и Барриос Дж. (2019) Непрерывные онлайн-эксперименты и демонстрации ARAIM в реальном времени с помощью magicARAIM Suite. В материалах материалов 32-го международного технического совещания спутникового подразделения института навигации (ION GNSS + 2019), Майами, Флорида, , сентябрь 2019 г. (стр.2796–2818). 10.33012 / 2019.16921.
Гао И, Сяо Й, Ву М., Сяо М., Шао Дж. Стратегии защиты от помех для беспроводной связи со скачкообразной перестройкой частоты, основанные на теории игр. Транзакции IEEE по 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 CSIS Aerospace Security Project, Центр стратегических и международных исследований (CSIS), Вашингтон, округ Колумбия, США.
Хайн, Г. У. (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. У. (2018). Мысли вслух — спутниковая навигация и новое пространство. InsideGNSS, 9 октября 2018 г. (на основе лекций Per Enge, Международная летняя школа ESA / JRC по GNSS 2018).
Генри, К. (2020). OneWeb подает иск о банкротстве.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.
Кишияма Ю., Сатоши Н. и Такехиро Н. (2017). Статус стандартизации на пути к внедрению 5G в 2020 году. Технический обзор NTT 15 (3)
Лэнгли, Р. Б. (2017). Инновации: ГЛОНАСС — прошлое, настоящее и будущее. GPS Мир.
Lavrakas JW.Отчет о стандартах качества GNSS. Координаты. 2020; 16 (4): 6–11. [Google Scholar]
Li M, Qu L, Zhao Q, Guo J, Su X, Li X. Точное определение местоположения 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 навигационной спутниковой системе BeiDou (BDS) и спутниковой навигации технологии аугментации. Спутниковая навигация.2020; 1:12. DOI: 10.1186 / s43020-020-00010-2. [CrossRef] [Google Scholar]
Moonbeom, H. (2019). Статус планов КПС. Презентация на Саммите по спутниковой навигации в Мюнхене 2019.
Пераль-Росадо Д., Хосе А., Салоранта Дж., Дестино Дж., Лопес-Сальседо Ю.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., Чиони, С., де Гауденци, Р., Мантейга-Баутиста, М. (2018). Роль GNSS в беспроводных сетях 5G. Представлено на NAVITEC 2018, https://h3020nav.esa.int/uploads/files/documents/5cdbddaad9a04696487422.pdf.
Прието-Кердейра, Р., Грек, Ф., Рис, Л., Чиони, С., де Гауденци, Р., Мантейга-Баутиста, М., и Шартр, Э. (2019). Роль GNSS в беспроводных сетях 5G. Внутри ГНСС.
Рейд TGR, Neish AM, Walter T, Enge PK. Широкополосные созвездия LEO для навигации. Журнал Института навигации.2018; 65 (2): 205–220. DOI: 10.1002 / navi.234. [CrossRef] [Google Scholar]
Руан Р., Цзя Х, Фенг Л. и др. Определение орбиты и синхронизация времени для спутников BDS-3 с необработанными измерениями дальности межспутниковой линии. Спутниковая навигация. 2020; 1: 8. DOI: 10.1186 / s43020-020-0008-у. [CrossRef] [Google Scholar]
Симски, М. (2019). Как мы обеспечиваем защиту GNSS от спуфинга? GPS Мир.
Su M, Su X, Zhao Q, Liu J. BeiDou улучшили навигацию со спутников на низкой околоземной орбите.Датчики. DOI 2019: 10.3390 / s198. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Вьет Д., Кен Х., Сьюлинн С., Денис Л., Крис Р. Оценка производительности многочастотного GPS, разрешение неоднозначности Galileo и BeiDou PPP. Журнал пространственной науки. 2020; 65 (1): 61–78. DOI: 10.1080 / 14498596.2019.1658652. [CrossRef] [Google Scholar]
Ван Ф., Ху Ц., Ву С. и др. Исследование технологии защиты от спуфинга BeiDou на основе комплексной спутниковой службы радиоопределения.Спутниковая навигация. 2020; 1: 5. DOI: 10.1186 / s43020-019-0004-2. [CrossRef] [Google Scholar]
Ян, Л. (2019). Centispace-1: спутниковая система дополнения Leo. Представлено на 14-м заседании Международного комитета по глобальным навигационным спутниковым системам. 10 декабря 2019 г., Beijing Future Navigation Technology Co., Ltd.
Ян Й, Юэ М., Сун Б. Основные характеристики и будущие разработки глобальной навигационной спутниковой системы BeiDou. Спутниковая навигация. 2020; 1: 1. DOI: 10.1186 / s43020-019-0006-0. [CrossRef] [Google Scholar]
Zhang Z, Li B, Nie L, et al. Первоначальная оценка глобальной навигационной спутниковой системы BeiDou-3: качество сигнала, RTK и PPP. Решение GPS. 2019; 23: 111.
No related posts.