Какие альтернативы есть у ГНСС

Система GPS используется с 1995 года, и с тех пор не утихают дискуссии по поводу ее безопасности. Даже появление других глобальных навигационных спутниковых систем не закрыло вопрос о потенциальной уязвимости данной технологии.

США и другие крупнейшие страны мира использует GPS в гражданских и военных целях. На сайте американского правительства сказано, что почти все новые объекты военного назначения снабжены GPS. Один из самых ярких примеров использования спутниковой навигации в военных целях — операция «Буря в пустыне», которая была организована США. Благодаря спутниковому определению координат повысилась точность бомбардировок, эффективность поисково-спасательных работ. Через спутник стало проще организовать передвижение техники и сухопутных войск. С тех пор прошло 30 лет, но GPS до сих пор удерживает лидерство и используется при планировании военных операций.

Уязвимости GPS

В 2018 году в правительственном докладе Великобритании был поднят вопрос об уязвимости применения GPS-навигации для координации военных объектов. Военные сигналы GPS оснащены защитным M-кодом. Эта технология основана на том, что спутник отправляет сигнал в зашифрованном виде. Он недоступен обычным пользователям и может быть расшифрован только устройствами, которыми пользуются военные.

Зашифрованные сигналы передаются на более высокой мощности. Это препятствует их глушению и дает защиту от помех, которые могут быть случайными или намеренными. Аппараты спутниковой навигации расположены на высоте более 20 тысяч километров. После отправки мощность сигнала постепенно падает. Пока сигнал достигнет земли, он сильно ослабевает, поэтому его легко заглушить. К ухудшению приема сигнала приводят сложный рельеф местности, неблагоприятные погодные условия, наличие на участке крупногабаритных зданий и сооружений.

Развитие спутниковой навигации

Зная преимущества и недостатки систем спутниковой навигации, разные государства стремились усовершенствовать данную технологию и внедрить ее в повседневную жизнь. Великобританией был организован проект Marinav. Его цель — улучшение работы британской морской инфраструктуры, создание надежных PNТ для морских судов и портов. В рамках проекта велось исследование наземных технологий PNT. Их задача — определение точного местоположения судов при их приближении к порту с погрешностью не более 10 метров.

Специалисты изучали различные технологии навигации на большие территории. Одной из таких технологий стала eLoran. Это усовершенствованная модель системы радионавигации Loran, которая была создана еще в годы II мировой войны. Технология была основана на том, что скорость распространения радиоволн равна скорости света. Радиоимпульс передавался на частоте 90-110 кГц каждые 0.5 секунды. На каждой станции устанавливались два излучателя сигнала. Расстояние между ними — 10 морских миль. Если корабль расположен на одинаковых отрезках от обоих передатчиков, то прием импульсов происходил одновременно и они совпадали по фазе. Если судно находилось ближе к северному передатчику, то сигнал достигал приемника быстрее, чем от южного передатчика. Если рассчитать разницу во времени приема сигналов от северного и южного передатчиков, можно определить местоположение корабля относительно каждого излучателя сигнала. Зная расстояние между ними, можно построить график и рассчитать координаты судна. Местонахождение корабля будет там, где сойдутся оси северного и южного передатчиков.

Как менялась технология

К концу 2000-х на смену Loran пришла технология eLoran. Она задействует те же частоты, однако сама работа построена иначе. Для охвата территории используются три датчика вместо двух. Они установлены на определенном удалении. Излучатели в совокупности транслируют восемь импульсов, каждый с перерывом в миллисекунду. Импульсы от всех передатчиков должны передаваться на одинаковой частоте, а это значит, что не получится транслировать сигнал в один и тот же момент. Сначала первый передатчик отправляет свою группу сигналов, потом второй, третий. Задержка времени, которая возникает перед отправкой импульсов с разных излучателей, называется задержкой излучения. Она появляется после завершения цикла групповых сигналов, после чего передача импульсов возобновляется.

Разработчики системы eLoran из компании Hellen Systems отмечают, что данная технология по многим параметрам превосходит GPS. К примеру, при отправке сигнал GPS имеет мощность 48. 8 Вт. Когда он дойдет до земли, мощность очень сильно уменьшается. Она станет равна одной миллионной от одной миллиардной ватта. У eLoran импульсы в пять млн раз сильнее GPS. Благодаря использованию низких частот радиоимпульсы eLoran могут обходить препятствия. Импульсы проникают в сооружения, под землю или под воду. У передатчиков eLoran дальность действия составляет 1162 км. Чтобы покрыть территорию, равную площади Британии, достаточно установить пять передатчиков.

В настоящее время отключенные передатчики Loran есть во многих странах Европы. Законсервированные станции также имеются в США, Канаде, Корее, Индии и других государствах. Специалисты Hellen Systems подчеркивают, что устаревшая инфраструктура нуждается в обновлении. Это связано с новыми требованиями, которые предъявляются к антеннам в тех зонах, где нужна устойчивая PNT без использования спутниковой связи.

Европейское космическое агентство оценило перспективы применения eLoran на территории Европы. Данная система навигации рассматривается как альтернатива системам спутниковой навигации и дополнение PNT от Galileo. В то же время специалисты подчеркивают, что eLoran не может использоваться как единственно возможная технология. Она может стать частью мировой PNT, которая включает в себя разные виды навигационных систем. Такой подход обеспечивает эффективность и стабильность предоставления геопространственной информации.

Евросоюз сделал выбор в пользу запуска космических кораблей Galileo на “Союзе-СТ”

 

2 космических аппарата навигации Galileo в Европе намерены отправить на орбиту в январе-марте следующего года ракетой космического назначения “Союз-СТ” (Россия), а не Ariane 6 (Европа), поведал известному информагентству представитель ракетно-космического сегмента промышленности.

3,5 года назад произошло заключение договора об отправке в космос 4 кораблей Галилео парой ракет Ariane 6 с конца 2020 г. по конец второго квартала 2021 г. В контракте было указано, что “Союзы” могут сыграть роль резервного решения. Позднее ввиду задержки стартового запуска Ariane 6, который теперь запланирован на апрель-июнь следующего года, один из двух стартов был перенесен на ракету-носитель РФ и согласно актуальным планам будет осуществлен в начале осени текущего года.

Как утверждает информатор информагентства, 2-й старт пары кораблей Галилео с космического центра в Гвиане (космодром Куру) сейчас тоже перенесли с Ariane 6 на “Союз-СТ”, его намереваются осуществить, по имеющимся сведениям, в начале весны следующего года.

В 2011-2016 гг. отечественными “Союзами” с космического центра в Гвиане были запущены 14 кораблей глобальной спутниковой системы навигации Европы Galileo. В 2016-2018 гг. 3-мя Ariane 6 отправили в космос дополнительную дюжину кораблей Галилео.

Galileo считается глобальной спутниковой системой навигации. Аналогичные задачи выполняют ГЛОНАСС (РФ), GPS (Штаты) и Beidou (КНР).

Орбитальную группировку европейской системы составляют 26 кораблей, 22 из них сейчас используются и 4 пока не выполняют своих основных функций. С конца 2016 г. длится стартовая стадия оказания услуг Галилео.

С середины осени 2011 г. с космического центра в Гвиане осуществлены 25 стартов “Союзов-СТ” (Россия). Один старт в конце лета 2014 г. закончился отправкой космических кораблей навигации Галилео на нецелевую орбиту ввиду неисправности модуля разгона “Фрегат”.

ГЛОНАСС уступил иностранным аналогам

Сегодня отечественная глобальная спутниковая система навигации ГЛОНАСС проигрывает в точности установления координат иностранным аналогам – GPS (США) и Galileo (Евросоюз).

По информации одного известного издания, точность установления координат посредством отечественной глобальной спутниковой системы навигации ГЛОНАСС достигает 120 см без учета погодных искажений, тогда как у аналога из США GPS данный параметр достигает 70 см, а у Galileo из Европы – 50 см. В материале подчеркивается, что атмосферные искажения, кроме того, ухудшают сигнал со спутника по меньшей мере в 2 раза.

Вот почему актуальное точностное значение российской системы навигации за городом достигает примерно 2,5 м, а в пределах города — только 5-10 м. Однако, в прессе пишут, что сегодня у рядового потребителя отсутствует возможность проанализировать на практике функционирование ГЛОНАСС отдельно от американского, европейского, китайского аналогов, так как ему передаются координаты от ЭВМ, не информирующей его, космические аппараты какой именно системы использовались для их установления.

Сейчас на околоземной орбите расположены 27 космических кораблей ГЛОНАСС, из которых по прямому назначению используются 23 единицы, при том, что для обычной работы системы, рассчитанной на покрытие земного шара целиком, по прямому назначению должны использоваться 24 спутника, уведомляет издание. При этом 55-й космический аппарат системы навигации Поднебесной Бэйдоу-3 с успехом вывели на требуемую высоту 23.06.20г.

Китайская глобальная система навигации конкурирует с GPS (Америка) и ГЛОНАСС (РФ). Предполагается, что уже в текущем году она начнет оказывать услуги навигации во всех странах планеты. Помимо того, что современный разновидности спутников будут покрывать всю Землю, космические аппараты обеспечивают поддержку международной спутниковой поисково-спасательной системы Коспас-Сарсат, способствующей определению расположения сигнала аварийных радиобуев и передаче его в экстренные подразделения.

Руководитель государственной корпорации “Роскосмос” Д. Рогозин отмечал, что за последние 3 года доля используемой российской электроники серии Space в современных космических кораблях увеличилась с 53 до 80%. Итак, на иностранные запчасти в выпускаемых сегодня космических кораблях отечественной глобальной спутниковой системы навигации ГЛОНАСС приходится только 20%.

По заверению чиновника, в 2020 г. они переходят к спутникам последней модификации – ГЛОНАСС К1. В них существенно вырастет доля российских запчастей. При этом еще 2,5 года назад гендиректор компании-производителя космических аппаратов “Информационные спутниковые системы” Н. Тестоедов утверждал, что спутники отечественной системы навигации содержат приблизительно 40% заграничных запчастей.

КНР стала одним из провайдеров глобальных услуг навигации

Поднебесная разработала собственную спутниковую систему навигации Бэйдоу (BDS), пополнив ряды провайдеров глобального навигационного обслуживания на планете. Теперь система составляет достойную конкуренцию ГЛОНАСС (Россия), GPS (Соединенные Штаты Америки), Galileo (Европа).

Как понятно из названия, глобальная спутниковая система навигации оказывает навигационное и локационное обслуживание круглые сутки. По имеющимся на сегодняшний день данным, на разработку Бэйдоу ушло огромное количество средств. Помимо этого, конкурирующие системы уже успели проявить себя с лучшей стороны. Что же делает систему Поднебесной уникальной?

Прежде всего, другие системы располагают спутниками навигации на средней околоземной орбите: ГЛОНАСС – 24 единицы, GPS – 32, Galileo – 27. Кроме 24 аппаратов, созвездие Бэйдоу располагает тремя спутниковыми единицами на геостационарной околоземной орбите и еще тремя на наклонной геосинхронной орбите. Вспомогательные 6 аппаратов отличаются сравнительно стабильным диапазоном активности.

Такая схема размещения спутников обеспечит повышение точности Бэйдоу в КНР и Азиатско-Тихоокеанском регионе до пяти метров, если сравнивать с точностью 10 м в иных областях.

Кроме того, у китайской системы имеется служба коротких сообщений, позволяющая потребителям пользоваться двусторонней связью.

В регионах, где не действуют мобильные либо коммуникационные сигналы, Бэйдоу может обеспечить доступность службы коротких сообщений в малонаселенных районах, например, пустынных, лесных, горных, полярных.

Благодаря данной услуге потребители, которые оказались в бедственном положении, могут отправить спасательной службе данные о своем состоянии и местонахождении.

Для КНР, как государства с самой высокой плотностью населения на планете, важно располагать своей глобальной спутниковой системой навигации, чтобы удовлетворить все потребности социально-экономического развития страны.

“Бэйдоу” стимулирует развитие сферы инноваций КНР

 

Утром 23.06.20 г. КНР с успехом произвела запуск космического аппарата системы Бэйдоу-3, ставшего заключительным в орбитальной группировке глобальной системы навигации Поднебесной, информирует пресс-служба известного мобильного приложения. С достижением спутника заданной орбиты Бэйдоу заработает полноценно. Это стало важнейшим событием в истории космической отрасли Поднебесной, в развитии ее научно-технической сферы. Современная система сможет поддержать все государства планеты в сфере науки и техники и улучшить ситуацию в глобальной экономической сфере.

КНР разрабатывала собственную спутниковую систему навигации “Бэйдоу” на протяжение 26 лет. Стартовый этап ее разработки начался в 1994 г. В соответствии с 3-этапным планом, система сможет предоставлять навигационное обслуживание китайским клиентам, а также людям из Азиатско-Тихоокеанского региона и прочих государств мира. Как ожидается, “Бэйдоу” станет четвертой самой крупной на планете глобальной системой навигации вместе с GPS (США), ГЛОНАСС (Россия) и “Галилео” (Евросоюз), которая даст возможность пользователям из Поднебесной, среди которых будут гражданские клиенты и военные подразделения, оценить преимущества обслуживания собственной системы навигации по всему земному шару. Долговременный план развития “Бэйдоу” подразумевает разработку международной сети станций для улучшения точностных показателей обслуживания в сфере навигации системы.

Испытатели и создатели системы старались добиться самостоятельности в сфере технологий и локализовать разработку “Бэйдоу” и ее ключевых элементов, являясь сторонниками открытой и масштабной концепции межгосударственного взаимодействия в области науки и техники. Система создана по принципу взаимодействия с иностранными похожими системами. Пользователи всего земного шара получат возможность использования 4 космических аппаратов с идеальными навигационными сигналами одновременно либо по отдельности. “Бэйдоу” взаимодействует с аналогами из России, США и Евросоюза для установления взаимосвязи и предоставления обслуживания.

В сложный период, когда глобальная экономическая сфера страдает от последствий пандемии коронавируса и преобразования кинетической энергии, плодотворное развитие “Бэйдоу” в комплексе с технологическими решениями 5G и AI поможет улучшить ситуацию в области экономики и производства. В настоящее время пользователями услуг системы навигации Китая являются свыше 50% стран земного шара. Сферы, имеющие отношение к “Бэйдоу”, будут успешно ускорять развитие экономики различных государств и формировать современную среду для их развития.

Подразделение ООН по вопросам космоса по видеозвонку направило Поднебесной поздравления с окончанием процесса разработки собственной системы навигации, отметив огромный вклад страны в стимуляцию международного развития в социальной и экономической сферах. Главред известного печатного издания С. Филипенков заявил, что дальневосточному, ближневосточному, восточноафриканскому и в целом африканскому регионам потребуются услуги, оказываемые глобальной спутниковой системой навигации Китая.

Разработка своей системы навигации КНР – современное решение, которое предложила страна для стимуляции развития навигационных технологий, стремление Поднебесной поделиться с прочими государствами результатами своей успешной работы в сфере науки и техники, обеспечить планету самыми качественными решениями для развития.

Международные программы в глобальной навигационной отрасли

Выполнение программы взаимодополняемости глобальных спутниковых систем навигации и введение единой глобальной мониторинговой системы обеспечат улучшение качественных характеристик навигационного обслуживания на всей планете. Такую информацию предоставил руководитель аппарата Главного конструктора навигационного потребительского оборудования российской спутниковой системы навигации А. Муравьев.

Специалист сообщил о том, что РФ в прошлом году по своей инициативе произвела запуск международной Программы взаимодополняемости разных элементов глобальных спутниковых систем навигации, которая, как предполагается, завершится в 2030 г. По мнению общественности, особую важность представляет заключение соглашений о минимальных стандартах качества передаваемых сигналов и инструментов навигации.

Муравьев заявил, что основной акцент в Программе взаимодополняемости 2030 был сделан на моделировании состояний глобальных спутниковых систем навигации, осуществление которого подразумевается посредством специальных эталонных навигационных устройств приема, отвечающих согласованным международным стандартам. Итогом реализации проекта станут первоначальные сведения для обработки показателей взаимодополняемости глобальных спутниковых систем навигации и определения параметров навигационных устройств приема. Все это впоследствии создаст базу для формирования системы отслеживания показателей взаимодополняемости глобальных спутниковых систем навигации.

Для этих целей операторам на глобальном уровне необходимо утвердить минимальные международные требования и дать согласие на предоставление сигналов, которые соответствуют таким требованиям.

Сейчас в Комитете Организации Объединенных Наций по ГНСС ведутся активные обсуждения вопроса разработки международной системы взаимодополняемости глобальных спутниковых систем навигации. В России научные и экспериментальные исследовательские работы организуются акционерным обществом “КБ НАВИС” в рамках действующей федеральной целевой программы “ГЛОНАСС-2020”. Перебои в функционировании системы навигации Galileo, случившиеся летом прошлого года, снова доказали необходимость разработки международной системы взаимодополняемости глобальных спутниковых систем навигации.

Помимо этого, было бы рационально сформировать единую международную систему отслеживания навигационных условий: проверка состояния навигационных полей, глобальных спутниковых систем навигации, функциональных дополнений. Разработка подобной мониторинговой системы обеспечит решение проблемы “спуфинга”. Муравьев заявил о формировании на государственном и межгосударственном уровнях регулирующих это стандартов, выделении основных инфраструктурных мониторинговых элементов, среди которых – региональные и сформированные в пределах международных организаций (GBAS, SBAS, глобальная сеть IGS) комплексы. В рамках этих комплексов происходят сбор статистической информации, апробация инновационных технологических решений. Сейчас необходимо сформировать единые международные стандарты, касающиеся глобального мониторинга навигационных показателей.

Глобальная система отслеживания навигационного обеспечения имеет большое значение в транспортной отрасли и оказывает огромное влияние на коммуникационные системы на межгосударственном уровне.

Научные сотрудники России: временной отсчет в системе GPS будет обнулен

Представители ВНИИФТРИ, хранилища стандарта времени России, в интервью агентству РИА Новости рассказали, что запланированное обнуление временного отсчета в системе GPS США не будет касаться клиентов, для которых от этого зависит стабильность и качество работы, и владельцев высокотехнологичных средств навигации.

В ночь с 6 на 7 апреля текущего года произойдет обнуление временного отсчета GPS. В системе задействовано учетное оборудование, способное произвести отслеживание максимум 1024 недель (примерно 19,5 лет). Последний отсчет был начат в конце лета 1999 г. Из-за сброса отсчета на устаревшей навигационной аппаратуре будет отображаться неверная дата, так как номер недели фиксируется средствами навигации в составе сообщения от спутника.

Следующее подобное обнуление времени запланировано на 20.11.2038 г.

Работники института сообщили, что новые модели устройств приема всех глобальных навигационных спутниковых систем обычно по умолчанию оборудованы комплексом программ с автоматическим устройством обновления информации при получении сигнала. Клиенты, чья профессиональная деятельность связана с постоянным отслеживанием точных данных сигналов международных навигационных спутниковых комплексов и синхронизацией по времени, вовремя выполняют обновление технических устройств и заблаговременно принимают к сведению все показатели работы своего оборудования.

Ученые отметили, что трудности с приемом неверного времени могут наблюдаться у крайне устаревшего оборудования, которое уже практически не используется.

Точку зрения научных сотрудников полностью разделяет гендиректор навигационного холдинга России “СпейсТим” А. Смятских. Он полагает, что сбои настроек GPS не должны каким-либо образом повлиять на функционирование инновационных средств навигации, изготовленных в России.

Смятских утверждает, что пользователи навигационных устройств приема ГЛОНАСС/GPS либо самого инновационного мультисистемного приемного оборудования, которые получают информацию от систем GPS, ГЛОНАСС, европейской Galileo, китайской BeiDou, не столкнуться с какими-либо трудностями. Они также будут получать точные и регулярные координаты навигации.

Совсем недавно управление по связям с общественностью 50-го крыла базы ВВС США Шривер ввиду грядущих перемен посоветовало всем, кто пользуется GPS, передавать информацию в навигационный центр береговой охраны, если возникнут какие-либо сбои. В свою очередь пилоты гражданской авиации в случае проблем в функционировании GPS будут передавать информацию в Федеральное авиационное управление, а военнослужащие – в Операционный центр системы.

Отдел внутренней безопасности Соединенных Штатов, кроме того, разместил на своих ресурсах меморандум, где сделал предупреждение всем лицам, пользующимся GPS, о риске возникновения сбоев в функционировании аппаратуры последних моделей.