Глава 4. Спутниковые навигационные системы
4.1. Глобальная Система Позиционирования(GPS)
Спутниковая группировка состоит из 24 непрерывно работающих спутников, расположенных в 6 орбитальных плоскостях с наклонением 64,5о к плоскости Геостационарной орбиты ГСО). Имеются и резервные спутники. Каждый спутник излучает так называемый Р код, обработка которого в GPS приемнике обеспечивает точность выше 10 м, и С/А код, обеспечивающий точность около 20 м.
С тех пор, как первый GPS спутник был запущен в феврале 1978 г., было запущено более, чем 50 спутников, начиная с GPS-I и далее 12 спутников GPS-IIR, 16 - GPS-II/IIA и 2 - GPS-IIR-M.
Параметры GPS постепенно улучшались, что видно из Таблицы 1.
Параметры спутников Таблица 1
| Тип спутника | GPS-II | GPS-IIA | GPS-IIR | GPS-IIRM | GPS-IIF |
| Масса, кг | 885 | 1500 | 2000 | 2000 | 2170 |
| Срок жизни | 7.5 | 7.5 | 10 | 10 | 15 |
| Бортовое время | Cs | Cs | Rb | Rb | Rb Cs |
| Межспутниковая связь | Нет | Да | Да | Да | Да |
| Автономная работа, дней | 14 | 180 | 180 | 180 | Более 60 |
| Антирадиационная защита | Нет | Нет | Да | Да | Да |
| Антенна | - | - | Улучшенная | Улучшенная | Улучшенная |
| Возможность настройки на орбите | Слабая | Слабая | Средняя | Сильная | Повышенная |
| Орбитальная точность | |||||
| Навигационный сигнал | L1:C/A+P L2:P | L1:C/A+P L2:P | L1:C/A+P L2:P | L1:C/A+P+M L2:C/A+P+M | L1:C/A+P+M L2:C/A+P+M L5:C |
| Мощность бортового передатчика | Слабая | Слабая | Средняя | Сильная | Повышенная |
|
|
|
В настоящее время сформулированы требования к GPS-III – навигационной системе третьего поколения. Два крупнейших мировых производителей спутников Locheed Martin и Boeing должны предложить свои варианты построения GPS-III.
Первый спутник GPS-III будет запущен в 2012/2013, а новая спутниковая группировка заработает в новом составе к 2017/2018. Согласно текущему прогрессу, первый запуск спутника GPS-III вероятно будет отложен на 2015.
По сравнению с существующей, система GPS-III будет иметь следующие особенности.
- ожидаемый срок жизни спутника - 12-18 лет;
- стоимость каждого спутника - 100-120 миллион долларов;
- запуск двух спутников будет организован одной ракетой;
- способность борьбы с возможными помехами будет существенно усилена и интенсивность сигнал возрастет на 20 дБ;
- точность местоопределения составит 1 м без организации дополнительных мер, а такой недостаток GPS системы, как уязвимость от внешнего воздействия будет устранен.
Будут добавлены дополнительные услуги связи, приема и передачи сигналов бедствия и поиска объектов.
В настоящее время исследуются достоинства и недостатки двух вариантов построения орбитальной группировки: 6 плоскостей по 4 спутника на каждой и 3 орбитальные плоскости по 7 спутников. Ожидается, что GPS-III прослужит до 2030 г.
|
|
|
Российская Глобальная Навигационная Спутниковая Система
ГЛОНАСС – Глобальная Навигационная Спутниковая Система была разработана в 1978 г. Орбитальная группировка в полном составе из 24 спутников в 3-х орбитальных плоскостях с наклонением орбиты 64,5обыла введена в действие в 1995 г.
Точность местоопределения - 30 метров для C/A-кода и около 10 метров для P-кода. С 1998, из-за недостатка ассигнований, орбитальная группировка GLONASS не поддерживалось должным образом. В результате, число действующих спутников сократилось на 9.
В 2005 правительство РФ одобрило Федеральную Программу Космических исследований на 2006-2015 г. с бюджетом 23,6 миллиард рублей. Россия собиралась иметь 18 действующих спутников к концу 2007 и 24 действующих спутника к концу 2010, а по последним данным в 2009 г. В то же самое время Россия и Индия договорились далее разрабатывать систему GLONASS вместе.
Первый модифицированный спутник GLONASS-M был запущен 26 декабря 2004. Тестирование спутника было успешно завершено и спутник введен в эксплуатацию. Спутник GLONASS-M передает два сигнала для гражданских потребителей и имеет ожидаемый срок эксплуатации 7 лет.
|
|
|
Точность местоопределения и точность сигналов времени возросли в два раза благодаря точной температурной стабилизации часов Cs. Надежность и целостность системы GLONASS также улучшены. Девять новых спутников GLONASS-M разрабатываются в НПО ПМ.
Новое поколение спутников GLONASS-K также разрабатывается в НПО ПМ. Масса спутника GLONASS-K в 2 раза меньше, чем спутника GLONASS-M, а срок активного существования составит 10 лет.
Спутники GLONASS-К будут передавать 3 сигнала в интересах гражданских потребителей и будут передавать объединенный информационный пакет, который предоставить возможность оказания дополнительных услуг по спасению, поиску и связи в чрезвычайных ситуациях. Всего планируется заказать 27 спутников GLONASS-K.
Некоторые сравнительные характеристики спутников ГЛОНАСС представлены в Таблице 2.
Характеристики спутников ГЛОНАСС Таблица-2
| Тип спутника | GLONASS | GLONASS-M | GLONASS-K |
| Первый запуск | 1982 | 2003 | 2007 |
| Дата вывода из эксплуатации | 2006 | 2013 | 2022 |
| Число сигналов для гражданского использования | 1 | 2 | 3 |
| Масса, кг | 1415 | 1415 | 750 |
| Мощность батарей, Вт | 1000 | 1600 | 1270 |
| Срок активного существования, лет | 3-4.5 | 7.5 | 10-12 |
| Точность местоопределения с вероятностью 95% | 60 м | 30 м | 5-8 м |
|
|
|
В настоящее время ведутся переговоры с правительствами различных государств по присоединению к ГЛОНАСС. К ГЛОНАСС могут присоединиться, например, Индия , Казахстан и Саудовская Аравия.
Известно, что Минобороны РФ сняло 1 января 2007 г все ограничения на получение и использование геопространственной информации от глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС.
Европейская Система Galileo
Программа GALILEO создается по инициативе Европейской Комиссии и (EC) и Европейского Космического Агентства (ESA) с целью обеспечения Европы собственной независимой глобальной навигационной системой и создания конкуренции, в первую очередь с GPS.
Совет Европейского Союза решил создать гражданскую систему навигации в Феврале 1999. Новая программа вскоре была названа Galileo, с бюджетом 80 миллионов Евро. Общие же затраты на систему GALILEO (30 спутников и земной сегмент) оцениваются в 3800 млн. EUR. Создание системы разбито на 3 фазы.
В фазу разработки система GALILEO с бюджетом 1.1 миллиард Евро вошла в марте 2002. Четыре спутника были запущены для тестирования и проверки принципиальных решений.
Следующая фаза развертывания системы GALILEO была финансирована на 1/3 из бюджетных источников и на 2/3 частными компаниями.
Последняя фаза штатного функционирования предусматривает самоокупаемость системы GALILEO.
Изначально у истоков GALILEO стояли 28 государств, входящих в ESA. При этом к GALILEO присоединились Китай, Израиль, Украина, Индия, Саудовская Аравия, Морокко и Корея. Так участие Китая предусматривало Договором от 2003 г финансирование в размере 200 млн. EUR, из которых 70 млн – на первой фазе. В 2005 г. этот Договор был пересмотрен. Договора с другими выше перечисленными странами так же предусматривают их участие в GALILEO на определенных условиях.
Ведутся переговоры с Россией по взаимодействию между ГЛОНАСС и GALILEO. Такие государства, как Австралия, Аргентина, Бразилия, Япония, Малайзия, Мексика и Норвегия так же заинтересованы в участии в GALILEO.
Полная орбитальная группировка будет насчитывать 30 спутников в трех орбитальных плоскостях и круговых орбитах высотой 23616 км от Земли и наклонением орбиты 56о. В каждой из плоскостей будут находиться 9 рабочих и 1 резервный спутник. Каждый спутник будет иметь вес 700 кг, мощность 1600 Вт, размеры 2.7 х 1.1 х 1.2 м и ширину при развернутых солнечных батареях 13 м.
GALILEO передает 10 сигналов различного назначения, что позволяет обеспечить следующие виды услуг:
- доступные всем услуги по определению местоположения с точностью лучше, чем 9 м для массового потребителя;
- коммерческие услуги по определению местоположения с точностью выше, чем 1 м;
- услуги для служб спасения для всех видов транспорта;
- услуги для государственных служб, таких как полиция, пожарные, скорая помощь, для военных целей и для других служб жизнеобеспечения;
- услуги по поиску и спасению в дополнении к спутниковой системе COSPAS-SARSAT.
28 декабря 2005 г. первый спутник в системе GALILEO – GIOVE-A, построенный компанией Surrey Satellite Technology, был запущен с космодрома Байконур ракетой Союз-Фрегат. К 2006 испытания были полностью завершены.
Выполнение программы GALILEO позволит создать 140 тысяч новых рабочих мест только в Европе, а после ее ввода в эксплуатацию годовой эффект будет достигать 10 млрд EUR.
Существуют проблемы с присоединением к GALILEO стран – не членов EU. Доступ к услугам с высокой точностью измерений будет для этих стран запрещен, что не устраивает, например Китай.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 452; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!