Перспективы развития в 2020: улучшение рабочих показателей GPS

Полковник Д. Клэкстон

Старший по объединению программ координатно-временного и навигационного обеспечения, Центр космических и ракетных систем американских Военно-воздушных сил

Вот уже четыре десятилетия глобальный спутниковый комплекс навигации GPS по праву считается настоящим эталоном в сфере координатно-временного и навигационного обеспечения не только для американских граждан, но и всей планеты. Сегодня эта система настолько прочно вошла в жизнь каждого из нас, что мы это просто перестали замечать. Кроме того, большинство людей на нашей планете считает, что система GPS находится в постоянном доступе, как и, к примеру, электричество либо вода в кране, и это само собой разумеется.

Однако эта доступность системы GPS – результат сложнейшей работы, выполняемой Управлением программы GPS, а также организациями-партнерами. В следующие 1,5-2 года предположительно будут поэтапно улучшаться эксплуатационные характеристики всех элементов обновленной системы GPS III, разрабатываемых в период с 2007-2009 по 2019 гг. Учитывая все корректировки, вносимые в структуру Центра аэрокосмических и ракетных систем (начало использования SMC 2.0), можно утверждать, что программу GPS в очень скором времени ожидают глобальные перемены. Далее разберем самую свежую информацию по всем элементам программы.

 

Сведения о стадиях выполнения программ

  1. GPS III

В части космического компонента обновленной системы GPS были с успехом решены задачи, определенные в 2018 г. Космический аппарат SV01 “Веспуччи” был запущен 23.12.18 г. в интересах каждого, кто имеет непосредственное отношение к GPS. Специалистам, разрабатывавшим систему GPS III, посчастливилось реализовывать данный проект совместно с лидерами рынка. Орбитальная проверка этого спутника закончилась в середине лета прошлого года. Ее итоги стали подтверждением соответствия заявленных изначально показателей действительности. С наступившего года контролировать и управлять космическим аппаратом SV01 будет 14-я воздушная армия американских Военно-воздушных сил, а не SMC. После этого будут проведены летные испытания спутника, а эксплуатировать его начнут в середине весны текущего года.

Космический аппарат SV02 “Магеллан” отправили на орбиту 22.08.19 г. посредством ракеты-носителя Delta IV Medium фирмы United Launch Alliance – новейшей модели ракет-носителей этого типа. Кораблю удалось достичь заданной высоты, проверочные мероприятия на орбите прошли в первые недели осени. Как ожидается, SV02 станет следующим космическим аппаратом, который начнут эксплуатировать в текущем году.

Космические аппараты SV03 и SV04 были приняты у компании Lockheed Martin 16.05.19 г. и 10.09.19 г. Как ожидается, они будут запущены в начале весны и в середине лета этого года соответственно.

Сложности все же есть – эту область деятельности нельзя назвать простой – но специалисты, создающие GPS III, намерены достичь всех поставленных целей: улучшить и оптимизировать самое крупное производство космических аппаратов в Минобороны, с успехом провести пусковые мероприятия, чтобы повысить рабочие показатели и эффективность системы, обеспечить доступ пользователей к “глобальному” гражданскому сигналу L1C.

 

  1. GPS IIIF

Была начата работа над созданием первых 2-х космических аппаратов GPS IIIF, результаты которой, скорее всего, повторят успех проектирования GPS III. Проект по производству космических аппаратов GPS IIIF в течение 12 месяцев рассматривается ответственными органами. Процедура рассмотрения подойдет к концу в начале весны этого года. Так как производитель Lockheed Martin одновременно изготавливает 2 серии космических аппаратов GPS, важно заметить, что GPS IIIF будет выгодно выделяться за счет значительного сокращения продолжительности сборочных, установочных и проверочных мероприятий за счет усовершенствования серийного выпуска на базе производственного опыта GPS III.

Кроме того, на проекте GPS IIIF основывается предложение SMC по стандартизации совместных решений и процедур для разных проектов в целях улучшения качественных характеристик, ускорения поставок и минимизации расходов. С учетом проектов по приобретению 22 космических аппаратов и сроков поставок в течение пятнадцати лет для программы согласовали стратегию по использованию перспективных технологических решений, а также подготовили почву для совместной работы с Исследовательской лабораторией американских Военно-воздушных сил, чтобы вовремя перейти к новейшим решениям, которые соответствуют будущим потребностям американских Вооруженных сил. Особенно заметен прогресс, который был достигнут GPS IIIF, на пути к повышению основных эксплуатационных показателей и следующим запускам. Первый космический аппарат типа GPS IIIF будет доставлен на орбиту ориентировочно через 6 лет.

 

  1. Наземная система управления последней версии GPS OCX

В течение всего 2019 г. применялись компоненты наземной системы управления последней версии OCX Block 0, чтобы гарантировать контроль над системой в процессе пусковых мероприятий и летных испытаний двух кораблей GPS III SV01 и SV02, проходящих сейчас проверки на орбите, которые будут осуществляться до их присоединения к штатной группировке. Кроме того, подошел к концу процесс разработки программы для OCX Block 1, что гарантировало переход программы с этапа разработки на этап интеграции, проверки, а впоследствии и запуска системы. Инвестиции в программу за 2018 и 2019 годы, нацеленные на ее развитие и улучшение процессов производства, являются результативными и делают возможным проведение измерений в режиме онлайн для принятия решений на основе имеющейся информации и оперативного получения программного кода лучшего качества. В итоге, с OCX больше проблем не возникает. Она превращается в масштабную, сложную программную систему, столкновение которой с некоторыми трудностями и рисками неизбежно. Однако на сегодняшний день мы располагаем всеми нужными средствами для того, чтобы гарантировать стабильность ее рабочих характеристик.

 

  1. Поддержание имеющегося намного комплекса управления GPS

Имеющиеся инфраструктурные возможности наземного комплекса управления GPS OCX стабильно развиваются для того, чтобы поддерживать “эталон” системы в сфере координатно-временного и навигационного обеспечения. Это обеспечит бесперебойную работу системы до использования технологического решения следующего поколения. Самое крупное обновление наземного комплекса управления за все время существования GPS, получившее название Версия 7.5, было проведено весьма успешно. Оно предполагает виртуализацию сети, использование двухфакторной аутентификации, бесперебойное взаимодействие с глобально размещенными наземными станциями и улучшение шифрования полетной информации.

Поскольку было важно снизить вероятность появления возможных угроз и повысить уровень безопасности киберпространства, в качестве платформы отслеживания GPS OCX была введена система кибербезопасности Red Dragon (RDCSS), чтобы объединить информацию, анализировать ее и информировать о любых проблемах. Результатом этого стала разработка производительной и действенной системы для выявления, разбора и составления отчетности об инцидентах, имеющих связь с безопасностью.

Помимо этого, в конце лета прошлого года произошло объединение Red Dragon с системой по обеспечению безопасности киберпространства для компаний космической направленности, что обеспечило создание устойчивого многоуровневого комплекса защиты для сохранения функциональности системы GPS.

 

  1. Навигационное потребительское оборудование

Весь 2019 год американские военные испытывали навигационные платы GPS последнего поколения, позволившие оптимально решать задачи, в которых рассчитываются координаты и время. 1-я плата для военного навигационного потребительского оборудования прошла сертификацию в 2019 г. Сегодня применяются основные технологические решения для создания иных разновидностей плат для GPS-приемников, которые используются разными системами вооружения оборонного ведомства. Результаты этой колоссальной работы стали кульминацией практически 20-летней деятельности по обновлению военного навигационного потребительского оборудования. В скором времени будут применяться платформы, способные взаимодействовать с военным сигналом M-Code – бомбардировщик Б-2 Военно-воздушных сил, универсальная бронемашина JLTV Корпуса морской пехоты, эсминец серии “Арти Бёрк” Военно-морских сил, боевая бронемашина Stryker – для проверки данных технологических решений.

В рамках 2-го этапа развития навигационного потребительского оборудования последнего поколения, который находится на стадии выполнения, будет проведена масштабная работа в сфере определения требований для оружия высокой точности, модульного переносимого устройства, плат и элементов со сниженными параметрами массы и габаритов и потребления энергии. С военным навигационным потребительским оборудованием последней версии оборонное ведомство и все категории войск смогут на протяжение длительного времени эффективно и быстро решать задачи навигации.

 

Проекты     

Объединение функционала обновленных решений GPS III в части базовых американских проектов – главная цель Управления проекта GPS, которое предлагает обслуживание координатно-временного и навигационного обеспечения Вооруженным силам Америки и обычным потребителям. Прямо сейчас дорабатываются планы, объединяются текущие проекты и развивается сотрудничество между проектными командами, чтобы гарантировать стабильное совершенствование и непрерывное оказание высококачественного обслуживания.

 

Проект по подготовке к отправке в космос

Специалисты, отвечающие за отправку космических аппаратов в космос, добились результатов колоссального значения в конце 2018 г. Это было выдающееся достижение первопроходцев. Произошел успешный запуск космического аппарата SV01 GPS III, 1-го спутника последней версии. Центр аэрокосмических и ракетных систем вел сотрудничество со SpaceX для доставки в космос спутникового аппарата SV01 посредством ракеты-носителя Falcon 9. Это стало для SpaceX стартовым запуском спутника для обеспечения государственной безопасности. Аппарат отправили в космос под управлением OCX Block 0, первым действующим компонентом инфраструктуры наземного комплекса управления последнего поколения.

Это выдающееся достижение стало реальным благодаря очень тесному взаимодействию, нацеленности на результат и объединению усилий специалистов из разных команд, отвечающих на все моменты – космические аппараты, полезную нагрузку, отправку на орбиту, контроль, отслеживание сигналов, закупки, использование, контрольные проверки и проч. Сейчас полетом спутника SV01 стала управлять команда подготовки к использованию, однако это не говорит о том, что у команды подготовки к отправке на орбиту теперь мало забот.

В конце лета объединение усилий команд, отвечающих на программу полетов, подготовку к отправке в космос и работе на орбите, сделало возможной доставку на орбиту корабля SV02 с максимальной точностью, и сейчас команда подготовки к отправке в космос вносит корректировки в процесс с учетом имеющегося опыта, так как вскоре, уже в наступившем году, будут запущены еще 3 аппарата. Помимо этого, ведется серьезная работа по созданию программы отправки на орбиту космического корабля GPS IIIF.

 

Проект по подготовке к использованию

Так как 2 аппарата GPS III уже отправлены в космос, настал подходящий момент для реализации проекта по интеграции, который был создан и утвержден в рамках программы модернизации GPS III в 2018 г. К сегодняшнему дню подошел к концу процесс обновления действующего наземного комплекса управления, что обеспечивает управление 1-м кораблем GPS III. Как ожидается, его летные проверки закончатся в первые месяцы текущего года, а введен в работу он будет в середине этой весны. Все участвующие в процессе команды и фирмы выразили свою готовность, и, поскольку обновление действующего наземного комплекса управления подошло к концу, наступило подходящее время для полноценного использования этих аппаратов и демонстрации их расширенных возможностей пользователям. Предполагается, что за несколько месяцев данные возможности пройдут проверку в реальных условиях и будут подготовлены к эксплуатации.

 

Проект по задействованию в работе военного сигнала M-Code

Так как обновление действующего наземного комплекса управления подошло к концу, полноценное использование сигнала M-Code сейчас определяется вводом в действие системы ранней эксплуатации военного сигнала M-Code GPS в наземном комплексе управления, внедрением на глобально размещенных станциях оборудования обслуживания сигналов, типом программы целевого планирования, созданием военного навигационного пользовательского оборудования 1-го этапа, объединением военных платформ и операционализацией наземного пользовательского оборудования для космической эксплуатации. Финальная цель – улучшение способности Объединенного центра космических операций выдавать реакцию на внезапно появляющиеся и склонные к переменам потребности военных пользователей, которые сталкиваются с серьезными врагами. Мы работаем над сохранением совместной работы с представителями Стратегического командования, Космического командования и теми, кто пользуется системой GPS в Вооруженных силах Америки и иных странах.

 

Подведение итогов

Участвовать в реализации проектных решений GPS сегодня – почетно и увлекательно. Власти и исполнители приложили неимоверные усилия для того, чтобы создать условия для объединения и сотрудничества для результативного и стабильного координатно-временного и навигационного обеспечения военных и гражданских потребителей, используя возможности решений GPS III. Мы можем наслаждаться уникальными возможностями современного мира во многом благодаря GPS.

Жизнь без GPS. Ужасы Америки.

Жизнь без GPS. Ужасы Америки.
Несколько месяцев назад для Министерства торговли США научно-исследовательский институт RTI International разработал доклад о пользе, которую приносит глобальная система позиционирования «GPS». В данном докладе также был исследован вопрос о том, как повлияет отключение GPS на сельское хозяйство в течение 1 месяца во время посевных работ. Были тщательно просчитаны все убытки и оказалось, что удар будет нанесен не только по сельскому хозяйству, но и по всем секторам экономики. Всего лишь за 1 месяц без GPS промышленность в Америке не получит почти 45 млрд долларов! Даже если отключить глобальную систему в другое время, потеря для бюджета окажется чуть меньше, около 35 млрд. долларов.
Читать далее Жизнь без GPS. Ужасы Америки.

Проблемы в работе GPS в аэропорту Израиля

Проблемы в работе GPS в аэропорту Израиля
Израильской службой по управлению аэропортами было размещено заявление об участившихся случаях в перерывах работы GPS в последние летние месяцы. Об этом сообщает газета Haaretz.

Властями Израиля была подтверждена информация, поступившая от Международной ассоциации пилотов авиалиний «IFALPA», о том, что в воздушном пространстве возле главного аэропорта страны Бен-Гурион авиалайнеры полностью теряли сигналы GPS. Вследствие чего данной организацией были предупреждены все пилоты о возможных опасностях, связанных с этим.

В свою очередь управление аэропортов сообщило о принятие всех мер, призванных обеспечить безопасные условия для пилотов в районе аэропорта. В последствии было заявлено, что все системы навигации работают без сбоев, в штатном режиме.

По сообщениям от своих источников газета Haaretz написала, что сбои в работе GPS происходят только в дневные часы, а для безопасной посадки авиалайнеров существуют и альтернативные системы навигации. Другим источником газеты отмечалось, что сообщение израильских властей как раз и служит призывом, чтобы пилоты переключились на альтернативную систему.

Проблемы в работе GPS в аэропорту Израиля
Управление аэропортов уведомило, что причина проблемы пока не выявлена. По данным одного из представителей профсоюза пилотов получена информация о сбое в работе GPS в Средиземноморье, особенно в восточной его части.

Осенью 2018 г. о подобных проблемах с GPS сообщали власти Норвегии. Похожие проблемы возникали у натовских лётчиков во время учений возле границ РФ. По их мнению, это было связано с активацией действий российских вооруженных сил в Арктике. На что пресс-секретарём президента России Дмитрием Песковым был дан ответ об отсутствии информации по данному вопросу.
Российские эксперты отвергают такие предположения и обвинения в адрес наших военных. По их мнению, причина проблем на учениях со связью кроется в плохо скоординированных действиях во время натовских манёвров и плохой работе радиоэлектронных средств, которая была не согласованна и привела к сбоям и помехам.

Америка усовершенствует комплекс ускоренного контроля GPS

Изготовители инновационного комплекса ускоренного контроля GPS (которая по функционалу ничем не отличается от отечественной контролирующей и управляющей подсистемы ГЛОНАСС), называющейся GPS OCX, закончили итоговое квалификационное испытание усовершенствованных устройств приема для контрольных станций, подготовленных к внедрению, которое запланировано на август.

Организация Raytheon, разработавшая систему, заявляет, что GPS OCX представляет собой усовершенствованный элемент наземного мониторинга, который при содействии американских ВВС призван обновить весь комплекс GPS.

Д. Уахграс, глава отдела организации Raytheon, создавшей комплекс, по разведке, информационному обеспечению и сервисным средствам, сообщает, что:

улучшенные устройства приема позволяют комплексу принимать и расшифровывать все военные и гражданские сигналы GPS III. Это одна из ключевых функций, которой действующая сегодня система не обладает. Монтаж устройств приема для контрольных станций осуществляется без задержек и должен закончиться, в соответствии с контрактом, летом 2021 г.

Улучшенные устройства приема созданы для измерения и мониторинга военных и гражданских сигналов, отправляемых действующими спутниками, а также сигналов, отправляемых инновационным комплексом GPS III.

Эти устройства приема будут, кроме того, обеспечивать формирование коррекционных моделей на главной управляющей станции, предоставляя датчикам спутников данные, требуемые для осуществления основной коррекции. Это поможет достичь наибольшей точности.

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.

Преимущества ГЛОНАСС заставили Пентагон волноваться

Россия снова заставила Пентагон волноваться. На этот раз поводом послужила российская навигационная система ГЛОНАСС, которая отлично защищена от любых воздействий. Именно это и заставляет власти США нервничать. К слову, американская GPS проигрывает ГЛОНАСС по ряду пунктов.

Во-первых, GPS достаточно часто «глючит» и теряет сигнал. За 1 месяц в США более 40 самолетов теряли сигнал во время неблагоприятных погодных условий. Власти США понимают серьезность ситуации, поэтому обдумывают варианты резервной системы. По подсчетам это обойдется налогоплательщикам в 200 млн долларов.

Во-вторых, ГЛОНАСС использует спутники нового поколения, а разработка системы началась в советское время и продолжается до сих пор, поэтому оборудование является надежным и современным. Военный эксперт Игорь Коротченко отмечает еще один плюс — у российской спутниковой системы достаточно резервных аппаратов на орбите на случай оперативной замены неисправным.

В-третьих, ГЛОНАСС и GPS имеют как минимум по 24 одновременно работающих спутника на орбите. Но принцип их работы различается, в чем и кроется преимущество российской разработки. Отечественные спутники расположены асинхронно, что дает возможность получать более точные данные со всего мира. GPS этим похвастаться не может.

В-четвертых, системы отличаются способом кодирования сигнала. ГЛОНАСС является безопасной и надежной, используя защищенную выделенную линию. GPS — разработка военных США, поэтому она более простая и экономичная, что сказывается на безопасности.

Стоит отметить, что в случае непредвиденной политической ситуации Пентагон может просто выключить GPS или сделать все сигналы ошибочными, поэтому ГЛОНАСС — система, за которой будущее.

XVIII Международный навигационный форум

Главное мероприятие планеты в сфере навигации и современных технологий пройдет в России. 23 и 24 апреля открывает двери Международный навигационный Форум. Он проводится в 13-ый раз, в рамках события ведущие персоны рынка расскажут и продемонстрируют свои разработки. Все они базируются на системе “Глонасс” или “GPS”. Особое внимание уделено беспилотным автомобилям и средствам передвижения на основе искусственного интеллекта.

Основная часть программы посвящена системе “Глонасс” и ее использованию в политических аспектах жизни. Известные спикеры расскажут о ключевых тенденциях рынка технологий в России и мире. Международный Форум проводится в первую очередь для разработчиков, ученых и специалистов отрасли, а также потребителей навигационных продуктов.

В рамках Форума участникам представят последние инновации и перспективы навигационного и информационного оборудования, созданного отечественными и зарубежными производителями. С их помощью в скором будущем решатся вопросы некоторых отраслей экономики и других сфер человеческой деятельности.

Регистрация на Форум открыта: http://www.glonass-forum.ru/pakets.html

Комментарий эксперта: почему производство умных компьютеров для автомобилей в России невыгодно

На днях “Яндекс” выпустил личную систему для ряда автомобилей. По предварительным данным, бортовик пока работает только в Ладе X-Ray, VW Polo, моделях Рено Duster и Kaptur.

В новой системе есть голосовой ассистент “Алиса”, компьютер объединяет в себе ключевые сервисы: “Яндекс. Погода”, умное радио “Яндекс. Музыка”, и “Яндекс.Навигатор”.

Эксперт Российской Академии космонавтики Андрей Ионин негативно высказался о попытке внедрения единой формы бортового компьютера. Он подчеркнул, что попытки создать массовое устройство на российском рынке – бесполезная затея, и только у зарубежных разработок есть шанс популяризироваться и завоевать отрасль.

На вопрос о соединении всех устройств в одном мощном компьютере (например, GPS, музыку, тахограф, системы “ЭРА-ГЛОНАСС” и “Платон”), Ионин ответил, что без государственного вмешательства реализовать такое будет крайне сложно.

“Нужно разрабатывать и законодательно утверждать стандарты для таких бортовых систем. Правила не должны друг другу противоречить, наоборот, у человека должно быть право выбора, использовать систему “10 в 1” или несколько устройств по отдельности”, – прокомментировал кандидат технических наук Андрей Ионин.

Также он отметил, что если государство решится на разработку подобного стандарта, производство бортовых компьютеров начнут за рубежом, а не в России. Есть и преимущества: подобные устройства разрабатываются сегодня в рамках системы “Платон”. Это значит, что большегрузы и автомобили крупных размеров снабжаются такими компьютерами бесплатно.

Отечественный «Глонасс-К2» сравнили с американским аналогом

Завершая 2018 год, американский спутник GPS III вышел на орбиту. По словам начальника аппарата ГЛОНАСС Алексея Муравьева, новая модель не отличается функциональностью от отечественного “Глонасс-К2”.

 

Более подробную информацию получим, когда стартуют оба спутника. В теории сигналы аппаратов одинаковые – не вижу разницы в возможностях «Глонасс-К2» и GPS III – прокомментировал специалист.

Как отметил Муравьев, характеристики спутников схожи в кодировке навигационного сигнала. Итоговая помехозащищенность будет зависеть исключительно от работы комплекса спутников.

GPS III – первый из цепочки 32 спутников, цель которых – позиционирование в мировых масштабах. Комплекс расположен на высоте 20000 километров. Новый аппарат весит почти 4 тонны, и намного точнее определяет геолокацию наземных объектов.

Запуск отечественного спутника произведут через три года. «Глонасс-К2» весит 1,8 тонны и способен передать 9 различных сигналов навигации. Разработка станет продолжением отечественной линейки “Глонасс”.