ГЛОНАСС, GPS и Galileo

Недавно стало известно о о том, что с Нового года появятся в продаже первые российские навигаторы. Аппараты будут называться Glospace. Особенность их в том, что они смогут принимать сразу две системы сигналов, получаемых как с действующей сейчас GPS, так и с вводимой в эксплуатацию российской навигационной системы ГЛОНАСС! Расказывать о том зачем нужны навигаторы думаю лишним- многие уже успели оценить их как таковые и как встроенные в КПК и другие устройства. Для кого-то игрушка, для кого-то необходимость. Системе глобального позиционирования уже больше 30-ти лет(первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г в США), но только два года назад Министерство обороны России и другие «компетентные органы» разрешили рядовым гражданам использование навигационных спутниковых приборов и систем GPS на территории нашей страны. 17 мая 2007 Указом Президента Российской Федерации N 638 "Об использовании глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС в интересах социально-экономического развития Российской Федерации" был разрешен доступ к гражданским навигационным сигналам глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС (далее - система ГЛОНАСС), причем предоставляться российским и иностранным потребителям должна на безвозмездной основе и без ограничений!

Стоит или не стоит отказываться от GPS как таковой и полностью переходить на ГЛОНАСС? Может немного подождать ввода Европейской навигационной системы Galileo или дальнейшего развития Бэйдоу (спутниковая система навигации, созданная Китаем. На 2000 г. включала в себя 2 спутника, расположенных на геостационарной орбите, и обеспечивала определение географических координат в Китае и на соседних территориях)? Чем больше конкурентов тем выгоднее конечная цена для потребителя :)

Рассмотрим некоторые особенности основных систем спутниковой навигации (NAVSTAR (GPS) и ГЛОНАСС) ( Европейская система Galileo планируется в следующем десятилетии. О ней серьезно можно будет вести речь, когда она будет создана хотя бы в неполном составе и начнет функционировать. Пока это только проект, и ее характеристики сегодня носят рекламный характер).

Обе системы имеют двойное назначение — военное и гражданское, поэтому излучают два вида сигналов: один с пониженной точностью определения координат (~100 м) для гражданского применения и другой высокой точности (~10-15 м и точнее) для военного применения. Для ограничения доступа к точной навигационной информации вводят специальные помехи, которые могут быть учтены после получения ключей от Военного Ведомства США. В настоящее время эти помехи отменены, и точный сигнал доступен гражданским приёмникам, однако в случае соответствующего решения государственных органов стран-владельцев военный код может быть снова заблокирован (в системе NAVSTAR это ограничение было отменено только в мае 2000 года и в любой момент может быть восстановлено).

Спутники NAVSTAR располагаются в шести плоскостях на высоте примерно 20 180 км. Спутники ГЛОНАСС (шифр «Ураган») находятся в трёх плоскостях на высоте примерно 19 100 км. Hоминальное количество спутников в обеих системах — 24. Группировка NAVSTAR полностью укомплектована в апреле 1994-го и с тех пор поддерживается, группировка ГЛОНАСС была полностью развёрнута в декабре 1995-го, но с тех пор значительно деградировала. В настоящий момент идёт её активное восстановление (На 07.12.2007 количество работающих спутников ГЛОНАСС достигает 12-ти).

Обе системы используют сигналы на основе т. н. «псевдошумовых последовательностей», применение которых придаёт им высокую помехозащищённость и надёжность при невысокой мощности излучения передатчиков.

В соответствии с назначением, в каждой системе есть две базовые частоты — L1 (стандартной точности) и L2 (высокой точности). Для NAVSTAR L1=1575,42 МГц и L2=1227,6 МГц. В ГЛОHАСС используется частотное разделение сигналов, т. е. каждый спутник работает на своей частоте и, соответственно, L1 находится в пределах от 1602,56 до 1615,5 МГц и L2 от 1246,43 до 1256,53. Сигнал в L1 доступен всем пользователям, сигнал в L2 — только военным (то есть, не может быть расшифрован без специального секретного ключа).

Каждый спутник системы, помимо основной информации, передаёт также вспомогательную, необходимую для непрерывной работы приёмного оборудования. В эту категорию входит полный альманах всей спутниковой группировки, передаваемый последовательно в течение нескольких минут. Таким образом, старт приёмного устройства может быть достаточно быстрым, если он содержит актуальный альманах (порядка 1-й минуты) — это называется «тёплый старт», но может занять и до 15-ти минут, если приёмник вынужден получать полный альманах — т. н. «холодный старт». Необходимость в «холодном старте» возникает обычно при первом включении приёмника, либо если он долго не использовался. Об отличиях систем рассказал 22.06.2007 на интернет-брифинге пресс-службы Федерального космического агентства Генеральный директор - генеральный конструктор Научно-производственного объединения прикладной механики (НПО ПМ, Железногорск, Красноярский край) Николай ТЕСТОЕДОВ.

Николай ТЕСТОЕДОВ: "Сравнение систем, которые спроектированы примерно в одно и то же время - в 80-е годы прошлого века, показывает, что они близки по назначению, выходным характеристикам, потенциальной точности определения местоположения, структуре логике функционирования и управления. Обе они включают космический сегмент, средства выведения, наземный сегмент, парк пользователей аппаратуры. Отличаются системы только техническими параметрами и конструктивным исполнением. При этом выбранное наклонение орбит для спутников ГЛОНАСС; обеспечивает лучшие выходные характеристики на территории России, Европы и в северных широтах, а у системы GPS - на территории США и в широтах, близких к южным. Рабочая зона GPS - поверхность Земли и околоземное пространство до высоты 3000 км, ГЛОНАСС - до 2000 км. Системы имеют разные орбитальные структуры. Различаются также структуры навигационных сигналов и навигационных сообщений, методология эфемеридно-временного обеспечения систем, в том числе прогнозирование параметров движения спутника. Если отметить главное, то потенциально система ГЛОНАСС имеет лучшие характеристики, чем GPS на территории России и в прилегающих зонах. То есть ГЛОНАСС имеет преимущество в навигационном обеспечении потребителей, дислоцируемых в средних и полярных широтах, и уступает американской системе в экваториальных широтах."

Также Николаем Алексеевичем были раскрыты вопросы по использованию комбинированных навигаторов.

Николай ТЕСТОЕДОВ: "Здесь стоит напомнить, что прибор-навигатор, установленный в автомобиле, или находящийся в руке человека, чтобы выдать координаты места, должен "видеть" как минимум четыре спутника. Орбитальные группировки и ГЛОНАСС, и GPS построены так, что в "поле зрения" прибора находится одновременно 6-7 космических аппаратов каждой системы. Прибор выбирает из них четыре с наиболее сильными и устойчивыми сигналами, и уже по ним выдает координаты местоположения. Так вот, если мы говорим об использовании совместимой аппаратуры ГЛОНАСС-GPS, то мы автоматически в два раза увеличиваем плотность орбитальной группировки. В этом случае прибор сможет выбирать четыре "маяка" не из 6-7 аппаратов, а из 12-14. Это позволит ему бесперебойно работать в любых условиях, например, в городе или горах, где рельеф может "затенять" спутники, находящиеся низко к горизонту. В этом смысле, конечно, комбинированные приборы, рассчитанные на прием сигналов ГЛОНАСС и GPS, имеют преимущество перед узкоориентированными собратьями."

Таким образом вопрос между навигационными системами решается в их комбинированном использовании. Что позволит надежнее и качественнее ориентироваться в России за счет большего количества спутников и лучшего сигнала от системы ГЛОНАСС. Стоит так же отметить, что уже к новому году на рынках Москвы и Подмосковья в продаже появится первая тысяча приемников сигналов российской системы спутниковой навигации ГЛОНАСС. Об этом сообщает ИТАР-ТАСС со ссылкой на заявление руководителя Роскосмоса Анатолия Перминова. По его словам, в течение текущей недели планируется завершить испытания первых спутниковых навигаторов, предназначенных для использования в легковых автомобилях. У таких устройств, помимо приема сигналов ГЛОНАСС, будет еще семь функций, однако какими именно возможностями будут обладать эти приемники, Перминов не уточнил. Первый вице-премьер Сергей Иванов добавил, что стоимость первых российских приемников для спутниковой навигации составит около 500 долларов, а сам доступ к системе ГЛОНАСС будет предоставляться бесплатно. Ранее сообщалось, что полностью создание цифровых навигационных карт, покрывающих всю территорию России, планируется завершить до 2010 года.