Главная Новости ГЛОНАСС

ГЛОНАСС 40 лет: этапы развития, текущие задачи и перспективы развития российской системы спутниковой навигации

2022-й стал для ГЛОНАСС юбилейным. Система спутниковой навигации отметила 40-летие с момента своего первого запуска. Прошедшие десятилетия только подтвердили значение для всего человечества глобальной навигации, использование которой в современном мире стало обязательным элементом успешного социального и экономического роста.

Последующее внедрение услуг, предоставляемых спутниковой навигацией для повседневной жизни, определяется прогрессом космической отрасли системы. Пришло время подвести итоги проделанной работы, а также рассказать о трудностях, сопутствовавших распространению национальной системы навигации.

Результаты работы, значение, круг задач

Навигация по спутникам прочно укоренилась практически во всех направлениях повседневной жизни. Встроенный в мобильник приемник упрощает прокладку маршрута, вышки операторов осуществляют прием сигналов, отправляемых с космоса спутниками, которые обеспечивают синхронизацию во время передачи данных на высоких скоростях. Использование беспилотной сельхозтехники позволяет значительно увеличить производительность обработки земельных участков. Координатное позиционирование обеспечивает координацию действий служб спасения при необходимости экстренного реагирования в случае попадания автотранспорта в ДТП. Решение всех указанных задач становится возможным именно благодаря работе ГЛОНАСС.

Она стала первым проектом, позволившим гражданским потребителям использовать два частотных диапазона. Данный факт послужил поводом для бурного прогресса высокоточных технологий в таких сферах, как АПК, строительство, картография, геодезия и стремительно набирающем популярность сегменте беспилотного транспорта.

На данный момент наблюдается серьезный этап цифровых изменений, которым не обойтись без высокоточной синхронизации каждого процесса, детального моделирования поля деятельности. На все эти запросы ГЛОНАСС готова ответить развитием и использованием новых технологий.

В сфере навигации ГЛОНАСС предоставляет нашей стране независимость, что дает предпосылки к динамичному развитию многих отраслей, укреплению безопасности, научных исследованиях и др.

ГЛОНАСС включает в себя высокотехнологичные агрегаты, способные решать большое количество задач. Одна из систем по поиску и спасению КОСПАС-STARSAT работает на платформе национальных космических аппаратов, обеспечивая тем самым полное покрытие земли в глобальных масштабах. Она уже успела хорошо зарекомендовать себя, помогая сохранить жизни в экстренных ситуациях по всему миру. Национальной системой навигации по праву можно гордиться.

Какую значимость для навигации имеет ГЛОНАСС

Постоянно растущие требования потребителей заставляют развиваться систему ГЛОНАСС, которая становится более точной в навигации. Изначально при установлении координат система давала погрешность порядка 20 м. После разработки усовершенствованного наземного комплекса в 2009 г стал возможным трансфер на эфемеридно-временное обеспечение, работающее по беззапросной технологии. Это обеспечило сокращение погрешности почти в 10 раз (до 2,8 м). Но потребители оценивают точность со своей позиции – насколько точно система выдает координаты. Данный параметр определяется на основании различных параметров – геометрии орбитальной группировки, среды передачи сигналов, условий их приема устройствами пользователя, применение навигационного приемника. В итоге потребители могут определять координаты, используя самую простую аппаратуру, работающую на одной частоте, с погрешностью ниже 10 м. Применение многочастотного аппарата, способного исключать воздействие среды распространения позволяет сократить погрешность определения практически втрое.

Для повышения точности требуется использование функциональных дополнений, позволяющих уменьшить погрешность еще в десятки раз.

Качество оказываемых услуг

Ключевые характеристики, на которые ориентируется работа спутникового навигационного комплекса – точность, помехоустойчивость, доступность, функциональность. Орбитальная система позволяет моментально устанавливать координаты в глобальном масштабе при любой погоде с ранее указанной точностью, если потребитель ведет прием сигнала со спутников, расположенных выше 5° с любых направлений.

Основная масса пользователей интересуется навигацией, способной определять координаты в условиях города с точностью менее 2 м., что означает увеличение предельного угла приема сигналов до 25°. Обеспечить запрашиваемые характеристики позволит проектируемый высокоорбитальный комплекс, разрабатываемый на базе «Глонасс-К».

Способность навигационных установок противостоять помехам приобрела свою актуальность сравнительно недавно. Предпосылки для этого создал рост популярности персональных устройств по маскировке помех. Наиболее простой аппарат, способный работать с мощностью 0,1 Вт при подключении к электросети любого автотранспорта готов подавить поле навигации радиусом до трех метров. Решение задачи заключается во внедрении следующего поколения навигационного оборудования.

Успешность выполнения задач

Главными сферами, превалирующими в практическом применение ГЛОНАСС, по традиции являются связь и телематика. С годами все больше возрастает потребность в оборудовании для оказания геодезических услуг, а также в сфере АПК, где требуются системы автоматического управления сельхозтехникой. Активными темпами развивается строительство, энергетика – впрочем, по своим масштабам они все еще уступают вышеназванным сферам.

Получившая распространение программа импортозамещения не обошла стороной и систему навигации. В этой сфере наметился определенный прогресс, заключающийся в выводе на орбиту трех спутников «Глонасс-К», разработанных по программе замещения импорта, стартовавшей в 2014 г.

Основные достоинства высокоорбитального сегмента, перспективы его развития

В ближайшее время планируется запуск шести единиц «Глонасс-В» по трем плоскостям, это сделает доступнее навигацию в условиях города и увеличить на четверть точность навигации для РФ и территории Восточного полушария. Для формирования орбит используются две наземные трассы. Разработка «Глонасс-В» проходит на основании уже имеющихся в распоряжении «Глонасс-К». Агрегаты займутся транслированием исключительно новых сигналов, выполняя их ранжирование по кодам.

На данном этапе компания-разработчик находится на этапе проектирования эскизов. На следующий год планируется переход к рабочей документации, далее начнется конструирование первых аппаратов.

Перспективы развития

Одними из основных направлений развития национальной системы является снижение стоимости и расширение функциональной возможности используемых аппаратов. Сконструированные «Глонасс-М» не покидают орбиту значительно дольше предписанных им гарантийных сроков эксплуатации, из-за чего новые аппараты позже вводятся в строй.

Техрешения, закладываемые современными проектировщиками, должны отвечать запросам потребителей не только в наше время, но и на следующие десятилетия. Спутники IV поколения «Глонасс-К» относятся к категории комплексных, многофункциональных аппаратов. Замена агрегата по окончанию ресурса только одной их целевых нагрузок нерациональна и экономически невыгодна. По этой причине разработка малых навигационных аппаратов, способных расположиться на одной орбите с оборудованием IV поколения, позволит обеспечить необходимую гибкость в решении поставленных задач с наименьшими расходами.

Отечественные навигационные технологии помогут улучшить качество и безопасность пассажирских перевозок

В рамках прошедшего форума «Общественный транспорт 2022» компания «ГЛОНАСС» поделилась планами касательно использования новых навигационных технологий, а также актуальности их масштабирования. Указанные меры помогут повысить эффективность работы общественного транспорта, сделать пассажироперевозки еще более безопасными.

Выступая в рамках секции И. Чурсин подчеркнул, что в современных реалиях вопросы общественной безопасности, а также охраны имущества в области пассажирского транспорта решаются усилиями кнопки SOS, интегрированной с «ЭРА-ГЛОНАСС» и отрядами вневедомственной охраны. Это позволяет без дополнительных расходов на оборудование позаботиться о безопасности как пассажиров, так и самого транспортного средства. Проект уже прошел апробацию в ряде регионов РФ, где показал отличные результаты в плане быстроты реагирования. Кроме того, функциональные возможности оборудования обеспечивают координацию со службой 112.

Отдельного внимания удостоилось развитие мер повышения безопасности на стремительно набирающих популярность устройствах нового поколения, таких как электросамокаты и моноколеса, недавно вошедшие в ПДД. Дополнение их навигационными модулями, а также постановка на учет поможет серьезно сократить количество краж, благоприятно скажется на обеспечении безопасности движения электросамокатов. Показатель за второе полугодие 2022 г. показал существенный рост количества аварий в сравнении с предыдущим периодом (370 ДТП, погибло 6 человек, ранено 382).

Богатые функциональные возможности системы дополняются ее надежной и бесперебойной работой. ГЛОНАСС придерживается принципов достоверности, доступности, неизменности информации, поставляемой экстренным службам, подконтрольным ведомствам. Ежегодно наблюдается неуклонный рост числа подключаемых автомобилей. Компания отмечает важность недопущения неправомерного внешнего управления ТС, в первую очередь общественного назначения. В последние годы особую важность приобретает и аспект защиты данных, а также локализации инфосистем на внутренних ресурсах. На смену зарубежным навигационным сервисам должны прийти отечественные решения, такие как «Мониторинг ЭРА» для работы с транспортом и грузами.

В рамках конференции «Цифровая трансформация пассажирских перевозок в городах» представитель компании поделился подробной информацией касательно роли «ЭРА-ГЛОНАСС» в вопросах контроля за транспортом, осуществляющим перевозку людей и опасных грузов. Также были отмечено удобство систем диспетчеризации транспорта и учета оплаты за проезд. Программные решения позволяют обеспечить все необходимые расчеты, интегрируясь с инфосистемами на городском либо региональном уровне. Анализ обрабатываемой информация позволяет оптимизировать работу по формированию билетного меню, а также пассажиропотоку.

Под своей эгидой форум собрал большое количество представителей Правительства, органов исполнительной власти, финансовых организаций, IT-компаний и т.д. «ГЛОНАСС» приняла участие в роли партнера прошедшего мероприятия.

Новые наземные станции помогут повысить точность работы ГЛОНАСС

Гендиректор «Радиосвязи» поделился информацией о разработке наземных станций, призванных повысить точность работы ГЛОНАСС. Оборудование будет располагаться на земле, работая в беззапросном режиме. Благодаря ему станет возможным более точная коррекция орбитального положения спутников. В свою очередь, это позволит повысить точность навигационного оборудования. На данный момент проводится тестирование работы систем с новым режимом, в скором времени разработки будут переданы заказчику.

Четыре беззапросные станции прошлого поколения были размещены на просторах Антарктиды. Разработка планов по дальнейшему размещению приборов находится в ведении ИСС им. Решетнева. Согласно потребностям будет корректироваться и график изготовления новых станций.

Как известно, ГЛОНАСС служит источником навигационной информации, незаменимой для нужд наземного, морского, воздушного, космического транспорта. Она востребована во многих отраслях промышленности: авиации, аграрном и строительном секторах, картографии, позволяет устанавливать положение космических аппаратов, людей, животных, помогает спасать жизни попавших в аварии и катастрофы. Обеспечить бесперебойную работу позволяют всего 24 спутника, размещенных на средневысотных орбитах.

Строительство наземных станций позволит повысить точность ГЛОНАСС

Строительство наземных станций, над созданием которых работали отечественные специалисты, позволят сделать ГЛОНАСС более точным. Об этом стало известно из интервью гендиректора «Радиосвязи» Р. Галеева, который отметил, что речь идет о беззапросных наземных станциях измерения, посредством которых корректируется положение спутников в космосе.

По словам Галеева, от точности размещения спутников в космосе зависит точность наземной навигации. Сейчас специалисты заняты созданием новых систем, обеспечивающих измерения данного класса, вскоре планируется их передача заказчику.

Как известно, в качестве места установки прошлого поколения беззапросных станций была выбрана Антарктида. Для них специалистами ЦНИИмаш был создан программный софт, позволяющий оптимизировать точность спутниковой системы навигации. Такие результаты были получены благодаря обработке данных, поступающих на сеть беззапросного оборудования Роскосмоса.

 

«ГЛОНАСС» обеспечит рост качества и безопасность пассажироперевозок

На одном из прошедших форумов ГЛОНАСС поделился планами относительно распространения технологий в сфере навигации с целью усиления безопасности перевозок, а также роста эффективности управления транспортом.

По сообщению гендиректора компании Игоря Чурсина в настоящий момент для охраны имущества, обеспечения безопасности пассажироперевозок предусмотрена установка кнопки SOS. Она подключается к единой инфосистеме «ЭРА-ГЛОНАСС». Также безопасность обеспечивается территориальными отделами Росгвардии.

При наличии «ЭРА-ГЛОНАСС» автовладелец может интегрировать ее с охранным комплексом ТС. Процедура не требует покупки дополнительного оборудования. Проект прошел тестирование в ряде регионов, где показал отличные результаты по высокой скорости срабатывания в случае происшествий. При необходимости функционал системы допускает координирование со службой 112.

Во время своего выступления Чурсин выделил аспекты перспективных мер, которые помогут повысить безопасность использования трендовых средств передвижения – электросамокатов, моноколес, недавно добавленных в пункты ПДД. Оборудование их модулями навигации в дополнение к постановке на учет сократит кражи, а также уменьшит рост количества аварийных ситуаций на дорогах.

В качестве подтверждения была приведена статистика МВД РФ, из которой следует, что в первое полугодие 2022 г. произошло около 370 ДТП, в которых участвовали вышеназванные ТС. Всего в происшествиях пострадало 382 человека, 6 погибли. Подобная статистика существенно превышает данные, опубликованные годом ранее.

Отмечая возможности применения системы навигации «ЭРА-ГЛОНАСС», Чурсин еще раз сделал акцент на ее высокой надежности. Система обеспечивает достоверность транслируемой информации всем заинтересованным экстренным службам, а также остальным ведомствам. Данные находятся в общедоступном формате и не могут быть скорректированы. Количество автотранспортных средств, подключаемых к «ЭРА-ГЛОНАСС», постоянно увеличивается. Не стоит забывать о таком моменте, как риски несанкционированного внешнего подключения либо управления ТС. Когда речь заходит об общественном транспорте, такие угрозы должны ставиться во главу угла. Сложившаяся геополитическая обстановка еще раз отметила важность обеспечения защиты информации при трансляции сведений, а также необходимость локализации инфосистем внутри страны.

Чтобы сформировать доверенную среду, а также обеспечить безопасность транспорта, необходимо замещать установленные на авто иностранные системы навигации российским оборудованием. Для услуги контроля может использоваться «Мониторинг ЭРА», разработанная на базе «ЭРА-ГЛОНАСС».

В процессе выступления также были отмечены достоинства системы диспетчеризации ТС, позволяющей управлять движением в on-line режиме, и схема оплаты за проезд. Установка продукта помимо расчетов за поездки обеспечивает интеграцию городских и региональных инфосистем. Данные могут применяться для оценки пассажиропотока, построении билетного меню и т.д.

Что такое глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС)?

ГЛОНАСС – система спутниковой навигации, обеспечивающая точную навигацию по времени для неограниченного количества пользователей, находящихся на земле и море, в воздухе и даже космосе. С ее помощью можно определить локализацию, а также скорость объектов вне зависимости от места их нахождения.

Стартом для начала проведения работ в сфере спутниковой радионавигации стал пуск первого в мире ИСЗ, состоявшийся в 1957 г. Использовать его для навигационных целей предложил профессор В. Шебшаевич, проводивший исследования в сфере применения радиоастрономических методов управления самолетами.

В следующем десятилетии проводимые исследования нашли применение в проекте «Цикада» –низкоорбитальной отечественной системе, ориентированной на морскую/воздушную навигацию.

В 1967 г. по результатам исследований был построен и запущен навигационный спутник, получивший название «Космос-192». Работы в данном направлении велись активно, и в 1979 г. «Цикада», включающая уже четыре спутника, официально начала свою работу.

Особого успеха низкоорбитальная спутниковая навигация достигла в морском деле, что привлекло к ней дополнительное внимание. Появилась потребность в разработке универсальной системы навигации, отвечающей запросам большинства потенциальных пользователей. Началом разработки такой системы стало постановление советского правительства, принятое в 1976 г.

В состав орбитальной группировки были включены 24 среднеорбитальных спутника, вращающихся на высоте от 19,1 тыс. км.

Высокоорбитальная навигационная система получила название «ГЛОНАСС». Ее летные испытания прошли в 1982 г. с запуском одноименного космического спутника. Проект продолжал постепенное развитие, запуская каждый год по одному-два спутника. К началу 1989 г. он насчитывал уже 6 орбитальных аппаратов. В 1993 г. количество орбитальных аппаратов выросло до 12, а в 1996 г. орбита приняла все 24 спутника, обеспечивающие покрытие всей Земли. Огромным недостатком системы на тот момент было практически полное отсутствие навигационных приборов гражданского типа, а также гражданских потребителей.

Трудные времена второй половины 90-х гг. привели к практически полной деградации ГЛОНАСС в силу отсутствия восполнения системы. На 2002 г. орбита насчитывала всего 7 спутников, что не позволяло ГЛОНАСС обеспечивать даже минимальные потребности в навигации на территории России. По точности позиционирования система значительно проигрывала способностям американского аналога – навигационной системе GPS, космические спутники на тот момент могли активно существовать всего 3-4 года.

Значимым моментом для системы стало принятие распоряжения правительства в 1999 г., по которому ГЛОНАСС определялась в качестве объекта двойного назначения. Ее можно было применять как для научных и бытовых целей, так и использовать для обеспечения безопасности страны. Спустя два года стартовала федеральная программа, получившая название «Глобальная система навигации». Она действовала до 2012 г. и позволила полностью восстановить мощности орбитальной группировки.

По окончании указанного срока развитие системы проходило под эгидой сменившей предшественницу федеральной программы сроком действия до 2020 г. Ее ключевым направлением стало расширение влияния спутниковых технологий на все категории потребителей, включая научные и коммерческие.

Современная структура орбитальной группировки насчитывает 24 орбитальных аппарата, перемещающихся по единой траектории с интервалом в 8 суток. В результате создается навигационное поле постоянное на Земле, а также прилегающем космическом пространстве. Само же оборудование работает очень устойчиво, что позволяет не использовать корректировку орбит аппаратов. На осень 2022 года ГЛОНАСС насчитывала 26 спутников, 22 из них применяются по целевому назначению.

Сами аппараты также продолжают совершенствоваться, становиться все более сложным и функциональными. К примеру, если на 2005 г. срок их эксплуатации составлял всего три года, то у современных моделей он увеличен уже до 7, и даже 10 лет (модели «Глонасс-М» и «Глонасс-К»). Модели с литерой М собраны из импортных комплектующих на 80%, в то время как более долговечные варианты с литерой К более чем наполовину базируются на электронных отечественных разработках. Кроме того, они более легкие и функциональные. Помимо обработки сигналов навигации они обеспечивают передачу данных аварийных радиобуев КОСПАС-САРСАТ.

Сейчас специалисты постоянно работают над вопросами модернизации спутников навигации «Глонасс-К2», способных подавать больше сигналов навигации, это повышает качество и статус навигационного обслуживания в РФ.

Зимой 2021 г. гендиректор корпорации «Роскосмос»оценивал точность спутников «ГЛОНАСС» в 2,6 м., новейшие разработки «Глонасс-К2» способны уменьшить этот показатель до 1,3 м. Отдельного внимания заслуживают работы по усилению помехоустойчивости, имеющие приоритетное значение.

«Глонасс-К2» впервые поднялся в воздух в конце 2022 г. Модернизированные аппараты составят основу спутниковой навигационной группы до 2050 г.

Потребительское навигационное оборудование включает приемники, а также обрабатывающие устройства, обеспечивающие прием сигналов навигации и проведение расчетов соответствующих показателей (координаты, время, скорость). Посредством потребительских навигационных устройств проводятся беззапросные измерения, принимаются и обрабатываются навигационные данные. В них приводятся данные о местоположении спутника, а также текущем времени.

Проведенная обработка сообщений навигации позволяет установить координаты потребителя, базовые векторы скорости перемещения, «привязать» временную шкалу потребителя.

В состав интерфейса входят радиолинии на частотном L-диапазоне. Модели «Глонасс-М» на поддиапазонах L1/L2 проводят изучение навигационных сигналов, доступных потребителям всех категорий, а также сигналы, поступающие в распоряжение исключительно специальных потребителей. Для модуляции сигнала высокой точности используется особый код, используемый Минобороны РФ.

Сегодня существует огромный перечень задач в сфере навигации, а также использования спутниковых технологий, требующих продолжать совершенствование системы, модификацию потребительского навигационного оборудования. Прежде всего, это касается высокоточного позиционирования, предполагающего обеспечение высокой точности в режиме real-time. Еще одной сферой влияния становится безопасность эксплуатации всех видов транспорта (наземного, воздушного, морского). Навигационные решения должны стать более быстрыми, а ГЛОНАСС –помехоустойчивым. Разработано немало применений, где навигационное оборудование, принимающее сигналы, должно иметь компактные габариты в сочетании с высокой чувствительностью.

На данный момент развитие проекта находится в ведении Госкорпорации «Роскосмос», а также АО «РКС».

Спутниковая навигация совершенствуется посредством улучшения спутников, развития дополнительных модулей, обеспечивающих потребителей нужными сведениями. Благодаря им повышается точность позиционирования, основанная на характеристиках времени, скорости движения, пространственном положении.

В качестве таких модулей используется система дифференциальной корректировки и мониторинга. Благодаря ей самолеты гражданской авиации получают навигацию высокой точности (SBAS), что позволяет им заходить на посадку. Среди наиболее важных элементов СДКМ отмечается сеть унифицированных станций по сбору изменений (УССИ), в охват которой входит вся территория России, а также близлежащих государств. На текущий год сеть насчитывала 46 станций, расположенных на территории РФ, а также 7 УССИ в зарубежных странах, включая Южную Америку и даже Антарктиду.

В планах Роскосмоса повысить точность позиционирования до 10 см уже после 2030 г. Получить бесплатный доступ к гражданским сигналам смогут как отечественные, так и зарубежные потребители, какие-либо ограничения для этого вводиться не будут.

В наше время сложно подобрать сферу или область, где не требуется спутниковая навигация. Самой востребованной отраслью, использующей данные технологии, является транспортная сфера. Согласно аналитическим данным, свыше 80% навигационного оборудования установлено и используется на автотранспорте. Еще одной сферой использования ГЛОНАСС для спасения жизни человека стало сотрудничество в рамках КОСПАС-САРСАТ.

Таким образом, ключевой сферой использования технологий навигации по спутнику является персональная навигация.

На сегодняшний день данные технологии являются востребованными в самых разных областях. Помимо транспортной отрасли без них не обходятся кадастровые службы, картография, управление по развитию территорий. Не обходятся без них и при проведении различного рода исследований, наблюдений за планетой Земля. ГЛОНАСС также находит применение в космической сфере, строительстве, в аграрном секторе.

«Эра-Глонасс» фиксирует увеличение подключений авто, ввезенных по параллельному импорту

Система «Эра-Глонасс» в декабре показала существенное увеличение количества подключений машин, ввезенных в рамках параллельного импорта. Если сравнивать с осенними месяцами, то имеет место семикратный рост, в абсолютных единицах это около 200 авто с сутки.

Напомним, что с октября 2022 г юрлица и ИП обязали оснащать ввезенные в страну авто устройством вызова экстренных служб. В феврале данное требование будет распространено и на  физлиц, купивших машину за рубежом. Представители ГЛОНАСС сообщили, что в рамках данных требований на данный момент к системе подключено уже свыше 2 тысяч ввезенных транспортных средств.

В целом «Эра-Глонасс» обслуживает уже почти 10 миллионов авто. Интервал поступления экстренных вызовов от автомобилистов не превышает трех секунд. Свыше четверти миллиона из них послужили поводом для выезда спасателей с целью оказания помощи лицам, попавшим в ДТП.

Значение ГЛОНАСС для современного мира

Функция определения местоположения присутствует в каждом современном смартфоне. При этом пользователи даже не задумываются, что любое изменение сведений касательно вашего перемещения связано с работой десятков спутников, расположенных на околоземной орбите, наземных станций, а также целой команды специалистов. Их усилия направлены на то, чтобы составлять для пользователей удобный маршрут и сообщать о его удачном завершении. В России определением местоположения занимается отечественная спутниковая система – ГЛОНАСС.

С чего все начиналось

Знаковым для российской системы позиционирования стал конец 1976 года, когда было принято специальное постановление правительства. Согласно ей на свет появилась оборонная навигационная система «Ураган». Ее стартовый спутник был выведен на орбиту в октябре 1982 г. В силу своей трудоемкости вывести на орбиту работоспособное оборудование в количестве 12 единиц получилось только весной 1991 г. Спустя два года российская система навигации была принята в эксплуатацию, что дало определенный толчок в развитии и значительно ускорило процесс – всего 3 года спустя был получен полный комплект космических аппаратов (24 единицы), обеспечивающих полноценную работу системы.

Дальнейшие финансовые трудности того времени негативно отразились на обновлении спутников – к новому тысячелетию на орбите от «Урагана» насчитывалось всего 6 спутников. Этого было недостаточно, чтобы система продолжила нормально функционировать.

 

В 2001 г. была принята федеральная программа о глобальной системе навигации. В планах проекта было полное восстановление российской навигационной системы. Через 24 месяца стартовали запуски «Глонасс-М». В 2010 г. получилось развернуть группировку, обеспечивающую покрытие всей планеты.

Сегодня на околоземной орбите вращаются 26 функционирующих аппаратов ГЛОНАСС. Из них в работе находятся 22 спутника, 2 – оставлены на орбитальный резерв, 1 – в стадии подготовки, 1 – выведен из обращения. В октябре нынешнего года в Плесецке стартовал «Союз-2.1б», обеспечивший запуск спутника навигации «Глонасс-К». Это модифицированная модель космического аппарата, собранная из преимущественно отечественных компонентов.

В планах – проведение пошаговой замены работающих спутников более продвинутыми аналогами. Также планируется ввести дополнительные каналы трансляции сигналов системы ГЛОНАСС и значительно сократить погрешность позиционирования, которая в наши дни составляет 2,8 м.

Особенности работы

Спутники вращаются на высоте до нескольких тысяч км. ГЛОНАСС приспособлен к работе с более высокими значениями, высота орбиты в данном случае составляет 19,4 км. Такие цифры основаны на географическом расположении самой России. Из любого региона при отсутствии облачности одновременно будут видны от 4-х и более спутников.

Каждый аппарат транслирует сигналы, принимаемые чипом, интегрированным в смартфон. Такая работа обеспечивает возможность определения местоположения устройства и пользователя. Если рассмотреть этот момент подробно, то по заданным позициям каждого спутника системы навигации выполняются вычисления координат местонахождения смартфона. Чем точнее будут данные относительно положения спутника, тем достовернее будут расчеты, которые находятся в ведении наземных служб. Секрет кроется в неизменной смене положения спутников (и человека), а при определении геолокации важна каждая мелочь.Не искать спутники, не требовать получения новых данных позволяют технологии «горячего старта».

Спутники навигации осуществляют трансляцию данных касательное своего местонахождения. Сведения представлены двумя различными типами. В первом из них – альманахе – присутствуют сведения об орбитах спутников, при этом каждое устройство осуществляет передачу альманаха оставшимся аппаратам. Данные в альманахах не очень точные, остаются действительными в течение нескольких месяцев.

Трансляция второго типа – эфемерида – предусмотрена только по самому устройству. Это информация, в которой присутствуют корректировки орбит и текущего времени с высокой точностью. Благодаря этим данным обеспечивается точное установление локализации. Эфемериды передаются с интервалом в 30 секунд. Наверняка вы не раз замечали, что смартфон ошибается с определением места непосредственно после включения навигатора, а точные координаты появляются спустя некоторое время? Именно тогда и происходит прием данных, полученных через эфемериды.

Когда происходит «холодный старт» – спутник включается после продолжительного перерыва либо при большом удалении от прежнего места, сам смартфон обнуляет поиск аппарата: ищет сигналы, принимает альманах с первого спутника, после чего следует поаппаратная передача эфемерид. После этого определение координат становится точным.

Улучшить скорость работы оборудования, избежать негативного влияния плохой видимости (в помещениях, неподалеку от высотных зданий, заслоняющих небо и т.д.) применяется А-GPS. Это общее название для всех похожих систем, отвечающих за ускорение геопозиционирования, не имеющее отношения к американской GPS. При работе ряд данных, требуемых для выполнения расчетов, а также установления местоположения, транслируется GPS-приемнику с использованием дополнительного канала связи. Такая работа обеспечивает значительное ускорение сроков эффективного старта навигационного оборудования.

Сочетание удобства с безопасностью

ГЛОНАСС выступает не только в роли удобной системы для повседневного использования, оптимального навигационного оборудования для путешествий, работы в такси. Это важный элемент глобальной безопасности страны. Современные смартфоны позволяют применять многие международные системы навигации: европейскую Galileo, американскую GPS, китайскую Biedou. Наличие собственной системы в данной сфере позволяет стране выйти на более высокий уровень.

При отсутствии у России спутниковой навигации подобного уровня (ГЛОНАСС составляет достойную конкуренцию зарубежным аналогам), не исключается совершенно иное развитие сценария в условиях современной обстановки. С большой долей вероятности пришлось бы иметь дело с активными угрозами касательно отключения страны от спутниковой навигации. Как минимум тут не обошлось бы без снижения точности сигнала.

С развитием современных технологий сложно точно установить количество разнообразных сервисов, применяющих в своей работе спутниковую навигацию. Большинство из них используются для улучшения качества жизни человека: геодезия, беспилотники, мобильные игры. Стоит только представить себе поиск маршрута при помощи бумажной карты!

Отдельного внимания заслуживает система экстренного аварийного реагирования– ЭРА-ГЛОНАСС. Механизм находится на стадии внедрения, но уже успел продемонстрировать собственную эффективность: с его помощью спасаются людские жизни, благодаря точной подаче сигнала с координатами авто в службу спасения при происшествии. Но без спутников и ГЛОНАСС – удобной, надежной отечественной системы, и данный сервис оказался бы недоступным для использования.

Как развивается система спутниковой навигации ГЛОНАСС

Уходящий 2022 год для отечественной системы ГЛОНАСС юбилейный. 40 лет назад были запущены первые спутники системы. Прошедшие годы только укрепили правильность решения и взятого курса на глобальную навигацию, услуги которой сегодня являются обязательным условием социально-экономического развития.

Дальнейшее распространение услуг глобальной навигации на повседневную жизнь определяется развитием космического комплекса, управляемого Решетневской фирмой. С какими сложностями пришлось столкнуться отечественной системе навигации за время своего существования, в каких отраслях жизни она оказалась наиболее востребованной – об этом в своем интервью расскажет Сергей Карутин, генеральный конструктор системы ГЛОНАСС.

– На юбилей принято подводить итоги. Сергей Николаевич, каких результатов добилась система ГЛОНАСС и насколько она важна? В чем заключаются ее основные задачи?

– Спутниковая навигация присутствует практически во всех сферах нашей повседневной жизни. Мы строим маршруты движения, используя навигационный приемник, встроенный в обычный смартфон. Вышки сотовых операторов принимают сигналы навигационных спутников, что позволяет им синхронизировать свою работу при трансляции данных на высокой скорости. Беспилотная сельхозтехника значительно увеличивает производительность обработки плодородных земель. Благодаря высокой точности в установлении координат обеспечивается слаженная работа служб спасения при экстренном реагировании на ДТП. Эти и многие другие процессы становятся доступными благодаря работе российской системы ГЛОНАСС.

ГЛОНАСС является первой системой, предоставляющей обычным потребителям сигналы навигации в двух частотных диапазонах. Это определило направление развития высокоточных технологий в строительстве, геодезии, сельском хозяйстве, картографии, а также в стремительно развивающейся отрасли беспилотного транспорта.

Современная отечественная экономика переживает этап цифровой трансформации, что требует высокой точности при синхронизации каждого процесса, построения детальной модели пространства, в котором проходит наша деятельность. Отвечая на данный запрос, ГЛОНАСС обеспечивает передачу национальной временной шкалы UTC(SU) и геоцентрической системы координат ПЗ-90.

Российская система ГЛОНАСС делает нас независимыми в области навигации. Это обеспечивает необходимые условия для планомерного социально-экономического развития, безопасности и обороны, проведения научных изысканий.

Стоит отметить, что космические спутники ГЛОНАСС – это сложные высокотехнологичные, многофункциональные аппараты, работающие на средних орбитах. В основе работы наиболее гуманной космической системы поиска и спасания КОСПАС-SARSAT лежит платформа наших спутников для размещения своих передатчиков, что позволяет получить глобальное покрытие всей земной поверхности.

Важный факт: при проведении летных испытаний передатчик спутника «Глонасс-К» №11Л спас жизни экипажа и пассажиров вертолета, который потерпел крушение в горах Канады. Нашей навигационной системой действительно можно гордиться.

– Насколько развитие ГЛОНАСС позволило повысить точность навигации? Какие сейчас параметры у системы?

– Точность позиционирования по сигналам ГЛОНАСС повышается планомерно, отвечая на актуальные требования потребителей. Изначально погрешность в определении координат системой составляла около 20 м. В 2009 году был создан модернизированный наземный комплекс управления, что обеспечило переход на технологию эфемеридно-временного обеспечения без запросов. Космический комплекс позволил уменьшить погрешность навигации до 2,8 м. Но потребители проводят оценку точности по-своему. Им важна точность при определении их координат, а этот параметр находится под влиянием геометрии орбитальной группировки, среды передачи сигналов спутников, условий приема этих сигналов оборудованием потребителя и его особенностями. В совокупности все эти факторы позволяют потребителям устанавливать координаты, применяя наиболее простую одночастотную аппаратуру, получая погрешность до 9,5 м. Если исключить влияние среды распространения в многочастотном оборудовании, погрешность снизится втрое – до 3,5 м.

Над дальнейшим повышением точности работают функциональные дополнения – с их помощью можно определять координаты с точностью до 0,03 м. Перспективы их развития – тема отдельного разговора, сегодня хотелось бы отметить достижения, которых удалось добиться основе всей системы: космическому комплексу.

– Какие критерии лежат в основе определения качества услуг ГЛОНАСС, и на каком уровне они находятся?

– Основными количественными параметрами навигационной услуги ГЛОНАСС выступают точность, доступность для потребителей, стойкость к помехам и рабочая зона. Действующие спутники на орбите обеспечивают моментальную всепогодную навигацию глобального масштаба с вышеназванными погрешностями. Но при этом должно соблюдаться условие приема потребителем сигналов со спутников, расположенных выше 5° над уровнем горизонта с любого направления.

В то же время, для основной массы потребителей необходимо обеспечить навигацию с точностью до 2 м в окружении плотной городской застройки. Это значит, что показатель минимального угла приема сигналов должен быть увеличен в пять раз – до 25° над уровнем горизонта. Чтобы получить подобные параметры, в прошлом году стартовало проектирование высокоорбитального космического комплекса ГЛОНАСС. За основу была взята платформа спутника «Глонасс-К».

Требование повысить устойчивость к помехам навигационной услуги стало актуальным не так давно. Основным фактором стало активное применение персональных устройств постановки этих помех. Самый простой прибор, обеспечивающий маскирующие помехи мощностью 0,1 Вт, подключенный к бортовой сети электропитания авто, способен подавить навигационное поле в радиусе до 3 м. Для решения данной задачи потребуется внедрение нового поколения приемников навигации.

– Насколько широким является использование услуг ГЛОНАСС в масштабе последнего десятилетия? В какой сфере можно наблюдать наиболее активный скачок роста за последние годы?

– Услуги ГЛОНАСС находят практическое применение в основном в области связи и телематики. В последнее время наблюдается активный рост рынков геодезических приборов, систем автоуправления сельхозтехникой. Не менее активно идет развитие строительства и энергетики, однако масштабы данного рынка несколько уступают всем вышеперечисленным областям.

– Каких успехов удалось достичь в работе по импортозамещению комплектующих спутников навигации?

– Все проходит планомерно: на орбите находятся три спутника «Глонасс-К», разработанных и собранных в рамках проекта импортозамещения, который стартовал в 2014 г.

– Сергей Николаевич, какие преимущества будут у высокоорбитального сегмента? Что планируется в его создании и на каком этапе проходят работы в данный момент?

– В наших планах – запуск шести аппаратов «Глонасс-В» в трех плоскостях. Это позволит получить нужную доступность в городах, а также увеличит на 25% точность навигации в России и Восточном полушарии. Создание аппаратов «Глонасс-В» происходит на базе «Глонасс-К», эти спутники будут транслировать только новые сигналы с кодовым разделением.

Сегодня специалисты Решетневской фирмы работают над разработкой эскизных проектов данного космического комплекса. В следующем году стартует этап разработки рабочей документации, после чего можно будет перейти к созданию первых спутников.

– Какие перспективы в развитии спутников и всей системы ГЛОНАСС вы можете назвать?

– Ко всему вышесказанному хотелось бы добавить тенденции в сокращении стоимости и унификации. Спутники «Глонасс-М» эксплуатируются более двух гарантийных сроков активного использования, в связи с чем последний аппарат данного поколения 7 лет был в резерве на Земле. По этой причине, проектируемые сегодня технические решения должны закрывать потребности пользователей как в 2040 г., так и в будущем. Аппараты IVпоколения, «Глонасс-К2», более сложные и многофункциональные. Их замена при условии выработки ресурса только одной из целевых нагрузок, экономически не рациональна. Поэтому проектирование малого спутника, который можно поместить в одной орбитальной позиции с основным аппаратом IVпоколения, сделает более гибким применение ресурса всего комплекса и минимизирует затраты.

Новые российско-китайские договоренности о совместном использовании станций ГЛОНАСС и Beidou

На прошедшей встрече по стратегическому сотрудничеству с использованием средств спутниковой навигации между двумя странами была подписана важная договоренность, регламентирующая вопрос взаимного расположения в странах-соседках ГЛОНАСС и Beidou.

Как сообщил руководитель Роскосмоса Ю. Борисов, результатом данного договора станет повышение точности, надежности навигационных данных. Отечественные измерительные станции разместятся в трех китайских, а китайские — в трех российских городах.

Помимо этого, представители Роскосмоса выразили надежду, что коллективные программы спутниковой навигации, а также исследования космоса найдут дальнейшие точки для их укрепления и расширения.