Спутниковая система gps

Что такое GNSS

Приборы Global Navigation Satellite Systems представляют собой улавливатели импульсов от спутников, включая ГЛОНАСС, GPS, Beidu, QZZ, SBASS. Размещены указанные комплексы на разных орбитах вокруг Земли (либо над отдельными участками). Наземные трекеры, принимающие сигналы от нескольких сателлитов, называются многочастотными.

Предназначение ГНСС-приемников, согласно инструкции – определение заданных координат на поверхности и в околоземном пространстве. Они показывают не только местонахождение объектов, но и определяют направление движения, скорость. Рабочая техническая схема – вычисление дистанции между спутником и принимаемой антенной трекера.

Применение

Геодезические приборы с GNSS используются на начальных стадиях возведения строительных объектов, дорог и прочих инженерных коммуникаций. С их помощью точно формируют топографические карты, схемы расположения пунктов.

GNSS-оборудование

Прочие сферы применения:

  • мониторинг сейсмически активных зон, учет подвижек пластов земной коры;
  • поиск полезных ископаемых и ресурсов;
  • осуществление кадастровых работ, межевание земель;
  • картография, географическая информатика.

Принцип работы

Рассматриваемый прибор действует посредством приема импульса с одного или нескольких спутников, с последующим вычислением дистанции до заданного объекта на планетарной орбите. Для определения координат нужной точки на земной поверхности применяют несколько приемников типа GNSS.

Определение координат происходит с учетом скорости радиоволнового распространения. От сателлита импульс отражается за конкретный период. Прибор учитывает время и частотность отзеркаливания сигнала. На основе полученной информации приемник «ГНСС» анализирует расстояние от спутника до антенны. Обработка данных с нескольких приборов позволяет вычислить точную географическую локацию объекта в пространстве.

Основные компоненты

GNSS-приемники отличаются дизайном, дополнительными возможностями и даже гарантийным сроком. Элементы комплекта приведены в таблице.

№ п/п Наименование Предназначение
1 Сам прибор Обрабатывает и запоминает сигналы спутников
2 Аккумулятор (Li-Ion) Обеспечивает устройство энергией
3 Зарядное устройство на 2 батареи Для подпитки АБ
4 Кабели USB, SAE, УКВ Для подключения внешних девайсов
5 Внешняя и внутренняя антенна        Усиливают прием сигнала

Авионика из Раменского

Инерциальные навигационные системы сегодня применяются не только в авиации. Их появление повлияло на развитие космонавтики, увеличилась дальность походов подводных лодок. ИНС используются в управлении морскими судами и баллистическими ракетами, применяются в геодезии. Также актуально применение подобных систем в беспилотных летательных аппаратах.

В 1960-е годы первые в СССР инерциальные навигационные системы для авиации были разработаны Раменским приборостроительным конструкторским бюро (РПКБ). Начиная с 1958 года специалистами РПКБ проводилось эскизное проектирование ИНС для различных классов и типов летательных аппаратов. Совершенствование чувствительных элементов – разработка поплавковых гироскопов и акселерометров, а затем динамически настраиваемых гироскопов – и применение цифровой вычислительной техники обеспечили создание и широкое применение ИНС.

К началу 1970-х годов предприятием были решены проблемы точного управляемого полета на большие расстояния. В дальнейшие годы инерциальные системы многократно совершенствовались. Раменское предприятие создавало навигационные комплексы и другое оборудование для самолетов ОКБ Сухого, Микояна, Туполева, Ильюшина, Камова, Миля и др. В 2012 году предприятие вошло в состав концерна «Радиоэлектронные технологии». Сегодня РПКБ – один из мировых лидеров в производстве авиационной электроники.

2021

Начало создания спутниковой системы «Сфера»

20 апреля 2021 года стало известно о том, что Россия начала создание спутниковой системы «Сфера». Головные исполнители приступили к работам в рамках программы, сообщил исполнительный директор «Роскосмоса» по перспективным программам и науке Александр Блошенко.

В частности, идет проектирование аппаратов для создания новых многоспутниковых группировок связи для предоставления услуг интернета вещей «Марафон» и широкополосного доступа «Скиф»… Уже сформированы техзадания, просчитаны и понятны первоочередные работы, — сообщил он в разговоре с ТАСС.

По словам Блошенко, к 20 апреля 2021 года проходят процедуры по доведению бюджетного финансирования и заключению контрактов. Соглашения должны быть заключены в течение пары месяцев, добавил он.

Россия приступила к созданию спутниковой системы «Сфера»

Первый заместитель главы «Роскосмоса» по развитию орбитальной группировки и перспективным проектам Юрий Урличич 20 апреля 2021 года сообщил журналистам о том, что госкорпорация рассчитывает на утверждение программы «Сфера» до конца первого полугодия. Он отметил, что бюджетные и внебюджетные вложения в программу будут паритетными. Этот вопрос тоже будет утверждаться на уровне правительства.

В Роскосмосе напомнили, что в рамках проекта планируется обеспечить широкополосный интернет и связь, в том числе по Северному морскому пути. В 2021 году в России должны появиться аппараты «радиолокационного зрения, которые позволяют видеть и в ночное время, и сквозь туман и облачность».

В программу «Сфера» войдут десять орбитальных группировок: «Ямал», «Смотр», «Экспресс-РВ», «Экспресс», «Скиф», «Марафон», а также «Сфера-МКА», «Сфера-СМКА», «Сфера-Х» и «Сфера-XLP». Благодаря этому проекту «Роскосмос» намерен обеспечить космическую связь и широкополосный доступ (ШПД) в интернет по всей стране до 2024 года.

Глава 1 — Обзор ГНСС

“Новые идеи проходят через три периода: 1) Это невозможно. 2) Это возможно, но не стоит этого делать. 3) Я всегда знал, что это хорошая идея! “ Артур Кларк, британский писатель, изобретатель и футуролог.

Большинство из нас теперь знает, что ГНСС «всегда была хорошей идеей» и что сейчас мы находимся в стадии третьей фазы.

Базовые концепции спутникового позиционирования очень легко понять. На самом деле они настолько просты, что дочь одного из наших сотрудников, учащаяся 4 класса, попросила объяснить их ее одноклассникам.

Перед началом занятия этот сотрудник подготовил следующую демонстрацию, свой вариант «теории струн». Он прикрепил картонные фигурки трех спутников к стенам и потолку класса, как показано на рис. 1. К каждому «спутнику» была протянута тонкая веревка (“струна”). Далее, отметил место на полу подвижной меткой, затем потянул веревки вниз и обозначил, где все они достигают этой метки. Веревки теперь представляли расстояния от точки до отдельных спутников. Он зафиксировал расположение метки и снял ее с пола.

Рис. 1

Когда ученики вошли в класс, наш коллега попросил их использовать веревки, чтобы определить местоположение убранной метки. Для этого ученики опускали веревки вниз, пока их концы не сошлись в одной точке на полу. Они отметили эту точку подвижной меткой и сравнили ее с ранее отмеченным положением. Результаты были очень близки. Эта простая демонстрация показала, что, если вы знаете положение трех спутников и ваше расстояние до них, то вы можете определить свое местоположение.

В реальных условиях решение этой задачи усложняется несколькими факторами: спутники движутся, сигналы от спутников очень ослаблены к тому времени, когда они достигают поверхности Земли, так как атмосфера мешает прохождению радиосигналов,  и зачастую, оборудование пользователя не такое сложное, как оборудование на спутниках.

«Чем больше вы это объясняете, тем больше я этого не понимаю». Марк Твен, американский писатель и юморист.

Мы согласны. Мы предоставим более подробное объяснение решения задачи по определению местоположения в главе 2.

Определение местоположения и расчет маршрута

Основным условием для расчета маршрута движения и ведения к цели, прежде всего, является определение собственного местоположения. Это осуществляется посредством глобальной системы позиционирования (GPS = Global Positioning System). При этом речь идет о 24 спутниках, которые на расстоянии прибл. 20200 км от Земли вращаются вокруг нее по шести орбитам. Орбиты расположены относительно друг друга под углом 60 градусов (6 х 60° = 360°).

На каждой орбите расположено по 4 спутника с одинаковым расстоянием друг от друга. Все спутники вращаются по своим орбитам под углом 55 градусов к экватору, и для полного оборота им требуется 12 часов. Благодаря шести различным орбитам и равномерному распределению всех спутников с любой обитаемой точки Земли обеспечивается видимость, по меньшей мере, 4 спутников. В большинстве случаев прием сигналов идет с большего количества спутников (максимум восьми). Все спутники через равные промежутки времени 50 раз в секунду на двух частотах передают сигналы идентификации, местоположения и времени. Для точного определения местоположения одновременно должны приниматься, по меньшей мере, 3 спутника. Определение местоположения основывается на разном времени распространения сигнала от отдельных спутников к приемнику. На основании этих сигналов может быть рассчитано местоположение. Вся система GPS основывается на точных сигналах времени и, тем самым, на точных часах.

Для использования в гражданских целях (системы GPS, которая первоначально использовалась только в военных целях) точность составляла сначала прибл. 100 м по горизонтальной оси, прибл. 150 м по вертикальной оси и прибл. 0,3 миллисекунды отклонения по времени. Сегодня (с 5/2000) и для применения в гражданских целях используются сигналы, которые обеспечивают точность ±10 м.

На основании данных о собственном местоположении и введенной водителем цели навигационный компьютер рассчитывает маршрут движения. При этом компьютер использует CD-ROM или все чаще DVD и жесткий диск, на котором в цифровой форме сохранены карты дорог и много дополнительной информации. Координаты местоположения преобразуются в положение на карте, а затем по векторам суммируются разные дороги, пока не будет достигнута необходимая цель поездки. Расчет выполняется за несколько секунд. После этого система может выдавать соответствующие рекомендации относительно направления движения для ведения до цели назначения.

Прием сигналов со спутников GP5 иногда может нарушаться в долинах, туннелях или из-за высоких зданий. Однако для обеспечения дальнейшей навигации система получает другие входные сигналы, такие как сигнал скорости/участка пути, а для изменения направления сигнал датчика угловой скорости рыскания автомобиля, который также называется гирометром, гироскопом или G-датчиком. При помощи таких сигналов и оцифрованных дорожных карт навигационный компьютер может продолжать определение местоположения и ведение до цели поездки. Это называется еще навигацией счислением пути или «dead reckoning» (dead reckoning = англ. приблизительный расчет, калькуляция). На основании этих входных сигналов с дорожными картами дополнительно сравниваются и корректируются возникающие неточности или незначительные отклонения от текущего местоположения.

Так называемое самонаведение по карте (Map-Matching: тар = англ. географическая карта; matching = англ. согласовывать, подгонять) наглядно представлено на рисунке а — с После первого грубого расчета местоположения системой GPS через несколько метров выполняется распознавание дороги, по которой в данное время движется автомобиль. При повороте, который фиксируется гирометром, может быть определено точное местоположение. На сегодняшний день благодаря постоянному взаимодействию и расчетам всех входных сигналов возможны точное определение местоположения и ведение по маршруту к цели назначения.

Сетевая радионавигационная спутниковая система GPS

Американская система GPS по своим функциональным возможностям аналогична отечественной системе Глонасс. Её основное назначение — высокоточное определение координат потребителя, составляющих вектора скорости, и привязка к системной шкале времени. Аналогично отечественной, система GPS разработана для Министерства Обороны США и находится под его управлением. Согласно интерфейсному контрольному документу, основными разработчиками системы являются:

  • по космическому сегменту — Rockwell International Space Division, Martin Marietta Astro Space Division;
  • по сегменту управления — IBM, Federal System Company;
  • по сегменту потребителей — Rockwell International, Collins Avio-nics & Communication Division .

Как и система Глонасс, GPS состоит из космического сегмента, наземного командно-измерительного комплекса и сегмента потребителей.

Как было сказано выше, орбитальная группировка GPS состоит из 28 навигационных космических аппаратов. Все они находятся на круговых орбитах с периодом обращения вокруг Земли, равным 12 часам. Высота орбиты каждого спутника равна ~ 20000 км. НКА системы GPS проходили ряд усовершенствований, которые сказывались на их характеристиках в целом. В табл. 1 приведены краткие характеристики космических аппаратов, используемых в системе.

Таблица 1. Характеристики космических аппаратов, используемых в системе GPS

Тип НКА Масса на орбите Мощность энергоисточников, Вт Расчётный срок активного существования Год запуска первого НКА
Блок-I 525 440 1978
Блок-II 844 710 5 1989
Блок-IIR 1094 1250 7,5 1997
Блок-IIF 14–15 2001–2002

Таблица 2. Сравнительные характеристики систем ГЛОНАСС и GPS

Показатель ГЛОНАСС GPS
Число КА в полной орбитальной группировке 24 24
Число орбитальных плоскостей 3 6
Число КА в каждой плоскости 8 4
Наклонение орбиты 64,8º 55º
Высота орбиты, км 19 130 20 180
Период обращения спутника 11 ч. 15 мин. 44 с 11 ч. 58 мин. 00 с
Система координат ПЗ-90 WGS-84
Масса навигационного КА, кг 1450 1055
Мощность солнечных батарей, Вт 1250 450
Срок активного существования, лет 3 7,5
Средства вывода КА на орбиту «Протон-К/ДМ» Delta 2
Число КА, выводимых за один запуск 3 1
Космодром Байконур (Казахстан) Мыс Канаверел (Cape Canaveral)
Эталонное время UTC (SU) UTC (NO)
Метод доступа FDMA CDMA
Несущая частота:L1L2 1598,0625—1604,257/9 L1 1575,4260/77 L1
Поляризация Правосторонняя Правосторонняя
Тип псевдошумовой последовательности m-последовательность код Голда
Число элементов кода:C/AP 51151 1000 10232,35×1014
Скорость кодирования, Мбит/с:C/AP 0,5115,11 1,02310,23
Уровень внутрисистемных радиопомех, дБ -48 -21,6
Структура навигационного сообщения
Скорость передачи, бит/с 50 50
Вид модуляции BPSK (Манчестер) BPSK NRZ
Длина суперкадра, мин. 2,5 (5 кадров) 12,5 (25 кадров)
Длина кадра, с 30 (15 строк) 30 (5 строк)
Длина строки, с 2 6

При проектировании системы в целом и НКА в частности, большое внимание уделяется вопросам автономного функционирования. Так, космические аппараты первого поколения (Блок-I) обеспечивали нормальную работу системы (имеется в виду, без существенных ошибок определения координат) без вмешательства сегмента управления в течение 3–4 дней

В аппаратах Блок-II этот срок был увеличен до 14 дней. В новой модификации НКА Блок-IIR позволяет автономно работать в течение 180 дней без корректировки параметров орбиты с земли, пользуясь лишь автономным комплексом взаимной син-хронизации спутников. Аппараты Блок-IIF предполагается использовать взамен отработавших Блок-IIR.

Системы мониторинга

Мониторинговые комплексы условно можно разделить на несколько систем, отличающихся функционированием, рабочими схемами.

Базовый набор № 2 № 3 № 4
Терминалы транслируют информацию на основной сервер при помощи Всемирной Сети. Относится к простой, бюджетной версии мониторинга автомобиля Система актуальна при необходимости повышенной защиты информации. Все элементы контролируются через сотовую связь либо отдельно выведенный ресурс. Подходит для ТС, совершающих поездки в зонах без покрытия GSM. Данные транслируются через Интернет с последующей аккумуляцией в терминалах или смарт-гаджетах. При входе в точки Wi-Fi сведения передаются на сервер. Применяется при отсутствии любых сетей. Система накапливает информацию, отправляет ее на локальный ресурс, потом – на ПК или смартфон клиента.

Сравнение систем

Система BeiDou Галилео ГЛОНАСС GPS NavIC QZSS
Владелец Китай Европейский Союз Россия Соединенные Штаты Индия Япония
Покрытие Глобальный Глобальный Глобальный Глобальный Региональный Региональный
Кодирование CDMA CDMA FDMA и CDMA CDMA CDMA CDMA
Высота 21,150 км (13,140 миль) 23 222 км (14 429 миль) 19,130 ​​км (11,890 миль) 20180 км (12,540 миль) 36000 км (22000 миль) 32 600 км (20 300 миль) — 39 000 км (24 000 миль)
Период 12.63 ч (12 ч 38 мин) 14.08 ч (14 ч 5 мин) 11.26 ч (11 ч 16 мин) 11.97 ч (11 ч 58 мин) 23.93 ч (23 ч 56 мин) 23.93 ч (23 ч 56 мин)
Ред. / С. день 17/9 (1.888 …) 17/10 (1,7) 17/8 (2,125) 2 1 1
Спутники BeiDou-3: 28 в рабочем состоянии (24 MEO 3 IGSO 1 GSO) 5 на орбите валидация 2 планируется на ГСО 20H1 BeiDou-2: 15 в рабочем состоянии 1 в процессе ввода в эксплуатацию По дизайну:

24 активных + 6 резервных

В настоящее время:

26 на орбите 24 в рабочем состоянии

2 неактивных 6 для запуска

24 проектно 24 в рабочем состоянии 1 ввод в эксплуатацию 1 в летных испытаниях 30, 24 по дизайну 3 ГСО, 5 ГСО СОО 4 действующих (3 ГСО, 1 ГСО) 7 в будущем
Частота 1,561098 ГГц (B1) 1,589742 ГГц (B1-2) 1,20714 ГГц (B2) 1,26852 ГГц (B3) 1,559–1,592 ГГц (E1)

1,164–1,215 ГГц (E5a / b) 1,260–1,300 ГГц (E6)

1,593–1,610 ГГц (G1) 1,237–1,254 ГГц (G2)

1,189–1,214 ГГц (G3)

1,563–1,587 ГГц (L1) 1,215–1,2396 ГГц (L2)

1,164–1,189 ГГц (L5)

1,17645 ГГц (L5) 2,492028 ГГц (S) 1,57542 ГГц (L1C / A, L1C, L1S) 1,22760 ГГц (L2C) 1,17645 ГГц (L5, L5S) 1,27875 ГГц (L6)
Положение дел Оперативный Работает с 2016 г. по 2020 г. завершение Оперативный Оперативный Оперативный Оперативный
Точность 3,6 м (общедоступный) 0,1 м (зашифрованный) 1 м (общедоступный) 0,01 м (зашифрованный) 2–4 мес. 0,3 м — 5 м (без DGPS или WAAS) 1 м (общедоступный) 0,1 м (зашифрованный) 1 м (общедоступный) 0,1 м (зашифрованный)
Система BeiDou Галилео ГЛОНАСС GPS NavIC QZSS

Использование нескольких систем GNSS для определения местоположения пользователя увеличивает количество видимых спутников, улучшает точное позиционирование точки (PPP) и сокращает среднее время конвергенции. Ошибка определения дальности сигнала в пространстве (SISRE) в ноябре 2019 года составила 1,6 см для Galileo, 2,3 см для GPS, 5,2 см для ГЛОНАСС и 5,5 см для BeiDou при использовании поправок в реальном времени для спутниковых орбит и часов.

Дискуссии о будущем

Тем не менее, продолжается дискуссия о будущих APNT. Например, хотя очевидно, что APNT должны отработать в случае отказа ГНСС, не достигнут консенсус в отношении длительности их работы и широты охвата, с точки зрения выбора регионов, где будут функционировать APNT. Ведь уже было несколько крупных инцидентов глушения ГНСС или подмены сигналов, да и использование PNT продолжает совершенствоваться, создавая новые угрозы. К тому же различные заинтересованные стороны имеют ввиду различные временные горизонты для APNT. К примеру, ряд целей и угроз в 2035 году будут сформулированы иначе, чем те, которые есть сегодня, или будут в 2025 году. Да и круг перспективных систем APNT отнюдь не ограничивается eLoran. К тому же, чтобы создать, ввести в эксплуатацию или изменить уже существующую инфраструктуру системы PNT или APNT, потребуется значительное время. С точки зрения потребительских устройств (приемников) или программного обеспечения, навигационная аппаратура потребителей (НАП) APNT не похожа на НАП ГНСС, и тут нельзя рассчитывать на быстрый рост продаж или регулярные обновления ПО.

Однако необходимо думать и планировать на будущее, иногда далекое будущее, и добиться консенсуса относительно того, что требуется. Например, в соответствии с требованиями FAA (Федеральное Авиационное Агентство США), APNT в настоящее время должна обеспечить точность определения местоположения около одной морской мили. Однако, в дальнейшем (с 2025 г.) появится необходимость улучшения точности от 0,3 до 0,5 морской мили. Специалисты полагают, что подобные вопросы возникнут и в телекоммуникационной области, где сегодня является достаточной точность временной синхронизации на уровне микросекунды, но уже завтра может понадобиться 100 нс.

Что касается абонентского оборудования, то люди уже привыкли к постоянному обновлению смартфонов, поэтому в случае необходимости новые технологии могут быть быстро применены при возникновении проблем с PNT. Ну а стимулировать развитие APNT может развитие даже таких потребительских устройств, как, например, роботы-газонокосилки, способные в случае помех для сигнала GPS обкорнать цветочную клумбу вашей супруги.

Автор публикации:
Александр ГОЛЫШКО, системный аналитик ГК «Техносерв»

По материалам: internavigation.ru, insidegnss.com, SecurityLab.ru, vestnik-glonass.ru, radioscanner.ru, airspot.ru, CNews.ru.

Статья была опубликована в журнале «Радио».

Внешние ссылки [ править ]

Поддерживающие или иллюстративные сайты

  • ( Java-приложение ) Моделирование и графическое изображение движения космических аппаратов, включая вычисление DOP .
vтеСтанции сигналов времени
Longwave
  • BPC
  • BPL
  • BSF
  • DCF77
  • JJY
  • СБР
  • RJH (бета)
  • РНС (ЧАЙКА)
  • RTZ
  • MSF
  • TDF
  • WWVB
Коротковолновый
  • BPM
  • CHU
  • EBC
  • HD2IOA
  • HLA
  • JN53DV
  • RWM
  • WWV
  • WWVH (Гавайи, США)
  • YVTO
VHF / FM / UHF
спутник
  • GPS
  • BeiDou
  • Галилео
  • ГЛОНАСС
  • IRNSS
  • QZSS
  • ДОРИС
Несуществующий
  • BSF (коротковолновый)
  • HBG
  • NAA
  • OMA
  • OLB5
  • ВНГ
  • Y3S
vтеСпутниковая навигация
Системы
  • Бэйдоу
  • Галилео
  • ГЛОНАСС
  • GPS
  • QZSS
Устройства
  • Персональный помощник по навигации
  • Автомобильная навигационная система
  • GPS-трекер
Чипсеты
  • SiRFstarIII
  • MTK
Дополнение GNSS
  • EGNOS
  • WAAS
  • MSAS
Протоколы
Технологии
  • A-GPS
  • S-GPS
Географические услуги
  • Карты Baidu
  • Карты Bing
  • Гугл Земля
  • Карты Гугл
  • OpenStreetMap
  • НАСА Мировой ветер
  • ViaMichelin
  • Yahoo! Карты
Проекты
  • Геокешинг
  • OpenStreetMap
похожие темы
  • Географическая информационная система
  • Геокодирование
  • Геоинформатика
  • Геоматика
  • GPS слежение за дикой природой
vтеНавигационные спутниковые системы
Оперативный
  • BeiDou
  • ДОРИС
  • Галилео
  • ГЛОНАСС
  • GPS / NavStar
  • IRNSS / NAVIC
Исторический
  • BDS / BeiDou-1
  • Транзит
  • Время
  • Циклон
Дополнение GNSS
  • EGNOS
  • ГАГАН
  • GPS · C (снято с производства)
  • JPALS
  • LAAS
  • MSAS
  • NTRIP
  • QZSS / Michibiki
  • SouthPAN
  • Звездный огонь
  • WAAS
похожие темы
  • Рефлектометрия GNSS
  • Фильтр Калмана
  • Глобальная навигационная спутниковая система Соединенного Королевства
  • Вейвлет
vтеКосмический полет
Общий
  • Астродинамика
  • История

    • График
    • Космическая гонка
    • Азиатская космическая гонка
    • Записи
    • Несчастные случаи и происшествия
  • Космический запуск
  • Космическая политика

    • Австралия
    • Китай
    • Евросоюз
    • Индия
    • Япония
    • Россия
    • Советский союз
    • Соединенные Штаты
  • Космическое право

    • Договор о космосе
    • Соглашение о спасении
    • Конвенция об ответственности за космическое пространство
    • Соглашение о регистрации
    • Лунный договор
  • Космическая война

    • Космическая сила
    • Милитаризация космоса
  • Частный космический полет
Приложения
  • Астрономия
  • Наблюдение Земли

    • Археология
    • Изображения и картография
    • Разведка
    • Мониторинг погоды и окружающей среды
  • Спутник связи

    • Интернет
    • Радио
    • телефон
    • Телевидение
  • Коммерческое использование пространства
  • Конкуренция на рынке космических запусков
  • Космическая архитектура
  • Исследование космоса
  • Космические исследования
  • Космическая техника
  • Космическая погода
Полет человека в космос
Общий
  • Космонавт

    коммерческий

  • Система жизнеобеспечения

    • Животные в космосе
    • Биоастронавтика
    • Космический костюм
  • Внекорабельная деятельность
  • Невесомость
  • Космический туалет
  • Космический туризм
  • Колонизация космоса
  • Космический дайвинг
Программ
  • Восток
  • Меркурий
  • Восход
  • Близнецы
  • Союз
  • Аполлон

    • Скайлаб
    • Аполлон – Союз
  • Космический шатл
  • Мир

    Шаттл – Мир

  • Международная космическая станция
  • Шэньчжоу
  • Тяньгун
  • Артемида
Вопросы здравоохранения
  • Влияние космического полета на организм человека

    Синдром космической адаптации

  • Угроза здоровью от космических лучей
  • Космическая психология

    Психологические и социологические эффекты

  • Космос и выживание
  • Космическая медицина
  • Космический уход
Космический корабль
  • Ракета-носитель
  • Ракета
  • Космическая капсула

    • Орбитальный модуль
    • Возвращаемая капсула
    • Сервисный модуль
  • Космоплан
  • Роботизированный космический корабль

    • спутник
    • Космический зонд
    • Спускаемый аппарат
    • Ровер
    • Самовоспроизводящийся космический корабль
    • Космический телескоп
  • Движение космического корабля

    • Ракетный двигатель
    • Электродвигатель
    • Солнечный парус
    • Помощь гравитации
Направления
  • Суборбитальный
  • Орбитальный

    • Геоцентрический
    • Геосинхронный
  • Межпланетный
  • Межзвездный
  • Межгалактический
Космический запуск
  • Прямое восхождение
  • Скорость убегания
  • Пусковые системы одноразового и многоразового использования
  • Стартовая площадка
  • Нераакетный запуск в космос
  • Космодром
Наземный сегмент
  • Контроллер полета
  • Наземная станция
  • Проходить
  • Центр управления полетами
Космические агентства
  •  CoNAE
  •  КАК
  •  КАК
  •  АЕБ
  •  CSA
  •  CNSA
  •  ЕКА
  •  CNES
  •  DLR
  •  ISRO
  •  ЛАПАН
  •  ЭТО
  •  ЭТО
  •  КАК И Я
  •  AEM
  •  JAXA
  •  НАДА
  •  КАРИ
  •  SUPARCO
  •  Роскосмос
  •  SNSA
  •  СГАУ
  •  UKSA
  •  НАСА / USSF
  •  Категория
  •  Портал
  •  ВикиПроект
Авторитетный контроль
  • GND :
  • LCCN :

Наземный комплекс управления

В состав наземного комплекса управления ГАЛИЛЕО входят два независимых контура:

  • Контур управления НКА осуществляет получение и обработку телеметрии с борта НКА Galileo, контроль функционирования подсистем НКА, формирование командной информации и ее передачу на НКА. Интерфейс между космическим сегментом и контуром управления НКА осуществляется через сеть станций слежения, приема телеметрии и передачи команд управления (Telemetry Tracking & Command – TT&C) в S-диапазоне.
  • Контур ЭВО решает задачи сбора данных глобальной беззапросной сети измерительных станций (Ground Sensor Stations – GSS), обработку полученной информации, формирование и закладку ЭВИ, а также информации целостности на борт НКА через закладочные станции (Uplink Station – ULS).

На первом этапе развертывания системы функции координирующего центра контура управления НКА выполняет центр управления в Оберпфафенхофене (Германия), а функции центра контура ЭВО – центр управления в Фучино (Италия). На этапе полной эксплуатационной готовности все задачи НКУ будут координироваться обоими центрами в режиме горячего резервирования. Таким образом, на этапе штатной эксплуатации в состав НКУ ГАЛИЛЕО войдут:

  • 2 основных полномасштабных центра управления системой в Фучино (Италия) и Оберпфафенхофене (Германия);
  • сеть из 5 станций слежения, приема телеметрии и передачи управляющих команд;
  • глобальная сеть из 16 беззапросных измерительных станций;
  • 5 станций закладки данных;
  • 3 станции среднеорбитальной системы поиска и спасания, принимающие сигнал бедствия, ретранслируемый НКА ГАЛИЛЕО на частоте 1 544 МГц.

Кроме того, для обеспечения предоставления услуг системы созданы и функционируют ряд обеспечивающих центров, в числе которых:

  • центр летных испытаний полезной нагрузки (In-Orbit Testing – IOT) в Реду (Бельгия);
  • 2 центра контроля запусков и начальных операций (Launch and Early Operations – LEO) в Тулузе (Франция) и Дармштадте (Германия);
  • центр мониторинга характеристик (Galileo Reference Center – GRC) в Нордвике (Нидерланды);
  • центр геодезического и временного обеспечения (Time and Geodesy Verification Facility – TGVF) в Нордвике (Нидерланды);
  • 2 центра контроля безопасности применения услуги с регулируемым доступом PRS (Galileo Security Monitoring Centre – GSMC) в Париже (Франция) и Мадриде (Испания);
  • центр услуг ГАЛИЛЕО (Galileo Service Centre – GSC) в Мадриде (Испания), в задачи которого войдет обеспечение потребителей информацией об открытой и коммерческой услуге системы Galileo, а также об услугах службы навигационного покрытия EGNOS.


Центр управления системой в Фучино (Италия) и Оберпфафенхофене (Германия)

Станции закладки данных

Глобальная сеть беззапросных измерительных станций

Станции слежения, приема телеметрии и передачи управляющих команд

Станции среднеорбитальной системы поиска и спасания, принимающие сигнал бедствия, ретранслируемый КА ГАЛИЛЕО

На начальных этапах развертывания системы планировалось развернуть до 9 станций закладки и до 40 беззапросных измерительных станций глобально. Однако позднее в результате реструктуризации программы, статус системы ГАЛИЛЕО был изменен с исключительно гражданской на систему двойного назначения, поэтому все объекты наземного сегмента решено расположить исключительно на территориях, подконтрольных Евросоюзу. От размещения объектов на территориях других стран, например, в Аргентине, решено отказаться. В частности, в 2018 году было принято решение о переносе Центра контроля безопасности из Великобритании в Испанию. Это решение было принято в связи с выходом Великобритании из состава Евросоюза 29 марта 2019 года. Кроме того, Европейский Союз принял решение об отстранении Великобритании от доступа к услугам с регулируемым доступом PRS системы ГАЛИЛЕО по причине наличия в системе конфиденциальной военной информации. Гражданский сигнал системы ГАЛИЛЕО будет доступен для Британии и после выхода из ЕС. Вследствие этого, Министерство обороны Великобритании приступило к предварительной подготовке разработки собственной системы спутниковой навигации. Британское космическое агентство сформировало группу инженеров и экспертов, изучающих вопросы предоставления как гражданских, так и зашифрованных сигналов с перспективой создания системы, аналогичной по своим коммерческим и военным возможностям системе GPS.

Loran-C

Когда использование ГНСС стало обрастать рисками, тема создания чего-то альтернативного стала источником длительных обсуждений в APNT-сообществе, в котором пока еще нет общего согласия по нескольким направлениям, гарантирующим надежность, целостность/достоверность и точность (синхронизации или позиционирования). Но в целом общее направление движения уже понятно, и это модернизация системы Loran-C.

Упомянутая выше система Loran в своем развитии прошла несколько стадий развития. В частности, система Loran-C — первоначально была разработана для предоставления военным пользователям радионавигационных служб США с большей степенью покрытия и точности, чем ее предшественник (система Loran-А).

Loran-C была введена в эксплуатацию для гражданского применения в 1957 году. Система использовала радиосигналы от 24 вышек на берегу, управляемые Береговой Охраной США, для позиционирования в море и в воздухе. В дальнейшем она была выбрана для использования в качестве радионавигационной системы гражданским флотом.

Радионавигационная система (РНС) Loran-C (отечественный аналог — «Чайка») относится к разностно-дальномерным РНС с синхронизацией моментов излучения и фазы импульсных сигналов, излучаемых наземными передающими станциями. Станции располагаются цепочками по 3-5 станций, которые осуществляют передачу сигналов на одной и той же частоте с одинаковым для группы периодом повторения, некоторые станции работают одновременно в двух цепях на двух периодах повторения. Каждая цепь РНС состоит из одной ведущей и ведомых станций, работающих с одинаковым, только этой цепи присвоенным периодом повторения серий импульсов.

Этот период повторения служит отличительным признаком цепи. Сигнал станции содержит серию из 8 импульсов, следующих через 1 мс. Ведущая станция дополнительно излучает 9-й импульс. Ведомые станции излучают сигналы с различной задержкой – с определенным запаздыванием относительно сигналов ведущей. Задержка излучения служит отличительным признаком пары.

Для одновременного измерения не менее 2-х разностей расстояний система работает по принципу синхронизированного излучения сигналов (пачек импульсов) ведущей и ведомыми станциями на одной несущей частоте 100 кГц и общей для них частоте повторения. Излучение сигналов станциями производится с таким сдвигом по времени, чтобы в любой точке зоны действия системы обеспечивалось временное разделение сигналов. Для выполнения этого условия необходимо, чтобы любая из ведомых станций начинала излучение своих сигналов после прихода на эту станцию последнего импульса предыдущей (по очереди работы) ведомой станции с учетом задержки этого импульса за счет его многократного отражения от ионосферы. Ведущая станция синхронизирует своими сигналами (как по огибающей импульса, так и по высокочастотному заполнению) работу ведомых станций.

Дальность действия системы Loran-C на суше и на море 1400-1800 и 1800-2000 км соответственно. Мощность излучения передающих станций — 200…1000 кВт. Надежность — 99,7%. Скорость определения местоположения — 10-20 засечек/сек. Погрешность синхронизации станций внутри цепи – 30-50 нс. Точность местоопределения — до 10-50 м в радиусе до 150-200 км.

В целом радионавигационным полем 25 станций Loran-C США и 4 станций Канады в свое время была покрыта территория Северной Америки площадью 9 629091 кв. км.

Десятилетиями Loran-C была стандартной навигационной системой для коммерческого рыболовства, малотоннажного флота и других морских судов, а также для многих самолетов. Систему использовало от 1,2 до 1,5 млн. пользователей. Рабочие зоны цепей Loran-C также расширялись, перекрывая территории США и Канады, почти все побережье Североамериканского континента, Северную Атлантику, Скандинавию и Западную Европу, Северное и Норвежское моря, Атлантическое побережье Франции и Восточную Атлантику, Средиземное море, центральный и северо-западный районы Тихого океана, весь Аравийский полуостров, районы Ближнего и Дальнего Востока, Красного моря, Персидского залива, залив Аден, часть побережья Индии. Общая площадь рабочих зон цепей Loran-C превышала 95 млн.кв. В настоящее на территории Северной Европы зона покрытия системы Loran-С составляет 100 морских миль от передающих станций.

Охрана транспортных средств

На данный момент многих автолюбителей может привлечь информация о спутниковой противоугонной системе. Она довольно удобна и надежна. Работает по принципу, устанавливая связь между антеннами автомобиля и несколькими спутниковыми технологиями. Таким образом, на определенное устройство приходит местоположение всех интересующих машин, соответственно, пользователь может определить нахождение транспортного средства до одного метра.

Нужно заметить, что данная спутниковая система для автомобилей немножечко отличается от многих других подобных разработок. Чем же? Она не только может принимать сигналы с орбиты, но также передает их автомобилю, владельцу или же диспетчеру. Если в салон проникнет злоумышленник, а также попробует взломать установленную систему, то такая спутниковая разработка сразу же отправит по сети оператору (или же по специальным приложениям — водителю или диспетчеру) предупреждение. После этого будут подключены необходимые службы, которые определяют передвижение автомобиля и вычисляют местонахождение.

Нужно заметить, что такая охранная система, по мнению многих пользователей, является довольно надежной. Нейтрализовать ее довольно проблематично, если сравнивать с обычной сигнализацией. Некоторые модели разработки способны работать таким образом, что они блокируют движение машины. Из-за этого человек не сможет проехать даже одного метра. Иногда злоумышленники используют джаммеры. Это глушители, которые не пускают сигнал. Разработчики системы сделали так, что она не подвластна подобным устройствами. Она либо не воспринимает излучение, либо, наоборот, блокирует их работу.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector