3.1 Космические навигационные системы
Созданы и используются потребителями космические ГНС:
- ГЛОНАСС;
- ГНСС «Цикада-М».
Основные характеристики ГНС приведены в таблице 14.
ГНСС GPS рассматривается в ФРНП США.
Радионавигационные системы
Космические
Наземные
Дальней навигации
Ближней навигации
Системы посадки
СП-75 (80, 90, 200)
ПРМГ-5 (76У, 76УМ)
МЛС «Плацдарм-1Н»
РСБН-4Н (4НМ, 8Н) Тропа-СМД
ПРС-АРК, морские маяки
БРАС-3
РС-10, Спрут
РМА-90, РМД-90, DVOR-2000, DME-2000
Крабик-Б (БМ)
ГРАС
Тропик-2 (Чайка)
СП типа GBAS
Глобальные навигационные
ГЛОНАСС
Цикада-М
КОСПАС-САРСАТ
Функциональные дополнения
Рисунок 2 — Классификация существующих РНС в государствах — участниках СНГ.
Таблица 14 - Основные характеристики космических систем.
Состояние
|
Назначение
|
Наименование системы
|
Общая характеристика
|
Состав системы
|
Диапазон радиочас-тот,
МГц **)
|
Площадь рабочей зоны
|
Точность *) (СКП) определения места, м; времени, нс
|
Дискретность измерений
|
Пропуск-ная способность
|
Доступность
|
Целостность
|
Количе-ство
наземных (косми-ческих) станций
|
Тип аппаратуры потребителей
|
авиаци-онные
воздуш-ные
|
морские
|
наземные
|
|
|
|
|
|
|
|
Существующие
|
Навигационные
|
ГЛОНАСС
с КА
«Глонасс-М»
|
Средне-орбитальная квазидальномерная
|
24–30
|
А-737
СН-3301
СН-3700
СНС-2,3
МРК-18
|
Шкипер
БРИЗ
|
Репер,
ГП30М,
ГП29
|
1250;
1600
|
Глобальная
|
Плановые координаты 3,5;
высота 3,5; время 7
|
Непре-рывно
|
Неогра-ниченная
|
0,98
|
Не
определена
|
Цикада-М
|
Низкоорбитальная доплеровская
|
4
|
|
Шхуна,
АДК-3,
Челн-1,2
|
|
150;
400
|
Глобальная
|
80
|
55–220
мин
|
Неогра-ниченная
|
0,98
|
Не
определена
|
Геодезические
|
ГЕО-ИК-2
|
Низкоорбитальная доплеровская
|
1–2
|
|
|
Специ-альная
|
270;
2200
|
Глобальная
|
1
|
|
Неогра-ниченная
|
Не определена
|
Не
определена
|
Разрабатываемые
|
Навигационные
|
ГЛОНАСС
с КА
«Глонасс-К»
|
Среднеорбитальная квазидальномерная
|
24
|
А-737
СН-3301
СН-3700
СНС-2,3
МРК-18
|
Бриз-КМ
|
Репер,
ГП30М,
ГП29
|
1200;
1250;
1600
|
Глобальная
|
Плановые координаты 1,4;
высота 1,4; время 3
|
Непре-рывно
|
Неогра-ниченная
|
|
Не определена
|
*) Под точностью понимается СКП определения пространственных координат потребителя в государственной системе координат и времени в системной шкале ГЛОНАСС за счет «космического сегмента» по сигналам с открытым доступом (без учета ошибок в среде распространения и ошибок приемной аппаратуры) в реальном времени в абсолютном режиме без использования информации от функциональных дополнений.
**) Конкретные полосы радиочастот определены Регламентом радиосвязи МСЭ для района 1 (статья 5) и действующей Таблицей распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации.
Глобальная навигационная система ГЛОНАСС
Среднеорбитальная спутниковая ГНС ГЛОНАСС предназначена для решения задач координатно-временного и навигационного обеспечения в абсолютном режиме для неограниченного количества стационарных и мобильных потребителей непрерывно на всей поверхности Земли и до высот 2 000 км и дискретно — до высот 40 000 км.
Состав системы — не менее 24 КА, находящихся в трех орбитальных плоскостях с углом наклонения 64,8° на высоте 19 140 км. На 15.06.2014 года в составе орбитальной группировки системы ГЛОНАСС находилось 30 КА «Глонасс-М». В оперативном использовании находилось 24 КА «Глонасс-М». В орбитальном резерве находилось 2 КА. На исследованиях главного конструктора 2 КА, на летных испытаниях 1 КА.
Способ разделения сигналов, излучаемых различными спутниками системы ГЛОНАСС, частотный. Сигналы спутников идентифицируются по значению номинала их несущей частоты, лежащей в отведенной полосе частот. Предусмотрены две частотные полосы в диапазонах L1 и L2. Частотная полоса в диапазоне L1 составляет 1 592–1 621 МГц, в диапазоне L2 — 1 237–1 262 МГц. Каждый КА излучает радиосигналы стандартной точности в обоих диапазонах для реализации двухчастотного способа исключения ионосферной погрешности измерения навигационных параметров. Наряду с этим в диапазонах L1 и L2 передаются радиосигналы высокой точности, модулированные специальным кодом и не предназначенные для международного использования. В результате выполнения ФЦП «Глобальная навигационная система» доступность навигационного поля системы ГЛОНАСС составила:
- на территории России 100 %;
- глобально 100 %.
Точность системы ГЛОНАСС обеспечена на конкурентоспособном уровне — со среднеквадратическим отклонением 5,6 м, что удовлетворяет требованиям большинства потребителей. Для сравнения: в 2006 г. эта величина составляла 35…50 м.
В 2011 году начались лётные испытания навигационного космического аппарата нового поколения «Глонасс-К», который обеспечивает решение задач на качественно новом уровне.
В 2012 году была принята ФЦП «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012–2020 годы». Ее основные целевые индикаторы и показатели реализации мероприятий приведены в таблице 15.
Таблица 15 – Основные целевые индикаторы и показатели реализации мероприятий ФЦП «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012-2020 годы».
№ п/п
|
Задачи, показатели
|
Показатель на 2014 год
|
|
Задача 1. Поддержание системы ГЛОНАСС
|
|
1.1
|
Доступность навигации на открытой местности (%)
|
99,997
|
|
Задача 2. Развитие системы ГЛОНАСС
|
|
2.1
|
Погрешность определения местоположения в реальном времени в государственной геоцентрической системе координат за счет космического сегмента без использования дополняющих систем (м)
|
2,7
|
2.1.1
|
Среднее значение пространственного геометрического фактора
|
2,0
|
2.1.2
|
Составляющая эквивалентной погрешности измерений псевдодальности за счет погрешности бортовой эфемеридно-временной информации (м)
|
1,4
|
2.2.4
|
Время предупреждения потребителей о нарушении целостности навигационного обеспечения (с)
|
10
|
2.3
|
Погрешность определения времени потребителя в системной шкале времени за счет космического сегмента (нс)
|
5
|
2.4
|
Погрешность согласования системной шкалы времени с национальной шкалой времени UTC(SU) (нс)
|
35
|
2.5
|
Погрешность согласования национальной шкалы времени UTC(SU) с международной шкалой времени UTC(US) (нс)
|
10
|
Повышение точности и надежности навигационного обеспечения с помощью навигационных космических средств связано также с ведущимися работами по созданию функциональных дополнений, в частности, российской Системы дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ) – широкозонной дифференциальной подсистемы ГЛОНАСС с достигнутой точностью на уровне первых единиц метров и использованием стандартов SBAS ИКАО. Перспективные направления развития ГЛОНАСС изложены в разделе 4.
Глобальная навигационная система «Цикада-М»
Назначение — обеспечение навигации гражданских потребителей, определение местоположения судов и самолетов, потерпевших аварию, слежение за движением транспортных средств.
Решаемые задачи:
30 %
- определение координат места неограниченного числа гражданских потребителей;
- определение местоположения транспортных средств и контроль грузов.
Состав системы — 4 КА, находящиеся на круговых орбитах на высоте 1 000 км с углом наклонения 83°.
Система «Цикада-М» обеспечивает определение координат места с СКП 80 м. В зависимости от географического положения объекта дискретность обсервации составляет 55–220 минут.
По состоянию на 1 декабря 2012 года в составе орбитальной группировки системы «Цикада-М» находилось 5 КА: в оперативном использовании — 4 КА «Цикада-М» и 1 КА в орбитальном резерве.
Международная космическая система писка и спасания КОСПАС-САРСАТ
К космическим навигационным системам примыкает Международная космическая система поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ, предназначенная для определения координат терпящих бедствие судов, самолетов и людей. В составе системы используются низкоорбитальные КА (высота орбиты 850…1000 км, угол наклонении орбиты 98…99, период обращения 100…102 мин., радиус мгновенной зоны видимости — до 2500 км) и геостационарные КА (ГКА) (высота орбиты — 36000 км, угол наклонения орбиты 0, обзор несколькими ГКА — 90 % земной поверхности, исключая полярные широты выше 75). Российская часть представлена только ГКА.
Группировки, дополняя друг друга, обеспечивают:
- мгновенную передачу аварийного сигнала со всей земной поверхности;
- глобальный «обзор» земной поверхности;
- прием аварийного сигнала, несмотря на его блокирование препятствием в одном или нескольких направлениях.
В качестве источников сигналов бедствия и определения местоположения в системе КОСПАС-САРСАТ используются передатчики АРБ, работающие на частотах в диапазоне 406,0…406,1 МГц. Дополнительно АРБ могут работать на аварийной частоте привода поисково-спасательных служб 121,5 МГц.
Точность определения местоположения АРБ не хуже 5 км (для низкоорбитальной группировки КА) и 100 м (для ГКА при наличии в составе АРБ навигационного приемника). Время задержки в системе не превышает 1,5 ч в средних широтах при работе через низкоорбитальные КА и 10 мин — при работе через ГКА. Вероятность определения координат АРБ — не хуже 0,9.
Пропускная способность не менее 90 источников сигнала (для низкоорбитальной группировки КА) и не менее 14 источников сигнала в узкой полосе и не менее 50 источников сигнала в широкой полосе (для ГКА).
В перспективе предполагается для обеспечения глобальности, точности и оперативности приема сигналов АРБ использовать среднеорбитальную группировку КА ГНС (ГЛОНАСС, GPS и Galileo) с установленной на них специальной бортовой аппаратурой и АРБ нового (второго) поколения.
Геодезическая система ГЕО-ИК-2
Для решения специальных геодезических задач создана космическая низкоорбитальная доплеровская система в диапазоне частот 267-273, 2200 МГц с точностью местоопределения (СКП) 1 м (см. таблицу 14).
|
