+7 (812) 703 09 86
+7 (812) 540 13 92

г. Санкт-Петербург,
Полюстровский пр-т, д. 50

Применение ГЛОНАСС (Глобальной Навигационной Спутниковой Системы)

С помощью Отечественной Глобальной Навигационной Спутниковой Системы обеспечивается высокоточная координатная информация в любых точках Земли и вокруг неё. Она необходима потребителям воздушного, морского, наземного и космического транспорта. Не зависит от погоды. Данную государственную спутниковую систему разрабатывали для потребностей госслужб и обычных граждан. Управление и эксплуатация ГЛОНАСС возложено на Минобороны РФ.

Схема работы ГЛОНАСС

Президент Российской Федерации В.В.Путин потребовал оснастить аппаратами спутникового мониторинга ГЛОНАСС/ GPS технические средства и системы. Образцы вооружения, военную и специальную технику, предназначенную Вооружённым силам России, другие войска, воинские формирования и органы, которые приравниваются к военной службе, а также транспорт, поставляемый и используемый органами военной и приравниваемой к ней службы.

Количество спутников в навигационной системе ГЛОНАСС

Граждане получили возможность использовать систему ГЛОНАСС в собственных целях в 1993 году. Спустя два года на орбиту произвели запуск 24 спутников.

Но до 2001 года их осталось не более 6. Всему причина – недостаток финансирования. Часть спутников вышла из строя, а на их ремонт нет необходимого количества денежных средств.

И лишь с 2010 года снова на орбите работают 24 основных спутников и 2 резервных.

На данное время система ГЛОНАСС насчитывает 29 космических устройств. 24 из них имеют целевое назначение, 1 проходит лётные испытания, 1 только вводится в систему, а 3 в резервном использовании.

В основе навигационной системы находятся 24 спутника. Они движутся над земной поверхностью в трёх орбитальных плоскостях, которые имеют наклон в 64,8 градуса и орбитальную высоту 19400 километров. Измерение происходит по принципу навигационной системы в США NAVSTAR GPS. Правда есть существенное отличие: отсутствие резонанса с земным вращением у спутников системы ГЛОНАСС. Этим обеспечивается большая стабильность. Ведь группировку ГЛОНАСС не нужно дополнительно корректировать на протяжении всего эксплуатационного периода. Жаль только, что этот период не очень длительный.

Как работает навигационная система мониторинга ГЛОНАСС?

Глобальная навигационная спутниковая система24 спутника из системы пересылают на устройства информацию в двух типах сигналов:

  1. СТ сигналы - навигационные сигналы стандартной точности. Диапазон излучения сигналов - L1, частота - 1,6 ГГц.
  2. ВТ сигналы – высокоточные навигационные сигналы. Диапазон излучения сигналов -- L1и L2, частота - 1,2 ГГц.

Навигационные данные СТ имеют следующие погрешности:

  • Определяются горизонтальные координаты объекта с точностью в 99,7% (50-70м) .
  • Определяются горизонтальные координаты объекта с точностью 99,7% (70м) .
  • Определяется вектор скорости на поверхности Земли с точностью 99,7% (15см/с) .
  • Определяется точное время с точностью 99,7% (0,7мкс) .

Какие отличия ГЛОНАСС от GPS?

Система навигации ГЛОНАСС немного отстаёт от GPS по наличию погрешности. Если у первой она от 3м до 6 м, то у второй от 2м до 4м. Если использовать сигналы двух систем сразу, тогда можно значительно снизить погрешность до 1,5-3м. Это повышает точность вычислений. На будущее в системе ГЛОНАСС предусматривается максимальное снижение погрешностей до 10см, но это только в 2020 гг.

Мудрыми производителями навигаторов и мониторинговых систем предусмотрено использование сигналов сразу обеих систем: ГЛОНАСС И GPS. Недостатки одной системы перекрываются другой системой, поэтому можно получить точную и качественную информацию. Применение такого подхода является наиболее целесообразным – две системы сразу точнее, нежели одна.

Чем же отличается система GPS от ГЛОНАСС?

Системы различаются структурой сигнала и частотным разделением каналов. В GPS кодовое, а в ГЛОНАСС – частотное разделения.

В описаниях спутникового орбитального передвижения пользуются разными математическими моделями. GPS – оскулирующие элементы. Согласно этой модели траекторию передвижения спутника разбивают по участкам, на них передвижение описывают кеплеровской моделью. Изменение её параметров происходит во времени. В ГЛОНАСС пользуются дифференциальной моделью передвижения. Согласно этой модели координаты спутника определяются на заданном моменте решением системы дифференциальных уравнений. Решая эту систему нужно владеть так называемыми начальными значениями – чисто математическим понятием. При использовании системы ГЛОНАСС передача приближений происходит вместе с навигационными данными, приемник их принимает. Довольно трудоёмким является решение дифференциальных уравнений, ведь это численное интегрирование.

Разработка глобальных навигационных систем

Система GPS имеет орбитальные плоскости в количестве 6 штук. Изначально на каждую плоскость рассчитывалось запустить 4 спутника. В итоге 24 спутника не смогли покрыть весь земной шар, а при поломке какого-нибудь спутника замены не предвиделось. В группировку добавили ещё 8 спутников. Поэтому на некоторых орбитах их до 6. Создавая систему ГЛОНАСС, спутники разбили по 3 плоскостям. На каждую по 8 шт. Это в теории. Такое разделение способствует полному покрытию земли и хорошей геометрии. Нашими специалистами был произведён более точный расчёт орбит, только вот, как всегда, до ума довести всё не смогли…

Военно-космические силы СССР и США одновременно начали разработку глобальных навигационных систем с применением спутников. Американцами началась разработка системы GPS в начале 1970г, а советская система ГЛОНАСС берёт своё начало в конце 1960г. В 1982 произошёл запуск первого спутника ГЛОНАСС. GPS спутник запустили американские учёные в 1978г.

Определение местоположения при помощи ГЛОНАСС

Указом Рональда Рейгана 1983г спутниковую навигационную систему GPS разрешили использовать гражданам. Первыми пользователями стала гражданская авиация. 1993г для американцев стал решающим – они запустили спутники в достаточном количестве. Система заработала болееменее устойчиво. Запуск системы ГЛОНАСС на полную мощность планировался в 1991г. Развал СССР привёл экономику в плачевное состояние, и проект пришлось отложить на неопределённое время.

2001 год ознаменовался реанимацией проекта ГЛОНАСС. Только мы немного опоздали, ведь мир использовал американскую систему GPS, китайскую систему КОМПАС и европейскую ГАЛИЛЕО. Было поставлено задачу: обеспечить глобальное покрытие ГЛОНАСС к 2009 году. Партнёром разработок выбрали Индию. Чтобы хоть как-то выделиться из всех существующих систем, возникла необходимость в системе, которая была бы способна к приёму сигналов всех существующих мировых спутников. Это могло б обеспечить максимальную точность и надёжность получаемых сигналов.

В июне 2009 система ГЛОНАСС владела 20 спутниками, но рабочих насчитывалось лишь 16. Чтобы полностью покрыть земной шар необходимо не менее 24 рабочих спутника. Американцами были запущены 32 спутника GPS. Они находились на средней орбите. Рабочие 24 спутника.

Гражданские пользователи США получили доступ к системе GPS в 2000. Спустя четыре года компанией «Квелкомм» разработана система по приёму сигналов от GPS на сотовые телефоны.

В 2005 году мировая популярность постигла автомобильных навигаторов. Первые экземпляры быстро разошлись и стали очень востребованными. Они работали с системой GPS. Первыми спутниковыми навигаторами, работающими с системой ГЛОНАСС, автолюбители познакомились в 2007 году. Выпуск пробной партии, которая принимала сигналы обеих систем, увенчался успехом. Смешанный тип навигационных систем получил такую популярность, что на данном этапе их выпуском занимается 10 копаний в России и 5 за рубежом.

Конечно, российским спутниковым навигаторам ещё далеко до совершенства. Они отстают от аналогов, работающих в GPS системе. И всё из-за отсутствия полного покрытия земного шара. Нужны ещё работающие спутники. Да и с навигационной точностью тоже проблемы. Зарубежные аналоги превосходят ГЛОНАСС в этом. Координаты в системе ГЛОНАСС определяются с точностью до 10 метров, в GPS системы диапазон от 5 до 15, а на американской земле вообще до 3 метров. В европейской системе координаты определяются с точностью от 1 до 3 м.

Не менее масштабной проблемой, постигшей разработчиков системы ГЛОНАСС, оказались отсутствующие цифровые карты в точном варианте. Среди технических недостатков стоит отметить массивность устройства – до 400г и внушительная антенна внешнего типа. Она очень неудобная в креплении. Кроме того, в автомобильной навигационной системе высокая степень энергоёмкости. Чтобы избежать быстрой разрядки аккумулятора, нужно отключить систему при отсутствии в ней надобности. Приёмник ГЛОНАСС наделён 12 каналами, тогда как приёмник GPS имеет их целых 20. Мешает конкурентоспособности автомобильной навигационной системе ГЛОНАСС высокая стоимость устройств. У американского навигатора цена от 60 до 100 долларов, а у российского навигатора стоимость в 8000 руб.