CC BY
56
Единая система
навигационно-временного
обеспечения
Василий Синькевич,
главный инженер ОАО «СКБ Камертон»
В Беларуси создана необходимая база для повсеместного применения навигационных технологий как основы интеллектуальных и автоматизированных систем управления. Выгодное геополитическое положение, развитая сеть железных и автомобильных дорог, современные аэропорты позволяют республике играть серьезную роль в налаживании транспортных связей между странами Европы и Азии. Благодаря обеспечению транзитных перевозок грузов и пассажиров через свою территорию, организованных на современном уровне, республика может получать значительные средства. Однако решить экономические задачи и обеспечить национальную безопасность можно только при наличии систем автоматизированного управления (контроля и мониторинга) транспортными потоками и перевозками, войсками и оружием, другими сложными системами, использующими пространственно-распределенные данные. Это неосуществимо без современных средств навигационно-временного обеспечения (НВО), наличия развитых структур для получения новых знаний в данной области. Обусловлено это тем, что около 80% информации, с которой работают управленцы, -пространственно-распределенные данные, качество которых напрямую влияет на основы жизнедеятельности государства.
Задачи национальной системы НВО связаны с обеспечением функционирования системы единого времени, проведением измерений текущих навигационно-
Григорий Кобелев,
директор
ОАО «СКБ Камертон»
временных параметров, получением данных о пространственно-временном состоянии объектов и процессов, измерительной информации от инерциальных датчиков о местоположении подвижных объектов, обработкой измерений и др.
На территории Беларуси используется немало систем и средств НВО, позволяющих определять параметры пространственно-временного состояния объектов, имеющих разные уровни точности решения задач, зоны и времени обслуживания, сложности потребительской аппаратуры и другие
характеристики. К ним относятся средне-орбитальные глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС), формирующие глобальные непрерывные радионавигационные поля (ГЛОНАСС, GPS); функциональные дополнения ГНСС; низкоорбитальные спутниковые навигационные системы; импульсно-фазовые радионавигационные системы (ИФРНС); системы и средства государственной службы единого времени и эталонных частот Беларуси (ГСЕВЭЧ).
Ни одна из этих систем по отдельности не может в полной мере удовлетворить возрастающие требования потребителей НВО по ряду причин. Во-первых, средне-орбитальные ГНСС обладают не только возможностью полного отключения общедоступного сигнала, которое в равной мере может влиять на работу как навигационных средств стран - владельцев ГНСС, так и навигационных средств третьих стран, но и возможностью «селективного территориального доступа», то есть возможностью блокирования навигационных сигналов,
Рис. 1. Структура Единой системы навигационно-временного обеспечения Республики Беларусь
Подсистема управления
Подсистема формирования и контроля навигационных полей
Подсистема передачи навигационной и временной информации
Потребительские подсистемы
Подсистемы, обеспечивающие деятельность ЕС НВО
Республиканский орган государственного
управления, осуществляющий государственное регулирование навигационной деятельности
Сетевой оператор в сфере навигационной деятельности
Национальный технический комитет по стандартизации в сфере навигационной деятельности
Белорусская система точного позиционирования
Белорусская система дифференциальной коррекции и мониторинга
и взаимодействия с европейской системой EGNOS
Модернизированная импульсно-фазовая радионавигационная система
Радиотехнические системы ближней навигации и радиомаячные системы
Система синхронизации средств формирования радионавигационных полей
Система единого точного времени и эталонных частот
Сети электросвязи (спутниковая, GSM, 3G, CDMA, WI-FI, WI MAX, транкинговая (ТЕТРА/ APCO-25), радиорелейные и волоконно-оптические линии связи
Общегосударственные
системы Система экстренного реагирования на ДТП Система навигационно-
информационного обеспечения транзитных перевозок
Региональные системы
Отраслевые системы
Региональная система НВО вооруженных сил, других войск и воинских формирований
Навигационная аппаратура потребителей
Подсистема геодезического и картографического обеспечения
Подсистема обеспечения гидрометеорологической информацией
Подсистема обеспечения единства измерений
ЭЛЕКТРОНИКА
Рис. 2. Принцип работы подсистемы экстренного реагирования на ДТП
Телематический модуль
Функции:
■ передача координат места ДТП в диспетчерский центр
■ контроль и фиксирование параметров движения автомобиля
■ защита от угона
■ автонавигация
■ громкая связь
■ мониторинг
Экстренные службы
Скорая помощь, МЧС, милиция
Ассистанские службы
Техпомощь, аварийные команды
Диспетчерский центр МЧС (служба 112)
Сигнал экстренным службам
Координаты места и времени происшествия
обеспечивающих необходимую точность местоопределения лишь в выбранной зоне. Во-вторых, среднеорбитальные ГНСС уязвимы к воздействию помех из-за низкой мощности навигационных сигналов. В-третьих, низкоорбитальные спутниковые навигационные системы формируют разрывные в пространстве радионавигационные поля, обеспечивают среднюю дискретность обсервации потребителя десятки минут и обладают недостаточной точностью определения его координат, а радиотехнические системы дальней навигации, в частности ИФРНС с большими зонами действия, характеризуются невысокой точностью. В-четвертых, у радиотехнических систем ближней навигации ограниченные зоны действия и невысокая точность местоопре-деления. Следует учитывать и следующие причины: средства радиотехнического обеспечения полетов авиации радиомаячного типа, приводные радиостанции, диспетчерские и посадочные радиолокационные системы имеют ограниченные зоны действия, недостаточную точность позиционирования для ряда потребителей и предусматривают наличие системы диспетчерского управления. К тому же существующие технические средства ГСЕВЭЧ не создают единой системы, не полностью удовлетворяют требованиям потребителей частотно-временной информации. Для всех наземных радионавигационных средств наибольшую угрозу представляет физическое поражение наземного оборудования как при стихийных бедствиях, так и при воздействиях в ходе возможных военных действий и террористических актов; точность местоопределения автономных навигационных систем серьезно зависит от времени автономной работы.
Кроме того, они также подвержены влиянию различных внешних воздействий.
Серьезный недостаток НВО в Беларуси - привязка существующих средств и систем к потребностям отдельных отраслей и ведомств и, как следствие, развитие первых в рамках различных программ и проектов. Решение этой проблемы требует взвешенного подхода к гармонизации общегосударственных и ведомственных интересов при особом внимании к определению организационной структуры Единой системы (ЕС) НВО республики (рис. 1).
Повышению качества НВО будет способствовать создание и поддержание единого радионавигационного поля страны, что возможно при условии постоянного контроля государства за производством, модернизацией и эксплуатацией навигационных систем и их элементов. Для этого необходимо формировать ЕС НВО на базе существующих наземных и спутниковых навигационных систем с использованием перспективных навигационно-временных технологий и методов обеспечения доступа к информационным ресурсам ЕС НВО Беларуси. Основополагающим здесь является системный под-
ход к разработке и развитию навигационных систем с учетом их интеграции на единой информационной, методической, технической и технологической основе.
Анализ опыта зарубежных стран в построении национальных систем НВО позволяет выделить пять основных направлений, которых целесообразно придерживаться в ходе создания ЕС НВО:
■ формирование искусственных радионавигационных полей;
■ решение фундаментальных задач;
■ обеспечение контрольно-регламентирующих функций в сфере навигационной деятельности;
■ развитие потребительского сегмента;
■ организация информационного взаимодействия структурных элементов системы.
Следует отметить, что в областях применения НВО, критичных к использованию навигационно-временных технологий, представляется необходимым комплексное применение максимально возможного количества доступных средств для повышения надежности НВО как в условиях воздействия помех, так и при реализации владельцами ГНСС программ, призванных препятствовать использованию космических средств и получению с их помощью информации. В данном контексте критичность определяется теми рисками, которые могут иметь место для национальной безопасности, безопасности личности и общества в случае ухудшения характеристик радионавигационных сигналов или их потери. К числу критичных применений НВО можно отнести:
■ точные и грубые заходы на посадку самолетами;
■ плавание речных судов на внутренних водных путях;
■ организацию мониторинга чрезвычайных ситуаций;
■ функционирование системы единого
Рис. 3. Схема функционирования системы взимания платы за проезд транзитного транспорта
№3(109) Март 2012 НАУКА И ИННОВАЦИИ 21
времени и синхронизацию телекоммуникационных систем;
■ решение общегосударственных специальных задач и задач силовых структур по обеспечению национальной безопасности и др.
Одна из первоочередных и наиболее ответственных задач в создании системы НВО - обеспечение функционирования интегрированного радионавигационного поля (рНп) Республики Беларусь. Изучение и анализ информации о геополитическом значении навигационных систем, особенностей их построения и функционирования, требований потребителей к основным параметрам РНП позволили определить перечень системообразующих средств для создания интегрированного РНП ЕС НВО Республики Беларусь. Так, глобальные навигационные спутниковые системы целесообразно использовать в качестве основных радионавигационных систем; импульсно-фазовые - как стационарные (РСДН 3/10), так и подвижные - в качестве дополнительных (альтернативных). Систему высокоточного позиционирования (сеть постоянно действующих пунктов дифференциальной коррекции) можно применять как функциональное дополнение ГНСС для
геодезии, картографии, землеустройства, точного земледелия и научных исследований. Локальные (ведомственные) дифференциальные подсистемы, реализующие функции доведения корректирующей информации по каналам связи (например, в УКВ-диапазоне длин волн) - как дополнительные системы функциональных дополнений ГНСС.
В настоящее время создаются основные элементы ЕС НВО. В частности, ведутся опытно-конструкторские работы по созданию:
■ мультисистемного комплекта радионавигационной аппаратуры потребителей с применением радионавигационных приемников отечественной разработки;
■ национального навигационно-информационного центра;
■ испытательного центра для сертификационных испытаний радионавигационного оборудования и аппаратуры потребителей;
■ региональной (отраслевой) навигационно-информационной системы;
■ единой интегрированной навигационно-информационной системы экстренного реагирования на дорожно-транспортные происшествия и обеспечения транзитных
перевозок на территории Республики Беларусь (рис. 2, 3).
Единая система НВО в нашей стране будет способствовать проведению выверенной государственной политики, учитывающей интересы и требования различных групп потребителей услуг в сфере навигационной деятельности, гарантированному предоставлению навигационных ресурсов потребителям услуг, развитию отечественной индустрии навигационно-временного обеспечения и повышению эффективности использования информационных ресурсов. Помимо этого, внедрение системы будет содействовать преодолению зависимости от импортируемых средств НВО; унификации средств получения и использования навигационной и временной информации, повышению надежности НВО и эффективности социально-экономической деятельности и т.д.
Таким образом, проект по созданию ЕС НВО Республики Беларусь, являясь по своей сути инновационным, позволит стране не только следовать общемировым тенденциям развития, но и привлекать инвестиции для коммерциализации его отдельных направлений.
измерительная свч - техника сантиметрового
и миллиметров
апазона
«Научно-образовательный инновационный центр СВЧ технологий и их метрологического обеспечения» БГУИР (Центр 1.9) разрабатывает и производит измерительную аппаратуру и проводит ее метрологическое обеспечение в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн. В рамках этого направления разрабатываются методы и создаются средства измерений параметров сигналов и устройств СВЧ-диапазона, алгоритмы их калибровки, программное
обеспечение, элементы метрологического обеспечения средств измерений (программы и методики государственных испытаний, метрологической аттестации, поверки, калибровки), приемных и передающих модулей радиолокационных станций [1].
На базе центра более двадцати лет функционирует Испытательная лаборатория аппаратуры и устройств СВЧ, аккредитованная в Системе аккредитации испытательных, поверочных и калибровоч-
ных лабораторий Республики Беларусь. Основные направления ее работы - испытания СВЧ-устройств и узлов, участие в калибровках и метрологической аттестации средств измерений совместно с аккредитованными для этих целей лабораториями. Исследование характеристик и параметров СВЧ-устройств при их создании и проверка их соответствия спецификационным требованиям при производственном выпуске, а также другие задачи и исследования
