Отечественная глобальная спутниковая система навигации ГЛОНАСС

Стартовой точкой выполнения успешных действий на практике в отрасли спутниковой радионавигации стал день удачной отправки в космическое пространство в СССР 1-го искусственного спутника нашей планеты в осенью 1957 г. В конце 1060-х гг. в СССР была спроектирована спутниковая система радионавигации “Цикада” для использования на низких орбитах.

Отличные результаты использования систем спутниковой навигации на низких орбитах морскими пользователями послужили толчком к массовым разработке, поддержанию и эксплуатации спутникового навигационного оборудования в целом. После этого появилась потребность в разработке универсальной система навигации, которая будет отвечать требованиям основной массы потенциальных пользователей.

В 1976 г. было выпущено правительственное постановление о создании этой системы.

Опираясь на результаты проведения разноплановых испытаний, советские инженеры подобрали штатную орбитальную группу из 24 спутниковых единиц, которые были отправлены на средневысотные орбиты с номинальными значениями высоты – 19,1 тыс. км.

Летно-испытательные мероприятия высокоорбитальной советской системы навигации, которая стала называться ГЛОНАСС, стартовали 12.10.82 г. с отправки на орбиту первого спутникового аппарата типа “Глонасс” (“Космос-1413”). 24.09.93 г. началось регламентированное применение системы для выполнения задач Минобороны России с орбитальной группой урезанного состава из двенадцати спутниковых аппаратов. К середине 90-х гг. прошлого века орбитальная группа была расширена до полностью укомплектованного состава (24 спутниковых аппарата), требующегося для полноценного покрытия всех регионов нашей планеты. Огромным недочетом было почти полное отсутствие гражданского навигационного оборудования и, как следствие, гражданских пользователей системы.           

Удручающая ситуация в социально-экономической области в стране и уменьшение финансирования космической сферы в 90-х гг. прошлого века стали причиной ухудшения положения дел вокруг орбитальной группы ГЛОНАСС. К 2002 г. в состав группы входили лишь 7 спутников, чего было недостаточно для обеспечения всех российских регионов навигационными сигналами системы ГЛОНАСС хотя бы со средней доступностью. Точностные показатели ГЛОНАСС система навигации из США превосходила в несколько раз.

По указу главы российского государства от 18.02.99 г. главный навигационный комплекс РФ был отнесен к категории “систем двойного назначения”. Чтобы сохранить и планомерно развивать весь комплекс, в 2001 г. спроектировали государственную целевую программу “Всемирный комплекс навигации” на 2002-2012 гг.

По итогам ее выполнения удалось добиться полного восстановления орбитальной группы. Вот уже 7 лет комплекс навигации эксплуатируется и совершенствуется в рамках настоящей государственной целевой программы “Содержание, усовершенствование и эксплуатация ГЛОНАСС на 2012-2020 гг.”. Она нацелена на ускорение ввода в действие и улучшение качественных характеристик эксплуатации спутниковых навигационных технологических средств РФ и обслуживания с применением оборудования ГЛОНАСС для удовлетворения потребностей специальных и гражданских (в частности, коммерческих и научных) пользователей, применение во всех странах спутниковых навигационных технологических решений РФ благодаря надлежащему содержанию и усовершенствованию ГЛОНАСС.

В состав комплекса ГЛОНАСС входят подсистемы спутникового оборудования, контролирующие, управляющие подсистемы и пользовательское навигационное оборудование.

Актив комплекса ГЛОНАСС составляют 24 спутниковых аппарата, движущихся в 3-х орбитальных плоскостях по 8 единиц в каждой из них, расположенных под наклоном к экватору под углом 64,8 градусов, с высотой орбит 19,1 тыс. км. и длительностью обращения 11 ч. 15 мин. 44 сек. Утвержденный состав орбитальной группы делает возможным перемещение всех спутников по одной и той же трассе на земной поверхности с повторением цикла через каждые 8 суток. Данные показатели гарантируют завидную стабильность орбитальной группы системы ГЛОНАСС, что почти позволяет избежать исправления орбит спутников за весь период их постоянного использования.

По данным на 24.04.19 г. структуру орбитальной группы ГЛОНАСС составляли 26 спутниковых единиц, 24 из которых эксплуатировались согласно основному функционалу.

Спутниковые аппараты для комплекса навигации создавали конструкторы соответствующего отдела научно-производственного объединения прикладной механики (на сегодняшний день – компания “Информационные спутниковые системы” им. ак. Решетнева”) в г. Красноярск-26 (Железногорск).

В период с 1982 по 2009 г. на орбитальных просторах эксплуатировалось оборудование “Глонасс” с фактическим сроком службы по гарантии 3 года. Сегодня основу орбитальной группы составляют космическое оборудование модифицированного типа “Глонасс-М”, запуск 1-го из которых произошел в конце 2003 г., а также современные модели “Глонасс-К”. Отличие “Глонасс-М” от космического оборудования 1-го поколения – период активной эксплуатации по гарантии (7 лет) и применение зарубежных запчастей. Сегодняшние планы – заменить “Глонасс-М” самыми современными моделями “Глонасс-К” с периодом активной эксплуатации до десятилетия. Первый спутник этой серии был отправлен в космос в 2011 г., следующий – через 3 года. Сегодня в компании “Информационные спутниковые системы” также создается улучшенное навигационное космическое оборудование типа “Глонасс-К” 2-го поколения.

В состав контролирующих и управляющих подсистем входят Центр управления ГЛОНАСС и несколько измерительных, управляющих и контролирующих объектов, расположенных по всей российской территории. Контролирующие и управляющие подсистемы выполняют функции отслеживания корректности работы спутников, постоянного уточнения орбитальных характеристик и отправки на космические аппараты временных программных решений, управляющих распоряжений и навигационных сведений.

В состав потребительского навигационного оборудования входят навигационное оборудование приема и обрабатывающие устройства, необходимые для получения навигационных сигналов спутниковых единиц ГЛОНАСС и расчета своих местоположения, скоростных и временных показателей. Пользовательские навигационные устройства ГЛОНАСС осуществляют измерения до 4-х спутниковых аппаратов системы без запросов, получение и анализ поступающих навигационных сведений. В таких сообщениях передаются данные о пространственных и временных координатах спутниковой единицы. По итогам анализа поступивших измерений и навигационных сведений происходит расчет трех координат пользователя, трех составляющих вектора скорости его перемещения, производится соотнесение потребительской временной шкалы со шкалой Государственного эталона координированного международного времени UTC (SU).

ГЛОНАСС гарантирует обеспечение бесперебойной всемирной навигации всех категорий пользователей с разными запросами к качественным характеристикам навигационного обеспечения посредством применения сигналов средней (L1) и высокой точности (L2) с вероятностью 0,95 при 18 спутниковых единицах и 0,997 при 24 аппаратах в группе. Она причислена к спутниковому оборудованию двойного назначения.

Сегодня вопросами усовершенствования системы ГЛОНАСС ведает Госкорпорация “Роскосмос”, а также российские Минобороны, ведомство внутренних дел, Минтранс, Минпромторг, Федеральная служба госрегистрации, кадастра и картографии, Федеральное агентство по техрегулированию и метрологии, Федеральное агентство авиационного транспорта, Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору  и проч.

В середине 2017 г. глава Росстандарта А. Абрамов сообщил, что отечественные научные работники трудятся над повышением точностных характеристик навигационного оборудования ГЛОНАСС до сантиметрового диапазона. Он заявлял, что на тот момент был достигнут лишь метровый показатель (при удачно сложившихся обстоятельствах можно рассчитывать координаты нужного объекта с точностью до 3-5 м.).

В 2017 г. заместитель премьер-министра Д. Рогозин заявил, что показатели работы нашей системы ГЛОНАСС в 2 раза хуже соответствующих показателей навигационной системы из США. Глава российского государства на собрании комиссии оборонно-промышленной отрасли приказал сделать ГЛОНАСС такой же эффективной, как и система спутников из Америки, и к 2020 г. добиться превращения обеих систем в полноценных конкурентов.

Весной прошлого года вице-председатель Правительства России Д. Рогозин рассказал, что комплекс навигации из РФ устранил отставание от американского по точностным характеристикам обозначения.

Весной текущего года первый помощник генерального директора “Роскосмоса” Ю. Урличич заявил, что через 6 лет ожидается повышение точности системы навигации из России на четверть. Это станет возможным благодаря отправке на орбитальные просторы дополнительного спутникового оборудования.

Согласно президентскому постановлению доступ к гражданским навигационным сигналам спутниковой системы имеют пользователи из России, а также из иных государств бесплатно и без каких-либо ограничительных условий.

С 1996 г. по инициативе российского правительства система навигации из России, как и система из США, эксплуатируется ИМО и ИКАО.

На сегодняшний день сервисы спутниковой системы навигации из России нашли применение практически во всех отраслях социально-экономической направленности. Наибольшую актуальность получило использование технологических решений ГЛОНАСС в сфере транспорта, в частности, водного, авиационного и наземного. К слову, по информации от специалистов, около 80% решений навигации применяются на автотранспорте. Другая сфера использования системы навигации для спасения жизни человека – эксплуатация глобальной спутниковой системы навигации совместно с Международной поисковой и спасательной системой КОСПАС-САРСАТ. Кроме того, технологические решения спутниковой системы навигации часто применяются в области персональной навигации, кадастра городских земель, организации и контроля территориального развития, модернизации карт с изображением местности, для мониторинга состояния и изучения нашей планеты, в космической, строительной, сельскохозяйственной сферах.

На сегодняшний день в Российской Федерации оборудовано 19 наземных станций спутниковой системы навигации и 6 аналогичных объектов за границей. Со следующего года власти рассчитывают расширить сеть станций до 12 за границей и до 45 – в РФ.