ГНСС уже используются во многих сферах, и с каждым годом область применения спутниковой навигации становится шире. По этой причине важно обеспечить постоянный прием сигнала без сбоев. В этом направлении ведутся разработки. Они направлены на улучшение структуры сигнала и работы наземного оборудования. Благодаря принятым мерам улучшится точность позиционирования, а использование технологий спутникового мониторинга станет более доступным для гражданских потребителей.
Для повышения точности ГНСС в целях навигации использовались инерциальные измерительные устройства: гироскопы, магнитометры, акселерометры. Также для улучшения точности позиционирования применялся метод корреляционного наведения по карте. Одна из первых отраслей, где возникла необходимость в повышении точности позиционирования ГНСС, — сельское хозяйство. В этой отрасли задействована самоуправляемая техника. Теперь ею стало возможным управлять через спутник.
Своим мнением о синхронизации данных через ГНСС поделился старший менеджер компании Microchip Technology Вольф. По его словам, синхронизация очень важна для нормальной работы целого ряда приложений и объектов, которые имеют особое значение для развития экономики и социальной инфраструктуры. Речь идет об аэропортах, крупных логистических и морских центрах, железнодорожных сетях. Это так называемая «критически важная» инфраструктура, для которой недоступность сигнала даже на короткое время может иметь крайне негативные последствия.
Из-за чего возникают сложности с синхронизацией?
По словам специалиста Microchip Technology, существуют две основные проблемы, которые могут приводить к перебоям и сложностям с синхронизацией. Первая из них — сама природа сигнала со спутника. Это довольно слабый импульс, который легко заглушить случайными или намеренными помехами. В городах сигнал легко блокируется высотными зданиями, а также прием может быть нарушен из-за наличия на местности гор, других природных объектов. Опасным является то, что сигнал можно не просто заглушить, а подделать, отправив неверные данные.
Вторая проблема — точность позиционирования, которая зависит от совокупности факторов. Основная причина несоответствия заключается в особенностях окружающей среды. Большинство искажений прохода сигнала возникает в связи тем, что ионосфера является электрически активной средой и по этой причине влияет на время прохождения импульса. Еще один виновник искажений природного происхождения — тропосфера, которая определяет изменение погодных условий. Неточности могут возникать из-за особенностей расположения орбиты спутника, от которого исходит сигнал.
Источником ошибки могут являться неточности часов. При отклонении часов спутникового аппарата на одну наносекунду данные о местоположении искажаются на 30 см. В ряде случаев может использоваться преднамеренно неточный режим. Например, его применяют военные объекты. При использовании мобильных телефонов с GSM точность позиционирования составляет 2-15 метров.
При помощи IMU и карт можно резервировать сигналы со спутника, когда они недоступны. В то же время таким способом нельзя решить проблему точного и непрерывного определения времени. Для решения этих задач используются разные виды резервных копий. Например, наземный хронометраж «открытого неба». Это означает отправку информации о времени через наземные сети при помощи оборудования для сотовой связи. Специалист Microchip Technology отметил, что современной тенденцией является улучшение качества приема сигнала сотовыми телефонами, а также снижение числа приемников в сети. Время по сети можно передавать настолько точно, что такой способ становится более надежным по сравнению с синхронизацией ГНСС.
Еще один способ хронометража — использование местных атомных часов. Их можно создать из разных компонентов, что позволяет подобрать оптимальный уровень точности и стоимость оборудования. При временной потере спутникового сигнала такие системы возьмут на себя его функции.
Как повысить точность определения местоположения?
Что касается данного вопроса, специалисты предлагают два подхода для его решения. Можно отправлять несколько сигналов на разных частотах. Это эффективная мера, однако ее реализация возможна не со всеми спутниками. У старых аппаратов, которые до сих пор находятся на орбите, нет технической возможности передавать сигналы на разных частотах.
Второй вариант — создание наземных опорных станций с точно заданным местоположением. Эти объекты будут находиться по всему миру. Благодаря им создаются и передаются поправки пользователям спутниковой навигации. Информация передается в зашифрованном виде, поэтому она доступна только целевым пользователям. Специалисты предлагают отправлять исправления поставщикам услуг ГНСС, от которых клиенты смогут получать исправленные данные.
Для доступа к информации нужен ключ. Ключи предоставляются по специальному транспортному протоколу. Для получения свежих ключей у устройства должна быть активная подписка. Каждые четыре недели ключи меняются. При блокировке доступа ключи можно использовать только до окончания срока их действия. Это обеспечивает безопасность передачи данных.
Транспортные средства также получат возможность самостоятельно вносить определенные исправления. Автомобили могут сами рассчитать поправки на трансляцию, но на это уйдет около получаса. При трансляции данных ошибку можно исправить за 10-15 минут. Раньше такой уровень точности был доступен только для тракторов и другой самоуправляемой с/х техники. В настоящее время этот тип управления транспортом распространяется на массовый рынок и становится доступным обычным пользователям.