Глобальная Навигационная Спутниковая Система состоит разработана в начале 80-х годов и принадлежит Российским Аэрокосмическим Силам. На пике своей эффективности система гарантировала аккуратность измерения местоположения в 55метров по горизонтали и 70метров по вертикали в общедоступном стандарте С/А. Точный сигнал (Р) доступен только для военных нужд.
Группировка ступников состоит из 24штук. Из них 21 работают на трех орбитальных планах и 3 находятся в законсервированном состоянии, чтобы заменить те, которые вышли из строя. Каждый орбитальный план состоит из 8 спутников, которых объединяет номер «слота»: 1-8, 9-16, 17-24. Планы отделены друг от друга на 120градусов и каждый спутник на 45градусов друг от друга. Орбиты спутников ГЛОНАСС почти круглые с наклоном в 34,8градуса и удалены от Земли на 19100км, т.е. находятся ниже спутников GPS. Каждый спутник совершает круг вокруг Земли за 11часов 15минут. Спутники расположены так, что минимум пять сигналов может быть принято ресивером.
Все спутники были запущены с космодрома Тюратам в Казахстане. Первые три в октябре 1982года. Прием первых сигналов начался в декабре 1983года. Полностью система должна была начать функционирование в 1991году, но реально заработала только в сентябре 1993года. Посное укомплектование спутниками произошло только в декабре 1995года.
Для системы ГЛОНАСС характерен повтор орбит спутниками каждые 8дней. Поскольку каждый план состоит из 8 ступников, каждый из них занимает место предыдущего через несколько дней. GPS такой принцип не использует.
В связи с плохим финансированием программы к апрелю 2002года на орбите осталось только 8 работающих спутников, что сделало их использование неприемлимым. Сейчас разрабатывается новая программа ГЛОНАСС-М. В марте 2004года ступников на орбите стало 12 и полностью система начнет работу к 2007году.
Решение о начале развития системы GALILEO было принято 26 мая 2003года совместно Европейским Союзом и Европейским Аэрокосмическим Агенством. Система предназначена только для гражданского использования, в отличие от системы GPS, котороая принадлежит военным США, и они оставляют за собой право частично загрублять сигнал или вовсе его отключать когда им заблагорасудится.
Однако развитию системы GALILEO мешают разногласия европейских стран в финансировании программы. Например, Франция активно поддерживает ее развитие, что означает для этой страны независимость от технологий США. Другие страны считают, что выгоднее использовать бесплатно систему GPS. Начальные капиталовложения в систему GALILEO насчитывают около 1,1миллиарда Евро. По плану на орбиту должно быть выведено около 30спутников в период 2006-2008годов. Полностью программа должна обойтись Европейским странам в 3миллиарда Евро, включая стоимость инфраструктуры на Земле. Две трети капиталовложений будут сделаны частными компаниями и инвесторами, а одна треть Европейским Союзом и Европейским Аэрокосмическим Агенством. Планируется, что система будет бесплатна для всех, но точные сигналы будут передаваться за деньги.
В сентябре 2003 Китай также присоединился к системе GALILEO и инвестирует 296миллионов долларов в проект в течение 2004-2005годов. В июле 2004года партнером GALILEO стал Израиль.
Эпохальное событие: после 17 лет планирования, разработки, сомнений и проблем в Европе наконец-то официально введена в строй Galileo — спутниковая система глобальной навигации, призванная дать Старому Свету независимость от американской GPS или российской ГЛОНАСС. Delfi TechLife рассказывает все, что об этом нужно знать.
В четверг, 15 декабря, ракета-носитель Ariane 5 ES успешно стартовала с космодрома Куру во Французской Гвиане и «вывезла» в космос последние в этом году спутники Galileo. Спустя четыре часа после запуска все четыре спутника, каждый весом 738 килограммов, были выведены на расчетные орбиты. Это позволило официально ввести в строй европейскую спутниковую систему глобальной навигации Galileo. Отвечает за это Европейское агентство глобальных спутниковых навигационных систем (European GNSS Agency).
Сегодня на своих орбитах вокруг Земли трудится группировка из 18 спутников Galileo — этого достаточно для охвата планеты и для запуска системы навигации, как таковой. К 2020 году количество спутников будет увеличено до 30 и Galileo заработает на полную мощность, в разы увеличив точность навигации.
К 2020 году также на полную мощность заработает и китайская система навигации Be >
Учитывая, что запуск Galileo — событие в каком-то смысле историческое, мы решили углубиться в тему и задали сами себе шесть основных вопросов про Galileo. И сами же себе — и вам заодно — на них ответили.
Вопрос наличия собственной спутниковой системы навигации в XXI веке — вопрос стратегической безопасности. Что будет, если США или Россия отключат свои системы навигации? На самом деле мы уже подробно рассматривали такой сценарий. Краткий ответ: ничего хорошего.
Но сегодня просто нельзя говорить о независимости, не имея собственной навигационной системы — настолько сильно в наши жизнь интегрированы услуги и сервисы, обеспеченные этими «железяками», постоянно летающих надо головами.
Чем Galileo отличается от GPS? Ключевое отличие в том, кто контролирует системы. Американскую GPS контролируют военные, а европейскую Galileo — гражданские. Соответственно, GPS может быть отключена в тех или иных точках планеты (и регулярно отключается) по запросу людей с погонами, а вот Galileo будет работать бесперебойно.
Техническими деталями утомлять не будем, но скажем, что когда Galileo заработает в полную силу через три года, то она должна быть на порядок (т.е. в десять раз) точнее, чем GPS. Кроме того, у нее значительно меньше время передачи сигналов точного времени, от которых зависит работа многих промышленных систем.
Чтобы смартфоны или навигационные устройства работали со спутниками Galileo, необходима поддержка на аппаратном и программном уровне. Это как для того, чтобы сфотографировать кого-то смартфоном, в нем должны быть: а)сама камера на задней или передней крышке; б)программа, в которой можно нажать на виртуальную кнопку и получить фото. «Железо» и «софт».
Но помимо аппаратной поддержки должна быть и программная. В Android поддержка Galileo появилась лишь начиная с версии 7.0, которая доступна лишь на топовых смартфонах. В iOS такой поддержки пока вообще нет. Но все будет — поддержку ГЛОНАСС тоже не сразу добавили.
У Европейской комиссии, присматривающей за Galileo, есть план по тому, как «насадить» использование европейской системы в ЕС. Кроме того, рано или поздно Galileo начнут применять и вполне добровольно — по нескольким причинам.
С 2018 года все новые автомобили, продаваемые на территории Европейского союза, должны будут соответствовать требованиям общей системы автоматического сообщения о ДТП под названием eCall. Разумеется, eCall будет работать на базе Galileo, а значит, во всех новых машинах с 2018 года появится «железо», понимающее Galileo. Это станет поводом для разработчиков навигационных систем в авто использовать Galileo наряду с GPS и ГЛОНАСС. Правда, когда eCall заработает в Латвии — неизвестно.
Аналогичный план у Еврокомиссии есть и в отношении смартфонов — строить системы, сообщающие координаты при звонке в службу спасения исключительно на базе Galileo. Но пока это лишь планы. И латвийцы, которые хотят, чтобы латвийские спасатели их точно нашли, должны заботиться о себе сами.
Наконец, в ЕС хотят обязать всех поставщиков спасательного (и не только) оборудования для государственных нужд использовать именно Galileo, а прочие навигационные системы будут лишь дублирующими.
Технически Galileo, по крайней мере «на бумаге», выглядит привлекательнее аналогов. Если это теоретическое превосходство подтвердится реальными тестами, производители оборудования и сами начнут добровольно добавлять поддержку Galileo в свои устройства.
Доказывать это превосходство будут в том числе сервисом Galileo Searchand Rescue. Он предназначен для производителей спасательных буйков и датчиков. Обещано, что сигнал в системах на базе Galileo будет доходить до спасателей не за три часа, как сейчас считается нормой, а всего за 10 минут. Это европейский подарок старой глобальной системе спасения «Коспас-Сарсат», группировка которой насчитывает всего шесть спутников. Именно из-за того, что их так мало, сигнал и может идти до трех часов — пока спутник не пролетит над терпящими бедствие, их никто не услышит. А у Galileo спутников уже 18, а будет вообще 30, что позволяет «наблюдать» даже за медвежьими углами планеты с минутной, а не часовой задержкой.
Обычный пользователь скорее всего никак не сможет это понять. Навигация в бытовом смысле всегда «черный ящик» — обычно мы не видим, к каким спутникам каких систем навигации подключаются наши устройства. Но если задаться такой целью, то с помощью специальных программ и настроек можно увидеть и «изнанку» работы навигации в смартфоне.
Если вы не профессиональный путешественник-экстремал, вникать в тонкости работы Galileo и доступности нужного оборудования — не нужно. Если же любите «забуриться» куда-нибудь в горы или бескрайнюю Сибирь, мы рекомендуем глубокое погружение в тему перед следующей покупкой оборудования и гаджетов.
А вот если вы запланировали покупку авто на вторую половину 2017 или начало 2018 года, мы настоятельно рекомендуем убедиться в том, что выбранный автомобиль уже поддерживает eCall и, соответственно, Galileo. Автомобили покупаются на годы и рано или поздно система в Латвии все равно заработает. Конечно, в обычной жизни она не нужна, но в случае ДТП авто, само вызывающее спасателей через секунды после тяжелой аварии, может спасти жизнь.
Рубрика: Технические науки
Дата публикации: 21.01.2019 2019-01-21
Статья просмотрена: 227 раз
Мир спутниковой навигации претерпевает кардинальные изменения с быстрым развитием глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) с множеством созвездий. На данный момент уже просматривается более 70 спутников, и около 120 спутников будут доступны после того, как все четыре системы (BeiDou + Galileo + ГЛОНАСС + GPS) будут полностью развернуты в течение следующих нескольких лет. Это принесет большие возможности и проблемы как для научных, так и для инженерных приложений. В этой статье мы разрабатываем модель позиционирования из четырех систем, чтобы в полной мере использовать все имеющиеся наблюдения из разных ГНСС. Значительное улучшение видимости спутника, пространственной геометрии, разбавления точности, сходимости, точности, непрерывности и надежности, которые комбинированное использование мульти- ГНСС обеспечивает точное позиционирование, тщательно анализируются и оцениваются, особенно в стесненных условиях.
За последние десятилетия Глобальная система определения местоположения (GPS), как первая космическая радионавигационная система, состоящая из выделенной спутниковой группировки, внесла значительный вклад в научные приложения (например, геодезия, дистанционное зондирование, космос и фундаментальная физика) и инженерные услуги (например, геодезия, навигация и синхронизация) 1,2. В настоящее время, благодаря двум новым и появляющимся созвездиям (BeiDou, Galileo), а также восстановлению российского ГЛОНАСС, мир спутниковой навигации претерпевает кардинальные изменения с превосходным потенциалом для расширенных и более точных и надежных приложений и услуг ГНСС 4.
Созвездие ГЛОНАСС полностью восстановлено с октября 2011 года и в настоящий момент работает на полную мощность с 24 спутниками на орбите, что обеспечивает полный глобальный охват. Европейская Galileo является третьей ГНСС, целью которой является предоставление непрерывного, более гибкого и точного сервиса позиционирования с полным набором связанных параметров и услуг для всех диапазонов пользователей. В данный момент он находится в фазе проверки на орбите (IOV). В рамках этого этапа четыре спутника IOV были запущены и находятся на орбите. 22 августа 2014 года были запущены два спутника FOC (с полной эксплуатационной способностью), но с неверными параметрами орбиты. Полное созвездие Галилео будет состоять из 30 спутников в трех орбитальных плоскостях, включая три запасных на орбите. Навигационная спутниковая система BeiDou, создаваемая независимо в Китае, неуклонно движется к своему конечному пункту назначения — оперативная глобальная навигационная спутниковая система включает в себя 5 GEO (геостационарная орбита Земли), 3 IGSO (наклонная геосинхронная орбита) и 27 MEO (Спутники со средней околоземной орбитой) к 2020 году. Двухфазный график позволяет его быстрому появлению благодаря оперативным службам в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Первый этап состоит из пяти спутников в GEO на высоте 35 786 км, пяти в IGSO на высоте 35 786 км, а также с наклоном 55 ° к экваториальной плоскости и четырех в MEO на высоте 21 528 км и 55 °. наклон к экваториальной плоскости. Этот этап был завершен к концу 2012 года. Следовательно, региональные службы определения местоположения и навигации могут быть оперативно предоставлены пользователям во всем Азиатско-Тихоокеанском регионе5,6. На данный момент 74 спутника уже видны и передают данные по сравнению с прошлыми годами только с 32 GPS. Как только все четыре системы будут полностью развернуты, пользователям ГНСС будет доступно около 120 навигационных спутников. Несомненно, быстрое развитие мультис созвездия ГНСС может обеспечить более широкий спектр более точных приложений, например, для позиционирования, навигации, синхронизации и дистанционного зондирования7.
Рис. 1. Распределение мульти- ГНСС станций из сетей MGEX и BETN
Чтобы оценить точные характеристики позиционирования с использованием существующей мульти-созвездной ГНСС, мы проанализировали 100-дневные данные сетей MGEX и BETN8 (BeiDou Experimental Tracking Network) с 1 сентября по 9 декабря (день с 244 по 343) в 2013 году. Рисунок 1 показывает распределение сетей MGEX и BETN, которое включает в себя станции по всему миру.
Чтобы в полной мере использовать имеющиеся на данный момент ГНСС, мы разработали модель четырехсистемного позиционирования BeiDou + Galileo + GLONASS + GPS, чтобы полностью использовать все имеющиеся в настоящее время наблюдения ГНСС. Получив данные с несколькими ГНСС из наземных сетей слежения MGEX и BETN, мы сначала полностью проанализировали и сравнили видимость, PDOP, SNR и MPC различных созвездий с реальными данными. Затем выполняется точное позиционирование, и результаты показывают, что добавление систем BeiDou, Galileo и ГЛОНАСС к стандартной обработке только GPS значительно сокращает время конвергенции и повышает точность позиционирования. Между тем, серии позиционирования мульти-PPP намного более стабильны, чем решения только для GPS, с гораздо меньшими и меньшими колебаниями. Некоторые всплески, появившиеся в односистемных решениях, могут быть легко решены при совместном использовании наблюдений с несколькими ГНСС. Точность и надежность PPP только для GPS резко снижается при увеличении угла отсечки, особенно в кинематических приложениях. Тем не менее, на точность мульти-РРР явно не влияет высокая высота среза, и достигаются несколько сантиметров даже при высоте среза 40°. В кинематической мульти-PPP вертикальная точность постепенно уменьшается с увеличением угла места среза, но она намного лучше, чем у односистемных решений.
Слияние нескольких ГНСС может значительно увеличить количество наблюдаемых спутников, оптимизировать пространственную геометрию и улучшить сходимость, точность, непрерывность и надежность точного позиционирования. В частности, возможность высокого уровня отсечки multi-ГНСС значительно увеличит его применимость в стесненных условиях, таких как, например, в городских каньонах, открытых карьерах или при наличии серьезных многолучевых или ионосферных сцинтилляций на небольшой высоте. В последовательных исследованиях данные трехчастотного наблюдения должны быть полностью использованы для дальнейшего улучшения характеристик мульти-ГНСС. Кроме того, мульти-ГНСС не только расширяет возможности применения точного позиционирования, но также предлагает увеличенное количество сигналов для дистанционного зондирования на основе ГНСС в качестве тропосферного / ионосферного зондирования с использованием наземных и спутниковых методов (радиопокрытия) с многочисленными применениями в науке об атмосфере и оперативный прогноз погоды и космической погоды9.
Загрузка...