Описание технологии

ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система - ГЛОНАСС

Система ГЛОНАСС представляет собой высокоинтеллектуальный продукт военно-промышленного комплекса, наиболее яркий реальный пример конверсии, который предоставлен военными для широкого гражданского использования.

Спроектированная в конце 70-х годов система ГЛОНАСС была полностью развернута в середине 90-х и принята в эксплуатацию Вооруженными Силами Российской Федерации. В силу экономических трудностей в конце 90-х годов финансирование системы ГЛОНАСС было значительно сокращено, что привело к деградации орбитальной группировки и значительному отставанию от США, стран Европы и Японии в использовании спутниковых навигационных технологий в интересах обороны и транспорта.

Лавинообразный рост гражданских применений технологий спутниковой навигации американской системы GPS сделал объективным шаг в направлении придания системе ГЛОНАСС статуса системы двойного назначения и резкому увеличению финансирования для ее развития. В настоящее время формирование орбитальной группировки космических аппаратов системы ГЛОНАСС завершено. Системы GPS и ГЛОНАСС превратились в глобальное стратегическое средство для обеспечения национальной безопасности и экономического развития. Работы по созданию аналогичных систем ведутся странами Европы (Gallileo) и Китаем (Compass).


Значения позиционного геометрического фактора PDOP по системе ГЛОНАСС на текущий момент времени по земной поверхности (угол места ≥ 5°). Дата: 26 октября 2011	Значения позиционного геометрического фактора PDOP по системе ГЛОНАСС на текущий момент времени по земной поверхности (угол места ≥ 5°). Дата: 8 августа 2012

Задачи поддержания системы ГЛОНАСС, улучшения ее эксплуатационных характеристик, повышения качества навигационных услуг и обеспечения использования системы ГЛОНАСС наряду с GPS в России и во всем мире по значимости и масштабности сравнимы с национальными проектами по экспорту углеводородов или информатизации общества и находятся в постоянном поле зрения Президента Российской Федерации и Правительства Российской Федерации.

Государственная политика

Первым шагом, направленным на ускоренное развитие и использование системы ГЛОНАСС, стало принятие Правительством Российской Федерации федеральной целевой программы «Глобальная навигационная система» на 2002-2012 гг. Успешное поступательное выполнение программных мероприятий уже через 5 лет позволило обеспечить возможность применения российской навигационной системы в глобальном масштабе. Это подтверждает Указ Президента Российской Федерации от 17 мая 2007 года, которым международному сообществу предоставлен гарантированный доступ к навигационным сервисам системы ГЛОНАСС без ограничений и на безвозмездной основе. С 2012 по 2020 гг. предусмотрена реализация федеральной целевой программы «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС», ориентированной на качественное повышение навигационного обслуживания гражданских потребителей.

В августе 2008 года Правительством Российской Федерации принято постановление «Об оснащении транспортных, технических средств и систем аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS». Одна из целей принятия документа – повышение эффективности управления движением транспорта, уровня безопасности перевозок пассажиров, специальных и опасных грузов.

14 февраля 2009 года вступил в силу Федеральный закон Российской Федерации «О навигационной деятельности», в соответствии с которым система ГЛОНАСС является собственностью Российской Федерации, а финансовое обеспечение ее поддержания и развития – расходным обязательством государства. Законом предусматривается обязательное использование российской навигационной системы ГЛОНАСС не только федеральными органами исполнительной власти, но и субъектами Российской Федерации, органами местного самоуправления при выполнении перевозок пассажиров, специальных и опасных грузов, проведении геодезических и кадастровых работ.

В 2010 году был принят ряд постановлений Правительства Российской Федерации об утверждении технических регламентов о безопасности транспортных средств различного назначения, предусматривающих их обязательное оснащение аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS. В частности, были приняты регламенты о безопасности колесных транспортных средств, железнодорожного подвижного состава и высокоскоростного железнодорожного транспорта, объектов морского и внутреннего водного транспорта.

Правительством Российской Федерации подписан ряд соглашений о сотрудничестве в области использования и развития российской глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС с Кабинетом министров Украины, Правительством Индии, Казахстана и других государств.

Основное назначение системы

Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС предназначена для определения местоположения, скорости движения и точного времени различными категориями потребителей (морскими, воздушными, наземными и др.).
Она обеспечивает глобальное, непрерывное навигационное обслуживание всех категорий потребителей круглогодично, в любое время суток вне зависимости от метеорологических условий, неограниченное количество одновременно и непрерывно обслуживаемых мобильных и стационарных потребителей на всей поверхности Земли и на высотах до 2000 км.

Доступ к гражданским навигационным сигналам системы предоставляется как российским, так и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.

Состав системы ГЛОНАСС

Технология ГЛОНАСС базируется на трех подсистемах:

подсистемы космических аппаратов;
подсистемы контроля и управления;
подсистемы навигационной аппаратуры потребителей.

Подсистема космических аппаратов системы ГЛОНАСС состоит из 24 космических аппаратов, находящихся на круговых орбитах высотой 19100 км, в трех орбитальных плоскостях. В каждой орбитальной плоскости размещаются по 8 спутников с равномерным сдвигом. Такая конфигурация позволяет обеспечить непрерывное и глобальное покрытие земной поверхности и околоземного пространства навигационным полем. Космические аппараты «Глонасс-М» со сроком активного существования 7 лет излучают навигационные спутниковые сигналы в двух частотных диапазонах L1 и L2.

Подсистема контроля и управления состоит из Центра управления системой ГЛОНАСС и сети станций измерения, управления и контроля, рассредоточенной по всей территории России. В задачи ПКУ входят контроль правильности функционирования космических аппаратов системы ГЛОНАСС и выдача команд управления.

Навигационная аппаратура потребителей предназначена для приема навигационных сигналов спутников ГЛОНАСС и вычисления собственных координат, скорости и времени. Технические характеристики и потребительские свойства навигационной аппаратуры потребителей, используемой для личных нужд пользователей (по усмотрению производителей) могут подтверждаться системами добровольной сертификации. Аппаратура, используемая в качестве средства измерения, в соответствии с российским законодательством, подлежит процедуре обязательной сертификации.

Концепция навигационных определений в технологии ГЛОНАСС

Навигационной аппаратурой потребителей системы ГЛОНАСС выполняются беззапросные измерения до четырех спутников ГЛОНАСС, а также прием и обработка навигационных сообщений. В навигационном сообщении описывается положение спутника в пространстве и времени. В результате обработки полученных измерений и принятых навигационных сообщений определяются три координаты потребителя, три составляющие вектора скорости его движения, а также осуществляется «привязка» шкалы времени потребителя к шкале Госэталона координированного всемирного времени UTC(SU).

Перспективы развития системы ГЛОНАСС

Поддержание орбитальной группировки на уровне 24–30 космических аппаратов с учетом их орбитального резерва (24 штатных КА + до 6 резервных КА, по 2 КА в каждой орбитальной плоскости).
Плановая замена космических аппаратов «Глонасс-М» космическими аппаратами нового поколения «Глонасс-К» со сроком активного существования до 10 лет (летные испытания «Глонасс-К» начаты в 2011 году), обеспечивающими:

введение в дополнение к существующим новых гражданских навигационных сигналов с кодовым разделением каналов в диапазонах L1 и L3;
повышение точности навигационных определений пользователя до уровня – не хуже 3 метров;
погрешность передачи потребителю системной шкалы времени системы ГЛОНАСС на любом суточном интервале – не хуже 12 нс;
доступность навигационного поля на суточном интервале – не хуже 98%;
совместимость и взаимодополняемость с системой GPS и перспективными системами Gallileo и Compass;
реализацию функции поиска и спасания в качестве среднеорбитального сегмента системы КОСПАС/SARSAT.

Сферы применения

Современные средства спутниковой навигации уже сейчас широко используются в различных областях социально-экономической сферы и позволяют выполнять:

навигацию наземных, воздушных, морских, речных и космических средств, управление транспортными потоками на всех видах транспорта, контроль перевозок ценных и опасных грузов, контроль рыболовства в территориальных водах, поисково-спасательные операции, мониторинг окружающей среды;
геодезическую съемку и определение местоположения географических объектов с сантиметровой точностью при прокладке нефте- и газопроводов, линий электропередач, в строительстве;
синхронизацию в системах связи, телекоммуникаций и электроэнергетике;
решение фундаментальных геофизических задач;
персональную навигацию индивидуальных потребителей.

Спутниковая навигация уже применяется и в сельском хозяйстве, где используется для автоматической обработки земельных угодий комбайнами, и в горнодобывающей промышленности.
Круг применения технологий спутниковой навигации постоянно расширяется, и сейчас даже трудно представить, какие еще области применения космических навигационных систем появятся. Достаточно заметить, что сейчас точность позиционирования в реальном времени в абсолютном пространстве составляет до 3 сантиметров.