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: 393; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!