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.

ГЛОНАСС способствует оптимизации маршрутов и рабочего графика спецтехники “Мехуборки” в Псковской области

Спецтехника по вывозу мусора “Мехуборки” в Псковской области оснащена оборудованием с функцией спутникового отслеживания – системой ГЛОНАСС, рассказали областному информагентству представители пресс-службы местного оператора по вывозу твердых коммунальных отходов – организации “Экопром”.

Отечественная спутниковая навигационная система обеспечивает оптимизацию маршрутов и рабочего графика мусоровозов, а также отслеживание в режиме онлайн действий работников, управляющих техникой, что помогает контролировать ситуацию на линии.

Возможности спутникового отслеживания позволяют контролировать, в каких местах и как быстро накапливаются твердые отходы, куда они перевозятся. Тем самым навигационная система предотвращает возникновение нелегальных свалок.

Чтобы обеспечить своевременную очистку контейнерных площадок от мусора, работники “Мехуборки” делают фотографии каждой из них до вывоза мусора и после.

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.

РФ поможет Узбекистану в разработке аналога системы “ЭРА-ГЛОНАСС”

01.10.19 г. произошло подписание меморандума о взаимодействии отечественного оператора федеральной автоматизированной системы “ЭРА-ГЛОНАСС” (АО “ГЛОНАСС”) и компании из Узбекистана SmartGeo, развивающей навигационно-информационные технологические решения в области транспорта. Стороны намерены совместно разрабатывать проект по развертыванию на узбекской территории системы экстренного реагирования при авариях и прочих инцидентах на автотрассах (аналог отечественной системы “ЭРА-ГЛОНАСС”).

На сегодняшний день уже готов проект дорожной карты разработки системы экстренного реагирования при авариях и прочих инцидентах на узбекских автотрассах. Проект подразумевает получение разрешений со стороны компетентных государственных структур, а также создание и одобрение соответствующих нормативных документов.

Официальное лицо оператора государственной автоматизированной информационной системы “ЭРА-ГЛОНАСС” К. Болдырев сообщило в интервью одному из известных изданий о том, что вести разговор об определенных стадиях выполнения работ и сроках на данный момент рано: это можно будет сделать лишь после согласования концепции разработки системы и дорожной карты проекта компетентными государственными структурами. Как бы то ни было проект подразумевает разработку системы государственного масштаба, причем запуск пилотного сегмента (вероятнее всего) будет производиться на территории столицы Узбекистана.

13 мая будет запущен навигационный спутник “Глонасс-М”

Навигационное спутниковое устройство “Глонасс-М”, собранное сотрудниками организации “Информационные спутниковые системы им. ак. Решетнева”, транспортировано на космодром “Плесецк”.

13 апреля произошла доставка спутниковой единицы “Глонасс-М” организацией-производителем на космодром “Плесецк”, где он будет вскоре запущен.

Сейчас на инженерной площадке “Плесецка” сотрудники предприятия “Информационные спутниковые системы им. ак. Решетнева” и работники самого космодрома подготавливают аппаратуру и механизм ее отделения от модуля разгона к запуску. Во время подготовки произойдут установка аппарата на механизм отделения, стыковка с модулем разгона. Эксперты проверят комплект оборудования в целом, а также отдельные его части автономно.

Спутниковая единица “Глонасс-М”, в соответствии с планами, будет запущена 13.05.19 г. Отправка спутника на орбиту произойдет в рамках проведения процедур Государственной целевой программы для обслуживания орбитальной группы отечественной масштабной навигационной системы спутников. Достигнув точки назначения, спутниковая единица “Глонасс-М” начнет выполнять основные функции вместо старого агрегата, давно исчерпавшего свой эксплуатационный ресурс.