Friday, April 17, 2009

GPS, Galileo, ГЛОНАСС - как это работает


Принцип работы спутниковых систем навигации основан на измерении расстояния от антенны на объекте (координаты которого необходимо получить) до спутников, положение которых известно с большой точностью. Таблица положений всех спутников называется альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приемник до начала измерений.


Ниже есть продолжение.


Обычно приемник сохраняет альманах в памяти со времени последнего выключения, и, если он не устарел, мгновенно использует его. Каждый спутник передает в своем сигнале весь альманах.

Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью геометрических построений можно вычислить положение объекта в пространстве. Для осуществления возможности измерения времени распространения радиосигнала каждый спутник навигационной системы излучает сигналы точного времени в составе своего сигнала используя точно синхронизированные с системным временем атомные часы.

При работе спутникового приемника его часы синхронизируются с системным временем и при дальнейшем приеме сигналов вычисляется задержка между временем излучения, содержащимся в самом сигнале, и временем приема сигнала. Располагая этой информацией, навигационный приемник вычисляет координаты антенны, а накапливая и обрабатывая эти данные за определенный промежуток времени, становится возможным вычислить такие параметры движения, как скорость, пройденный путь и т.д. В реальности работа системы происходит значительно сложнее.

Единственная полностью работающая спутниковая навигационная система в настоящее время - Navstar, которая принадлежит министерству обороны США, что, собственно, считается другими государствами ее главным недостатком. В мире она более известна под названием GPS.

Galileo - европейский проект спутниковой системы навигации. Европейская система предназначена для решения навигационных задач для любых подвижных объектов с точностью менее одного метра. Точность бытовых приемников Navstar (GPS) колеблется от 10 до 35 метров в зависимости от условий приема сигналов - в городе или за его пределами и т.п. - но зато они стоят очень недорого.

Ныне существующие GPS-приемники не смогут принимать и обрабатывать сигналы со спутников Galileo , хотя достигнута договоренность о совместимости и взаимодополнении с системой Navstar (GPS) третьего поколения.

Так как финансирование проекта будет осуществляться в том числе за счет продажи лицензий производителям приемников, следует ожидать, что цена на последние будет несколько выше сегодняшних. Ожидается, что Galileo войдет в строй в 2013 году, когда на орбиту будут выведены все 30 запланированных спутников (27 операционных и 3 резервных).

В отличие от американской GPS и российской ГЛОНАСС, система Galileo не контролируется ни государственными, ни военными учреждениями. Разработку осуществляет Европейское аэрокосмическое агентство (ЕКА). Общие затраты на создание системы оцениваются в 3,8 млрд. евро, включая стоимость инфраструктуры на Земле.

Две трети капиталовложений будут сделаны частными компаниями и инвесторами, а одна треть ЕС и ЕКА. Планируется, что система будет бесплатна для всех, однако за большую по сравнению с GPS точность придется платить отдельно.

Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) была разработана в СССР в начале 1980-х годов и сейчас принадлежит Российским аэрокосмическим силам. Все спутники были запущены с космодрома Тюратам в Казахстане, первые три - в октябре 1982 года. Прием первых сигналов начался в декабре 1983 года.

Полностью система должна была начать функционирование в 1991 году, но реально заработала только в сентябре 1993 года. Полное укомплектование спутниками произошло в декабре 1995 года. На пике своей эффективности система гарантировала аккуратность измерения местоположения в 55 м по горизонтали и 70 м по вертикали в общедоступном стандарте. Более точный сигнал был доступен только для военных нужд.

В свои лучшие годы группировка спутников состояла из 24 штук, в связи с плохим финансированием программы к апрелю 2002 года на орбите осталось только 8 работающих спутников, что сделало их использование неприемлемым.

Началась разработка новой программы ГЛОНАСС-М. Космические аппараты типа "Глонасс-М" эксплуатируются с декабря 2003 года. Они созданы в железногорском (Красноярск-26) ОАО "Информационные спутниковые системы" им. Решетнева на базе тех же проектно-конструкторских решений, что и их предшественники - аппараты типа "Глонасс".

Основные изменения в "Глонасс-М" свелись к модификации антенно-фидерного устройства, увеличению срока активного существования до семи лет (у "Глонасс" этот параметр составлял 3 - 4,5 года), введению второй навигационной частоты для гражданских пользователей. Масса одного космического аппарата - 1415 кг.

К 2011 году группировка спутников ГЛОНАСС-М будет увеличена до 30.

Если орбитальную группировку все же можно использовать, то с приемниками для военных дела обстоят гораздо хуже. Модели ГЛОНАСС-приемников для армии были представлены еще в 2007 году, однако после этого никакой информации о них не появлялось. В России, как утверждается, нет предприятий с ресурсами для изготовления данных приемников.

Кроме того, ни одна компания не будет вкладывать деньги в разработку приемников, пока орбитальная группировка не будет полностью сформирована. Попытка в принудительном порядке обязать госпредприятия производить такой тонкий продукт ни к чему не привели.

А первые покупатели гражданских навигаторов оказались разочарованы. Некоторые пользователи жалуются на то, что навигаторы не видят спутников или есть неполадки в работе программного обеспечения.

http://hitech.newsru.com/article/13Feb2009/glonassgps
http://txt.newsru.ru/russia/27apr2008/gali.html
http://hitech.newsru.com/article/04Mar2008/gps
http://txt.newsru.ru/world/15apr2009/satnav.html
http://txt.newsru.ru/world/03feb2007/navig.html

No comments:

Post a Comment