Aatomkellade väljatöötamisega 1960. aastal sai võimalikuks kasutada navigeerimise eesmärgil täpselt sünkroniseeritud kodeeritud signaalisaatjate võrku. 1964. aastal hakkasid USA õhujõud välja töötama ja katsetama pseudojuhuslike mürakoodidega moduleeritud lairibasignaalide kasutamist positsioneerimiseks. 1973. aastal ühendati õhuväe programmid ühiseks tehnoloogiline programm"Navstar-GPS". Kuid süsteem võeti täielikult kasutusele alles 1995. aastal. Tänapäeval sisaldab GPS (globaalne positsioneerimissüsteem) enam kui 30 tehissatelliite Maa. Umbes 100 ettevõtet toodavad 600 tüüpi vastuvõtuseadmeid, mida kasutatakse väga erinevates inimtegevuse sektorites: lennundusest ja transpordist ehituse ja põllumajanduseni. GPS-iga seotud toodete ülemaailmne müügiturg on ligikaudu 20 miljardit dollarit.
GPS on mõeldud kolme asukoha koordinaadi ülitäpseks määramiseks, mis moodustavad erinevate liikuvate objektide kiirus- ja ajavektorid. USA pakub süsteemi sisse standardrežiim tsiviil-, kaubandus- ja teaduskasutuseks ilma eritasuta. Kosmosesegmendi moodustab 31 kosmoseaparaadist koosnev orbitaalrühm, mis paiknevad 6 ringikujulisel orbiidil, mille kõrgus on umbes 20 tuhat km. Kosmoselaeva tiirlemisperiood on 12 tundi.
SNS GLONASS
Kodumaise keskmise orbiidiga navigatsioonisüsteemi lennukatsetused algasid 1982. aasta oktoobris satelliidi Cosmos 1413 orbiidiga. 1995. aastal viidi lõpule GLONASS SNSi kasutuselevõtt 24 kosmoseaparaadiga.
Süsteemi GLONASS võib õigustatult nimetada Venemaa omandiks, kuna ainult kaks riiki maailmas - USA ja Venemaa - võiksid midagi sellist endale lubada. Kahjuks oli Venemaa kosmoselaevadel orbiidil lühem tööaeg kui Ameerika omadel, seetõttu vähendati GLONASSi satelliitide laevastikku kehva rahastamise tingimustes 10-12 ühikuni, hoolimata asjaolust, et minimaalne nõutav arv kosmoselaevu orbiidil oleks töökindel. objektide asukoha määramiseks on 18 kosmoselaeva. Asja raskendas tavatarbijale kättesaadavate Venemaal toodetud vastuvõtjate puudumine. Selle tulemusel said sarnasest kasu USA GPS süsteemid, ja Venemaa kandis kaotusi. IN viimased aastad olukord hakkas muutuma paremuse poole: orbiidile saadetakse pikema kasutuseaga (7-9 aastat) Venemaa kosmoselaevad; aastaks 2007 võeti vastu otsus viia kosmosetähtkuju miinimumnõutav 18 kosmoselaevani; Samuti asutame vastuvõtuseadmete tootmist.
Teise põlvkonna GLONASS SNS-i põhieesmärk on maapealsete liikuvate objektide globaalne operatiivne navigeerimine: maa (maa, meri, õhk) ja madala orbiidiga ruum. See tähendab, et iga objekt (laev, lennuk, auto või lihtsalt jalakäija) mis tahes kohas maapinnal on igal ajahetkel võimeline määrama oma liikumise parameetrid vaid mõne sekundiga - kolm koordinaati ja kolm kiiruse komponenti. vektor.
GLONASS kasutab kosmoselaevu ümmargustel geotsentrilistel orbiitidel, mille kõrgus on 19 100 km maapinnast. Kosmoselaeva tiirlemisperiood on 11 tundi 15 minutit. Tänu aatomisageduse standardite kasutamisele kosmoseaparaadi pardaaja- ja sagedusstandardites tagab süsteem orbitaalrühma poolt väljastatavate raadiosignaalide vastastikuse sünkroniseerimise. Mobiilne objekt võtab vastu signaale vähemalt neljalt raadios nähtavalt satelliidilt ning seda kasutatakse vähemalt nelja pseudoulatuse ja radiaalse pseudokiiruse mõõtmiseks. Igalt kosmoseaparaadilt saadud mõõtmistulemused ja "efemeriiditeave" võimaldavad määrata kolm koordinaati ja kolm kiirusvektori komponenti, samuti objekti ajaskaala nihe kosmoselaeva ajaskaala suhtes.
8.8.Objektide koordinaatide määramise täpsus
Põhimõtteliselt on objektide koordinaatide määramise täpsus GPSi ja GLONASSi abil ligikaudu sama. GPS-süsteemi signaale väljastatakse sagedustel 1227 MHz ja 1575 MHz ning GLONASS - 1250 MHz ja 1600 MHz ning need on kodeeritud nn valikulise (valikulise) juurdepääsu korraldamiseks. Mõlemad signaalid kasutavad kahte koodi. Esimest neist nimetatakse GPS-is "kergesti tuvastatavaks" ja GLONASSis "standardtäpsuseks". GPS-i teist koodi nimetatakse "suletud" (GLONASSis - " kõrge täpsusega") ja on ette nähtud lubatud kasutamiseks.
Püüdes muuta GPS-i mittealternatiivseks satelliitnavigatsioonisüsteemiks kasutajatele üle kogu maailma, avaldas Valge Maja pressiteenistus 1. mail 2000 avalduse riikliku GPS-i GPS-süsteemi valikulise juurdepääsu režiimi lõpetamise kohta, kuid USA võimud jättis endale õiguse see valikuliselt oma äranägemise järgi taastada. piirkondlikul alusel. UPS objektide koordinaatide määramiseks nii SNS GPSi kui GLONASSi kasutades jääb vahemikku 5-40 m, UPS kiiruse mõõtmiseks 0,04-0,2 sõlme, kõrgused 8-60 m.
On selge, et mõne probleemi lahendamisel ei saa sellist täpsust pidada rahuldavaks, mistõttu võeti kasutusele keskmise orbiidiga satelliitide diferentsiaalne töörežiim. Selle režiimi olemus seisneb selles, et SNS-i abil asukoha määramise viga saab vähendada kümnete sentimeetriteni, mõõtes ja edastades kiiresti spetsiaalsed parandused, mis võetakse automaatselt vastu ja võetakse SNS-i teenuse tarbija seadmetes arvesse. Korrektsioone on soovitav mõõta statsionaarsetel objektidel ning nende tarbijani toomise vahemaa ja aeg ei tohiks ületada vastavalt 500 km ja 20 minutit (nn ruumilise ja ajalise korrelatsiooni taseme tõttu). Sellisteks statsionaarseteks objektideks osutusid merede ja ookeanide rannikul asuvad raadiomajakad. Venemaal on alustatud sarnaste seadmete paigaldamist. Liikumise mööda Peterburi sadamasse viivat tehiskanalit tagab SNSi diferentsiaalrežiim, mille signaalide parandusi väljastab Soome lahe kaldal asuv Shepelevsky raadiomajakas.
SNS-i diferentsiaalrežiimi kasutamise tulemusena sai põhimõtteliselt võimalik juhtida mis tahes sõidukit(lennukist ja autost laevani) väljaspool rajatist asuv käitaja.
Projekt Galileo
Euroopa Liidu riigid on hakanud kasutusele võtma omaenda satelliitidel põhinevat ülemaailmset tsiviilsatelliiti Galileo. See peaks olema:
1. sõltumatu GPS-ist, kuid suhtleb sellega;
2. juhitakse rahvusvahelise kontrolli all (USA üritab kehtestada täielikku või osalist kontrolli selle süsteemi üle);
3. täpsem ja ligipääsetavam, mis suudab kiiresti tuvastada ja teavitada süsteemi elementide talitlushäireid;
4. kulutõhus;
5. avatud teistele partneritele, eriti Venemaale (viimasel ajal pole meie osalemist projektis teretulnud).
Esimese kosmoselaeva start toimus 2004. aastal ning süsteemi töö algust loodetakse 2008. aastal. Ekspertide hinnangul on Galileo programmi tööde maksumus kuni 2008. aastani 2,5-3 miljardit dollarit ja aastane tasuvus pärast 2008. aastat on 150-210 miljonit dollarit.
Galileo kavatseb edastada ühe avaliku OAS (Open Access Service) signaali ja ühe või kaks kontrollitud juurdepääsu CAS (Controlled Access Service) signaali. OAS-signaal peab olema samaväärne GPS-iga ja tagama umbes 10 m täpsuse. See teave jääb vabaks seni, kuni GPS on vaba. CAS-i signaalid on tasulised, krüpteeritud, äriettevõtte kontrolli all ja on mõeldud rohkemat nõudvatele tarbijatele kõrge tase täpsus, terviklikkus ja enesekindlus elu toetamiseks ja muudeks erirakendusteks.
CAS-is on omakorda võimalikud kaks taset. CAS-1 on avalikkusele avatud tasu eest, samas kui CAS-2 on saadaval ainult valitsussektori klientidele. Eeldatakse, et süsteem võimaldab asukoha määramist 3-4 m täpsusega.
Piirkonna paberkaardid on asendatud elektrooniliste kaartidega, millel navigeerimine toimub GPS-satelliitsüsteemi abil. Sellest artiklist saate teada, millal satelliitnavigatsioon ilmus, mis see on praegu ja mis seda lähitulevikus ees ootab.
Esimesed eeldused
Teise maailmasõja ajal oli USA ja Briti flotillidel võimas trump – raadiomajakaid kasutav navigatsioonisüsteem LORAN. Vaenutegevuse lõppedes said "läänemeelsete" riikide tsiviillaevad tehnoloogia enda käsutusse. Kümmekond aastat hiljem pani NSVL tööle oma vastuse – raadiomajakatel põhinev navigatsioonisüsteem Tšaika on kasutusel tänaseni.
Kuid maismaa navigatsioonil on olulisi puudusi: ebatasasest maastikust saab takistus ja ionosfääri mõju mõjutab signaali edastamise aega negatiivselt. Kui navigatsiooni raadiomajaka ja laeva vaheline kaugus on liiga suur, võib koordinaatide määramise viga mõõta kilomeetrites, mis on lubamatu.
Maapealsed raadiomajakad asendati sõjalistel eesmärkidel kasutatavate satelliitnavigatsioonisüsteemidega, millest esimene, American Transit (NAVSATi teine nimi), lasti teele 1964. aastal. Kuus madala orbiidiga satelliiti tagasid koordinaatide määramise täpsuse kuni kahesajameetrise.
1976. aastal käivitas NSVL sarnase sõjalise navigatsioonisüsteemi Cyclone ja kolm aastat hiljem tsiviilotstarbelise Cicada. Varasemate satelliitnavigatsioonisüsteemide suur puudus oli see, et neid sai kasutada vaid lühikesi tund aega. Madala orbiidiga satelliidid ja isegi vähesel arvul ei suutnud pakkuda laia signaali leviala.
GPS vs. GLONASS
1974. aastal saatis USA armee orbiidile tollase uue navigatsioonisüsteemi NAVSTAR esimese satelliidi, mis hiljem nimetati ümber GPS-iks (Global Positioning System). 1980. aastate keskel lubati GPS-tehnoloogiat kasutada tsiviillaevad ja -lennukid, kuid pikka aega suutsid need pakkuda palju vähem täpset positsioneerimist kui sõjaväe omad. Kahekümne neljas GPS-satelliit, viimane, mis on vajalik Maa pinna täielikuks katmiseks, lasti välja 1993. aastal.
1982. aastal esitas NSVL oma vastuse – see oli GLONASS (Global Navigation Satellite System) tehnoloogia. Viimane, 24. GLONASSi satelliit jõudis orbiidile 1995. aastal, kuid satelliitide lühike kasutusiga (kolm kuni viis aastat) ja projekti ebapiisav rahastus panid süsteemi peaaegu kümneks aastaks välja. Ülemaailmse GLONASSi levi oli võimalik taastada alles 2010. aastal.
Selliste rikete vältimiseks kasutavad nii GPS kui ka GLONASS nüüd 31 satelliiti: 24 peamist ja 7 reservi, nagu öeldakse, igaks juhuks. Kaasaegsed navigatsioonisatelliidid lendavad umbes 20 tuhande km kõrgusel ja suudavad Maale kaks korda päevas tiiru peale teha.
Kuidas GPS töötab
Positsioneerimine GPS-võrgus toimub kauguse mõõtmisega vastuvõtjast mitme satelliidini, mille asukoht on praegusel ajahetkel täpselt teada. Satelliidi kaugust mõõdetakse signaali viivituse korrutamisel valguse kiirusega.
Side esimese satelliidiga annab teavet ainult vastuvõtja võimalike asukohtade ulatuse kohta. Kahe sfääri ristumiskoht annab ringi, kolm - kaks punkti ja neli - ainsa õige punkti kaardil. Meie planeeti kasutatakse kõige sagedamini ühe sfäärina, mis võimaldab positsioneerida nelja satelliidi asemel vaid kolmel. Teoreetiliselt täpsus GPS-positsioneerimine võib ulatuda 2 meetrini (praktikas on viga palju suurem).
Iga satelliit saadab vastuvõtjale suure hulga teavet: täpne aeg ja selle parandus, almanahh, efemeriidi andmed ja ionosfääri parameetrid. Selle saatmise ja vastuvõtmise vahelise viivituse mõõtmiseks on vaja täpset ajasignaali.
Navigatsioonisatelliidid on varustatud ülitäpsete tseesiumkelladega, vastuvõtjad aga palju ebatäpsemate kvartskelladega. Seetõttu võetakse kellaaja kontrollimiseks ühendust täiendava (neljanda) satelliidiga.
Kuid ka tseesiumkellad võivad teha vigu, mistõttu neid kontrollitakse maapinnale asetatud vesinikkellade suhtes. Iga satelliidi jaoks arvutatakse ajaparandus navigatsioonisüsteemi juhtimiskeskuses individuaalselt, mis seejärel koos täpne aeg vastuvõtjale saadetud.
Üks veel oluline komponent satelliitnavigatsioonisüsteem on almanahh, mis on järgmise kuu satelliidi orbiidi parameetrite tabel. Almanahh, nagu ka aja korrektsioon, arvutatakse juhtimiskeskuses.
Satelliidid edastavad ka üksikuid efemeriidiandmeid, mille alusel arvutatakse orbitaalhälbed. Ja arvestades, et valguse kiirus ei ole kusagil konstantne, välja arvatud vaakumis, tuleb arvestada signaali hilinemisega ionosfääris.
Andmeedastus GPS-võrgus toimub rangelt kahel sagedusel: 1575,42 MHz ja 1224,60 MHz. Erinevad satelliidid edastavad samal sagedusel, kuid kasutavad CDMA koodijaotust. See tähendab, et satelliidi signaal on lihtsalt müra, mida saab dekodeerida ainult siis, kui teil on vastav PRN-kood.
Ülaltoodud lähenemine võimaldab tagada kõrge mürakindluse ja kasutada kitsast sagedusvahemik. Kuid mõnikord peavad GPS-vastuvõtjad ikka veel pikka aega satelliite otsima, mida põhjustavad mitmed põhjused.
Esiteks ei tea vastuvõtja esialgu, kus satelliit asub, kas see eemaldub või läheneb ning milline on selle signaali sagedusnihe. Teiseks peetakse kontakti satelliidiga edukaks ainult siis, kui see vastu võtab täiskomplekt teavet. Andmeedastuskiirus GPS-võrgus ületab harva 50 bps. Ja niipea, kui signaal raadiohäirete tõttu katkeb, algab otsing uuesti.
Satelliitnavigatsiooni tulevik
Nüüd kasutatakse GPS-i ja GLONASSi laialdaselt rahumeelsetel eesmärkidel ja tegelikult on need omavahel asendatavad. Uusimad navigatsioonikiibid toetavad mõlemat sidestandardit ja loovad ühenduse nende satelliitidega, mis leitakse esimesena.
Ameerika GPS ja Venemaa GLONASS pole kaugeltki ainsad satelliitnavigatsioonisüsteemid maailmas. Näiteks Hiina, India ja Jaapan on hakanud kasutusele võtma oma satelliidisüsteeme, mida nimetatakse vastavalt BeiDou, IRNSS ja QZSS, mis töötavad ainult nende riigis ja nõuavad seetõttu suhteliselt väikest arvu satelliite.
Aga suurimat huvi pakub ehk Galileo projekt, mida arendab Euroopa Liit ja mis tuleks käivitada täisvõimsus kuni 2020. aastani. Algselt kavandati Galileot puhtalt Euroopa võrguna, kuid Lähis-Ida riigid ja Lõuna-Ameerika. Seega võib globaalsele CLO turule peagi ilmuda “kolmas jõud”. Kui see süsteem ühildub olemasolevatega ja suure tõenäosusega ka nii läheb, saavad tarbijad sellest ainult kasu – satelliitide otsimise kiirus ja asukoha määramise täpsus peaksid suurenema.
39. Sns gps Navstar ja Glonass.
GPS NAVSTAR (GPS).
Koosneb 24 navigatsioonisatelliidist maapealsest tarbijaseadmete juhtimis- ja mõõtmiskompleksist. See on ülemaailmne iga ilmaga navigatsioonisüsteem, mis võimaldab kolmemõõtmelises Maa-lähedases ruumis suure täpsusega määrata objektide koordinaate. GPS-satelliidid asuvad 6 keskmise kõrgusega orbiidil (kõrgus 20183) ja nende tiirlemisperiood on 12 tundi. Orbitaaltasandid paiknevad 60° vahedega ja on ekvaatori suhtes 55° nurga all. Igal orbiidil on 4 satelliiti, kolm põhi- ja üks varusatelliiti. 18 satelliiti on minimaalne arv, et tagada vähemalt 4 satelliidi nähtavus igas Maa punktis. Süsteem on loodud õhusõidukite ja laevade navigeerimiseks ning aja määramiseks suure täpsusega. Sellel on 2 režiimi laeva asukoha määramiseks: 2D (navigatsiooniparameetrite määramine Maa pinnal) ja kolmemõõtmeline 3D (Maapinna kohal olevate objektide navigatsiooniparameetrite mõõtmine). Objekti asukoha leidmiseks kolmemõõtmelises režiimis on vaja mõõta vähemalt 4 satelliidi navigeerimisparameetreid ja kahemõõtmelise navigatsiooni jaoks - vähemalt 3. Süsteem kasutab pseudokaugusmõõturi meetodit asukoha määramiseks ja pseudoradiaalkiiruse meetodit objekti kiiruse leidmiseks. Navigatsioonisignaale kiirgavad GPS-satelliidid kahel sagedusel: F1=1575,42 ja F2=1227,60 MHz. Kiirgusrežiim – pidev pseudomüra modulatsiooniga. Navigatsioonisignaalid on kaitstud P-kood (täppiskood), mida kiirgatakse sagedustel F1, F2 ja avalikult kättesaadavat C/A-koodi (jäme- ja hankimiskood), mida kiirgatakse ainult sagedusel F1. GPS-is on igal satelliidil oma kordumatu C/A-kood ja kordumatu P-kood. Seda tüüpi satelliidisignaalide eraldamist nimetatakse koodi eraldamiseks. GPS pakub klienditeenindust kahel tasemel: täpsed määratlused(PPS – täpne positsioneerimisteenus) ja standarddefinitsioonid (SPS – Standardpositsioneerimisteenus), PPS põhineb täpsel P-koodil ja SPS avalikult kättesaadaval C/A-koodil. PPS-i teenust osutatakse USA sõjaväe- ja föderaalteenistustele ning SPS-i tavalistele tsiviiltarbijatele. Lisaks P- ja C/A-koodidele edastab satelliit regulaarselt teate, mis sisaldab teavet satelliidi oleku, selle efemeriidi, süsteemiaja, ionosfäärilise viivituse prognoosi ja jõudlusnäitajate kohta. Peamised vigade allikad, mis mõjutavad massitarbija jaoks pardaseadmete täpsust, on järgmised:
ionosfääri vead, mis on põhjustatud raadiolainete levimise hilinemisest atmosfääri ülemistes kihtides, mis põhjustavad asukoha määramise vigu suurusjärgus 20-30 m päeval ja 3-6 m öösel;
troposfääri vead, mis on põhjustatud moonutustest raadiolainete liikumisel läbi atmosfääri alumiste kihtide. Need ei ületa 30 m;
efemeriidi viga, mis tuleneb satelliidi arvutatud ja tegeliku asukoha erinevusest, mis ei ületa 3 m;
Viga satelliidi kauguse määramisel ei ületa tavaliselt 10 m.
Selektiivse juurdepääsu režiimi vea ruutkeskväärtus (enne 2000. aastat tekitatud jämedate navigatsioonimõõtmiste viga) oli ligikaudu 30 m. Tähelepanu tuleks pöörata ka PDOP (Position dilution of precision) tsoonide perioodilisele esinemisele. süsteemis, milles puudub deklareeritud navigatsioonitäpsus, on tagatud. Need tsoonid tekivad 5-15 minuti jooksul vahemikus 30-50 põhjalaiust. Peamine viis GPS-i asukoha määramise täpsuse parandamiseks SPS-režiimis on diferentsiaalnavigatsioonimõõtmiste põhimõtte kasutamine. Diferentsiaalmeetodit (DGPS) rakendatakse teadaolevate koordinaatidega tugijaama abil, mis on paigaldatud asukohapiirkonda. Jaamas asub kontroll-GPS-vastuvõtja. Võrreldes oma teadaolevaid koordinaate mõõdetutega, genereerib kontroll-GPS-vastuvõtja parandused, mis edastatakse raadiokanali kaudu tarbijatele. Sel juhul tuleb tarbijaseadmeid diferentsiaalparanduste vastuvõtmiseks täiendada raadiovastuvõtjaga. Referentsjaamast saadud parandused sisestatakse automaatselt mõõtmistulemustesse. See võimaldab määrata objekti koordinaadid tugijaama piirkonnas 1-5 m täpsusega. DGPS-i määramise täpsus sõltub tugijaama omadustest ja kaugusest objektist. tugijaam. Sel põhjusel on soovitatav paigutada tugijaam objektist mitte kaugemal kui 500 km. Märkimisväärne probleem, mis vähendab GPS-süsteemi tõhusust, on geodeetiliste uuringute ebatäpsus mitmetes Maa piirkondades. GPS tähistab WGS-84 maailma geograafilise süsteemi identifitseeritavate objektide koordinaate. Sellelt süsteemilt mitmele teisele geodeetilisele süsteemile üleminekuks on parandusi, kuid mitte kõigis. Mõnes Maa piirkonnas (näiteks Kagu-Aasia saartel), mida kauges minevikus uuriti, tekkis geodeetilise võrgu võrdluspunktide suurte vigade tõttu kaartide koordinaatsüsteemi ja WGS-84 erinevus. võib olla märkimisväärne. Korrektsioonide puudumise tõttu võib sellisele kaardile üle kantud aluse asukoht WGS-84 süsteemis sattuda kaldale.
Nõukogude globaalne satelliitnavigatsioonisüsteem GLONASS koosneb 24 satelliidist, ebamaisest juhtimis- ja mõõtmiskompleksist ning on globaalne, iga ilmaga, navigatsioonisüsteem, mis tagab objektide koordinaatide suure täpsuse määramise kolmemõõtmelises Maa-lähedases ruumis. GLONASSi täielik töö algas jaanuaris 1996. GLONASSi satelliidid paiknevad kolmel keskmise kõrgusega orbiidil (kõrgus 29100) ja nende tiirlemisperiood on 11 tundi 15 minutit. Orbitaaltasandid paiknevad 120° vahedega ja on ekvaatori suhtes 64,8° nurga all. Igal orbiidil on 8 satelliiti. Iga satelliit väljastab teavet oma täpse asukoha kohta ja teavet teiste satelliitide asukohtade kohta. GLONASSi satelliidid kiirgavad navigatsioonisignaale kahel kandesagedusel: F1 ja F2. Kõikide GLONASSi satelliitide F1 sagedusväärtused jäävad vahemikku 1602,6–1615,5 MHz ja erinevad erinevate satelliitide puhul 0,5625 MHz kordne. Sellest tulenevalt on F2 sageduse väärtused vahemikus 1246,4–1256,5 MHz ja erinevad erinevate satelliitide puhul 0,4375 MHz kordne. Navigatsioonisignaalid on P-kood, mis kiirgatakse sagedustel F1 ja F2, ning C/A-kood, mis väljastatakse ainult sagedusel F1. Erinevalt GPS-ist, kus P- ja C/A-koodid on erinevate satelliitide puhul erinevad, on GLONASS-is need kõigi satelliitide jaoks samad. Seega, erinevalt GPS-is kasutatavast koodimeetodist, rakendab GLONASS eristamiseks sagedusmeetodit. GLONASS annab koha P390 geodeetilises süsteemis. Objekti asukoha erinevus P390 ja WGS-84 vahel ei ületa 15 m, keskmiselt on see 5 m Süsteemi GLONASS saab kasutada koos GPS-iga (GPS ja GLONASS globaalne navigatsioonisatelliitsüsteem - GNSS). See võimaldab võrreldes GPS-iga suurendada vaadeldavate satelliitide arvu täpsust, parandada nende asukoha geomeetriat kõrgetel laiuskraadidel ja kasutada masstarbija seadmetes mõlemat GLONASS koodi, mis võimaldab täpsemalt võtta võtta arvesse GPS-i ionosfääriviga.
"VM"-02-04
Kasutamine satelliitnavigatsioonisüsteem
Vene Föderatsiooni relvajõudude koordineerimisaja toetamiseks
Kindralmajor V.M. BURENOK, tehnikateaduste doktor
Kapten 1. auaste E.L. KOREPANOV
SATELLIITNAvigatsioonisüsteemid (SNS) on praegu olemas kõige olulisem vahend kaitseväe harude koordinaat-aja toetus (CSO). Venemaa Föderatsioon ja teised õiguskaitseorganid. KVO-l on soovitatav mõista operatsioonide (lahinguoperatsioonide) navigatsioonitoe suhteliselt iseseisvat osa, mis on mõeldud tarbijatele teabe edastamiseks nende asukoha, aja ja liikumisparameetrite kohta navigatsiooni enda ja muud tüüpi toe huvides: luure, topograafiline tugi. geodeetilised, kartograafilised, otsingu- ja päästetööd jne.
Koordinaadiaja teabe tarbijate eripärast lähtuvalt saame eristada järgmisi kasutusvaldkondadega seotud KVO tüüpe: KVO statsionaarsete tarbijate huvides täpse voolu saamiseks. geograafilised koordinaadid maapinna või objekti punktid topograafilise võrdluse, ala geodeetilise mõõdistamise, kaardistamise jms eesmärgil; KVO mobiilsete tarbijate huvides, et lahendada mere- ja navigatsiooniprobleeme jõelaevad, õhusõidukite aeronavigatsioon, maapealsete liikursõidukite navigeerimine, samuti ülitäpsete õhu-, mere- ja maarelvade, õhudessantide ja lasti juhendamine; KVO väga dünaamiliste tarbijate huvides, et lahendada kanderakettide, ülemiste astmete, kosmoselaevade, ballistiliste rakettide kasutamise ballistilise ja efemeriidi aja tugiprobleemid;
Tarbijate KVO nende tegevuse aja viitamise ja sageduse sünkroniseerimise eesmärgil.
Venemaal on satelliitnavigatsioonisüsteemi GLONASS tarbijanavigatsiooniseadmete (CNA) kasutamine ette nähtud kõigis relvajõudude ja sõjaväe harudes, samuti peaaegu kõigis paljutõotavates relvades, mis on löögi aluseks. Venemaa relvajõudude filiaalide võim 21. sajandil. Märkida võib järgmist SNA kasutamise eelised sihtmärkide ülitäpse hävitamise ning juhtimise ja juhtimise tagamiseks: relvade tabamise kõrge täpsuse tagamine teadaolevate koordinaatidega statsionaarsete sihtmärkide vastu, olenemata maastiku iseloomust ja aastaajast, valgustusest (kellaaeg), pilvkattest ja nähtavusest (ilmastikutingimused), sihtmärgi konfiguratsioonist ja selle radarist, termilisest , visuaalne ja muu kontrast; täppisrelvadega löögi ettevalmistamise kestuse vähendamine; ülitäpsete tiibrakettide laskeulatuse suurendamine (kuna pole vaja kõrvale kalduda optimaalne marsruut parandusalade kohal lendamiseks); võime suure täpsusega koordineerida relvastatud sõjapidamise kosmose-, õhu-, mere- ja maapealsete vahendite tegevust ühes globaalne süsteem koordinaadid ja kellaaeg jne.
NAP SNS GLONASSi kasutamise oluline valdkond on trajektoori mõõtmine ballistiliste rakettide, kanderakettide ja ülemiste astmete väljalaskmisel. NAP SNS GLONASS-il põhineva trajektoorimõõtmissüsteemi kasutamine võimaldab pärast selle omaduste kinnitamist maapealsest trajektoorimõõtmiste kompleksist praktiliselt loobuda. Säästades nii rahalisi kulutusi kui ka inimressursse, tagab see globaalse mõõtmise, mis on oluline starditel merestardipositsioonidelt ja stardi asimuutvahemikus, mida olemasolevate vahenditega mõõtmised ei kata.
Siseriikliku NAP SNS-i olemasoleva nomenklatuuri analüüs, mida kasutatakse sõjaliste tarbijate navigatsioonitoeks, näitab numbri olemasolu. probleeme nende loomisel ja rakendamisel.
Esimene on NAL SNS-i madalad tarnemahud, mille tulemusena ulatub sõjaliste tarbijate tegelik varustamine navigatsiooniseadmetega paari protsendini ning tööstuslikult toodetud NAP SNS ei paku lahendust enamikule käsil olevatest ülesannetest. . Maavägedel on eriti terav puudus mitmesuguste modifikatsioonide NAP SNS komplektidest.
Teine probleem on NAP SNS-i ebarahuldavad kaal, suurus ja täpsusomadused. Eelkõige on praegu maavägedes kasutatava NAP „Period“ kaal 16,5 kg ja 2003. aastal vastu võetud NAP SNS „Grot“ (2,1 kg) pole veel laialt levinud. Õhuväe operatsioonide ja lahinguoperatsioonide navigatsioonitoetuseks kasutataval NAP SNS-il on sarnased puudused (näiteks ühe kanaliga seadmed A-724M). Mereväes kasutatavad madala orbiidiga satelliitnavigatsioonisüsteemid ei vasta meretarbijate nõuetele navigatsioonitoe täpsuse, kättesaadavuse, terviklikkuse ja järjepidevuse osas. NAP SNS GLONASS, mida kasutatakse strateegilistes raketivägedes positsioonialade geodeetiliseks ettevalmistamiseks ja uut tüüpi raketirelvade katsetamisel, samuti kosmosejõududes navigeerimiseks ja kosmoseaparaatide juhtimise ballistilisteks toetamiseks, on puudusi, mille põhiolemus on lahknevus nõutavate ja tegelikult saavutatud täpsuse ja töökindluse näitajate vahel, meetodite puudumine seadmete standardkoostise korrigeeriva teabe kasutamiseks jne.
Kolmandaks probleemiks on vajadus piirata rahuajal parandusliku teabe kättesaadavust tarbijatele, kellel selleks õigust ei ole, ning operatsioonide ja lahinguoperatsioonide ajal – ennetada või vähendada võimaliku vaenlase poolt difkasutamist. .
SNS-vastuvõtjaid saab kasutada geograafiliste objektide koordinaatide määramiseks, mis vastavalt Vene Föderatsiooni riigisaladuse seadusele viitavad salastatud teabele. Formaalselt peaks selle seadme kasutamine olema keelatud kõikidele isikutele ja ainult lubatud juriidilised isikud vastava litsentsiga. See piirang takistab aga tsiviiltarbijate poolt SNA kasutamist. Pealegi on keelust Venemaale saadav majanduslik kahju meie hinnangul oluliselt suurem kui võimalik kahju, mis võib tekkida isikute SNA vastuvõtjate poolt objektide koordinaatide volitamata määramise tagajärjel. Vene Föderatsiooni valitsus andis oma 29. märtsi 1999. aasta otsusega föderaalorganitele korralduse täidesaatev võim vaadata üle eeltoodud piirangud, samuti töötada välja meetmed, et vältida võimalikku kahju riigi julgeolekule kasutamisel üksikisikudülitäpsete navigatsioonivahendite riigi territooriumil.
Neljas probleem (võib-olla kõige raskem) on tehnoloogiline mahajäämus Venemaa tööstus välismaast. Mitmete arhitektuuriliste, tarkvaraliste ja matemaatiliste skeemide järgi tehnilisi lahendusi kodumaised arengud on paremad kui arenenud välisriikide omad. Küll aga kodumaised mikroelektroonika tootmistehnoloogiad elemendi alus tänapäevaste ja tulevaste GLONASS/GPS navigatsiooniseadmete tootmiseks vajalike nõutavate topoloogiliste standarditega ei ole praegu saadaval.
Tehniliselt keerukate seadmete, milleks on NAP SNS ja funktsionaalsete täienduste seadmed, arendamine on võimatu ilma kaasaegsete elektrooniliste vahendite ja tehnoloogiate kasutamiseta. Kasutatavad elektroonilised komponendid määravad täielikult kindlaks sellised seadmete põhiomadused nagu mõõtmed, kaal, energiatarve.
Satelliitnavigatsioonisüsteemide tarbijatele mõeldud navigatsiooniseadmete arendamise peamised suundumused on mikrominiaturiseerimine, energiatarbimise vähenemine ja kulude vähenemine. Peamine viis nende eesmärkide saavutamiseks on kasutada spetsiaalseid elemente, peamiselt spetsialiseeritud suuri integraallülitused(VLSI). Kodumaise NAP-i tootmiseks vajaliku elementaarse baasi puudumine sunnib tootjaid seda ostma välismaalt. Välismaal toodetud elektri- ja raadiotoodete kasutamine kodurelvades ja sõjatehnikas on vajalik meede elektroonikatööstuse ja selle suurima allharu - mikroelektroonika - kriisiolukorra tõttu. Selle protsessi tõhustamiseks kinnitas kaitseminister 2001. aastal välismaise tootmise elektroonikamoodulite, komponentide ja konstruktsioonimaterjalide kasutamise korra juhendi süsteemides, kompleksides, relvades ja sõjavarustus ja nende komponendid.
Välismaal toodetud elektriraadiotoodete kasutamine kodumaises relvastuses ja sõjatehnikas tingib vajaduse lahendada kolm lisaprobleemi: tehnoloogilise sõltumatuse tagamine; riiklike sõjaliste standardite kompleksis “Kliima-7” kehtestatud nõuetele vastavuse hindamine; infoturbe tagamine.
Kõige tõhusamad tehnilised lahendused SNS-tehnoloogiate vallas on hetkel saavutatud ainult GPS-süsteemi jaoks. Selle süsteemi paljutõotavad vastuvõtjad on ehitatud kahe või kolme ülisuure integraallülituse baasil, mis võimaldab saavutada kõrge jõudlusomadused ja madalate kuludega ning koos GPS-i eduka toimimisega – ja suure turunõudlusega. Olemasolevad GLONASS SNS-i signaalivastuvõtjad on vastava spetsialiseeritud elemendibaasi puudumise tõttu energiatarbimise, kaalu- ja suuruseomaduste ning maksumuse poolest 3–10 korda madalamad kui GPS-vastuvõtjad.
Kaasaegse kodumaise elemendibaasi loomise probleemi lahendus põhineb paljutõotavate mikroelektroonikatehnoloogiate kasutuselevõtul, kasutades maailma parimaid saavutusi arvutipõhine disain ja elektroonikakomponentide seeriatootmine ning nende baasil põhiliste navigatsioonimoodulite loomine. Föderaalne sihtprogramm“Globaalne navigatsioonisüsteem” OJSC “Venemaa raadionavigatsiooni ja aja instituut” on usaldatud VLSI, raadioelektrooniliste komponentide ja NAP-i põhimoodulite ning GLONASS/GPS SNS-i funktsionaalsete täienduste tootmise arendamiseks ja juhtimiseks. Kaastäitjatena on selle probleemi lahendamisse kaasatud suurima teadusliku, tehnilise ja tehnoloogilise potentsiaaliga kodumaised ettevõtted. Peamised arengueesmärgid on: pakkumine energiasäästurežiimid toimimine; esmase määramise aja minimeerimine; seadmete töövõime tagamine madalate SNS-signaalide ja häirete korral; esmaste raadionavigatsiooniparameetrite mõõtmiste kõrge täpsuse ja stabiilsuse tagamine.
Teine probleem SNA arendamise valdkonnas on märkimisväärne valik ja mitmesugused disain tarbijanavigatsiooniseadmed. Piiratud rahaliste vahendite tingimustes piirab see vägede ja mereväe varustamist ettenähtud varustusega ning nõuab meetmeid selle ühtlustamiseks. Peamised eesmärgid peaksid olema: nende loomise, ostmise, käitamise ja tehnilise toe kulude vähendamine; nende loomiseks kuluva aja vähendamine; süsteemi ühilduvuse ja tööriistade ning nende vahetatavuse tagamine komponendid; kulude vähendamine ja personali navigatsiooniseadmetega töötamise ettevalmistamise keerukuse vähendamine.
Esimese põlvkonna NAP SNS-i näidised töötati välja, võttes arvesse ühtlustamise nõudeid, kuid neis rakendati ainult tehasesisest ühendamist. Praegu on nad oma ressursi ammendanud, moraalselt vananenud ja meie hinnangul on mõttetu nende ühtlustamiseks tööd teha. Soovitav on välja töötada ühtsed põhimudelite alusel loodud NAP-ide seeriad. Põhilised NAP-mudelid on näidised, millel on nõutav minimaalselt struktuurselt ja tarkvaraliselt rakendatud tehnilisi lahendusi, mis määratlevad konkreetse rakendusvaldkonna. Need võimaldavad teil luua NAP-i muudatusi, mis võtavad arvesse konkreetseid lisanõudeid. Iga ühtne seeria esindab põhimudeli edasiarendust ühes või teises suunas. Praegu on see juba olemas mitu NAP SNA ühtset seeriat.
Esiteks . NAVIS disainibüroo välja töötatud näidiste perekond, mis on mõeldud peamiselt mereväele omaste suhteliselt mittetoimivate pikamaa navigatsiooniprobleemide lahendamiseks. Luuakse kahesageduslik modifikatsioon, mis vastab ülitäpse sihtmärgi määramise, aga ka ranniku- ja lähinavigatsiooni nõuetele. Samuti luuakse kahesageduslik modifikatsioon, et lahendada RF relvajõudude topograafilise ja geodeetilise toe probleeme. Lisaks on seda tüüpi NAP SNS-ist olemas ka väikese suurusega kantav versioon.
Teiseks . KP uurimisinstituudi välja töötatud proovide perekond, mis on loodud probleemide lahendamiseks suurenenud täpsus ja tõhusus, nagu topograafiline ja geodeetiline tugi raketi- ja suurtükirünnakutele, mobiilsete motoriseeritud vintpüssi- ja tankiüksuste asukoha määramine, navigatsioonitoetus õhudessantüksuste ja eriti eriväeüksuste tegevusele.
Kolmandaks . Kompassi disainibüroo välja töötatud NAP-näidiste perekond, mis on loodud õhuväe probleemide lahendamiseks.
Lisaks ülaltoodule on OJSC RIVR poolt tsiviiltarbijatele välja töötatud ühtne arv NAP SNS-e, mille kasutuselevõtmist RF relvajõududes praegu kaalutakse.
Teise põlvkonna NAL SNS-i peamiseks ühendamise tüübiks on NAL-i ja funktsionaalsete lisatööriistade projektidevaheline ühendamine ühe tootmisettevõtte raames. Ettevõtete vahelist ühendamist praktiliselt ei kasutata. See on peamiselt tingitud funktsioonidest kaasaegne disain ja NAP-i tootmine tootmisettevõtete poolt, mis põhineb suurendatud moodulite ja nende enda disainitud elementide kasutamisel. Lisaks on arendusettevõttel raskusi komponentide tootmise originaaltehnoloogia üleandmisel teistele ettevõtetele. Likvideerige see märkimisväärne puudujääk vajab lahendust kaitsetööstuskompleksis läbi viidud reformi raames.
Peamised paljulubavad suunad sõjaliste NAL-i proovide ühendamiseks võib olla: funktsionaalsete moodulite ühendamine, üld-, ühendus- ja paigaldusmõõtmed;
väliste ja sisemiste protokollide ühtlustamine teabevahetus, kasutajaliides; standardsete protsesside ja toimingute loetelu ja sisu ühtlustamine põhiliste ettevalmistamiseks, kontrollimiseks, testimiseks ja juurutamiseks sihtmärgid navigatsioonivahendid; tarkvara ühendamine.
Kõikide ühendamisvormide laialdane kasutamine suurendab oluliselt navigatsioonivahendite loomise ja kasutamise tõhusust militaartarbijate poolt.
Kokkuvõtteks võib märkida, et koordinaataja toetuse taseme tõstmiseks, samuti GLONASS süsteemi potentsiaalsete võimete täielikuks realiseerimiseks on vaja läbi viia ühtne riik ja ennekõike sõjaline -tehniline poliitika satelliitnavigatsioonisüsteemi rakendusvaldkonnas. Soovitatav on tõhustada tööd sõjalise NAP SNA ühtsete nõuete kujundamisel süsteemsete liikidevaheliste uuringute põhjal, standardite kasutuselevõtuga, mis määratlevad kõik sõjalise NAP SNA väljatöötamise ja rakendamise protsessi peamised aspektid.
Kommenteerimiseks peate saidil registreeruma.
