CC BY
213
н \ на ч
Я о о V
АСПЕКТЫ КАЧЕСТВА
на / н
СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ
Система ГЛОНАСС:
особенности, история, применение
Алексей КИСЕЛЕВ,
аналитик компании «Русские Навигационные Технологии»
Технические и технологические особенности системы ГЛОНАСС
ГЛОНАСС - это российская спутниковая навигационная система. Она состоит из космического сегмента, включающего в себя группировку навигационных спутников, наземного сегмента, осуществляющего управление группировкой спутников, и потребительского сегмента - пользователей, оснащенных навигационной аппаратурой ГЛОНАСС.
Космический сегмент состоит из
24 спутников, находящихся на высоте около 19 тыс. км. Спутники равномерно разнесены по 3 орбитам, на каждой из которых находится по 8 спутников. Нумерация спутников производится по порядку их последовательности на орбите в определенный момент времени и против их движения.
Система спутников построена так, что в каждой точке Земли и околоземного пространства одновременно наблюдаются не менее четырех спутников. Их взаимное расположение обеспечивает необходимую точность определения координат.
Наряду с основной функцией средствами группировки спутников ГЛО-НАСС можно осуществлять следующее: ^ высокоточную навигацию наземных подвижных объектов на основе дифференциальных методов навигации, с применением стационарных наземных корректирующих станций и навигационных спутников;
^ высокоточную геодезическую «привязку» удаленных стационарных объектов;
^ синхронизацию времени на удаленных объектах;
^ навигацию низкоорбитальных космических объектов и летательных аппаратов.
История ГЛОНАСС
Полномасштабные работы по созданию отечественной навигационной спутниковой системы были развернуты в середине 1960-х гг., а 27 ноября 1967 г. на орбиту был выведен первый навигационный отечественный спутник «Космос-192». Он обеспечивал позиционирование с погрешностью 250-300 м.
В 1979 г. была сдана в эксплуатацию навигационная система первого поколения «Цикада» из 4 спутников. Она позволяла определять координаты каждые 1,5-2 часа с продолжительностью сеанса до 6 минут. Благодаря улучшению характеристик навигационных спутников удалось снизить погрешность до 80-100 м.
Успешная эксплуатация низкоорбитальных спутниковых навигационных систем морскими потребителями привлекла широкое внимание к спутниковой навигации. Возникла необходимость создания универсальной навигационной системы, удовлетворяющей требованиям всех потенциальных потребителей: авиации, морского флота, наземных транспортных средств и космических кораблей.
В это время была выбрана структура спутниковой системы, которая обеспе-
чивает одновременную видимость потребителем, находящимся в любой точке Земли, не менее 4 спутников при минимальном общем их количестве в системе. Это обстоятельство ограничило высоту орбиты спутников 20 тыс. км. Для гарантированной видимости потребителем не менее четырех спутников, их количество в системе должно составлять 18, однако оно было увеличено до 24 с целью повышения точности определения собственных координат и скорости потребителя путем предоставления ему возможности выбора из числа видимых спутников четверки, обеспечивающей наивысшую точность.
Основным заказчиком и ответственным за испытания и управление системой были назначены Военнокосмические силы (ныне Космические войска).
В 1972 г. началась работа над созданием системы, которая впоследствии получила название ГЛОНАСС. Спутниковая радионавигационная система (СРНС) ГЛОНАСС создавалась при участии большого количества организаций, ядро которых составили предприятия, разрабатывавшие СНС первого поколения: Красноярское ОКБ прикладной механики, Московский НИИ прибо-
Интерфейс системы спутникового мониторинга транспорта
ростроения, ЛНИРТИ. В 1976 г. вышло постановление Правительства СССР по разработке эскизного проекта системы ГЛОНАСС. Для обеспечения работ по ее созданию в 1977 г. было создано специализированное управление.
В 1978 г. продолжались исследования по обоснованию характеристик СРНС ГЛОНАСС, на основании которых совместно с другими заинтересованными организациями было подготовлено ТТЗ на разработку системы. Это задание предусматривало при полном развертывании СРНС обеспечение следующих точностей: по координатам - 20-30 м, по высоте - 10-20 м, по составляющим вектора скорости - 3,5 см/с.
Были намечены три основных этапа создания СРНС ГЛОНАСС.
Первый этап (1981 г.) - создание экспериментальной системы из 4-6 спутников, способной обеспечить периодическую (в течение 2-4 ч в сутки) навигацию с территории СССР. Ожидаемая точность на этом этапе должна была составлять 50-100 м по координатам и 5-10 см/с по составляющим скорости.
Второй этап (1984 г.) предусматривал развертывание системы до 9-12 спутников, что обеспечивало бы навигацию в течение 70% времени с точностью 20-60 м по координатам и 3-5 см/с - по скорости. Неполное развертывание системы было вызвано задержкой в создании парка навигационной аппаратуры потребителей, который на этом этапе был еще слишком незначителен (развертывание штатной системы из 24 спутников при небольшом количестве потребителей экономически не оправдано).
Третий этап - развертывание штатной системы из 24 спутников.
Летные испытания отечественной навигационной системы, получившей название ГЛОНАСС, были начаты в октябре 1982 г. запуском спутника «Космос-1413». В 1983 г. состоялся запуск еще двух космических аппаратов.
В 1990-1991 гг. были проведены государственные испытания системы в ограниченном составе навигационных спутников. По их результатам предельные погрешности определения места равнялись 58,2 м, а составляющих вектора скорости - 3,9 см/с.
В 1993 г. распоряжением Президента РФ система ГЛОНАСС была принята на вооружение ВМФ и другими видами ВС РФ. В этот период на орбитах функционировало 8 космических аппаратов.
В 1995 г. было завершено развертывание системы ГЛОНАСС до ее штатного состава (24 навигационных спутника).
В дальнейшем из-за недостатка фи-
нансирования и непродолжительного срока службы космических аппаратов большая часть спутниковой группировки была выведена из эксплуатации. Но в 2001 г. была принята федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система», которая предусматривала полное покрытие территории России, что планировалось осуществить уже в начале 2008 г.
В 2005 г. на орбиту был выведен еще один спутник ГЛОНАСС и два спутника ГЛОНАСС-М с увеличенным ресурсом эксплуатации для пополнения группировки системы ГЛОНАСС. С 2005 по
2008 г. на орбиту было выведено 12 космических аппаратов, и на конец 2008 г. общее число спутников достигло 20.
25 августа 2008 г. Председатель Правительства РФ В.В. Путин подписал поправки к Постановлению Правительства РФ № 365 «Об оснащении космических, транспортных средств, а также средств, предназначенных для выполнения геодезических и кадастровых работ, аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС^РБ».
12 сентября 2008 г. В.В. Путин подписал Постановление Правительства РФ об увеличении финансирования программы ГЛОНАСС на 67 млрд руб. Днем ранее Правительство РФ окончательно согласовало проект закона «О навигационной деятельности в Российской Федерации», который, в частности, будет регламентировать использование системы ГЛОНАСС. Поясняя необходимость такого документа, вице-премьер Сергей Иванов отметил, что до сих пор «навигационная деятельность в России не регулируется никакими законами».
В 2009 г. состоялся запуск еще трех спутников, а в 2010 г. - 6 спутников ГЛОНАСС-М были выведены на орбиту. По состоянию на декабрь 2010 г. на орбите находилось 26 спутников ГЛО-НАСС, из которых 22 использовались по целевому назначению. Интегральная доступность системы ГЛОНАСС составляла на территории России 100%, в масштабах всей Земли - 99,5%.
26 февраля 2011 г. на орбиту успешно запущен первый спутник 3-го поколения ГЛОНАСС-К, обладающий повышенными характеристиками по точности, время активного существования которого увеличено до10 лет. В этом году планируется осуществить полное развертывание орбитальной группировки ГЛОНАСС и запустить на орбиту еще 5 спутников.
Области применения системы ГЛОНАСС
Комплексные системы ГЛОНАСС сегодня широко применяются там, где
..." QG
СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ АСПЕКТЫ КАЧЕСТВА
Ч НЕ Ч G
есть необходимость осуществлять уда- Запуск спутника
ленный контроль за объектом, знать системы ГЛОНАСС
точные данные, оперативно реагировать на возникающие ситуации, связать в единый диспетчерский пункт всю технику. Перечислим существующие услуги на основе ГЛОНАСС.
Мониторинг различных типов транспорта
Это наиболее массовая услуга для предприятий и организаций различных отраслей и видов деятельности. Принцип работы систем мониторинга состоит в следующем. На транспортное средство устанавливается навигационное оборудование, совмещенное с оборудованием передачи данных (GSM, УКВ, спутниковая связь). С помощью системы ГЛОНАСС определяются навигационные параметры транспортного средства (местоположение, скорость). Специальное программное обеспечение позволяет дополнять эти данные такими показателями, как места остановок и стоянок, изменение направления движения, пройденный маршрут и пр. Все эти данные с помощью оборудования передачи данных и соответствующих систем связи (в большинстве случаев GSM-связи) передаются в диспетчерский центр, где осуществляется их дальнейшая обработка, анализ, реагирование.
Основная задача подобных услуг и систем - снизить расходы и повы-
№ 2 • 2011 ВЄКІ КАЧЕСТВА
47
н \ на \
АСПЕКТЫ КАЧЕСТВА иэн СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ на / н
сить эффективность работы транспорта. Услуги мониторинга транспорта уже получили широкое распространение в коммерческих, государственных и муниципальных структурах, в самых различных областях деятельности. В частности, в Рязани приборами ГЛОНАСС оснащены 118 автобусов. Это позволило повысить безопасность перевозок, улучшить качество обслуживания пассажиров. Расход топлива сократился более чем на 10%.
Компактный чип Охранно-поисковые услуги
ГЛОНАСС Во многом принцип работы
производства охранно-поисковых систем схож с
КБ «Навис» мониторингом транспорта, главное
отличие состоит в оперативном реагировании на нештатные ситуации и задействовании в работе системы оперативно-поисковых служб (милиции/полиции, МЧС). В случае возникновения нештатной ситуации эти
службы должны быть готовы незамедлительно отреагировать на показания системы. Это может быть поиск угнанного автомобиля или поиск путешественников, потерпевших бедствие.
Услуги на основе позиционирования для массового рынка
Сейчас представлен большой ассортимент автомобильных и туристических навигаторов, персональных трекеров для определения местонахождения людей и животных. Множество моделей телефонов и смартфонов обладают навигационными функциями. Все эти устройства работают в основном с поддержкой системы GPS. Аналоги с поддержкой ГЛОНАСС пока недоступны в силу их дороговизны, больших габаритов, веса и энергопотребления. Но постепенно ситуация меняется. Многие российские конструкторские бюро уже разработали компактные чипы приемников ГЛОНАСС, сопоставимые по характеристикам с компактными GPS-устройствами.
Услуги точного позиционирования на основе функциональных дополнений ГЛОНАСС
Подобные системы применяются в строительстве, сельском хозяйстве, геодезии, картографии, межевании земель. Западные и российские производители профессиональных высокоточных систем позиционирования уже выпускают мультисистемные спутниковые приемники, работающие на частотах ГЛОНАСС, GPS и Gallileo.
Основные потребители услуг на основе ГЛОНАСС:
^ автотранспортные и логистические компании;
^ авиакомпании, железнодорожные перевозчики, морские/речные гру-зоперевозчики;
^ службы экстренного оперативного реагирования;
^ предприятия нефтегазового, металлургического и других секторов экономики;
^ геодезические и кадастровые службы; ^ физические лица.
Внедрение технологий ГЛОНАСС для повышения безопасности на транспорте активно началось уже в
2009 г. В России введены в строй 43 тыс. единиц оборудования системы ГЛОНАСС, в том числе около 1,6 тыс. единиц оборудования установлено на автомобилях «скорой помощи» (общий автопарк - 17 тыс. машин),
14 тыс. - в МВД и около 30 тыс. единиц - на транспортных средствах.
Ожидается, что область использования спутниковой навигации в ближайшие два года существенно расширится. По словам специалистов, с помощью глобальной навигационной спутниковой системы можно будет отслеживать состояние мостов, водных объектов, выявлять опасные участки автомобильных дорог. Кроме того, ГЛОНАСС поможет определять точные места пожаров, посевы наркосодержащих растений и многое другое. ■
НОВОСТИ -» NEWS -» НОВОСТИ -» NEWS -» НОВОСТИ -» NEWS -» НОВОСТИ -» NEWS -» НОВОСТИ -» NEWS
В России будет создана унифицированная технологическая платформа комплексной системы безопасности
15 марта 2011 г. в Москве прошло заседание Общественного совета при Министерстве промышленности и торговли РФ. В ходе заседания обсуждались проблемы создания и функционирования комплексных систем безопасности объектов критической инфраструктуры, включая транспорт и энергетику. Наиболее активными участниками совещания по данному вопросу стали ОАО «Росэлектроника», ЗАО «Российская корпорация средств связи» (РКСС), входящие в состав государственной корпорации «Ростехнологии», и «Союз машиностроителей России».
Генеральный директор ОАО «Росэлектроника» Андрей Зверев в своем выступлении отметил, что существующие сегодня системы безопасности разрознены и зачастую несовместимы друг с другом. В то же время проблема требует комплексного подхода, основанного на построении информационной модели деятельности субъектов и объектов безопасности. Для этого необходимо создать унифицированную технологическую платформу (УТП), которая позволит существенно сократить расходы государства на защиту объектов на транспорте и в энергетике, а также повысит эффективность использования систем комплексной безопасности.
Предприятия ГК «Ростехнологии» совместно с зарубежными партнерами разработали унифицированную технологическую платформу комплексного обеспечения безопасности распределенных объектов. Эта платформа позволяет максимально гарантировать как защищенность об-
служивающего персонала, участников массовых мероприятий, так и сохранность самих объектов в течение всего их «жизненного цикла» при взаимодействии с силами общественной безопасности.
Как пояснил первый заместитель генерального директора РКСС Андрей Бадалов, в основе данной УТП лежит накопленный многолетний опыт компании в реализации крупных проектов, включающий в себя проведение детального анализа и моделирования объекта, и высокопрофессиональная работа на всех этапах - начиная от стадии концепции и предпро-ектного обследования до полной сдачи объекта «под ключ». По словам Андрея Бадалова, существует возможность формирования окончательного облика технологической платформы.
Министр промышленности и торговли РФ Виктор Христенко отметил высокую общественную значимость поднятой проблемы и высказался за необходимость ее решения с использованием механизма государственно-частного партнерства.
Основным результатом обсуждения данного вопроса стало признание целесообразности формирования типовой технологической платформы в области безопасности. Создание такой платформы предполагает построение комплексных взаимоувязанных систем мониторинга и сбора информации, а также соответствующую кооперацию предприятий отрасли, в том числе в области инновационных разработок. Для обеспечения координации деятельности по подготовке предложений и реализации УТП создана рабочая группа при Общественном совете. ■
www.ruselectronics.ru,www.pkcc.ru.
