Systemy monitoringu satelitarnego pozwalają na śledzenie lokalizacji obiektu śledzącego w dowolnym miejscu na świecie. Niesamowitą dokładność osiąga się dzięki wykorzystaniu najnowszych osiągnięć technologicznych, zaprojektowanych przez najlepszych specjalistów na całym świecie.

Takie systemy to nowe słowo w świecie zarządzania systemami transportowymi, dzięki wykorzystaniu satelitarnego monitoringu transportu możliwe jest stworzenie systemu logistycznego, obniżenie kosztów transportu poprzez szybkie znajdowanie sposobów i tras wyjazdu na dostarczenie towaru do konsumenta .

Te systemy monitoringu zostały opracowane z myślą o realizacji złożonych i niezwykle ważnych programów rządowych, co świadczy o niezawodności ich konstrukcji i sprawnym działaniu. Dziś takie systemy stały się dostępne dla zwykłych konsumentów.

Dziś z systemów monitoringu satelitarnego korzystają duże firmy logistyczne i transportowe. Jednocześnie koszty nabycia systemu monitoringu są uzasadnione – zwracają się już w kilku okresach sprawozdawczych użytkowania.

Sprawdzili się w wielu dziedzinach, ich możliwości z roku na rok rosną, a koszt ich przejęcia staje się coraz bardziej przystępny nie tylko dla dużych korporacji transnarodowych, ale także dla mniejszych firm.

Dzięki temu systemy te są skutecznie wykorzystywane przez małe firmy świadczące usługi transportowe, w tym usługi taksówkarskie. Taki monitoring w branży taksówkarskiej pozwala szybko i dokładnie śledzić lokalizację samochodu, oszczędzając tym samym zasoby ludzkie, dzięki czemu z czasem można zautomatyzować system obsługi taksówek i poprawić efektywność.

Nasze systemy są tym, czego potrzebuje współczesne społeczeństwo, co sprawi, że życie będzie bezpieczniejsze, a biznes bardziej wydajny.

Satelitarny monitoring transportu

GLONASS

Informacje ogólne GLONASS

Rosyjski GLOBAL NAVIGATION Sputnik System (GLONASS) jest przeznaczony do operacyjnego globalnego wsparcia nawigacji i pomiaru czasu dla nieograniczonej liczby odbiorców naziemnych, morskich, powietrznych i kosmicznych. System został uruchomiony w 1993 roku.

GLONASS to system państwowy, który został opracowany jako system podwójnego zastosowania na potrzeby Ministerstwa Obrony oraz odbiorców cywilnych.

Od 1996 roku, na sugestię rządu Federacji Rosyjskiej, GLONASS wraz z amerykańskim GPS jest używany przez Międzynarodową Organizację Lotnictwa Cywilnego i Międzynarodową Organizację Morską.

Zgodnie z dekretem Prezydenta Federacji Rosyjskiej dostęp do cywilnych sygnałów nawigacyjnych systemu GLONASS jest zapewniany konsumentom rosyjskim i zagranicznym bezpłatnie i bez ograniczeń.

Satelity nowej generacji stanowią podstawę konstelacji orbitalnej GLONASS<Глонасс-М>. W najbliższym czasie planowane jest rozpoczęcie testów w locie statków kosmicznych nowej generacji<Глонасс-К>od Specyfikacja techniczna porównywalne z najlepszymi analogami na świecie.

Odpowiedzialność za zarządzanie i obsługę systemu GLONASS powierzono Ministerstwu Obrony Federacji Rosyjskiej.

Historia rozwoju systemu

Pierwszy satelita GLONASS został wystrzelony przez Związek Radziecki na orbitę 12 października 1982 roku. 24 września 1993 roku system został oficjalnie uruchomiony z konstelacją orbitalną 12 satelitów. W grudniu 1995 roku konstelacja satelitów została rozmieszczona w pełnym składzie - 24 satelity.

Z powodu niewystarczających funduszy, a także z powodu krótkiego okresu eksploatacji, liczba działających satelitów została zmniejszona do 6 do 2001 roku.

W sierpniu 2001 r. przyjęto federalny program celowy „Global Navigation System”, zgodnie z którym pełne pokrycie terytorium Rosji planowano już na początku 2008 r., a system miał osiągnąć skalę globalną na początku 2010 r. Aby rozwiązać ten problem, w latach 2007, 2008 i 2009 zaplanowano wykonanie sześciu startów rakiety nośnej i umieszczenie na orbicie 18 satelitów - w ten sposób do końca 2009 roku konstelacja znów miałaby 24 pojazdy.

Pod koniec marca 2008 r. Rada Głównych Projektantów Rosyjskiego Globalnego Systemu Nawigacji Satelitarnej (GLONASS), która spotkała się w Rosyjskim Instytucie Badań Kosmicznych, nieco dostosowała harmonogram rozmieszczenia segmentu kosmicznego GLONASS. Wcześniejsze plany zakładały, że system będzie dostępny w Rosji do 31 grudnia 2007 roku; wymagało to jednak 18 pracujących satelitów, z których niektóre zdołały rozwinąć swoje gwarantowane zasoby i przestały działać. Tak więc, chociaż w 2007 r. zrealizowano plan wystrzelenia satelity GLONASS (sześć satelitów trafiło na orbitę), konstelacja orbitalna na dzień 27 marca 2008 r. obejmowała tylko szesnaście działających satelitów. 25 grudnia 2008 r. liczba ta została zwiększona do 18 satelitów.
Za radą głównych projektantów GLONASS plan wdrożenia systemu został dostosowany tak, aby system GLONASS działał w Rosji co najmniej do 31 grudnia 2008 r. Poprzednie plany przewidywały wystrzelenie na orbitę dwóch trójek nowych satelitów Glonass-M we wrześniu i grudniu 2008 roku; jednak w marcu 2008 r. zmieniono daty produkcji satelitów i rakiet, aby zapewnić, że wszystkie satelity będą gotowe do pracy przed końcem roku. Zakładano, że starty będą miały miejsce dwa miesiące wcześniej, a system będzie działał w Rosji przed końcem roku. Plany zostały zrealizowane na czas.

W listopadzie 2009 r. ogłoszono, że Ukraiński Instytut Pomiarów Radiotechnicznych (Charków) i Rosyjski Instytut Aparatury Kosmicznej (Moskwa) utworzą spółkę joint venture. Strony stworzą system nawigacji satelitarnej do obsługi konsumentów na terytorium obu krajów. Projekt wykorzysta ukraińskie stacje korekcyjne do wyjaśnienia współrzędnych systemów GLONASS.

15 grudnia 2009 r. na spotkaniu rosyjskiego premiera Władimira Putina z szefem Roskosmosu Anatolijem Perminowem ogłoszono, że rozmieszczenie GLONASS zostanie zakończone do końca 2010 roku.

Wraz z przejściem na satelity GLONASS-K dokładność systemu GLONASS stanie się porównywalna z dokładnością amerykańskiego systemu nawigacji GPS NAVSTAR, jedynego wdrożonego za granicą systemu nawigacji.

02 września 2010 konstelacja satelitów została uzupełniona o 3 kolejne satelity, a łączna liczba satelitów w konstelacji została zwiększona do 26 jednostek.

GPS

Historia

Pomysł stworzenia nawigacji satelitarnej narodził się w latach 50-tych. W momencie, gdy ZSRR wystrzelił pierwszego sztucznego satelitę Ziemi, amerykańscy naukowcy pod kierunkiem Richarda Kershnera zaobserwowali sygnał pochodzący z satelity radzieckiego i stwierdzili, że ze względu na efekt Dopplera częstotliwość odbieranego sygnału wzrasta w miarę zbliżania się satelity i maleje w miarę zbliżania się satelity. odchodzi. Istotą odkrycia było to, że jeśli znasz dokładnie swoje współrzędne na Ziemi, możesz zmierzyć pozycję i prędkość satelity i odwrotnie, znając dokładną pozycję satelity, możesz określić własną prędkość i współrzędne .

Pomysł ten zrealizowano po 20 latach. Pierwszy testowy satelita został wystrzelony na orbitę 14 lipca 1974 roku przez Stany Zjednoczone, a ostatni z 24 satelitów potrzebnych do pokrycia całej powierzchni Ziemi został wyniesiony na orbitę w 1993 roku, tym samym GPS wszedł do użytku. Stało się możliwe wykorzystanie GPS do precyzyjnego namierzania pocisków stacjonarnych, a następnie poruszających się w powietrzu i na ziemi.

Początkowo GPS, globalny system pozycjonowania, został opracowany jako projekt czysto wojskowy. Jednak po tym, jak w 1983 r. zestrzelono odrzutowiec Korean Airlines z 269 pasażerami na pokładzie, prezydent USA Ronald Reagan zezwolił na częściowe wykorzystanie systemu nawigacyjnego do celów cywilnych. Aby uniknąć wykorzystania systemu do celów wojskowych, celność została zmniejszona przez specjalny algorytm.

Wtedy pojawiła się informacja, że ​​niektóre firmy rozszyfrowały algorytm zmniejszania dokładności przy częstotliwości L1 i skutecznie skompensowały tę składową błędu. W 2000 r. to zgrubienie dokładności zostało zniesione dekretem prezydenta Stanów Zjednoczonych.

Naziemne stacje kontroli segmentu kosmicznego

Konstelacja orbitalna jest monitorowana z głównej stacji kontrolnej znajdującej się w bazie lotniczej Schriever w stanie Kolorado, USA oraz za pomocą 10 stacji śledzących, z których trzy są w stanie przesyłać do satelitów dane korekcyjne w postaci sygnałów radiowych o częstotliwość 2000-4000 MHz. Najnowsza generacja satelitów dystrybuuje odebrane dane między innymi satelitami.

Aplikacja GPS

Pomimo tego, że projekt GPS był pierwotnie skierowany do celów wojskowych, obecnie GPS jest coraz częściej wykorzystywany do celów cywilnych. Odbiorniki GPS są sprzedawane w wielu sklepach z elektroniką i wbudowane w telefony komórkowe, smartfony, palmtopy i urządzenia pokładowe. Konsumenci są również oferowani różne urządzenia I produkty oprogramowania, co pozwala zobaczyć swoją lokalizację na mapie elektronicznej; posiadanie umiejętności układania tras z uwzględnieniem znaków drogowych, dozwolonych skrętów, a nawet korków; szukaj na mapie konkretnych domów i ulic, atrakcji, kawiarni, szpitali, stacji benzynowych i innej infrastruktury.

• Geodezja: za pomocą GPS ustala się dokładne współrzędne punktów i granice działek.
• Kartografia: GPS jest używany w kartografii cywilnej i wojskowej.
• Nawigacja: z za pomocą GPS prowadzona jest nawigacja morska i drogowa.
• Za pomocą GPS monitorowana jest pozycja i prędkość samochodów oraz kontrolowany jest ich ruch.
• Komórkowy: Pierwsze telefony komórkowe z GPS pojawiły się w latach 90-tych. W niektórych krajach, takich jak Stany Zjednoczone, służy to do szybkiego ustalenia lokalizacji osoby dzwoniącej pod numer 911. W Rosji w 2010 r. uruchomiono podobny projekt, Era-glonass.
• Tektonika, Tektonika płyt: GPS służy do obserwacji ruchów i oscylacji płyt.
• Zajęcia na świeżym powietrzu: Istnieją różne gry korzystające z GPS, takie jak Geocaching itp.
• Geotagowanie: informacje, takie jak zdjęcia, są „oznaczane” do współrzędnych za pomocą wbudowanych lub zewnętrznych odbiorników GPS.

Precyzja

Typowa dokładność nowoczesnych odbiorników GPS w płaszczyźnie poziomej wynosi około 10-12 metrów przy dobrej widoczności satelitów (podobnie jak w przypadku GLONASS). W Stanach Zjednoczonych i Kanadzie istnieją stacje WAAS, które nadają poprawki dla trybu różnicowego, co zmniejsza błąd do 1-2 metrów w tych krajach. przy użyciu bardziej złożonych trybów różnicowych dokładność określania współrzędnych można zwiększyć do 10 cm Niestety dokładność dowolnego SNS silnie zależy od otwartości przestrzeni, od wysokości satelitów używanych nad horyzontem.

Wciąż trudno uwierzyć, że w dobie „dzikiego” handlu istnieje całkowicie darmowa (przy dostępności środków technicznych) możliwość określenia swojej lokalizacji w dowolnym miejscu na świecie. To jeden z największych wynalazków XX wieku! Ten wielomiliardowy system (dziś jest ich kilka) został wymyślony przede wszystkim w interesie obronności (i nauki), ale minęło bardzo niewiele czasu i prawie każda osoba zaczęła z niego korzystać na co dzień. Pod nawigatorem GPS zrozumiemy specjalny odbiornik radiowy do określania współrzędnych geograficznych aktualna lokalizacja(pozycjonowanie).

Do napisania tego posta skłoniło mnie zdanie znanego turysty w wąskich kręgach o Nawigator Garmin Etrex 30x.
Oto cytat z jego artykułu: „System satelitarny: tryb GPS / GPS + Glonass / Demo. Nie sugeruje, że tylko Glonass nie da się włączyć? Czyli go tam nie ma. O tym w instrukcji nic nie mówi. Garmina można wziąć w jedną rękę dla zabawy, a w drugą smartfona z GLONASS, otwórz ekran wyświetlacza satelitarnego i spróbuj znaleźć podobne. To tylko emulacja, więc nie jest ważne, czy umieścisz GPS, czy GPS + GLONASS."
Jak ci się podoba to stwierdzenie? Tylko nie rzucaj kapciami od razu sprawdź. Ponieważ pojawiają się tutaj koncepcje „GPS”, „GLONASS” i „Garmin”, będziemy musieli w pełni omówić ten temat.

1 - GPS
Pierwszym globalnym systemem pozycjonowania był amerykański system NAVSTAR, którego początki sięgają 1973 roku. Już w 1978 r. wystrzelono pierwszego satelitę, co można uznać za początek ery Globalnego Systemu Pozycjonowania (GPS), a w 1993 r. konstelacja orbitalna składała się z 24 statków kosmicznych (SC), ale dopiero w 2000 r. (po dezaktywacji trybu selektywnego dostępu) rozpoczęło się normalne działanie dla użytkowników cywilnych.
Satelity NAVSTAR znajdują się na wysokości 20 200 km z nachyleniem 55° (w sześciu płaszczyznach) i okresem orbitalnym 11 godzin i 58 minut. GPS wykorzystuje Światowy System Geodezyjny z 1984 roku (WGS-84), który stał się standardem dla systemów współrzędnych na całym świecie. WSZYSCY nawigatorzy domyślnie lokalizują (pokazują współrzędne) w tym systemie.

Konstelacja składa się obecnie z 32 satelitów. Najwcześniejsza data w systemie to 22 listopada 1993, najpóźniej (najnowsza) to 9 grudnia 2015.


()

2 - GLONASS
Krajowy system nawigacji rozpoczął się od systemu Cicada składającego się z czterech satelitów w 1979 roku. System GLONASS został oddany do eksploatacji próbnej w 1993 roku. W 1995 roku wdrożono pełną konstelację orbitalną (24 satelity Glonass pierwszej generacji) i rozpoczęto normalne działanie systemu. Od 2004 roku wystrzelono nowe satelity „Glonass-M”, które nadają dwa sygnały cywilne na częstotliwościach L1 i L2.
Satelity GLONASS znajdują się na wysokości 19 400 km z nachyleniem 64,8° (w trzech płaszczyznach) i okresem 11 godzin i 15 minut.

Konstelacja składa się obecnie z 24 satelitów. Najwcześniej w systemie jest 3 kwietnia 2007, najpóźniej (ostatni) jest 16 października 2017.


()

Tabela z numerami satelitów GLONASS. Jest numer GLONASS i numer COSMOS. Nasze smartfony mają zupełnie inne numery satelitarne. Od 1 to GPS, od 68 - GLONASS.
Co więcej - są nawet inne w nawigatorze i smartfonie.

Spójrzmy teraz na program „Orbitron”. Po południu 4 kwietnia 10 satelitów systemu GLONASS „przeleciało” na niebie w Iżewsku.

Lub w innym widoku - na mapie. Są tam wszystkie dane o każdym satelicie.

Główną różnicą między tymi dwoma systemami jest sygnał i jego struktura.
System GPS wykorzystuje podział kodu. Sygnał o standardowym kodzie precyzyjnym (kod C/A) nadawany w paśmie L1 (1575,42 MHz). Sygnały są modulowane pseudolosowymi sekwencjami dwóch typów: kod C/A i kod P. C/A - kod publiczny - to PRN z okresem powtarzania 1023 cykli i częstotliwością tętna 1,023 MHz.
W systemie GLONASS podział częstotliwości kanałów. Wszystkie satelity używają tej samej sekwencji kodu pseudolosowego do przesyłania otwartych sygnałów, jednak każdy satelita nadaje na innej częstotliwości z wykorzystaniem 15-kanałowej separacji częstotliwości. Nawigacyjne sygnały radiowe z podziałem częstotliwości na dwa pasma: L1 (1,6 GHz) i L2 (1,25 GHz).
Inna jest również struktura sygnału. Do opisu ruchu satelitów na orbicie wykorzystywane są zasadniczo różne modele matematyczne. Dla GPS jest to model w elementach oscylacyjnych. Model ten zakłada podział trajektorii satelity na odcinki, w których ruchy są opisane przez model Keplera, którego parametry zmieniają się w czasie. System GLONASS wykorzystuje różnicowy model ruchu.
Teraz do pytania o możliwość połączenia. Rok 2011 przeszedł pod patronatem wsparcia GLONASS. Podczas projektowania odbiorników ważne było przezwyciężenie problemów związanych z niekompatybilnością obsługi sprzętu GLONASS i GPS. Oznacza to, że sygnał GLONASS o modulowanej częstotliwości wymagał szerszego pasma niż sygnały PCM używane przez GPS, filtry pasmowoprzepustowe z różnymi centrami częstotliwości i różnymi szybkościami chipów. Aby zaoszczędzić energię w nawigatorach, zaleca się włączenie trybu „Tylko GPS”.

3 - Garmin
Amerykański producent przenośnych urządzeń nawigacyjnych zyskał światową sławę przede wszystkim dzięki turystycznym nawigatorom GPS (serie GPSMap, eTrex, Oregon, Montana, Dakota) oraz nawigatorom samochodowym, zegarkom sportowym i echosondom. Siedziba znajduje się w Olat w stanie Kansas. Od 2011 roku firma Garmin rozpoczęła sprzedaż urządzeń nawigacyjnych GPSMAP 62stc z możliwością odbierania i przetwarzania sygnałów z satelitów GPS i GLONASS. Jednak informacje o zastosowanych producentach chipów stały się tajemnicą handlową.

Zastosowanie odbiorników dwusystemowych pomaga poprawić jakość nawigacji w warunkach rzeczywistych, a dokładność wyznaczenia współrzędnych dwusystemowych nie ma żadnego wpływu. Niewystarczający sygnał z satelitów jednego systemu w danej lokalizacji iw określonym czasie jest kompensowany przez satelity innego systemu. Maksymalna liczba „widzialnych” satelitów na niebie w idealnych warunkach: GPS – 13, GLONASS – 10. Z tego powodu większość konwencjonalnych (nie geodezyjnych) odbiorników ma 24 kanały.

Oto wyniki testów z 2016 roku. Dla twojej informacji - NAP-4 i NAP-5 używają odbiorników nawigacyjnych odpowiednio radiostacji w Iżewsku MNP-M7 i MNP-M9.1.

Wnioski. Najlepsze wyniki pod względem dokładności pozycjonowania na trasie eksperymentu wykazały NAP-1, NAP-2, NAP-4. Wszystkie NAP mają dokładność pozycjonowania wystarczającą do niezawodnej nawigacji we wszystkich trybach. Jednocześnie dokładność pozycjonowania w trybie GPS i trybie kombinowanym jest nieco lepsza niż w trybie GLONASS.
Wyniki NAP-3 z oprogramowaniem eksperymentalnym pod względem dokładności pozycjonowania w planie we wszystkich trybach są gorsze niż tego samego odbiornika ze standardowym oprogramowaniem (NAP-2). Nie ma takiej różnicy w dokładności wysokości. Wyjątkiem są duże błędy w trybie łączonym, spowodowane jednorazową awarią działania NAP, co doprowadziło do dużych odchyleń.
Wyniki NAP-5 są generalnie gorsze niż NAP tego samego producenta poprzedniej generacji (NAP-4). Nastąpiła niewielka poprawa dokładności pozycjonowania na planie w trybie GLONASS. ()

Antena nawigatora odbiera sygnały satelitarne i przekazuje je do odbiornika, który je przetwarza. Chipy do urządzeń nawigacyjnych obsługujących GPS+Glonass są obecnie produkowane przez wiele firm: Qualcomm (SiRFatlas V, drol_links w Garminach znajduje się odbiornik STA8088EXG jednej z największych europejskich firm STMicroelectronics.

Wnioski dla użytkowników nawigatora Garmin:
1. W nawigatorach i zegarkach Garmin (po 2011 r.) można było wybrać (włączyć odbiór i przetwarzanie sygnału) GPS lub GPS + GLONASS. Osobno GLONASS nie jest dostarczany ze względu na to, że jest to Garmin (no cóż, jak Amerykanie zawrą tylko coś rosyjskiego?)
2. W idealnych lub zbliżonych do nich warunkach (step, równina) drugi system nie jest konieczny. W górach, mieście i na północnych szerokościach geograficznych - bardzo pożądane. Ale zużycie energii będzie większe.
3. Cóż, jeśli producenci smartfonów byli w stanie „wsadzić” tę funkcję do swoich kompaktowych urządzeń, to dlaczego Garminowi „nie udało się” w tym?
Powodzenia!

) służy do wyznaczania aktualnych współrzędnych, wysokości, prędkości i czasu z sygnałów systemów nawigacji satelitarnej GLONASS, GPS i SBAS (WAAS, EGNOS). Łatwa integracja z kompleksami i systemami nawigacyjnymi.

Obszar zastosowań

Odbiornik nawigacyjny może być stosowany w precyzyjnych systemach nawigacyjnych, w tym w systemach o dużej dynamice obiektów, w systemach sterowania ruchem kolejowym, samochodowym, lotniczym, morskim, rzecznym i innych rodzajach transportu.

Moduł odbiorczy wykonany jest w postaci płytki drukowanej z jednostronnym układem elementów i podkładek do montażu powierzchniowego.

Specyfikacje

Wydajność nawigacji

Imię	Oznaczający
Czas pierwszego określenia parametrów nawigacyjnych, s, nie więcej niż:
- Gorący start	5
- Ciepły początek	35
- chłodny początek	40
Czas odzyskiwania dla śledzenia sygnałów działającej konstelacji satelity po utracie śledzenia w momencie utraty, s, nie więcej:
- do 120 s	5
— do 10 min	10
Szybkość wyznaczania parametrów nawigacyjnych, Hz	1—10
Błąd tworzenia drugiego znacznika czasu względem wspólnego czasu UTC, µs, nie więcej	0,1
Dokładność wyznaczania współrzędnych geograficznych z prawdopodobieństwem 0,95 m, nie większym niż:
— przez system GLONASS	20
– przez system GPS	15
— za pomocą systemów GLONASS/GPS	15
- w trybie różnicowym	3

Charakterystyka elektryczna i konstrukcja

Wprowadzenie do systemu GLONASS

GLONASS(GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM) to satelitarny system radionawigacyjny, który pozwala nieograniczonej liczbie odbiorców w dowolnym punkcie Ziemi i przestrzeni powietrznej, niezależnie od warunków pogodowych, określić z dużą dokładnością ich współrzędne, prędkość i dokładny czas. Obszary zastosowania systemu GLONASS są rozległe i zróżnicowane. Wśród nich są następujące:

1. Organizacja ruchu lotniczego i morskiego, poprawa bezpieczeństwa lotu i nawigacji.


2. Geodezja i kartografia, sporządzanie katastrów lądowych i leśnych, budowa dróg, układanie komunikacji i rurociągów, kontrola obszarów niebezpiecznych sejsmicznie, geologia i poszukiwanie kopalin, zagospodarowanie złóż ropy naftowej i gazu na obszarach szelfów przybrzeżnych, określenie parametrów obrót Ziemi itp.


3. Monitoring transportu lądowego, organizacja i zarządzanie ruchem towarów, międzymiastowy transport kolejowy i drogowy, tworzenie „inteligentnych” pojazdów.


4. Synchronizacja skal czasowych odległych obiektów.


5. Monitoring środowiska, organizacja akcji poszukiwawczo-ratowniczych.

Charakterystyka systemu GLONASS

• Dokładność oznaczeń nawigacyjnych według pozycji, m (prawdopodobieństwo 99,7%) - 50-70.


• Dokładność wyznaczenia składowych wektora prędkości konsumenta, m/s (prawdopodobieństwo 99,7%) jest nie gorsza niż 0,15.


• Dokładność czasu wiązania efemeryd z GMT (prawdopodobieństwo 99,7%) wynosi 1 µs.


• Czas potrzebny na wykonanie: - pierwszego oznaczenia nawigacyjnego - od 1 do 3 minut; kolejne definicje nawigacji - od 1 do 10 s.

Pierwszy satelita GLONASS (Cosmos 1413) został wystrzelony 12 października 1982 roku. Oficjalnie system GLONASS został uruchomiony 24 września 1993 r. Zarządzeniem Prezydenta Federacji Rosyjskiej.

Jak działa system GLONASS

Aby określić trójwymiarowe współrzędne, prędkość i czas, konsument wykorzystuje sygnały nawigacyjne stale przesyłane przez satelity GLONASS. Każdy satelita GLONASS przesyła sygnały nawigacyjne dwóch typów: o standardowej dokładności (ST) i wysokiej dokładności (HT). Sygnał CT jest przesyłany w paśmie L z wykorzystaniem zasady podziału częstotliwości kanałów. Oznacza to, że każdy satelita GLONASS nadaje sygnał nawigacyjny na własnej częstotliwości nośnej: L1=1602 MHz + 0,5625n MHz, gdzie n to numer kanału częstotliwości (n=0,2…). Satelity znajdujące się w przeciwległych punktach płaszczyzny orbity (satelity antypodów) mogą przesyłać sygnały nawigacyjne na tej samej nośnej. Jednoczesna obecność satelitów antypodalnych w strefie widzialności pojedynczego konsumenta jest niemożliwa. Odbiornik nawigacyjny użytkownika automatycznie odbiera sygnały z co najmniej 4 satelitów GLONASS i mierzy pseudoodległości do tych satelitów oraz ich szybkości zmian. Równolegle z pomiarami, komunikaty nawigacyjne są wyodrębniane i przetwarzane z sygnałów satelitarnych. W wyniku wspólnego przetwarzania w procesorze odbiornika pomiarów i komunikatów nawigacyjnych obliczane są trzy współrzędne odbiorcy, trzy składowe prędkości jego ruchu oraz dokładny czas.

Skład systemu GLONASS

System GLONASS obejmuje trzy podsystemy (segmenty): podsystem statku kosmicznego (segment orbitalny), kompleks kontroli naziemnej (segment naziemny) i podsystem konsumencki (segment).

Podsystem statku kosmicznego

W pełni rozlokowana konstelacja GLONASS składa się z 24 statków kosmicznych umieszczonych w trzech płaszczyznach orbitalnych. Płaszczyzny są oddalone od siebie o 120 stopni w długości geograficznej i przesunięte względem siebie o 15 stopni w argumencie szerokości geograficznej. Osiem satelitów jest umieszczonych w każdej płaszczyźnie z równomiernym przesunięciem szerokości geograficznej 45 stopni. Satelity znajdują się na orbitach kołowych o nachyleniu 64,8 stopnia i okresie orbitalnym około 11 godzin i 15 minut. Taka konfiguracja konstelacji orbitalnej umożliwia zapewnienie stałej obecności co najmniej 5 satelitów o akceptowalnej geometrii konstelacji w strefie widzialności konsumenta znajdującego się w dowolnym miejscu na Ziemi i przestrzeni okołoziemskiej.

Obecnie podsystem orbitalny GLONASS składa się z 24 działających satelitów i jednego rezerwowego. Jednocześnie zapewnione jest ciągłe pole nawigacyjne ze stałą obecnością 5 ... 8 satelitów GLONASS w strefie widoczności konsumenta. Charakterystyka obserwowalności satelitów GLONASS na szerokościach północnych (> 50 stopni) jest lepsza niż charakterystyka obserwowalności satelitów GPS.

Satelita GLONASS

Wystrzelenie satelitów GLONASS na orbitę jest realizowane przez Rosyjskie Siły Kosmiczne z kosmodromu Bajkonur. Ciężki przewoźnik PROTON wystrzeliwuje jednocześnie trzy satelity. Wyposażenie pokładowe satelity GLONASS obejmuje kompleks nawigacyjny, kompleks kontrolny, systemy orientacji, stabilizacji, korekcji itp. Każdy satelita jest wyposażony w cezowy standard czasu/częstotliwości zaprojektowany w celu utworzenia wysoce stabilnej pokładowej skali czasu i synchronizacji wszystkich procesów w wyposażeniu pokładowym. Komputer pokładowy przetwarza informacje nawigacyjne pochodzące z GCC i przekształca je w format komunikatu nawigacyjnego dla konsumentów.

Komunikat nawigacyjny

Komunikat nawigacyjny jest przesyłany jako część nawigacyjnego sygnału radiowego i zawiera:

• efemerydy satelitów, poprawki częstotliwość-czas do pokładowej skali czasu względem czasu systemowego GLONASS i UTC(SU);


• znaczniki czasu;


• almanach systemu.

Efemerydy to dokładne współrzędne (x,y,z) oraz ich pierwsza i druga pochodna, które opisują położenie satelity w geocentrycznym układzie współrzędnych PZ-90. Almanach zawiera informacje o wszystkich satelitach systemu, a mianowicie: elementy keplerowskie, przybliżone wartości poprawek czasu do czasu pokładowego w stosunku do czasu systemowego oraz oznaki sprawności/awarii każdego satelity.

Kompleks kontroli naziemnej

Konstelacja GLONASS jest kontrolowana przez kompleks kontroli naziemnej (GCC). Obejmuje Centrum Kontroli Systemu (SCC) (Golitsino-2, obwód moskiewski) oraz sieć stacji śledzących i kontrolnych rozproszonych po całej Rosji. Kompleks kontroli naziemnej zbiera, gromadzi i przetwarza informacje o trajektorii i telemetrii wszystkich satelitów systemu oraz wydaje polecenia sterujące i informacje nawigacyjne do każdego satelity. Informacje o trajektorii są okresowo kalibrowane za pomocą dalmierzy laserowych (stacji kwantowo-optycznych) z UMK. W tym celu satelity GLONASS są wyposażone w reflektory laserowe. Synchronizacja wszystkich procesów jest bardzo ważna dla prawidłowego funkcjonowania systemu. W tym celu NKU jest wyposażony w centralny synchronizator (CC), który jest bardzo precyzyjnym standardem czasu/częstotliwości wodoru. Urząd certyfikacji jest zsynchronizowany z krajowym standardem czasu/częstotliwości UTC(SU).

Rozwój podsystemów różnicowych GLONASS w Rosji

Badanie różnicowego trybu nawigacji dla systemu GLONASS w Rosji jest aktywnie prowadzone od końca lat 70., prawie równolegle z rozwojem samego systemu GLONASS. W pracach tych czynnie uczestniczyli naukowcy z Centralnego Instytutu Badawczego Wojskowych Sił Kosmicznych, Rosyjskiego Instytutu Badawczego Instrumentacji Kosmicznych, Rosyjskiego Instytutu Nawigacji Radiowej i Czasu oraz Stowarzyszenia Badawczo-Produkcyjnego Mechaniki Stosowanej. Jednak z różnych obiektywnych przyczyn praktyczna implementacja trybu nawigacji różnicowej w Rosji w postaci podsystemów różnicowych została opóźniona.

Intensyfikacja prac nad różnicowymi trybami nawigacji w Rosji nastąpiła w latach 1990-1991. Należy zauważyć, że obszary zasięgu niektórych zagranicznych różnicowych sieci GPS częściowo obejmują terytorium Rosji i wody otaczających ją mórz. Ponadto niektóre firmy zagraniczne wykazują poważne zainteresowanie rozwojem rosyjskiego rynku konsumenckiego i rozmieszczeniem swoich sieci różnicowych w Rosji. W tych warunkach wzrosło zainteresowanie rosyjskich konsumentów i producentów sprzętu nawigacyjnego trybami nawigacji różnicowej. Dlatego aktywnie rozpoczęto prace nad stworzeniem stacji różnicowych do różnych celów.

Obecnie w Rosji istnieją plany stworzenia lokalnych i regionalnych podsystemów różnicowych obsługujących samoloty i okręty. Ze względu na specjalizację wydziałową, głównie ze względu na wybrane kanały wprowadzania poprawek naprawczych do konsumentów, korzystanie z tych systemów przez inny szerszy krąg konsumentów jest problematyczne. Dlatego należy spodziewać się w przyszłości pojawienia się zamiarów tworzenia innych podsystemów różnicowych w interesie np. wsparcia nawigacyjnego dla transportu lądowego. Tak więc w Rosji można zauważyć tendencję do tworzenia sieci departamentalnych podsystemów różnicowych skoncentrowanych na obsłudze konsumentów określonej klasy. Zgodnie z zasadą generowania informacji korygujących, systemy te mają charakter lokalny, a ich obszary działania nie pokrywają się z terytorium Rosji. Taki rozwój podsystemów różniczkowych na drodze prostego arytmetycznego wzrostu ich liczby trudno nazwać ekonomicznie uzasadnionym. Dlatego po przeprowadzonych badaniach zaproponowano inny sposób rozwoju podukładów różniczkowych.

W 1994 roku Centralny Instytut Badawczy Wojskowych Sił Kosmicznych wraz z Koordynacyjnym Centrum Naukowo-Informacyjnym opracował i zaproponował wariant budowy rozszerzonego podsystemu różnicowego na terytorium Rosji z wykorzystaniem infrastruktury rosyjskiego kompleksu kontroli naziemnych statków kosmicznych . Ten podsystem różnicowy o szerokim obszarze może obsługiwać prawie wszystkich głównych użytkowników systemu GLONASS w Rosji. Zasady działania tak rozbudowanego systemu oraz algorytmy generowania informacji korygujących zostały wcześniej opracowane i przetestowane w praktyce z wykorzystaniem informacji pomiarowych uzyskanych za pomocą naziemnego kompleksu sterowania dla systemu GLONASS, a także w procesie wspólnej pracy eksperymentalnej Centralnego Instytutu Badawczego WKS, KNIT-ów WKS i Rosyjskiej Kompanii Nawigacyjnej i Geodezyjnej na obszarach Dalekiego Wschodu i Azji Południowo-Wschodniej. W wyniku analizy stanu rozwoju podsystemów różnicowych w Rosji i za granicą w 1994 r. stało się jasne, że izolowany rozwój podsystemów różnicowych lokalnych i szerokoszczelinowych nie spełnia współczesnych wymagań. W celu skoordynowania rozwoju poszczególnych podsystemów różnicowych w Rosji oraz z myślą o ich późniejszej integracji w jeden (państwowy) system różnicowy, w 1994 roku zaproponowano opracowanie koncepcji budowy podsystemów różnicowych systemu GLONASS, co znalazło odzwierciedlenie w decyzji międzyresortowej „W sprawie prowadzenia prac nad stworzeniem podsystemów różnicowych różnych poziomów i systemów kontroli integralności. Taka koncepcja została opracowana wspólnie przez Wojskowe Siły Kosmiczne i Ministerstwo Transportu i zatwierdzona w marcu 1996 roku.

Krótki opis koncepcji pojedynczego systemu różnicowego

Koncepcja określa, że ​​rosyjski system różnicowy powinien mieć trójpoziomowy struktura hierarchiczna, w tym ogólnostrefowa policja drogowa, sieć regionalnych policji drogowej, lokalna policja drogowa. Koncepcja zakłada, że ​​każdy poziom RDS jest niezależnym podsystemem zdolnym do autonomicznego rozwiązywania swoich zadań zgodnie z przeznaczeniem. Razem powinny stanowić jeden system, który zapewnia każdemu konsumentowi dokładne informacje nawigacyjne. Pierwszym poziomem struktury RDS jest DPS z szeroką luką. Pełni następujące funkcje: — zbieranie i przetwarzanie informacji ze stacji obserwacyjnych, CCS drugiego i trzeciego poziomu w celu szybkiego dopracowania parametrów regionalnych modeli jonosferycznych, efemeryd i FWP statku kosmicznego GLONASS, a także informacji o integralności system; — przekazywanie niezbędnych informacji z szerokopasmowej policji drogowej do drugiego i trzeciego poziomu CCS lub bezpośrednio do konsumentów; — interakcja z obiektami GLONASS GLONASS (centrum kontroli systemu, sektor kontroli pola nawigacji). Wymagana liczba KKSów I poziomu to 3…5. Każdy KKS pierwszego poziomu jest centrum DPS o szerokim zasięgu. Dokładność wyznaczenia współrzędnych z sygnałów KKS I stopnia wynosi 5–10 m przy odległościach od KKS 1500–2000 km. Naszym zdaniem stworzenie sieci CCS poziomu 1 jest możliwe w oparciu o istniejącą infrastrukturę rosyjskiego naziemnego kompleksu kontroli statków kosmicznych, w tym punkty kontroli statków kosmicznych, system wymiany danych i zaplecze obliczeniowe. Przemawiają za tym następujące okoliczności: - punkty pomiarowe i urządzenia naziemne rosyjskiego kompleksu sterowania statkami kosmicznymi są rozproszone po całej Rosji, co umożliwi stworzenie, w wersji rozszerzonego podsystemu różnicowego, pola różnicowego GLONASS SOS , obejmujący terytorium Rosji i krajów sąsiednich; - kompleks posiada już rozwiniętą infrastrukturę, system gromadzenia i przetwarzania informacji nawigacyjnych w celu kontrolowania statków kosmicznych do różnych celów; - podczas obsługi szerokopasmowego DPS najłatwiej jest zorganizować interakcję systemu GLONASS systemu GLONASS i urządzeń kontroli ruchu w celu utworzenia zarówno korekcyjnych informacji różnicowych, jak i sygnałów ostrzegawczych o naruszeniu integralności. Jednocześnie, w interesie DPS o szerokim zasięgu, mogą być również wykorzystywane informacje z regionalnych i lokalnych DPS.

Drugi poziom składa się z regionalnej (wyspecjalizowanej) policji drogowej, która jest tworzona w celu objęcia określonych obszarów, najbardziej rozwiniętych gospodarczo, z dużą liczbą konsumentów lub obsługi określonych klas konsumentów. Rejony dla rozmieszczenia wojewódzkiej policji drogowej mogą być terenami o dużym natężeniu ruchu (lotniczym, morskim, drogowym, kolejowym), terenami o trudnych warunkach meteorologicznych, terenami prac geodezyjnych itp. Dokładność wyznaczenia współrzędnych za pomocą sygnalizatorów poziomu KKS-2 wynosi 3 ... 10 metrów w odległości od KKS do 500 km.

Trzeci poziom to lokalna policja drogowa rozmieszczona na niektórych obszarach w celu rozwiązywania prywatnych zadań gospodarczych, naukowych i obronnych. Systemy do wykonywania specjalnych (epizodycznych) prac wydziałowych, w tym systemy z przetwarzaniem post-processingu obserwacji, również można zaliczyć do lokalnego DPS. Lokalny DPS może być precyzyjny i zapewniać decymetrową dokładność określeń przestrzennych na odległościach do kilkudziesięciu kilometrów. Mogą być również tworzone w wersjach mobilnych. Istnieje możliwość włączenia pseudosatelitów do DPS III poziomu.

Połączone korzystanie z GPS i GLONASS

Charakterystyka GPS i GLONASS

Parametry		GLONASS
Liczba satelitów	24	24
Liczba płaszczyzn orbitalnych	6	3
Nachylenie orbity, stopnie	55	65,8
Promień orbity, km	26,560	25,510
Okres, godziny:minuty	11:58	11:16
Sygnały, MHz	L1: 1575,42; L2: 1227,60	L1: (1602 + 0,5625n), L2: (1246 + 0,4375n), n = 1,2, …, 24
Częstotliwość kodowania, MHz	C/A 1,023; P 10.23	C/A 0,511; P5.11
System współrzędnych	WGS84	SGS85
Czas	UTC (USNO)	UTC(SU)
Specyfikacja dokładności (95%):
Dokładność pozioma, metry	100	100
Dokładność pionowa, metry	140	150

Tabela podsumowuje cechy GPS i GLONASS, ich struktury sygnału i dane dotyczące dokładności. Oba systemy są dokładnie takie same. Kontrowersje dotyczą sześciu płaszczyzn orbitalnych dla GPS i trzech dla GLONASS, podziału kodu i multipleksacji częstotliwości sygnałów taktowania. Ponieważ GLONASS ma większe nachylenie orbity, daje lepsze wyniki w regionach polarnych.

Jak pokazano w tabeli, każdy system przesyła sygnały na dwóch częstotliwościach. Tylko kod C/A każdego systemu jest dostępny do użytku cywilnego. W GLONASS nie ma celowego zmniejszenia dokładności ze względu na SA. Rzeczywista dokładność każdego z systemów jest znacznie lepsza niż wskazano i wynosi około 30 metrów.

Stany Zjednoczone gwarantują niezmienność struktury sygnału przez 10 lat, Rosja - przez 15 lat, co oznacza niezmienność obwodów odbiorczych. Żywotność satelitów GPS wynosi 7 lat, GLONASS - 5. Ze względu na ograniczenia finansowe utrzymanie rosyjskiego systemu pozostaje wyzwaniem.

GPS i GLONASS - systemy autonomiczne, każdy z własnym standardem czasu. Standardem GPS jest Universal Time Code (UTC), którego amerykański standard znajduje się w US Naval Laboratory. Skala czasu przyjęta przez GLONASS to UTC (SU), narodowy standard Związku Radzieckiego. Różnica między tymi standardami wynosi obecnie 2 sekundy, ale stabilność tej różnicy nie jest gwarantowana. Ponieważ wymagane jest określenie i dokładny pomiar czasu, użytkownik musi być w stanie określić chwilową różnicę między dwoma wzorcami czasu. Problem można sprowadzić do estymacji pozycji przy użyciu dwóch zestawów pseudoodległości, z których każdy zawiera nieznane przesunięcie czasowe. Prowadzi to do wzrostu liczby niewiadomych do 5. W najbardziej ekstremalnym przypadku problem można rozwiązać bez dodatkowej niewiadomej, poświęcając pomiar zakresu między normami. Ale ponieważ połączone wykorzystanie GPS i GLONASS zapewnia nadmiarową ilość informacji, takie sytuacje są niezwykle rzadkie.

Oba systemy wyrażają pozycje swoich satelitów, a tym samym ich użytkowników, w różnych geocentrycznych układach współrzędnych. GPS oparty jest na układzie współrzędnych WGS84; GLONASS - na SGS85. Łączenie układów współrzędnych wymaga oceny transformacji między nimi. Wyniki eksperymentów pokazują, że współrzędne punktów na ziemi wyrażone w różnych układach współrzędnych różnią się nie więcej niż 20 metrów.

Niewielki odsetek (0,4%) użytkowników GPS-21 widzi mniej niż cztery satelity. W przypadku łącznego korzystania z systemów GPS + GLONASS, wszyscy użytkownicy widzieliby co najmniej osiem satelitów w tym samym czasie (przypomnijmy, że do oszacowania pozycji wymagane są co najmniej cztery satelity), a 99% użytkowników widzi 10 lub więcej satelitów, a prawie połowa widzi czternaście lub więcej. Widać, że niektórzy użytkownicy nie są w stanie oszacować swojej pozycji osobno za pomocą GPS lub GLONASS. Dzięki połączonej konstelacji satelitów wszyscy użytkownicy mają nadmiarowe zestawy pomiarów. Powyższy histogram uwzględnia tylko satelity znajdujące się znacznie powyżej horyzontu (>7,5 stopnia).

Dokładność pozycjonowania GPS, GLONASS i ich połączone zastosowanie

	błąd poziomy		Błąd wysokości
GPS (bez SA)	7	18	34
GPS (z SA)	27	72	135
GLONASS	10	26	45
GLONASS+GPS	9	20	38

Dziś trudno znaleźć taką sferę rozwoju społeczno-gospodarczego, w której usługi nawigacji satelitarnej nie mogłyby być wykorzystywane. Najistotniejsze jest wykorzystanie technologii GLONASS w branży transportowej, w tym w żegludze morskiej i rzecznej, transporcie lotniczym i lądowym. Jednocześnie, zdaniem ekspertów, około 80% urządzeń nawigacyjnych jest wykorzystywanych w transporcie drogowym.

TRANSPORTU NAZIEMNEGO

Jednym z głównych obszarów zastosowań nawigacji satelitarnej jest monitoring pojazdów. Ta usługa jest najważniejsza dla firm przemysłowych, budowlanych, transportowych. Sprzęt nawigacyjny odbierający sygnały z systemu GLONASS umożliwia określenie lokalizacji samochodu, odczyty czujników pomiarowych mogą zapewnić zarówno bezpieczeństwo transportu pasażerskiego, jak i wygodę i optymalizację działania pojazdów użytkowych oraz wykluczyć jego niewłaściwe użycie. Wdrożenie systemu pozwala właścicielom flot zredukować koszty utrzymania o 20-30% w ciągu 4-6 miesięcy.

Jedną z technologii wdrożonych w Rosji w oparciu o nawigację satelitarną jest Inteligentny System Transportu (ITS). Obejmuje monitorowanie przewozu ładunków niebezpiecznych, wielkogabarytowych i ciężkich, monitorowanie reżimu pracy i odpoczynku kierowców, zarządzanie i planowanie ruchu pasażerskiego, informowanie pasażerów o transporcie miejskim.

Efektywność wykorzystania usług nawigacji satelitarnej w transporcie lądowym można oceniać według takich kryteriów jak:

• zmniejszenie liczby wypadków drogowych oraz zabitych i rannych w wypadkach drogowych, skrócenie czasu reakcji na wypadki drogowe;
• skrócenie czasu podróży, zwiększenie atrakcyjności transportu publicznego;
• poprawa jakości wydatkowania środków budżetowych.

Zdaniem ekspertów, dzięki wprowadzeniu inteligentnych systemów transportowych wzrost PKB Rosji może osiągnąć 4-5% rocznie.

Monitorowanie i nawigacja oraz technologie informacyjne oparte na usługach systemu GLONASS są wyposażone w transport miejski i publiczny Ałtaju, Krasnodaru, Krasnojarska, Stawropola, Terytorium Chabarowskiego, Astrachania, Biełgorodu, Wołogdy, Kaługi, Kurganu, Magadanu, Moskwy, Niżnego Nowogrodu , Nowosybirsk, Penza, Rostów, Samara, Saratów, Tambow, Tiumeń, Moskwa, republiki Mordowii, Tatarstanu, Czuwaszji. W całej Rosji elementy ITS zostały wdrożone i skutecznie działają w ponad 100 miastach.

SZUKAĆ I RATOWAĆ

Sprzęt odbierający sygnały z satelitów nawigacyjnych jest instalowany w karetkach pogotowia opieka medyczna, a także pojazdy Ministerstwa Sytuacji Nadzwyczajnych. Wsparcie koordynacyjne i czasowe oparte na danych satelitarnych pozwala zespołom medycznym i ratownikom szybciej dotrzeć do miejsc nagłych wypadków, aby zapewnić pomoc ofiarom. Za pomocą GLONASS śledzone są położenie i ruch grup strażaków.

Jednym z obrazowych przykładów wykorzystania globalnej nawigacji satelitarnej w interesie ratowania życia ludzkiego jest system ERA-GLONASS (reagowanie w sytuacjach awaryjnych). Jego głównym zadaniem jest ustalenie faktu wypadku drogowego i przekazanie danych do serwera odpowiedzi. W razie wypadku samochodowego zainstalowany na nim terminal nawigacyjno-telekomunikacyjny automatycznie określa współrzędne, nawiązuje połączenie z centrum serwerowym systemu monitoringu i przesyła dane o wypadku kanałami komunikacji komórkowej do operatora. Dane te pozwalają określić charakter i powagę wypadku oraz przeprowadzić natychmiastową reakcję karetek pogotowia. Wykorzystanie danych z Globalnego Systemu Nawigacji Satelitarnej za pośrednictwem ERA-GLONASS może znacznie zmniejszyć śmiertelność w wyniku obrażeń wynikających z wypadków drogowych.

Kolejnym obszarem zastosowania GLONASS w interesie ratowania życia ludzkiego jest połączenie globalnej nawigacji satelitarnej z Międzynarodowym Systemem Poszukiwawczo-Ratowniczym COSPAS-SARSAT. Ta funkcja jest dostępna w statku nawigacyjnym najnowszej generacji Glonass-K. Już na etapie prób w locie satelita Glonass-K nr 11 w marcu 2012 roku nadał przez repeater tego systemu sygnał alarmowy o rozbitym kanadyjskim śmigłowcu, dzięki czemu uratowano załogę.

NAWIGACJA OSOBISTA

Chipsety z odbiornikami nawigacyjnymi GLONASS są używane w smartfonach, tabletach, aparatach cyfrowych, urządzeniach fitness, trackerach do noszenia, laptopach, nawigatorach, zegarkach, okularach i innych urządzeniach. Nawigacja osobista staje się głównym obszarem zastosowań technologii nawigacji satelitarnej.

Wykorzystanie technologii GNSS przyczyniło się do powstania zupełnie nowych zajęć sportowych i outdoorowych. Przykładem jest geocaching, gra turystyczna wykorzystująca systemy nawigacji satelitarnej, której celem jest odnalezienie skrytek ukrytych przez innych uczestników gry. Innym nowym sportem geotagowania są wyścigi przełajowe do określonych z góry współrzędnych satelitarnych.

Obiecującym obszarem zastosowania technologii GLONASS są systemy społeczne, które zapewniają pomoc osobom niepełnosprawnym lub małym dzieciom. Za pomocą urządzeń nawigacyjnych z interfejsem głosowym osoba niewidoma może określić drogę do sklepu, przychodni itp. Właściciele podobne urządzenia może, w przypadku niebezpieczeństwa lub gwałtownego pogorszenia samopoczucia, wezwać pomoc w nagłych wypadkach, naciskając przycisk paniki. Indywidualny lokalizator satelitarny może pomóc rodzicom w śledzeniu lokalizacji dziecka w Internecie, aby kontrolować jego bezpieczeństwo.

LOTNICTWO

W lotnictwie odbiorniki nawigacyjne są zintegrowane z pokładowymi systemami nawigacji lotniczej, które zapewniają nawigację po trasie i podejście do lądowania w trudnych warunkach meteorologicznych. Nawigacja satelitarna ma ogromne znaczenie dla zapewnienia lądowania małych samolotów na niewyposażonych lotniskach. Systemy nawigacyjne oparte na GLONASS zwiększają bezpieczeństwo nawigacji śmigłowca, zwiększają dokładność nawigacji bezzałogowych statków powietrznych.

TRANSPORT WODNY

Wykorzystanie technologii GNSS do celów morskich/rzecznych w Rosji wynosi zwykle 100%. Zdolność rynku rosyjskiego szacowana jest na 18 560 jednostek transportu wodnego, w tym rzecznych i pasażerskich statków rzecznych i morskich. Technologie GLONASS znajdują zastosowanie w nawigacji podczas eskortowania statków i manewrowania w trudnych warunkach (śluzy, porty, kanały, cieśniny, stany lodowe), nawigacji na śródlądowych drogach wodnych, monitoringu i rozliczaniu floty oraz w akcjach ratowniczych.

Wzrost ruchu na Północnej Drodze Morskiej, który może znacznie skrócić czas dostawy towarów z regionu Azji i Pacyfiku do Europy, prowadzi do wzrostu intensywności żeglugi na obszarze o wyjątkowo trudnych warunkach klimatycznych. W warunkach sztormowych i gęstych mgły bez nawigacji satelitarnej trudno jest zapewnić bezpieczeństwo ruchu statków.

GEODEZJA I KARTOGRAFIA

Technologie GLONASS są wykorzystywane w katastrze miast i gruntów, planowaniu i zarządzaniu rozwojem terytoriów, w celu aktualizacji map topograficznych. Zastosowanie technologii GLONASS przyspiesza i obniża koszty tworzenia map i ich aktualizacji – w niektórych przypadkach nie ma potrzeby wykonywania drogich zdjęć lotniczych czy czasochłonnych badań topograficznych. W Federacji Rosyjskiej aktualna wielkość rynku sprzętu geodezyjnego opartego na GNSS szacowana jest na 2,3 tys.

ŚRODOWISKO

Społeczność naukowa aktywnie wykorzystuje dane nawigacyjne do obserwacji i badań Ziemi. GLONASS przyczynia się do rozwoju metod i narzędzi przeznaczonych do rozwiązywania podstawowych problemów geodynamiki, kształtowania układu współrzędnych Ziemi, budowy modelu Ziemi, pomiaru pływów, prądów i poziomu morza, wyznaczania i synchronizacji czasu, lokalizacja wycieków ropy naftowej, rekultywacja terenu po unieszkodliwieniu odpadów niebezpiecznych.

Sygnały nawigacyjne z satelitów GLONASS odgrywają ważną rolę w badaniu procesów sejsmicznych. Za pomocą danych satelitarnych możliwe jest dokładniejsze ustalenie procesów przemieszczania płyt tektonicznych niż za pomocą sprzętu naziemnego. Ponadto zakłócenia w jonosferze rejestrowane przez satelity nawigacyjne dostarczają naukowcom danych o zbliżających się ruchach skorupy ziemskiej. Globalna nawigacja satelitarna umożliwia więc przewidywanie trzęsień ziemi i minimalizowanie ich skutków dla ludzi. Technologie oparte na GLONASS pomagają również kontrolować drogi i linie kolejowe na terenach podatnych na lawiny na obszarach górskich.

NAWIGACJA W PRZESTRZENI

W przemyśle kosmicznym technologie GLONASS są wykorzystywane do śledzenia pojazdów nośnych, precyzyjnego określania orbit statków kosmicznych, określania orientacji statku kosmicznego względem Słońca, do dokładnej obserwacji, kontroli i wyznaczania celów systemów obrony przeciwrakietowej.

W szczególności sprzęt do nawigacji satelitarnej GLONASS lub GLONASS / GPS jest wyposażony w: pojazd startowy Proton-M, pojazd startowy Soyuz, Breeze, Fregat, górne stopnie DM, statek kosmiczny Meteor-M, Ionosphere, Kanopus-ST, Kondor-E, Bars- M, Łomonosow, a także kolejowych kompleksów mobilnych służących do transportu rakiet nośnych i komponentów paliwa rakietowego.

W branży kosmicznej duża liczba projekty wymagają bardzo precyzyjnej znajomości orbit statków kosmicznych w rozwiązywaniu problemów teledetekcji Ziemi, rozpoznania, mapowania, monitorowania warunków lodowych, sytuacji awaryjnych, a także z zakresu badania Ziemi i oceanów, budowy wysokoprecyzyjnej dynamiczny model geoidy, precyzyjne modele dynamiczne jonosfery i atmosfery. Jednocześnie wymagana jest dokładność poznania położenia obiektów na poziomie jednostek centymetrów, a specjalne metody przetwarzania pomiarów systemu GLONASS z odbiorników znajdujących się na pokładzie statku kosmicznego pozwalają również na skuteczne rozwiązanie tego problemu.

BUDOWA

W Rosji technologie GLONASS są wykorzystywane do monitorowania sprzętu budowlanego, a także monitorowania przemieszczenia jezdni, monitorowania deformacji liniowych obiektów stacjonarnych oraz w systemach sterowania sprzętem do budowy dróg.

Usługi nawigacji satelitarnej pomagają w określaniu lokalizacji obiektów geograficznych z centymetrową dokładnością przy układaniu rurociągów naftowych i gazowych, linii energetycznych, wyjaśnianiu parametrów terenu podczas budowy budynków i budowli, budowa dróg. Według ekspertów krajowych i zagranicznych zastosowanie GLONASS zwiększa efektywność prac budowlanych i katastralnych o 30-40%.

Korzystanie z usług GLONASS pozwala na szybkie przekazywanie informacji o stanie złożonych konstrukcji inżynierskich, potencjalnie niebezpiecznych obiektów, takich jak tamy, mosty, tunele, przedsiębiorstwa przemysłowe, elektrownie jądrowe. Za pomocą monitoringu satelitarnego specjaliści mają aktualne informacje o potrzebie dodatkowej diagnostyki tych konstrukcji i ich naprawy.

SYSTEMY POROZUMIEWANIA SIĘ

GLONASS służy do tymczasowego rejestrowania transakcji pieniężnych w handlu akcjami, walutami i towarami. Ciągły i dokładny sposób rejestrowania przelewów oraz możliwość ich śledzenia jest podstawą działania międzynarodowych systemów transakcyjnych dla handlu międzybankowego. Największe banki inwestycyjne używają GLONASS do synchronizacji sieci komputerowych swoich oddziałów w całej Rosji. MICEX-RTS United Exchange wykorzystuje sygnały czasowe GLONASS do dokładnego rejestrowania kwotowań podczas dokonywania transakcji. Sprzęt GLONASS, wykorzystywany w interesie infrastruktury telekomunikacyjnej, stanowi rozwiązanie problemów synchronizacji sieci komunikacyjnych.

BRONIE

System GLONASS ma szczególne znaczenie dla skuteczności rozwiązywania problemów przez Siły Zbrojne i odbiorców specjalnych. System służy do rozwiązywania zadań wsparcia koordynacyjnego w czasie dla wszystkich rodzajów i rodzajów wojsk, w tym do zwiększenia efektywności użycia broni precyzyjnej, bezzałogowych statków powietrznych oraz dowodzenia operacyjnego i kierowania wojskami.

Artykuł o systemach GLONASS i GPS: charakterystyka systemów satelitarnych, ich cechy i analiza porównawcza. Na końcu artykułu - film o zasadach GPS i GLONASS.

Teraz strefy wpływów są podzielone między rosyjski GLONASS, amerykański GPS (Global Positioning System) i chiński BeiDou, który stopniowo nabiera rozpędu. Wybór systemu do własnego samochodu może być patriotyczny lub może opierać się na kompetentnym rozważeniu zalet i wad tych rozwiązań.

Podstawy komunikacji satelitarnej

Celem każdego systemu satelitarnego jest określenie dokładnej lokalizacji dowolnego obiektu. W kontekście samochodu zadanie to realizowane jest za pomocą specjalnego urządzenia, które pomaga ustalić współrzędne na ziemi, zwanego nawigatorem.

Satelity wchodzące w interakcję z określonym systemem nawigacyjnym wysyłają do niego osobiste sygnały, które różnią się od siebie. Aby dokładnie zdefiniować współrzędne przestrzenne, nawigator potrzebuje informacji z 4 satelitów. Nie jest to więc prosty gadżet samochodowy, a jeden z elementów złożonego mechanizmu pozycjonowania przestrzeni.

Kiedy samochód się porusza, współrzędne zmieniają się w sposób ciągły. Dlatego system nawigacyjny jest przeznaczony do aktualizacji otrzymanych danych i przeliczania odległości w regularnych odstępach czasu.

Korzyść nowoczesne systemy dzięki temu, że mają zdolność zapamiętywania układu satelitów nawet po wyłączeniu. To znacznie zwiększa wydajność instrumentu, gdy nie ma potrzeby każdorazowego ponownego przeszukiwania orbity satelity. Dla kierowców, którzy regularnie uzyskują dostęp do nawigatora, twórcy przewidzieli funkcję „gorącego startu” - najszybsze możliwe połączenie urządzenia z satelitą. Przy rzadkim korzystaniu z nawigatora start będzie „zimny”, czyli w tym przypadku połączenie z satelitą będzie dłuższe i zajmie od 10 do 20 minut.

Systemy budowlane

Chociaż pierwszy satelita Ziemi był rozwojem sowieckim, początkowo narodził się dokładnie Amerykański GPS. Naukowcy zauważyli zmiany w sygnały satelitarne w zależności od jego ruchu po orbicie. Następnie pomyśleli o metodzie obliczania nie tylko współrzędnych samego satelity, ale także związanych z nim obiektów naziemnych.

W 1964 roku wprowadzono wyłącznie wojskowy system nawigacji o nazwie TRANZIT, który stał się pierwszym na świecie opracowaniem tego poziomu. Przyczyniła się do wystrzelenia pocisków z okrętów podwodnych, ale dokładność lokalizacji obiektu obliczono dopiero z odległości 50 metrów. Ponadto obiekt ten musiał pozostać absolutnie nieruchomy.

Stało się jasne, że pierwszy i w tym czasie jedyny nawigator na świecie nie poradził sobie z zadaniem ciągłego określania współrzędnych. Wynikało to z faktu, że satelita, przechodząc na niskiej orbicie, mógł wysyłać sygnały na Ziemię tylko przez godzinę.

Kolejna, ulepszona wersja pojawiła się 3 lata później, wraz z nowym satelitą Timation-1 i jego bratem Timation-2. Razem wznieśli się na wyższą orbitę i zjednoczyli się w jeden system, zwany Navstar. Zaczęło się tak samo, jak rozwój wojskowy, ale potem zdecydowano się udostępnić go publicznie na potrzeby ludności cywilnej.

Ten system nadal działa, z 32 satelitami w swoim arsenale, zapewniając pełne pokrycie Ziemi. Kolejnych 8 urządzeń jest w rezerwie na jakieś nieprzewidziane wydarzenie. Poruszając się w znacznej odległości od planety po kilku orbitach, satelity kończą swój obrót w ciągu prawie jednego dnia.

Nad krajowy system GLONASS zaczął działać w czasach Związku - potężnego państwa o wybitnych umysłach naukowych. Wystrzelenie sztucznego satelity na orbitę zapoczątkowało prace projektowe systemu pozycjonowania.

Pierwszy sowiecki satelita urodzony w 1967 miał być jedynym wystarczającym do obliczenia współrzędnych. Ale wkrótce w kosmosie pojawił się cały system wyposażony w nadajniki radiowe, znany ludności jako Cykada, a wojsko nazwało go Cyklonem. Jej zadaniem było identyfikowanie obiektów w niebezpieczeństwie, co robiła aż do pojawienia się GLONASS w 1982 roku.

Związek Radziecki został zniszczony, kraj był w niebezpieczeństwie i nie mógł znaleźć rezerw, aby przywołać na myśl system high-tech. Cały system obejmował 24 satelity, ale z powodu trudności finansowych prawie połowa z nich nie działała. Dlatego w tamtych czasach, w latach 90. GLONASS nie mógł nawet ściśle konkurować z GPS.

Do tej pory rosyjscy programiści zamierzają wyprzedzić i wyprzedzić swoich amerykańskich odpowiedników, co już potwierdza szybszy obieg naszych satelitów wokół Ziemi. Choć historycznie rosyjski system satelitarny pozostawał daleko w tyle za amerykańskim, ta przepaść zmniejsza się z roku na rok.

Zalety i wady

Na jakim poziomie są teraz oba systemy? Który z nich powinien być preferowany przez zwykłego człowieka na ulicy do codziennych zadań?

W zasadzie wielu obywateli nie obchodzi, z jakiego rodzaju nawigacji satelitarnej korzysta jego sprzęt. Oba są dostępne bez ograniczeń i opłat dla całej ludności cywilnej, w tym do użytku w samochodzie. Z technicznego punktu widzenia szwedzka firma satelitarna oficjalnie ogłosiła zalety GLONASS, który działa znacznie lepiej na północnych szerokościach geograficznych.

Satelity GPS praktycznie nie pojawiają się na północ od 55 równoleżnika, a na półkuli południowej odpowiednio na południe. Natomiast przy kącie nachylenia 65 stopni i wysokości 19,4 tys. km satelity GLONASS dostarczają doskonałe, stabilne sygnały do ​​Moskwy, Norwegii i Szwecji, co jest tak cenione przez zagranicznych ekspertów.

Chociaż oba systemy mają dużą liczbę satelitów na wszystkich płaszczyznach orbitalnych, inni eksperci nadal dają GPS. Nawet z aktywnym programem ulepszania systemu rosyjskiego ten moment Amerykanie mają 27 satelitów w porównaniu z 24 rosyjskimi, co zapewnia większą przejrzystość ich sygnałów.

Wiarygodność sygnałów GLONASS wynosi 2,8 m w porównaniu do 1,8 m dla GPS. Jednak liczba ta jest dość przeciętna, ponieważ satelity mogą ustawiać się na orbicie w taki sposób, że wskaźnik błędów wzrasta kilkakrotnie. Co więcej, taka sytuacja może objąć oba systemy satelitarne.

Z tego powodu producenci starają się wyposażyć swoje urządzenia w nawigację dwusystemową, która odbiera zarówno sygnały GPS, jak i GLONASS.

Ważną rolę odgrywa jakość sprzętu naziemnego, który odbiera i deszyfruje odebrane dane.

Jeśli mówimy o zidentyfikowanych niedociągnięciach obu systemów nawigacji, można je podzielić w następujący sposób:

GLONASS:

• zmiana współrzędnych niebieskich (efemeryd) prowadzi do niedokładności w określeniu współrzędnych, sięgającej 30 metrów;
• dość częste, choć krótkotrwałe przerwy w sygnale;
• namacalny wpływ cech reliefowych na czytelność uzyskanych danych.

GPS:

• odbieranie błędnego sygnału z powodu interferencji wielościeżkowej i niestabilności atmosferycznej;
• istotna różnica między cywilną wersją systemu, która ma zbyt ograniczone możliwości w porównaniu z rozwojem wojskowym.

Dwusystemowy

W sumie na orbicie nieustannie kręci się ponad pięć tuzinów satelitów obu światowych mocarstw. Jak już wspomniano, dobry „widok” 4 satelitów wystarczy, aby uzyskać wiarygodne współrzędne. Na płaskim terenie, na stepie czy w terenie, każdy odbiornik będzie mógł nagrać do kilkunastu sygnałów jednocześnie, podczas gdy w lesie czy terenie górskim komunikacja gwałtownie zanika.

Dlatego celem projektowym jest, aby każde urządzenie odbiorcze było w stanie komunikować się z maksymalną liczbą satelitów. To ponownie przywraca ideę połączenia GLONASS i GPS, która jest już praktykowana w Ameryce dla służb ratowniczych. Bez względu na to, jak rozwijają się relacje między państwami, życie ludzkie jest przede wszystkim, a dwusystemowy chip określi lokalizację osoby w trudnej sytuacji z większą szybkością i jasnością.

Taka synteza uchroni również kierowców przed niemożnością poruszania się po nieznanych obszarach, ponieważ nawigator jest zbyt wolny, aby nawiązać połączenie i zbyt długo przetwarza informacje. Powodem tego jest utrata satelity z powodu banalnych ingerencji: wysoki budynek, wiadukt, a nawet duża ciężarówka w sąsiedztwie. Ale jeśli autonawigator jest wyposażony w chip dwusystemowy, prawdopodobieństwo jego „zamrożenia” zostanie znacznie zmniejszone.

Kiedy ta praktyka stanie się powszechna, nawigator będzie obojętny na kraj pochodzenia systemu, ponieważ będzie mógł jednocześnie śledzić do 40 satelitów, dając fantastycznie dokładną lokalizację.

Film o zasadach GPS i GLONASS: