RU (495) 989 48 46
Пленка на бампер

АНТИГРАВИЙНАЯ ЗАЩИТА БАМПЕРА

 

Навигационная система глонасс


ГЛОНАСС — Российские космические системы

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

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

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

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

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

russianspacesystems.ru

Спутниковая система навигации — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 22 ноября 2019; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 22 ноября 2019; проверки требует 1 правка. Спутник «Navstar-GPS».

Спу́тниковая систе́ма навига́ции (англ. Global Navigation Satellite System, GNSS, ГНСС) — система, предназначенная для определения местоположения (географических координат) наземных, водных и воздушных объектов. Спутниковые системы навигации также позволяют получить скорости и направления движения приёмника сигнала. Кроме того, могут использоваться для получения точного времени. Такие системы состоят из космического оборудования и наземного сегмента (систем управления). В настоящее время только две спутниковые системы обеспечивают полное покрытие и бесперебойную работу для всего земного шара — GPS и ГЛОНАСС.

Принцип работы спутниковых систем навигации основан на измерении расстояния от антенны на объекте (координаты которого необходимо получить) до спутников, положение которых известно с большой точностью. Таблица положений всех спутников называется альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приёмник до начала измерений. Обычно приёмник сохраняет альманах в памяти со времени последнего выключения и если он не устарел — мгновенно использует его. Каждый спутник передаёт в своём сигнале весь альманах. Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных геометрических построений, на основе альманаха, можно вычислить положение объекта в пространстве.

Метод измерения расстояния от спутника до антенны приёмника основан на том, что скорость распространения радиоволн предполагается известной (на самом деле этот вопрос крайне сложный, на скорость влияет множество слабопредсказуемых факторов, таких как характеристики ионосферного слоя и пр.). Для осуществления возможности измерения времени распространяемого радиосигнала каждый спутник навигационной системы излучает сигналы точного времени, используя точно синхронизированные с системным временем атомные часы. При работе спутникового приёмника его часы синхронизируются с системным временем, и при дальнейшем приёме сигналов вычисляется задержка между временем излучения, содержащимся в самом сигнале, и временем приёма сигнала. Располагая этой информацией, навигационный приёмник вычисляет координаты антенны. Все остальные параметры движения (скорость, курс, пройденное расстояние) вычисляются на основе измерения времени, которое объект затратил на перемещение между двумя или более точками с определёнными координатами.

Основные элементы спутниковой системы навигации:

Примечания к списку:

1 Является наземным (неотъемлемым) сегментом для Системы дифференциальной коррекции (ССДК)
2 С середины 2010-х, является неотъемлемой частью ГНСС.

Исторические системы[править | править код]

Действующие спутниковые системы[править | править код]

Действующие региональные спутниковые системы[править | править код]

Кроме навигации, координаты, получаемые благодаря спутниковым системам, используются в следующих отраслях:

Основные характеристики систем навигационных спутников[править | править код]

параметр, способ GPS NAVSTAR СРНС ГЛОНАСС TEN GALILEO BDS COMPASS
Начало разработки 1973 1976 2001 1983
Первый запуск 22 Февраля 1978 12 Октября 1982 28 Декабря 2005 30 октября 2000
Число НС (резерв) 24 (3) 24 (3) 27 (3) 30 (5)
Число орбитальных плоскостей 6 3 3 3
Число НС в орбитальной плоскости (резерв) 4 8 (1) 9 (1) 9
Тип орбит Круговая Круговая (e=0±0.01) Круговая Круговая
Высота орбиты (расчетная), км 20183 19100 23224 21528
Наклонение орбиты, градусы ~55 (63) 64.8±0.3 56 ~55
Номинальный период обращения по среднему солнечному времени ~11 ч 58 мин 11 ч 15 мин 44 ± 5 с 14 ч 4 мин. и 42 с. 12 ч 53 мин 24 
Характеристики сигнала CDMA FDMA (CDMA планируется) CDMA CDMA
Способ разделения сигналов НС Кодовый Кодово-частотный (кодовый на испытаниях) Кодово-частотный нет данных
число частот 2 + 1 планируется 24 + 12 планируется 5 2 + 1 планируется
Несущие частоты радиосигналов, МГц L1=1575.42

L2=1227.60

L5=1176.45

L1=1602.5625…1615.5 L2=1246.4375…1256.5

L3= 1207,2420...1201,7430 сигнал L5 на частоте 1176,45 МГц (планируется)

E1=1575.42 (L1)

E6=1278.750

E5=L5+L3

E5=1191.795 E5A=1176.46 (L5) E5B=1207.14 E6=12787.75

B1=1575,42 (L1)

B2=1191,79 (E5) B3=1268,52 B1-2=1589,742

B1-2=1589,742 B1=1561,098 B2=1207,14 B3=1268,52

Период повторения дальномерного кода (или его сегмента) 1 мс (С/А-код) 1 мс нет данных нет данных
Тип дальномерного кода Код Голда (С/А-код 1023 зн.) М-последовательность (СТ-код 511 зн.) М-последовательность нет данных
Тактовая частота дальномерного кода, МГц 1.023 (С/А-код) 10.23 (P,Y-код) 0.511 Е1=1.023 E5=10.23 E6=5.115 нет данных
Скорость передачи цифровой информации(соответственно СИ- и D- код) 50 зн/с (50Гц) 50 зн/с (50Гц) 25, 50, 125, 500, 100 Гц 50/100 25/50

500

Длительность суперкадра, мин 12.5 2.5 5 нет данных
Число кадров в суперкадре 25 5 нет данных нет данных
Число строк в кадре 5 15 нет данных нет данных
Система отсчета времени UTC (USNO) UTC (SU) UTC (GST) UTC (BDT)
Система отсчета координат WGS-84 ПЗ-90/ПЗ-90.02/ПЗ-90.11 ETRF-00 CGCS -2000
Тип эфемирид Модифицированные кеплеровы элементы Геоцентрические координаты и их производные Модифицированные кеплеровы элементы нет данных
Сектор излучения от направления на центр земли L1=±21 в 0 L2=±23.5 в 0 ±19 в 0 нет данных нет данных
Сектор Земли ±13.5 в 0 ±14.1 в 0 нет данных нет данных
Система дифференциальной коррекции WAAS СДКМ EGNOS SNAS
Высокоорбитальные Геосинхронный Сегмент нет ведутся НИР ведутся НИР 3 НС
Геостационарный сегмент нет ведутся НИР ведутся НИР 5 НС
Точность 5м (без DGPS) 4.5м – 7.4м (без DGPS) 1м (Открытый Сигнал), 0.01м (Закрытый) 10м (Открытый Сигнал), 0.1м (Закрытый)

Отдельные модели спутниковых приёмников позволяют производить т. н. «дифференциальное измерение» расстояний между двумя точками с большой точностью (сантиметры). Для этого измеряется положение навигатора в двух точках с небольшим промежутком времени. При этом, хотя каждое такое измерение имеет погрешность, равную 10-15 метров без наземной системы корректировки и 10-50 см с такой системой, измеренное расстояние имеет погрешность намного меньшую, так как факторы, мешающие измерению (погрешность орбит спутников, неоднородность атмосферы в данном месте Земли и т. д.) в этом случае взаимно вычитаются.

Кроме того, есть несколько систем, которые посылают потребителю уточняющую информацию («дифференциальную поправку к координатам»), позволяющую повысить точность измерения координат приёмника до 10 сантиметров. Дифференциальная поправка пересылается либо с геостационарных спутников, либо с наземных базовых станций, может быть платной (расшифровка сигнала возможна только одним определённым приёмником после оплаты «подписки на услугу») или бесплатной.

На 2009 год имелись следующие бесплатные системы предоставления поправок: американская система WAAS (GPS), европейская система EGNOS (Galileo), японская система MSAS (QZSS)[4]. Они основаны на нескольких передающих поправки геостационарных спутниках, позволяющих получить высокую точность (до 30 см).

Создание системы коррекции для ГЛОНАСС под названием СДКМ завершено к 2016.

ru.wikipedia.org

какие бывают системы, параметры и функции / Promwad corporate blog / Habr

В этой статье мы расскажем про глобальные системы позиционирования, разработанные в США, России, ЕС и Китае; объясним, как поддержка технологий глобальной спутниковой навигации реализована в электронных устройствах, а также опишем ключевые и дополнительные функции современных навигационных приемников.

GPS

Система GPS (Global Positioning System) создавалась для применения в военных целях. Она начала работать в конце 80-х — начале 90-х годов, однако до 2000 года искусственные ограничения на определение местоположения существенно сдерживали ее возможности использования в гражданских целях.


 
После отмены ограничений на точность определения координат ошибка снизилась со 100 до 20 м (в последних поколениях GPS-приёмников при идеальных условиях ошибка не превышает 2 м). Такие условия позволили использовать систему для широкого круга общих  и специальных задач:

Орбиты спутников системы GPS. Пример видимости спутников из одной из точек на поверхности Земли. Visible sat — это число спутников, видимых над горизонтом наблюдателя в идеальных условиях (чистое поле).
 

ГЛОНАСС

Российский аналог GPS — ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система) — была развёрнута в 1995 году, но в связи с недостаточным финансированием и малым сроком службы спутников она не получила широкого распространения. Вторым рождением системы можно считать 2001 год, когда была принята целевая программа ее развития, благодаря которой ГЛОНАСС возобновил полноценную работу в 2010 году.
 
Сегодня на орбите работают 24 спутника ГЛОНАСС, они охватывают навигационным сигналом весь земной шар.
Новейшие потребительские устройства используют GPS и ГЛОНАСС как взаимодополняющие системы, подключаясь к ближайшим найденным спутникам, это значительно увеличивает скорость и точность их работы.
 

Пример: aвтомобильное GPS/ГЛОНАСС-навигационно-связное устройство на базе ОС Android, разработанное командой Promwad по заказу российского конструкторского бюро. Реализована поддержка GSM/GPRS/3G. Устройство автоматически обновляет информацию о дорожной обстановке в режиме реального времени и предлагает водителю оптимальный маршрут с учётом загруженности дорог.


 
Сейчас на стадии разработки находятся еще две спутниковые системы: европейская Galileo и китайская Compass.
 
Galileo

Галилео — совместный проект Европейского союза и Европейского космического агентства, анонсированный в 2002 году. Изначально рассчитывали, что уже в 2010 году в рамках этой системы на средней околоземной орбите будут работать 30 спутников. Но этот план не был реализован. Сейчас  предположительной датой начала эксплуатации Galileo считается 2014 год. Однако ожидается, что полнофункциональное использование системы начнется не ранее 2020 года.
 

Compass

Это следующая ступень развития китайской региональной навигационной системы Beidou, которая была введена в эксплуатацию после запуска 10 спутников в конце 2011 года. Сейчас она обеспечивает покрытие в границах Азии и Тихоокеанского региона, но, как ожидается, к 2020 году система станет глобальной.
 

Сравнение орбит спутниковых навигационных систем GPS, ГЛОНАСС, Galileo и Compass (средняя околоземная орбита — MEO) с орбитами Международной космической станции (МКС), телескопа Хаббл и серии спутников Иридиум (Iridium) на низкой орбите, а также геостационарной орбиты и номинального размера Земли.
 

Поддержка ГНСС

Поддержка технологи глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) в электронных устройствах реализуется на базе навигационных приемников, которые могут быть выполнены в различных вариантах:

Навигационный модуль подключается к микроконтроллеру или системе на кристалле по интерфейсу UART/RS-232 или USB.
 
Ключевые параметры навигационных приемников

Прежде чем навигационный приемник сможет выдавать информацию о местоположении, он должен обладать тремя наборами данных:
  1. Сигналы от спутников
  2. Альманах — информация о приблизительных параметрах орбит всех спутников, а также данные для калибровки часов и характеристики ионосферы
  3. Эфемериды — точные параметров орбит и часов каждого спутника

Характеристика TTFF показывает сколько времени требуется приемнику на поиск сигналов от спутников и определение местоположения. Если приёмник новый, или был выключен на протяжении длительного периода, или был перевезен на большое расстояние с момента последнего включения, время до получения набора необходимых данных и определения места увеличивается.
 
Производители приемников используют различные методы уменьшения TTFF, включая скачивание и сохранения альманаха и эфемерид по беспроводным сетям передачи данных (т.н. метод Assisted GPS или A-GPS), это быстрее чем извлечение этих данных из сигналов ГНСС.
 
Холодный старт описывает ситуацию, когда приемнику нужно получение всей информации для определения места. Это может занять до 12 минут.
 
Теплый старт описывает ситуацию, когда у приемника есть почти вся необходимая информация в памяти, и он определит место в течении минуты.
 
Одним из ключевых параметров навигационных модулей в мобильных устройствах является энергопотребление. В зависимости от режима работы модуль потребляет различное количество энергии. Фаза поиска спутников (TTFF) характеризуется большим, а слежение меньшим энергопотреблением. Также производители реализуют различные схемы уменьшения энергопотребления, например, путем периодического перевода модуля в режим сна.
 
Как правило, все модули выдают данные по текстовому протоколу NMEA-0183, но кроме указанного текстового протокола каждый производитель имеет свой собственный двоичный протокол (Binary), который позволяет изменять конфигурацию модуля под конкретное использование либо получать доступ к дополнительному функционалу, а также доступ к сырым измерениям. Двоичный протокол удобен для использования на микроконтроллерах, т.к. при этом нет необходимости выполнять преобразование из текста в двоичные данные, тем самым экономя программную память путем исключения библиотеки работы со строками и времени на преобразование.
 
Стандарт NMEA-2000 — это развитие протокола NMEA-0183. В качестве физического уровня в NMEA-2000 используется CAN-шина, которая была выбрана в виду большей защищенности по сравнению с RS-232. С точки зрения протокола передачи данныхNMEA-2000 существенно отличается от своего предшественника, т.к. использует двоичный протокол, базирующийся на стандарте SAE J1939.
 
Частота обновления данных о местоположении и скорости всех модулей составляет 1 Гц, но при необходимости ее можно поднять до 5 или 10 Гц.
 
В зависимости от области применения модуль можно  сконфигурировать под определенные динамические характеристики, которые он должен отслеживать (например, максимальное ускорение объекта). Это позволяет использовать оптимальный алгоритм и улучшать качество измерений.
 
Для выполнения навигационной задачи модуль должен одновременно принимать сигналы от нескольких спутников, т.е. иметь несколько приемных каналов. На сегодняшний день это число лежит в диапазоне от 12 до 88.
 
Точность определения местоположения по GPS составляет в среднем 15 м, она обусловлена используемым неточным сигналом, влиянием атмосферы на распространение радиосигнала, качеством кварцевых генераторов в приемниках и пр. Но с помощью корректирующих методов возможно улучшить точность определения местоположения. Эта технология называется Differential GPS. Существует два метода коррекции: наземный и спутниковый DGPS.
 
В наземных методах коррекции наземные станции дифференциальных поправок постоянно сверяют свое заведомо известное местоположение и сигналы от навигационных спутников. На базе этой информации вычисляются корректирующие величины, которые могут быть переданы с помощью УКВ- или ДВ-передатчика на мобильные DGPS-приемники в формате RTCM. На основании полученной информации потребитель может корректировать процесс определения собственного местоположения. Точность этого метода составляет 1—3 метра и зависит от расстояния до передатчика корректирующей информации и качества сигнала.
 
Спутниковые методы, такие как система WAAS (Wide Area Augmentation System), доступная в Северной Америке, и система EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System), доступная в Европе, шлют корректирующие данные с геостационарных спутников, таким образом достигается большая область приема, чем при наземных методах.
 

Спутниковые системы дифференциальной коррекции (SBAS — Space Based Augmentation Systems) позволяют улучшить точность, надежность и доступность навигационной системы за счет интеграции внешних данных в процессе расчета
 

Демонстрация принципа работы системы WAAS (Wide Area Augmentation System) на территории США
 
Одним из основных параметров, влияющих на точность определения местоположения и стабильность приема является чувствительность. Она, как правило, определяется качеством малошумящего усилителя на входе приемника и сложностью реализованных алгоритмов цифровой обработки. Типовые значения современных приемников лежат в диапазоне 143 дБм для поиска и 160 дБм для слежения.
 
Кроме определения местоположения ГНСС предоставляют информацию о точном времени. Как правило, все приемники имеют выход PPS (pulse per second, импульсов в секунду) — секундная метка (1 Гц), которая точно синхронизирована с временной шкалой UTC.
 

Дополнительные функции навигационных устройств

Счисление пути. На основе информации о направлении движения и пройденном пути (предоставляется дополнительными датчиками) приемник может рассчитывать свои координаты при отсутствии сигналов от спутников (например, в туннелях, на подземных стоянках и в плотной городской застройке).
 
Некоторые модули имеют возможность напрямую подключать флэш-память (например, по SPI) к модулю для записи трека c необходимой периодичностью. Эта функция позволяет отказаться от использования отдельного микроконтроллера, либо она может быть полезной для минимизации энергопотребления (т.е. система на кристалле может находиться в состоянии сна).
 
На этом поверхностный обзор технологий глобальной спутниковой навигации завершен. Спасибо за внимание. Примеры реализованных проектов на базе этих ГЛОНАСС и GPS можно посмотреть на странице разработок компании Promwad.

habr.com

GPS

О системе GPS

История создания Global Positioning System (GPS) ведёт своё начало с 1973 г., когда Управление совместных программ, входящее в состав Центра космических и ракетных исследований США, получило указание Министерства обороны США разработать, испытать и развернуть навигационную систему космического базирования. Результатом данной работы стала система, получившая первоначальное название NAVSTAR (NAVigation System with Time And Ranging), из которого прямо следовало, что система предназначена для решения двух главных задач – навигации, т. е. определения мгновенного положения и скорости потребителей, и синхронизации шкал времени. Поскольку инициатором создания GPS являлось Министерство обороны США, то в качестве первоочередных задач предусматривалось решение задач обороны и национальной безопасности. Отсюда ещё одно раннее название системы – оборонительная система спутниковой навигации (Defense Navigation Satellite System – DNSS).

Разработка концепции построения и архитектуры GPS заняла примерно 5 лет, и уже в 1974 году фирма Rockwell получила заказ на изготовление первых восьми космических аппаратов (КА) Block I для создания демонстрационной системы. Первый КА был запущен 22 февраля 1978, и в том же году Rockwell получила контракт на создание ещё четырёх КА.

Первоначально предполагалось, что орбитальная группировка GPS будет насчитывать 24 КА в трёх орбитальных плоскостях высотой 20200 км и наклонением 63°. К моменту начала серийного производства в 1989 году космических аппаратов модификации Block II было принято решение об изменении параметров орбиты GPS, в частности, наклонение было изменено на 55°, а количество орбитальных плоскостей увеличено до 6.

Выделяют два важных этапа развёртывания системы GPS – фазу первоначальной работоспособности (IOC) и фазу полной работоспособности (FOC). Этап IOC начался в 1993 году, когда в составе орбитальной группировки насчитывалось 24 КА различных модификаций (Block I/II/IIA), готовых к использованию по целевому назначению. Переход в режим FOC состоялся в июле 1995, после завершения всех лётных испытаний, хотя фактически система начала предоставлять услуги в полном объеме с марта 1994 года. Таким образом, GPS является полностью работоспособной уже в течение более чем двух десятилетий, при этом на протяжении всей своей истории GPS постоянно модернизировалась с целью удовлетворения требований различных категорий как гражданских, так и военных потребителей.

При проектировании GPS предполагалось, что точность навигационных определений при использовании C/A-кода будет в пределах 400 м. Реальная точность измерений по C/A-коду оказалась в 10 и более раз выше – 15-40 м (СКО) по координатам и доли метра в секунду по скорости. Возможность получения такой точности измерений с помощью несложной коммерческой АП вызвала в США опасения, что сигналы GPS могут быть использованы потенциальным противником, в том числе в системах высокоточного оружия. В качестве защитной меры, начиная с космического аппарата Block II, в GPS были реализованы два метода преднамеренной деградации (загрубления) точности навигационно-временного обеспечения гражданских потребителей – селективный доступ и одновременно принятые меры по защите от так называемых уводящих помех. Деактивация режима селективного доступа была осуществлена 2 мая 2000 г. около 4:00 (UT). Точность автономной навигации возросла почти в 10 раз, что дало гигантский импульс к развитию прикладных навигационных технологий.

Текущий третий этап модернизации GPS предполагает разработку и производство космических аппаратов следующего поколения Block III, которые в сочетании с усовершенствованным наземным комплексом управления и навигационной аппаратурой потребителей обеспечат улучшенные характеристики в части помехозащищённости, точности, доступности и целостности координатно-временного и навигационного обеспечения.

Услуги системы GPS

Система GPS предоставляет два вида услуг:

  • услугу стандартного позиционирования (Standard Positioning Service – SPS) , доступную для всех потребителей,
  • услугу точного позиционирования (Precise Positioning Service – PPS) , доступную для санкционированных потребителей.

Каждый космический аппарат излучает навигационные сигналы на нескольких несущих частотах. Квадратурные составляющие сигналов, передаваемых на каждой из несущих частот, подвергаются фазовой манипуляции различными дальномерными псевдослучайными последовательностями (ПСП). Структура некоторых из этих ПСП опубликована, соответственно данный сигнал может приниматься всеми потребителями. Структура другой части ПСП закрыта, поэтому данный сигнал доступен для приёма только санкционированным потребителям, которым структура ПСП известна.

Услуга стандартного позиционирования SPS и временной синхронизации доступна для всех категорий потребителей безвозмездно и глобально и реализуется посредством излучения всеми космическими аппаратами GPS навигационных радиосигналов, модулированных дальномерным кодом C/A (Coarse/Acquisition – грубый приём). Код C/A представляет собой ПСП Голда длительностью 1 023 символа с тактовой частотой 1,023 МГц. Таким образом, ПСП C/A-кода имеет период повторения T = 1 мс, что соответствует интервалу однозначного измерения псевдодальности около 300 км. Программа развития GPS предусматривает предоставление гражданским потребителям услуги SPS с помощью сигналов L2C, L5 и L1C.

Услуга точного позиционирования PPS реализуется посредством излучения всеми космическими аппаратами орбитальной группировки GPS навигационных радиосигналов в диапазонах L1 и L2, модулированных дальномерным P(Y)-кодом. Услуга PPS предназначена для использования исключительно вооружёнными силами США, федеральными агентствами США и вооружёнными силами некоторых союзников.

Орбитальная группировка

Штатная орбитальная группировка GPS состоит из 32 основных космических аппаратов, расположенных на шести круговых орбитах, обозначаемых латинскими буквами от A до F. Дополнительно на некоторых орбитах может находиться один или два резервных КА, предназначенных для сохранения параметров системы при выходе из строя основных КА. Наклонение орбитальных плоскостей 55°, долготы восходящих узлов различаются на 60°. Высоте орбит 20 200 км соответствует период обращения 11 ч 58 мин, т. е. орбиты космических аппаратов GPS являются синхронными.

ОРБИТАЛЬНАЯ ГРУППИРОВКА GPS
КОЛИЧЕСТВО ШТАТНЫХ КА 32
ВЫСОТА ОРБИТЫ 20 200 км
КОЛИЧЕСТВО ПЛОСКОСТЕЙ 6
БОЛЬШАЯ ПОЛУОСЬ 26 560 км
ПЕРИОД 11 ч 58 мин
НАКЛОНЕНИЕ 55°

Текущее состояние ОГ GPS

Типы космических аппаратов

В настоящее время восполнение орбитальной группировки осуществляется запуском космических аппаратов Block IIF («F» – follow on – продолжение). В соответствии с действующими планами КА Block IIF должны сменить на орбите КА Block IIA, КА Block III придут на смену Block IIR («R» – replacement – замена).

Основной задачей КА Block III является предоставление навигационных услуг с помощью нового навигационного радиосигнала L1C и повышение точности эфемеридно-временной информации, доступности навигационного радиосигнала, мощности излучения, а также увеличение срока активного существования.

Характеристики
КА GPS BLOCK IIA
КА GPS BLOCK IIR
КА GPS BLOCK IIR-M
КА GPS BLOCK IIF
КА GPS BLOCK III
Головной подрядчик Rockwell International Lockheed Martin Lockheed Martin Boeing Lockheed Martin
Срок активного существования 7,5 лет 10 лет 10 лет 12 лет 15 лет
Масса на орбите, кг 985 1126,7 1126,7 1465,1 2161
Габариты, м 1,58×1,96×2,21 2,49×2,03×2,24 2,46×1,78×3,40
Солнечные батареи 2 кремниевые панели мощностью 710 Вт 2 кремниевые панели мощностью 1040 Вт 2 кремниевые панели мощностью 1040 Вт 3 трехпереходные арсенид-галлиевые мощностью 1900 Вт 2 ультра трехпереходные (UTJ) мощностью 4480 Вт
Аккумуляторные батареи 3 никель-кадмиевые 2 никель-водородные перезаряжаемые 2 никель-водородные перезаряжаемые никель-водородные перезаряжаемые 2 никель-водородные перезаряжаемые
Сигналы L1 C/A
L1/2 P(Y)
L1 C/A
L1/2 P(Y)
L1 C/A
L1/2 P(Y)
L2C
L1/2 M-Code
L1 C/A
L1/2 P(Y)
L5I
L5Q
L1M
L2M
L2C
L1 C/A
L1P(Y)
L1C
L2C
L2M
L5
L1/2 M-Code
БСУ 2 Rb, 2 Cs 3 Rb 3 Rb 2 Rb, 1 Cs 3 Rb

Навигационные радиосигналы

Спектр навигационных радиосигналов системы GPS
Характеристики навигационных радиосигналов системы GPS
Диапазон Несущая частота, МГц Сигнал Длительность
кода ПСП, символы
Тактовая частота, МГц Вид модуляции Скорость
передачи ЦИ,
БИТ/С
L1 1 575,42 C/A
P
M
L1CD
L1CP
1 023
~ 7 дней
нет данных
10 230
10 230·1 800
1,023
10,23
5,115
1,023
1,023
BPSK
BPSK
ВОС(10, 5)
ВОС(1,1)
ТМВОС(6, 1, 1/11)
50/50
50/50
нет данных
100/50
пилот-сигнал
L2 1 227,6 P
L2C
M
~ 7 дней
М: 10 230
L: 767 250
нет данных
10,23
1,023
5,115
BPSK
BPSK
ВОС(10, 5)
50/50
50/25
нет данных
L5 1 176,45 L5I
L5Q
10 230·10
10 230·20
10,23
10,23
BPSK
BPSK
100/50
пилот-сигнал
СТРУКТУРА ЦИ НАВИГАЦИОННЫХ РАДИОСИГНАЛОВ СИСТЕМЫ GPS

Внедрение новых навигационных сигналов GPS сопровождается совершенствованием структуры цифровой информации и применением новых видов модуляции, а также переходом от структуры навигационного сообщения типа NAV на структуры типа CNAV и CNAV-2.

Навигационные сообщение типа CNAV являются усовершенствованными версиями навигационного сообщения NAV, позволяющие точнее передавать оперативную и неоперативную информацию о состоянии GPS. В навигационном сообщении CNAV содержится информация того же типа, что и в сообщении NAV (текущее время, признаки состояния КА, эфемеридно-временная информация, альманах системы и т.п.), однако эта информация передается в новом формате. Вместо использования архитектуры суперкадров/кадров сообщение передается в виде пакетов различной длительности. Наиболее существенными изменениями структуры CNAV являются расширение количества космических аппаратов используемых по целевому назначению с 32 до 63, а также возможность оперативно передать данные о работоспособности конкретного аппарата (целостности) с задержкой менее 6 с.

Система координат и шкала времени

Система координат

В GPS используется Всемирная геодезическая система 1984 года (World Geodetic System – WGS-84). Очередное уточнение параметров системы WGS-84 (G1678) состоялось в 2012 году, при этом расхождения между действующей системой WGS-84 и ITRF 2008 составляет величину порядка 1 см, т. е. обе системы являются фактически идентичными.

Параметры земного эллипсоида системы WGS-84
Параметр Значение
Большая полуось a, м 6 378 137, 0
Параметр сжатия эллипсоида 1/298,257223563
Угловая скорость вращения Земли ω, рад/с 7 292 115 * 10-11
Гравитационная постоянная Земли, м32 2 986 004,418 * 10-8

Система времени

Системное время GPS связано с координированным всемирным временем (UTC) в соответствии с наблюдениями морской обсерватории США (USNO). Номинально шкала времени GPS имеет постоянное, равное 19 с, расхождение с международным атомным временем TAI. Отсчёт времени ведётся в неделях GPS и секундах в рамках текущей недели, начало отсчёта – 00 ч 00 мин 06.01.1980. В системе GPS номер недели записывается с помощью 10-разрядного двоичного числа, максимальное значение номера недели равно 1 023. Нулевой номер недели повторился в полночь с 21 на 22 августа 1999 г.

Наземный комплекс управления

Управление орбитальной группировкой GPS осуществляет 2-ая оперативная космическая эскадрилья Космического командования ВВС США. В настоящее время управление орбитальной группировкой GPS осуществляет наземный комплекс управления 2 поколения (Operational Control Segment - OCS), который включает в себя:

Главный центр управления системой GPS на базе ВВС Шривер

 

Резервный центр управления системой GPS

 

Станции мониторинга Национального агентства геопространственной разведки

 

Глобальную сеть закладочно-измерительных станций

 

Станции мониторинга GPS ВВС США

 

Запросные станции GPS L-диапазона

Наземный комплекс управления GPS реализует беззапросную технологию эфемеридно-временного обеспечения. Глобальная сеть командно-измерительных станций позволяет производить закладку информации на борт с периодичностью 4 - 6 ч.

Интерфейсный контрольный документ

Интерфейсный контрольный документ GPS: www.gps.gov/technical/icwg/

Официальный сайт

Официальный сайт системы GPS: www.gps.gov

Пользовательский информационный центр GPS: www.navcen.uscg.gov

Наверх

www.glonass-iac.ru

Спутниковые навигационные системы

В настоящее время в мире, помимо глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США), работы по развертыванию ГНСС БЕЙДОУ и ГАЛИЛЕО проводят Китай и страны Европейского союза. Япония и Индия разворачивают региональные навигационные спутниковые системы QZSS и IRNSS соответственно.

История развития ГНСС

Глобальные навигационные спутниковые системы

Архитектура штатных орбитальных группировок
количество КА24
высота орбиты19 100 км
большая полуось25 518 км
период11 ч 15 мин 44 с
наклонение64,8⁰
количество
плоскостей
3
количество КА24
высота орбиты20 200 км
большая полуось26 560 км
период11 ч 58 мин
наклонение55⁰
количество
плоскостей
6
количество КА24(+3 резерв)
высота орбиты23 222 км
большая полуось29 600 км
период14 ч 4 мин 45 с
наклонение56⁰
количество
плоскостей
3
количество КА27
высота орбиты21 528 км
период12 ч 53 мин 24 с
наклонение55⁰
количество
плоскостей
3

ведутся НИР в рамках ФЦП

нет

ведутся НИР в рамках программы EGEP (2-е поколение)

количество КА3
высота орбиты35 786 км
наклонение55⁰

ведутся НИР в рамках ФЦП

нет

ведутся НИР в рамках программы EGEP (2-е поколение)

количество КА5
высота орбиты35 786 км
орбитальные точки58,75⁰ в.д.,
80⁰ в.д., 110,5⁰ в.д., 140⁰ в.д.,
160⁰ в.д.

Региональные навигационные спутниковые системы

Архитектура штатных орбитальных группировок

Квазизенитный сегмент

количество КА5
большая полуось42 164 км
высота перигея≈ 32 000 км
высота апогея≈ 40 000 км
наклонение40...47⁰
количество плоскостей3

Геосинхронный сегмент

количество КА4
наклонение29⁰
количество плоскостей2
орбитальные точки55⁰ в.д.
111,5⁰ в.д.
количество КА2
орбитальные точки
количество КА3
орбитальные точки34° в.д.
83° в.д.
131,5° в.д.

www.glonass-iac.ru

Принципы спутниковой навигации

Космический сегмент

Космический сегмент, состоящий из навигационных спутников, представляет собой совокупность источников радионавигационных сигналов, передающих одновременно значительный объем служебной информации. Основные функции каждого спутника - формирование и излучение радиосигналов, необходимых для навигационных определений потребителей и контроля бортовых систем спутника.

Наземный сегмент

В состав наземного сегмента входят космодром, командно-измерительный комплекс и центр управления. Космодром обеспечивает вывод спутников на требуемые орбиты при первоначальном развертывании навигационной системы, а также периодическое восполнение спутников по мере их выхода из строя или выработки ресурса. Главными объектами космодрома являются техническая позиция и стартовый комплекс. Техническая позиция обеспечивает прием, хранение и сборку ракет-носителей и спутников, их испытания, заправку и состыковку. В число задач стартового комплекса входят: доставка носителя с навигационным спутником на стартовую площадку, установка на пусковую систему, предполетные испытания, заправка носителя, наведение и пуск.

Командно-измерительный комплекс служит для снабжения навигационных спутников служебной информацией, необходимой для проведения навигационных сеансов, а также для контроля и управления ими как космическими аппаратами.

Центр управления, связанный информационными и управляющими радиолиниями с космодромом и командно-измерительным комплексом, координирует функционирование всех элементов спутниковой навигационной системы.

Пользовательский сегмент

В пользовательский сегмент входит аппаратура потребителей. Она предназначается для приема сигналов от навигационных спутников, измерения навигационных параметров и обработки измерений. Для решения навигационных задач в аппаратуре потребителя предусматривается специализированный встроенный компьютер. Разнообразие существующей аппаратуры потребителей обеспечивает потребности наземных, морских, авиационных и космических (в пределах ближнего космоса) потребителей.

Современная спутниковая навигация основывается на использовании принципа беззапросных дальномерных измерений между навигационными спутниками и потребителем. Это означает, что потребителю передается в составе навигационного сигнала информация о координатах спутников. Одновременно (синхронно) производятся измерения дальностей до навигационных спутников. Способ измерений дальностей основывается на вычислении временных задержек принимаемого сигнала от спутника по сравнению с сигналом, генерируемым аппаратурой потребителя.

На рисунке приведена схема определений местоположения потребителя с координатами x, y, z на основе измерений дальности до четырех навигационных спутников. Цветными яркими линиями показаны окружности, в центре которых расположены спутники. Радиусы окружностей соответствуют истинным дальностям, т.е. истинным расстояниям между спутниками и потребителем. Цветные неяркие линии – это окружности с радиусами, соответствующими измеренным дальностям, которые отличаются от истинных и поэтому называются псевдодальностями. Истинная дальность отличается от псевдодальности на величину, равную произведению скорости света на уход часов b, т.е. величину смещения часов потребителя по отношению к системному времени. На рисунке показан случай, когда уход часов потребителя больше нуля – то есть часы потребителя опережают системное время, поэтому измеренные псевдодальности меньше истинных дальностей.

В идеальном варианте, когда измерения производятся точно и показания часов спутников и потребителя совпадают для определения положения потребителя в пространстве достаточно произвести измерения до трех навигационных спутников.

В действительности показания часов, которые входят в состав навигационной аппаратуры потребителя, отличаются от показаний часов на борту навигационных спутников. Тогда для решения навигационной задачи к неизвестным ранее параметрам (три координаты потребителя) следует добавить еще один - смещение между часами потребителя и системным временем. Отсюда следует, что в общем случае для решения навигационной задачи потребитель должен «видеть», как минимум, четыре навигационных спутника.

Для функционирования навигационных спутниковых систем необходимы данные о параметрах вращения Земли, фундаментальные эфемериды Луны и планет, данные о гравитационном поле Земли, о моделях атмосферы, а также высокоточные данные об используемых системах координат и времени.

Геоцентрические системы координат - системы координат, начало которых совпадает с центром масс Земли. Их также называют общеземными или глобальными.

Для построения и поддержания общеземных систем координат используются четыре основных метода космической геодезии:

Международная земная система координат ITRF является эталоном земной системы координат.

В современных навигационных спутниковых системах используются различные, как правило национальные, системы координат.

Навигационная системаСистема координат
Система координат ГЛОНАССПЗ-90 (Параметры Земли 1990 года)
Система координат GPSWGS-84 (World Geodetic System)
Система координат ГАЛИЛЕОGTRF (Galileo Terrestrial Referenfce Frame)
Система координат БЕЙДОУCGCS2000 (China Geodetic Coordinate System 2000)
Система координат QZSSJGS (Japanese geodetic system)
Система координат NavICWGS-84 (World Geodetic System)

В соответствии с решаемыми задачами применяются два типа систем времени: астрономические и атомные.

Системы астрономического времени основаны на суточном вращении Земли. Эталоном для построения шкал астрономического времени служат солнечные или звездные сутки, в зависимости от точки небесной сферы, по которой производится измерение времени.

Всемирное время UT (Universal Time) – это среднее солнечное время на гринвическом меридиане.

Всемирное координированное время UTC синхронизировано с атомным временем и является международным стандартом, на котором базируется гражданское время.

Атомное время (TAI) — время, в основу измерения которого положены электромагнитные колебания, излучаемые атомами или молекулами при переходе из одного энергетического состояния в другое. В 1967 году на Генеральной конференции мер и весов атомная секунда представляет собой переход между сверхтонкими уровнями F=4, M=0 и F=3, M=0 основного состояния 2S1/2 атома цезия-133, не возмущённого внешними полями, и что частоте этого перехода приписывается значение 9 192 631 770 Герц.

Спутниковая радионавигационная система является пространственно-временной системой с зоной действия, охватывающей всё околоземное пространство, и функционирует в собственном системном времени. Важное место в ГНСС отводится проблеме временной синхронизации подсистем. Временная синхронизация важна и для обеспечения заданной последовательности излучения сигналов всех навигационных спутников. Она обусловливает возможность применения пассивных дальномерных (псевдодальномерных) методов измерений. Наземный командно-измерительный комплекс обеспечивает синхронизацию шкал времени всех навигационных КА путем их сверки и коррекции (непосредственной и алгоритмической).


Навигационных радиосигналы

При выборе типов и параметров сигналов, используемых в спутниковых радионавигационных системах, учитывается целый комплекс требований и условий. Сигналы должны обеспечивать высокую точность измерения времени прихода (задержки) сигнала и его доплеровской частоты и высокую вероятность правильного декодирования навигационного сообщения. Также сигналы должны иметь низкий уровень взаимной корреляции для того, чтобы сигналы разных навигационных космических аппаратов надежно различались навигационной аппаратурой потребителей. Кроме того, сигналы ГНСС должны максимально эффективно использовать отведенную полосу частот при малом уровне внеполосного излучения, обладать высокой помехоустойчивостью.

Почти все существующие навигационные спутниковые системы, за исключением индийской системы NAVIC, используют для передачи сигналов диапазон L. Система NAVIC будет излучать сигналы дополнительно и в S диапазоне.

Диапазоны, занимаемые различными навигационными спутниковыми системами

Виды модуляции

По мере развития спутниковых навигационных систем изменялись используемые виды модуляции радиосигналов.
В большинстве навигационных систем изначально использовались исключительно сигналы с бинарной (двухпозиционной) фазовой модуляцией – ФМ-2 (BPSK). В настоящее время в спутниковой навигации начался переход к новому классу модулирующих функций, получивших название BOC (Binary Offset Carrier)-сигналов.

Принципиальное отличие BOC-сигналов от сигналов с ФМ-2 состоит в том, что символ модулирующей ПСП BOC-сигнала представляет собой не прямоугольный видеоимпульс, а отрезок меандрового колебания, включающий в себя некоторое постоянное число периодов k. Поэтому сигналы с BOC-модуляцией часто называют меандровыми шумоподобными сигналами.

Использование сигналов с BOC-модуляцией повышает потенциальную точность измерения и разрешающую способность по задержке. Одновременно с этим, уменьшается уровень взаимных помех при совместном функционировании навигационных систем, использующих традиционные и новые сигналы.

Каждый спутник принимает с наземных станций управления навигационную информацию, которая передается обратно пользователям в составе навигационного сообщения. Навигационное сообщение содержит разные типы информации, необходимые для того, чтобы определить местоположение пользователя и синхронизовать его шкалу времени с национальным эталоном.

Типы информации навигационного сообщения

Признаки пригодности обновляются в течение нескольких секунд при обнаружении отказа. Параметры эфемерид и времени, как правило, обновляются не чаще, чем раз в полчаса. При этом период обновления для разных систем сильно отличается и может достигать четырех часов, в то время как альманах обновляется не чаще, чем раз в день.

По своему содержанию навигационное сообщение подразделяется на оперативную и неоперативную информацию и передается в виде потока цифровой информации (ЦИ). Изначально во всех навигационных спутниковых системах использовалась структура вида «суперкадр/кадр/строка/слово». При этой структуре поток ЦИ формируется в виде непрерывно повторяющихся суперкадров, суперкадр состоит из нескольких кадров, кадр состоит из нескольких строк.
В соответствии со структурой «суперкадр/кадр/строка/слово» формировались сигналы системы БЕЙДОУ, ГАЛИЛЕО (кроме E6), GPS (LNAV данные, L1), сигналы ГЛОНАСС с частотным разделением. В зависимости от системы, размеры суперкадров, кадров и строк могут отличаться, но принцип формирования остается похожим.

Сейчас в большинстве сигналов используется гибкая строковая структура. В этой структуре навигационное сообщение формируется в виде переменного потока строк различных типов. Каждый тип строки имеет свою уникальную структуру и содержит определённый тип информации (указаны выше). НАП выделяет из потока очередную строку, определяет её тип и в соответствии с типом выделяет информацию, содержащуюся в этой строке.

Гибкая строковая структура навигационного сообщения позволяет значительно более эффективно использовать пропускную способность канала передачи данных. Но главным достоинством навигационного сообщения с гибкой строковой структурой является возможность её эволюционной модернизации при соблюдении принципа обратной совместимости. Для этого в ИКД для разработчиков НАП специально указывается, что если НАП в навигационном сообщении встречает строки неизвестных ей типов, то она должна их игнорировать. Это позволяет добавлять в процессе модернизации ГНСС к ранее существовавшим типам строк строки с новыми типами. НАП, выпущенная ранее, игнорирует строки с новыми типами и, следовательно, не использует те новации, которые вводятся в процессе модернизации ГНСС, но при этом её работоспособность не нарушается.
Сообщения сигналов ГЛОНАСС с кодовым разделением имеют строковую структуру.

На точность определения потребителем своих координат, скорости движения и времени влияет множество факторов, которые можно разделить на категории:

  1. Системные погрешности, вносимые аппаратурой космического комплекса

    Погрешности, связанные с функционированием бортовой аппаратуры спутника и наземного комплекса управления ГНСС обусловлены в основном несовершенством частотно-временного и эфемеридного обеспечения.

  2. Погрешности, возникающие на трассе распространения сигнала от космического аппарата до потребителя

    Погрешности обусловлены отличием скорости распространения радиосигналов в атмосфере Земли от скорости их распространения в вакууме, а также зависимостью скорости от физических свойств различных слоёв атмосферы.

  3. Погрешности, возникающие в аппаратуре потребителя

    Аппаратурные погрешности подразделяются на систематическую погрешность аппаратурной задержки радиосигнала в АП и флуктуационные погрешности, обусловленные шумами и динамикой потребителя.

Кроме того, на точность навигационно-временного определения существенно влияет взаимное расположение навигационных спутников и потребителя.
Количественной характеристикой погрешности определения местоположения и поправки показаний часов, связанной с особенностями пространственного положения спутника и потребителя, служит так называемый геометрический фактор ΓΣ или коэффициент геометрии. В англоязычной литературе используется обозначение GDOP - Geometrical delusion of precision.
Геометрический фактор ΓΣ показывает, во сколько раз происходит уменьшение точности измерений и зависит от следующих параметров:


Существующие в настоящее время глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) GPS и ГЛОНАСС позволяют удовлетворить потребности в навигационном обслуживании обширный круг потребителей. Но существует ряд задач, которые требуют высоких точностей навигации. К этим задачам относятся: взлет, заход на посадку и посадка самолетов, судовождение в прибрежных водах, навигация вертолетов и автомобилей и другие.

Классическим методом повышения точности навигационных определений является использование дифференциального (относительного) режима определений.

Дифференциальный режим предполагает использование одного или более базовых приёмников, размещённых в точках с известными координатами, которые одновременно с приёмником потребителя (подвижным, или мобильным) осуществляют приём сигналов одних и тех же спутников.

Повышение точности навигационных определений достигается за счёт того, что ошибки измерения навигационных параметров потребительского и базовых приёмников являются коррелированными. При формировании разностей измеряемых параметров большая часть таких погрешностей компенсируется.

В основе дифференциального метода лежит знание координат опорной точки – контрольно-корректирующей станции (ККС) или системы опорных станций, относительно которых могут быть вычислены поправки к определению псевдодальностей до навигационных спутников. Если эти поправки учесть в аппаратуре потребителя, то точность расчета, в частности, координат может быть повышена в десятки раз.

Для обеспечения дифференциального режима для большого региона – например, для России, стран Европы, США - передача корректирующих дифференциальных поправок осуществляется при помощи геостационарных спутников. Системы, реализующие такой подход, получили название широкозонные дифференциальные системы.

Подробнее о системах функциональных дополнений ГНСС, которые предоставляют потребителям дополнительную корректирующую информацию, смотрите в разделе "Функциональные дополнения".

Наверх

www.glonass-iac.ru

Глонасс-М — Википедия

Полный список запусков
Номер КА «Космос» Номер в ГЛОНАСС Тип КА Дата запуска Комментарий
1 Космос-2382 711 Глонасс-М № 1 01.12.2001 Во многих источниках проходит как первый «Глонасс-М». Фактически является усовершенствованным КА «Глонасс» (11Ф654М) со сроком службы 5 лет. От серийного «Урагана» отличался некоторыми бортовыми системами и повышенными возможностями по энергетике[14].
Космос-2402 794 Глонасс № 83 10.12.2003
Космос-2403 795 Глонасс № 84
2 Космос-2404 701 Глонасс-М № 2 Модифицированная версия КА «Глонасс» — 11Ф654М, переходная к КА «Глонасс-М». На сайте производителя проходит как первый КА «Глонасс-М»[3]. Состав орбитальной группировки увеличился до 9 КА.
Космос-2411 796 Глонасс № 85 26.12.2004
Космос-2412 797 Глонасс № 86
3 Космос-2413 712 Глонасс-М № 3 Модифицированная версия КА «Глонасс» — 11Ф654М, переходная к КА «Глонасс-М». Состав орбитальной группировки увеличился до 11 КА.
Космос-2417 798 Глонасс № 87 25.12.2005 Последний КА «Глонасс» (изделие 11Ф654).
4 Космос-2418 713 Глонасс-М № 4 Первый «настоящий» КА «Глонасс-М» (изделие 14Ф113).
5 Космос-2419 714 Глонасс-М № 5 Состав орбитальной группировки увеличился до 13 КА.
6 Космос-2424 715 Глонасс-М № 6 25.12.2006
7 Космос-2425 716 Глонасс-М № 7
8 Космос-2426 717 Глонасс-М № 8
9 Космос-2431 718 Глонасс-М № 9 26.10.2007
10 Космос-2432 719 Глонасс-М № 10
11 Космос-2433 720 Глонасс-М № 11
12 Космос-2434 721 Глонасс-М № 12 25.12.2007
13 Космос-2435 722 Глонасс-М № 13
14 Космос-2436 723 Глонасс-М № 14
15 Космос-2442 724 Глонасс-М № 15 25.09.2008
16 Космос-2443 725 Глонасс-М № 16
17 Космос-2444 726 Глонасс-М № 17
18 Космос-2447 727 Глонасс-М № 18 25.12.2008
19 Космос-2448 728 Глонасс-М № 19
20 Космос-2449 729 Глонасс-М № 20
21 Космос-2456 730 Глонасс-М № 21 14.12.2009
22 Космос-2457 733 Глонасс-М № 22
23 Космос-2458 734 Глонасс-М № 23
24 Космос-2459 731 Глонасс-М № 24 02.03.2010 Стартовавшая 2 марта, в 00 часов 19 минут (мск) с космодрома «Байконур» ракета-носитель (РН) «Протон-М» с помощью разгонного блока ДМ-3 в 03 часа 51 минуту (мск) успешно вывела на орбиту блок космических аппаратов «Глонасс-М».

Старт и полёт ракеты-носителя, а также отделение космических аппаратов прошли в штатном режиме.

25 Космос-2460 732 Глонасс-М № 25
26 Космос-2461 735 Глонасс-М № 26
27 Космос-2464 736 Глонасс-М № 27 02.09.2010
28 Космос-2465 737 Глонасс-М № 28
29 Космос-2466 738 Глонасс-М № 29
30 Космос-2467 739 Глонасс-М № 30 05.12.2010 Запуск ракеты-носителя «Протон-М», произведённый 5 декабря, в 15 часов 13 минут (мск) окончился неудачей. После старта «Протон-М» изменил заданной траектории полёта и ещё до отделения разгонного блока ушёл по тангажу на 8 градусов и ракета вышла на незамкнутую орбиту. Ко времени отделения разгонного блока ДМ-03 с 3 спутниками «Глонасс-М», который прошёл в штатном режиме, он уже находился на нештатной траектории полёта, а затем и вовсе вышел из зоны радиовидимости российских средств слежения. Телеметрии с разгонного блока после его отделения от «Протона» специалисты так и не получили.[15] Остатки разгонного блока ДМ с тремя спутниками «Глонасс-М» упали в Тихом океане в районе Гавайских островов.[16]
31 Космос-2468 740 Глонасс-М № 31
32 Космос-2469 741 Глонасс-М № 32
33 Космос-2474 742 Глонасс-М № 33 02.10.2011
34 Космос-2475 743 Глонасс-М № 34 04.11.2011
35 Космос-2476 744 Глонасс-М № 35
36 Космос-2477 745 Глонасс-М № 36
37 Космос-2478 746 Глонасс-М № 37 28.11.2011
38 Космос-2485 747 Глонасс-М № 38 26.04.2013
39 Космос-2488 748 Глонасс-М № 39 02.07.2013
40 Космос-2489 749 Глонасс-М № 40
41 Космос-2490 750 Глонасс-М № 41
42 Космос-2494 754 Глонасс-М № 42 24.03.2014
43 Космос-2500 755 Глонасс-М № 43 14.06.2014 Установлен передатчик и антенна для тестового сигнала с кодовым разделением L3OC.
44 Космос-2514 751 Глонасс-М № 44 07.02.2016
45 Космос-2516 753 Глонасс-М № 45 29.05.2016
46 Космос-2522 752 Глонасс-М № 46 22.09.2017
47 Космос-2527 756 Глонасс-М № 47 17.06.2018 Установлен передатчик и антенна для тестового сигнала с кодовым разделением L3OC.
48 Космос-2529 757 Глонасс-М № 48 03.11.2018 Установлен передатчик и антенна для тестового сигнала с кодовым разделением L3OC.
49 Космос-2534 758 Глонасс-М № 49 27.05.2019 Установлен передатчик и антенна для тестового сигнала с кодовым разделением L3OC.
50 Космос-2544 759 Глонасс-М № 50 11.12.2019 Установлен передатчик и антенна для тестового сигнала с кодовым разделением L3OC.
51 Космос-2545 760 Глонасс-М № 51 16.03.2020 Установлен передатчик и антенна для тестового сигнала с кодовым разделением L3OC.
Планируемые запуски
52 761 Глонасс-М № 52 2020[17] Установлен передатчик и антенна для тестового сигнала с кодовым разделением L3OC.
Возможно, к концу текущего года в орбитальной группировке ГЛОНАСС будет находится 10 спутников способных передавать L3OC, учитывая Глонасс-К1 702 и запуск еще двух таких спутников в 2020 году.[18]

ru.wikipedia.org

История развития ГЛОНАСС

Впервые предложение по использованию спутников для навигации было сделано проф. В.С. Шебшаевичем в 1957г. Эта возможность была открыта им при исследовании приложений радиоастрономических методов в самолетовождении. После этого в целом ряде советских институтов были проведены исследования, посвященные вопросам повышения точности навигационных определений, обеспечения глобальности, круглосуточного применения и независимости от погодных условий. Данные исследования были использованы в 1963г. при опытно-конструкторских работах над первой отечественной низкоорбитальной системой "Цикада". В 1967г. был выведен на орбиту первый навигационный отечественный спутник "Космос-192". Навигационный спутник обеспечивал непрерывное излучение радионавигационного сигнала на частотах 150 и 400 МГц в течение всего времени активного существования.

Система "Цикада" была сдана в эксплуатацию в составе четырех спутников в 1979 г. Навигационные спутники были выведены на круговые орбиты высотой 1000 км с наклонением 83° и равномерным распределением плоскостей орбит вдоль экватора. Система "Цикада" позволяла потребителю в среднем через каждые 1.5–2 часа входить в радиоконтакт с одним из спутников и определять плановые координаты своего места при продолжительности навигационного сеанса до 5-6 мин. Навигационная система "Цикада" использовала беззапросные измерения дальности от потребителя до навигационных спутников. Наряду с совершенствованием бортовых систем спутника и корабельной навигационной аппаратуры, серьезное внимание было уделено вопросам повышения точности определения и прогнозирования параметров орбит навигационных спутников.

В дальнейшем спутники системы "Цикада" были дооборудованы приемной измерительной аппаратурой обнаружения терпящих бедствие объектов, оснащенных специальными радиобуями. Их сигналы принимались спутниками системы "Цикада" и ретранслировались на специальные наземные станции, где производилось вычисление точных координат аварийных объектов (судов, самолетов и др.). Дооснащенные аппаратурой обнаружения терпящих бедствие спутники "Цикада" входили в систему "Коспас", которая совместно с американо-франко-канадской системой "Сарсат" образует единую службу поиска и спасения "Коспас-Сарсат", на счету которой уже несколько тысяч спасенных жизней. Создавалась КНС «Цикада» (и ее модернизация «Цикада-М») для навигационного обеспечения военных потребителей и эксплуатировалась с 1976 года. После 2008 года потребители КНС «Цикада» и «Цикада-М» были переведены на обслуживание ГЛОНАСС, и эксплуатация этих систем была прекращена. Выполнить требования большого числа потребителей низкоорбитальные системы в силу принципов, заложенных в основу их построения, не могли.

Успешная эксплуатация низкоорбитальных спутниковых навигационных систем морскими потребителями привлекла широкое внимание к спутниковой навигации. Возникла необходимость создания универсальной навигационной системы, удовлетворяющей требованиям подавляющего состава потенциальных потребителей.

На основе проведенных многосторонних исследований отечественными специалистами была выбрана штатная орбитальная группировка ГЛОНАСС из 24 спутников, находящихся на средневысотных околокруговых орбитах с номинальными значениями высоты – 19100 км, наклонения – 64,8° и периода – 11 часов 15 минут 44 секунды. Значение периода позволило создать устойчивую орбитальную систему, не требующую, в отличие от орбит GPS, для своего поддержания корректирующих импульсов практически в течение всего срока активного существования. Номинальное наклонение обеспечивает стопроцентную доступность навигации на территории РФ даже при условии выхода из орбитальной группировки нескольких КА.

Были решены две проблемы создания высокоорбитальной навигационной системы. Первая проблема - взаимная синхронизация спутниковых шкал времени с точностью до миллиардных долей секунды (наносекунд). Эта проблема была решена с помощью установки на спутниках высокостабильных бортовых цезиевых стандартов частоты с относительной нестабильностью 10-13 и наземного водородного стандарта с относительной нестабильностью 10-14, а также создания наземных средств сличения шкал с погрешностью 3-5 наносекунд. Второй проблемой является высокоточное определение и прогнозирование параметров орбит навигационных спутников. Данная проблема была решена с помощью проведения научных работ по учету факторов второго порядка малости, таких как световое давление, неравномерность вращения Земли и движение ее полюсов и т.п.

Летные испытания высокоорбитальной отечественной навигационной системы, получившей название ГЛОНАСС, были начаты в октябре 1982 г. запуском спутника "Космос-1413". Система ГЛОНАСС была принята в опытную эксплуатацию в 1993 г. В 1995 г. развернута орбитальная группировка полного состава (24 КА «Глонасс» первого поколения) и начата штатная эксплуатация системы. Большим недостатком было практически отсутствие гражданской навигационной аппаратуры и соответственно гражданских потребителей системы, на что необходимо было обратить серьезное внимание.

Однако далее орбитальная группировка ГЛОНАСС, как и система в целом, в связи с экономическими проблемами в 90-е годы достаточно быстро деградировала. К 2002 году орбитальная группировка системы ГЛОНАСС насчитывала только 7 КА, что не могло обеспечить территорию России навигационными сигналами системы ГЛОНАСС хотя бы с умеренной доступностью. Точностные характеристики уступали более чем на порядок системе GPS, срок активного существования КА составлял 3-4 года.

Ситуацию с деградацией системы ГЛОНАСС удалось переломить за счет разработки и открытия в 2002 году федеральной целевой программы, в ходе реализации которой были достигнуты следующие основные цели:

  1. Система ГЛОНАСС сохранена, прошла этап модернизации и развернута до штатного состава в составе КА «Глонасс-М». В мире в настоящее время имеется две штатно функционирующие глобальные навигационные системы: GPS и ГЛОНАСС.
  2. Проведена модернизация наземного комплекса управления, который обеспечивает управление орбитальной группировкой (ОГ) и в совокупности с КА ОГ обеспечивает точностные характеристики системы на уровне, сопоставимом с системой GPS.
  3. Проведены существенные модернизации средств государственного эталона времени и частоты и средств определения параметров вращения Земли.
  4. Созданы опытные образцы функциональных дополнений глобальных навигационных систем, разработано большое количество образцов базовых приемоизмерительных модулей, навигационно-временной аппаратуры и систем на их основе.

В настоящее время появляется широкий спектр задач навигационного и координатно-временного обеспечения, условий и областей применения спутниковых навигационных технологий, требующих дальнейшего совершенствования системы ГЛОНАСС, включая навигационную аппаратуру потребителей. В первую очередь это относится к высокоточным применениям системы ГЛОНАСС, для реализации которых требуется обеспечение дециметрового и сантиметрового уровней точности в реальном масштабе времени, а также к применениям, связанным с обеспечением безопасности при эксплуатации авиационного, морского и наземного транспорта. Требуется повышение оперативности навигационных решений и устойчивости системы ГЛОНАСС к воздействию помех. Существует значительное количество применений, где предъявляются требования обеспечения миниатюризации и высокой чувствительности навигационной приемной аппаратуры.

Для обеспечения решения новых задач в рамках новых условий, в соответствии Постановлением Правительства Российской Федерации от 3 марта 2012 года № 189 в 2012 году была открыта федеральная целевая программа «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012-2020 годы» (далее - Программа).

С 2012 года система развивается в рамках данной Программы, в рамках которой предусматривается:

Уровень совершенства тактико-технических характеристик системы определяется рядом направлений развития системы, основными из которых являются:

  1. Развитие структуры орбитальной группировки ГЛОНАСС в части ее расширения и создания дополнений на других орбитах.
  2. Переход к использованию навигационного космического аппарата нового поколения «Глонасс-К2»с повышенными тактико-техническими характеристиками.
  3. Развитие наземного комплекса управления системы ГЛОНАСС, включая совершенствование эфемеридно-временного комплекса системы ГЛОНАСС.
  4. Создание и развитие функциональных дополнений:

Развитие системы ГЛОНАСС в целях обеспечения постоянно растущих требований потребителей и конкурентоспособности системы в основном определяется тактико-техническими характеристиками космического сегмента ГЛОНАСС. История развитие КА системы ГЛОНАСС и характеристики в настоящее время и в ближайшей перспективе даны в приведенной ниже таблице.

Характеристики
КА «Глонасс»
КА «Глонасс-М»
КА «Глонасс-К»
КА «Глонасс-К2»
Годы развертывания 1982-2005 2003-2016 2011-2018 после 2017
Состояние Выведен из эксплуатации В эксплуатации В разработке на основе проведенных ЛИ В разработке
Параметры орбиты (рассматриваются вопросы развития ОГ ГЛОНАСС после 2020 года)

круговая
высота - 19100 км
наклонение - 64,8°
период обращения - 11 ч 15 мин 44 с

Количество КА в ОГ (по целевому назначению) 24
Количество орбитальных плоскостей 3
Количество КА в каждой плоскости 8
Используемые средства выведения   РН «Союз-2.1б», РН «Протон-М»
Гарантированный срок активного существования, лет 3.5 7 10 10
Масса КА, кг 1500 1415 935 1600
Габариты КА, м   2,71х3,05х2,71 2,53х3,01х1,43 2,53х6,01х1,43
Энергопотребление, Вт   1400 1270 4370
Тип исполнения КА герметизированный герметизированный негерметизированный негерметизированный
Суточная нестабильность БСУ, в соответствии с ТЗ / фактическая 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 сигналов FDMA в основном FDMA (CDMA на КА 755-761) FDMA и CDMA FDMA и CDMA
Сигналы с открытым доступом (для сигналов FDMA приведено значение центральной частоты) L1OF (1602 МГц) L1OF (1602 МГц)
L2OF (1246 МГц)
начиная с №755: L3OC (1202 МГц)
L1OF (1602 МГц)
L2OF (1246 МГц)
L3OC (1202 МГц)
начиная с №17Л: L2OC (1248 МГц)
L1OF (1602 МГц)
L2OF (1246 МГц)
L1OC (1600 МГц)
L2OC (1248 МГц)
L3OC (1202 МГц)
Сигналы с санкционированным доступом L1SF (1592 МГц)
L2SF (1237 МГц)
L1SF (1592 МГц)
L2SF (1237 МГц)
L1SF (1592 МГц)
L2SF (1237 МГц)
начиная с №17Л: L2SC (1248 МГц)
L1SF (1592 МГц)
L2SF (1237 МГц)
L1SC (1600 МГц)
L2SC (1248 МГц)
Наличие межспутниковых линий связи:

радио
оптическая




+

+

+
+
Наличие системы поиска и спасания + +
Наверх

www.glonass-iac.ru

Что не пишут в википедии о глобальных навигационных спутниковых системах / Habr

Вдохновлённый серией постов «Теория радиоволн», я решился на аналогичный пост о системах спутникового позиционирования. Я работаю в структуре, которая занимается обеспечением функционирования системы ГЛОНАСС, поэтому постараюсь рассказать о ней и её конкурентах с несколько другой точки зрения. Пост будет именно об их устройстве, попутно хотелось бы развеять несколько мифов.
Постараюсь обойтись без выкладывания прописных истин и сведений, которые любой желающий может почерпнуть в википедии, но порой без них не обойтись, прошу отнестись с пониманием.
Структура систем

Все вы знаете, что такое глобальные навигационные спутниковые системы. Наиболее распространено мнение, что это некоторое количество спутников на околоземной орбите, которые излучают некий сигнал, что позволяет нам определять свои координаты в любой точке земного шара. На самом деле, любая ГНСС содержит как минимум три компонента:

Все остальные компоненты, такие как системы дифференциальных поправок не являются необходимыми, это лишь опции.
На данный момент полностью развернуты и общедоступны только две системы, GPS и ГЛОНАСС. Существует еще не менее четырёх ГНСС, находящихся в разных стадиях развертывания. Поскольку до конца ни одна из них не доведена, говорить мы про них не будем, хотя большая часть сказанного к ним тоже относится.
Как это работает

Подсистема НКА представляет собой некоторое количество спутников, согласованно движущихся по специально выбранным орбитам. Основное условие при выборе орбит — в любой точке планеты в любой момент времени должно быть видно не менее 4 спутников (почему именно четыре, будет объяснено ниже). На каждом из аппаратов установлены атомные часы — цезиевые, рубидиевые или их комбинация, в зависимости от модификации — синхронизированные с часами на центральном синхронизаторе системы. Синхронизированные — это не значит что они идут синфазно, это значит что известна разница хода часов. Именно центральный синхронизатор и хранит так называемую системную шкалу времени. Наш центральный синхронизатор находится в Подмосковье, американский в Подвашингтонье, что и неудивительно.
Каждый аппарат излучает несущее колебание в двух частотных диапазонах L1 и L2. Все НКА системы GPS излучают на общих частотах, 1575,42 МГц и 1227,60 МГц для L1 и L2 соответственно, а НКА системы ГЛОНАСС излучают на разнесённых частотах, называемых литерами (аппараты, находящиеся на противоположных точках орбиты излучают на одной литере). Разница между литерами составляет 562,5 кГц, для поддиапазона L1 и 437,5 кГц для L2, нулевая литера имеет частоты 1602 МГц и 1245 МГц соответственно.
Несущее колебание модулируется специальной кодовой последовательностью таким образом, что фаза кодового сигнала совпадает с показаниями часов спутника (если кому интересно — модуляция фазовая). В системе GPS каждый аппарат имеет уникальную кодовую последовательность, что позволяет различать их сигналы, несмотря на общую частоту. В ГЛОНАСС же используется частотное разделение, поэтому все аппараты имеют одинаковую кодовую последовательность. Дополнительно сигналы спутников модулируются навигационными сообщениями, которые содержат параметры полиномиальной математической модели движения спутника и модели смещения показаний спутниковых часов относительно системной шкалы времени.

Структура сигнала космических аппаратов ГЛОНАСС

Навигационные сообщения также содержат параметры ионосферы (позволяет учитывать задержку сигналов в ионосфере), разницу между системной шкалой времени и мировой координированной шкалой времени и много еще всякой другой полезной информации. Упрощенно, подсистема НКА — это сеть синхронизированных, движущихся в пространстве часов, с известными в любой момент координатами.

Наземный комплекс управления — это сеть наземных станций, обеспечивающих определение параметров движения космических аппаратов, параметров хода их часов.На пунктах ведутся измерения параметров вращения планеты, параметров атмосферы, там уточняют характеристики гравитационного поля Земли и обеспечивают хранение мировой системы координат. Функционально в состав НКУ входит немалое количество научно-исследовательских учреждений и лабораторий. Ну и разумеется, именно наземный комплекс все эти данные обрабатывает и закладывает на аппараты, которые уже транслируют их в составе навигационного сообщения.
Наземный комплекс — это и базовые пункты с калиброванными приёмниками, и пункты федеральной астрономо-геодезической сети, и радиоинтерферометры со сверхдлинной базой, и лазерные дальномеры, и множетсво других интересных вещей. Вообще функции наземного комплекса очень разнообразны, его деятельность слишком обширна, чтобы включить её в эту статью. Если кого-то заинтересует — попробую написать статью и об этом.

Сеть станций наземного комплекса управления ГЛОНАСС

Ну и собственно навигационная аппаратура потребителей принимает и обрабатывает сигналы НКА системы. Получая сигнал от всех видимых аппаратов приёмник выполняет следующие функции (упрощенная схема):


Итак, мы имеем положение каждого аппарата, время распространения сигнала до каждого аппарата. А неизвестными являются наши координаты и разница шкалы времени приёмника с системной шкалой времени, то есть четыре неизвестных. Кстати, вопреки распространённому заблуждению, приёмник определяет координаты не в виде широты, долготы и высоты, а в виде x,y,z — координат в геоцентрической декартовой системе координат, связанной с центром масс планеты. Обусловлено это тем, что и координаты космических аппаратов определяются именно в этой системе координат. Существуют гостированные уравнения пересчета из параметров x,y,z, в B,L,H (широта, долгота, высота).
Понятно, что для определения четырёх неизвестных необходима система уравнений с четырьмя и более уравнениями. Вот поэтому нам и нужно четыре видимых аппарата. Существует возможность определения по трём аппаратам, для этого в систему вводится дополнительное уравнение земного эллипсоида (которое связывает x,y,z классическим уравнением эллипсоида). Но в этом случае и положение наше будет привязано именно к эллипсоиду, то есть о высоте говорить не приходится.
В любом случае результатом решения этой системы уравнений будут наши координаты и положение системной шкалы времени. О последнем иногда забывают, хотя передача точного времени задача не менее актуальная, чем определение координат. На данный момент, посредством ГНСС можно осуществить передачу точного времени в любую точку земного шара с точностью порядка десятка наносекунд, в особых случаях до единиц наносекунд. В этом конкурентов у них практически нет, все остальные системы передачи точного времени либо значительно дороже, либо значительно хуже. Все мировые лаборатории времени, все национальные эталоны времени и частоты (в том числе и наш) сличаются посредством ГНСС (разумеется, не только ГНСС), что и позволяет вести мировую координированную шкалу времени UTC, TAI и пр. Впрочем, передача времени и частоты, мировые шкалы времени — это отдельный разговор.

Разумеется это сильно упрощенная схема работы навигационных систем, про любой компонент можно рассказывать очень долго. Так что, если кого-то заинтересует, я готов углубиться в любой из аспектов работы ГНСС.

Срыв покровов

Сразу скажу, тут я просто рассмотрю наиболее распространённые вопросы и заблуждения, с которыми сталкиваюсь постоянно. Ну и постараюсь объяснить реальное состояние дел, в меру своей компетентности конечно.
Почему ГЛОНАСС такой плохой?

Наиболее распространенный вопрос.
Начну с того, что ГЛОНАСС не во всём хуже GPS.
Например, в приполюсных областях группировка ГЛОНАСС обеспечивает лучшее покрытие, в силу более оптимальной конфигурации орбитальной группировки. Впрочем в приэкваториальных областях ситуация обратная по той же причине. Ноги растут из военного назначения обеих систем, а военные интересы Советского Союза и США были сконцентрированы именно в этих областях.
Кроме того, частотное разделение сигналов действительно улучшает помехоустойчивость системы ГЛОНАСС. Это же частотное разделение тянет за собой и множество проблем, но факт остаётся фактом — в случае вооружённого конфликта подавить нашу ГНСС будет сложнее.
Сама система непрерывно прогрессирует. Пусть не так быстро как хотелось бы, пусть это сопровождается коррупционными скандалами с какими-то астрономическими суммами, но весь мир признаёт, что ГЛОНАСС стабильно держится на дистанции четырёх-пятилетнего отставания от GPS, и разрыв не увеличивается. Кстати, не надо думать, что GPS сильно дешевле, он тоже стоит чудовищных денег, которые не всегда тратятся как следует.
Так почему же ГЛОНАСС отстаёт? Мало кто знает, что система ГЛОНАСС старше GPS на несколько лет (формально сама система моложе, но её прототипы появились раньше и сама отработка технологии началась раньше). Американцы разумеется наблюдали за её созданием, и создали свою, постаравшись учесть наши ошибки, которые другим способом предугадать было невозможно. Избежав наших системных ошибок, и не останавливая развитие (в отличие от нас, в девяностые вся наша спутниковая группировка едва не оказалась на дне Тихого океана) они превратились из отстающих в опережающих.
Военные коды

Как известно, НКА обеих систем излучают сигналы двух видов: стандартной точности (СТ-код для ГЛОНАСС, C/A для GPS) и высокой точности (аналогично ВТ-код и P/Y-код). СТ-код ГЛОНАСС излучается в обоих частотных диапазонах, а C/A код GPS только в частотном диапазоне L1 (за исключением нескольких НКА новой серии). Сигналы высокой точности излучаются в обоих частотных диапазонах. Различаются эти сигналы кодовой последовательностью, при этом сигналы с кодом высокой точности имеют более широкую полосу, что повышает точность и затрудняет подавление.
Традиционно сигналы высокой точности считаются военными, стандартные сигналы считаются гражданскими. Это только отчасти верно. Кодовая последовательность P-кода и ВТ-кода на данный момент открыта для широкого применения: американцы официально опубликовали свои кодовые последовательности, а заодно и наши (откуда они их узнали, оставим за кадром). Поэтому сейчас любой производитель совершенно свободно может создавать приёмники, принимающие военные сигналы (и создают, вся прецизионная аппаратура принимает все виды сигналов на всех частотах). Особенность в том, что в случае необходимости эти коды меняются по особому алгоритму, разумеется засекреченному. И вот после такой смены кодовых последовательностей только военная аппаратура сможет их принимать, поскольку в неё изначально этот самый алгоритм зашивается.
Более того, в случае необходимости на сигналы стандартной точности накладывается еще и кодирование, которое не мешает принимать эти сигналы, но не позволяет определять положение лучше пары сотен метров в принципе.
Все эти манипуляции могут производиться не глобально, а только над некоторым регионом земного шара, что продемонстрировали американцы во время войны в Ираке, лишив весь Ближний Восток нормального GPS. Аналогично поступали наши во время конфликта с Грузией, что особого резонанса не вызвало, поскольку пользователей ГЛОНАСС в Грузии не сыскать.
Шкалы GPS, ГЛОНАСС, UTC

Что такое системные шкалы времени я уже рассказал. Так же упоминал мировую координированную шкалу времени UTC. Некоторые путают все эти понятия, я попробую отделить мух от котлет и объяснить в чем отличия. Мировая координированная шкала времени UTC — это аналитическая шкала времени (то есть она не имеет физической реализации, ведётся «на кончике пера»), которая высчитывается путём сличения шкал времени с эталонов времени и частоты всех мировых лабораторий времени. Соответственно шкалы самих эталонов в этих лабораториях именуются по названию страны или учреждения. Например шкала нашего национального эталона называется UTC(SU) (SU, потому что по этой же шкале живут практически все страны бывшего Советского Союза), шкала американского института стандартов NIST называется UTC(NIST). В американской военно-морской обсерватории USNO (самая мощная в мире лаборатории времени и частоты) ведётся шкала UTC(USNO), к которой подтягивают центральный синхронизатор системы GPS. Подтягивают, но разница между шкалами всё равно всегда есть, порядка нескольких наносекунд, и эта разница передаётся в навигационном сообщении спутников GPS. Таким образом, любой GPS приёмник может выдавать как системную шкалу времени, так и шкалу времени UTC(USNO). Аналогично обстоят дела для системной шкалы времени ГЛОНАСС и UTC(SU). Вот только вращение нашей планеты замедляется, и шкалу времени UTC раз в несколько лет корректируют на одну секунду. А системные шкалы времени не корректируются и разница между системными шкалами и мировым координированным временем на данный момент составляет 16 секунд.
Всем спасибо за внимание, надеюсь что было интересно.

habr.com

Глонасс-К2 — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

«Глонасс-К2» — серия космических аппаратов российской глобальной навигационной системы ГЛОНАСС, разработанная ОАО Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнёва. Является доработанным вариантом спутников 3-го поколения этой серии — «Глонасс-К» (1-е поколение — «Глонасс», 2-е поколение — «Глонасс-М»). Основным отличием от спутников «Глонасс-К» является возможность передачи сигнала с кодовым разделением на частотах L1 и L2 («Глонасс-К» и модифицированные «Глонасс-М» могут использовать только L3-диапазон). В ранних презентациях Роскосмоса фигурировал под названием «Глонасс-К модернизированный».

Запуск первого спутника планируется произвести в конце 2017 — начале 2018 года[3].

Федеральной целевой программой «Глобальная Навигационная система» на 2002—2011, принятой в 2001 году, предусмотрено развитие третьего поколения проекта навигационных спутников, «Глонасс-К», являющегося частью общей программы модернизации Глонасс в период с 2005 до 2011 года. Новый спутник второго поколения Глонасс-М, представлен в 2003 году[4]. Роскосмос заказал 27 спутников «Глонасс-К» Информационным спутниковым системам, которое разрабатывало все предыдущие спутники Глонасса[5]. 7 декабря 2010 года, компания объявила о завершении наземных испытаний первого Глонасс-К1 спутника[6]. Этот спутник был запущен на орбиту 26 февраля 2011 года (Космос-2471)[7]. 30 ноября 2014 года, второй и вероятно последний Глонасс-К1 выведен на орбиту (Космос 2501)[8].

Николай Тестоедов — глава ИСС Решетнёва 28 мая 2014 года в интервью сообщил, что производство Глонасс-М закончится в 2015 году и предприятие сосредоточится на выпуске Глонасс-К[9]. 14 декабря 2014 года он же в интервью GPS World, сообщил, что из-за санкций запада возникли проблемы с поставками радиационно-стойкой электроники, им придётся до конца разработки Глонасс-К2 запустить в качестве замены старым спутникам не два Глонасс-К1, как планировалось ранее, а девять[10]. На презентации в мае 2015 года Тестоедов заявил, что серийно собранные Глонасс-К будут запущены в начале 2018 года, сразу после старта первого прототипа Глонасс-К2. Также, на презентации показаны как минимум ещё одиннадцать спутников Глонасс-К, которые будут эксплуатироваться до 2020 года[11]. 2 апреля 2015 он подтвердил, что первый прототип Глонасс-К2 планируется запустить в 2018 году. Его особенностью будет оборудование для работы с Коспас-Сарсат[12].

21 мая 2015 года, во время интервью «Известиям», генеральный директор ОАО «Российские космические системы» Андрей Тюлин, заявил, что в новом Глонасс-К2 вероятно будут использоваться радиационно-стойкие компоненты российского производства. Ввиду санкций, запретивших продажу России оборудования двойного назначения, российской промышленностью начата программа импортозамещения. Проблема весьма серьёзна, так как в Глонасс-К1, например, импортной электроники больше 90 % и делать современные спутники не проведя модернизационную программу невозможно. Он заявил, что первое поколение космических аппаратов «Глонасс» были также созданы под санкциями из-за чего срок эксплуатации снизился на 3 года[13]. В период с 27 мая по 28 апреля 2015 года, в городе Дубна, Московской области, состоялось совещание по решению вопроса с электроникой на котором «Российские космические системы» и ИСС согласовали план импортозамещения высококачественной электроники[14].

Глонасс-К2 будет отличаться от предшественников большей точностью определения пользователями своих координат, достигнутой благодаря новейшим хронометрам и новым типом сигналов с кодовым разделением (CDMA), которые будут передаваться на трёх частотах L-диапазона (L1, L2 и L3). Также планируется поддержка Коспас-Сарсат[15].

28 июня 2018 года на конференции «Роскосмоса» генеральный конструктор системы ГЛОНАСС Сергей Карутин рассказал, что разработка спутника «Глонасс-К2» завершена[16].

Сигналы с открытым доступом (для сигналов FDMA приведено значение центральной частоты)[править | править код]

Сигналы с санкционированным доступом[править | править код]

ru.wikipedia.org

Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС). Справка

Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трех орбитальных плоскостях с наклонением 64,8°, и высотой 19,1 тысячи километров. При полной орбитальной группировке из 24‑х спутников обеспечивается практически непрерывная навигация по всей территории Земного шара.

Развертывание ГЛОНАСС началось в октябре 1982 года. Первый спутник ГЛОНАСС был выведен Советским Союзом на орбиту 12 октября 1982 года. 24 сентября 1993 года система была официально принята в эксплуатацию.

Уже в 1995 году работали все 24 спутника, предусмотренные проектом ГЛОНАСС. Однако развал СССР и недостаток финансирования привели систему в упадок. К 2001 году на орбите оставалось менее десятка спутников. После принятия в том же году федеральной целевой программы (ФЦП) "Глобальная навигационная система" ГЛОНАСС стали восстанавливать.

Основными целями ФЦП ГЛОНАСС являются развитие и эффективное использование Глобальной навигационной спутниковой системы в интересах социально‑экономического развития страны, обеспечения национальной безопасности, сохранения Россией лидирующих позиций в области спутниковой навигации за счет гарантированного предоставления навигационных сигналов отечественным и зарубежным потребителям.

В 2007 году были сняты все ограничения для гражданских пользователей ГЛОНАСС, 25 декабря три навигационных спутника ГЛОНАСС были выведены на орбиту с помощью усовершенствованной версии российской ракеты‑носителя "Протон‑М". В 2008 году было запущено шесть спутников ГЛОНАСС‑М. Общее число спутников системы ГЛОНАСС достигло 20. В 2010 году был осуществлен запуск шести спутников ГЛОНАСС‑М, общее число функционирующих спутников глобальной навигационной спутниковой системы достигло 22.

В 2011 году на орбиту были выведены шесть спутников ГЛОНАСС (пять ГЛОНАСС‑М и один ГЛОНАСС‑К). Орбитальная группировка не только достигла полного состава – 24, но и имеет теперь резервные спутники. Сигнал российской навигационной спутниковой системы стал доступным для приема без ограничений по всему миру. Наличие 24 функционирующих на орбите спутников ГЛОНАСС, транслирующих навигационный сигнал, позволяет обеспечить непрерывную навигацию по всей территории Земли.

В случае выхода из строя одного из аппаратов или вывода на профилактику это не будет сказываться на доступности и точности системы ГЛОНАСС. Доступ к гражданским навигационным сигналам системы ГЛОНАСС предоставляется российским и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.

В 2011 году точность системы ГЛОНАСС составляла около 4,5 метров. В ближайшее время она возрастет до 2,5‑2,8 метров, а после перевода в рабочее состояние двух спутников коррекции сигнала системы "Луч" (в середине 2012) года точность навигационного сигнала ГЛОНАСС возрастет до 1 метра.

В 2017‑2020 гг. начнется разработка новейшего спутника ГЛОНАСС‑КМ, который пополнит орбитальную группировку в 2025 году.

В середине 2012 года в Москве появятся мобильные приложения ГЛОНАСС для смартфонов с актуальной информацией о прибытии к каждой остановке всех столичных автобусов, троллейбусов и трамваев. Бесплатные приложения для популярных мобильных платформ Apple iOS, Google Android и Microsoft Windows Phone будут использовать обновляемую в реальном времени информацию о местоположении общественного транспорта, получаемую с помощью спутниковой навигации. Те же данные будут транслироваться на несколько сотен информационных табло, которыми планируется оснастить остановки общественного транспорта Москвы.

К 1 июля 2012 года столичный общественный транспорт будет полностью оснащен системой ГЛОНАСС, а ее отсутствие станет грубым нарушением лицензионных требований.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

ria.ru


Смотрите также