20.10.2015 10:34
OksanaTroitskaya 25 10772 Источник
Большинство навигационных спутниковых систем появилось в ответ на запросы военных и долгое время ограничивалось GPS и ГЛОНАСС. Однако после того, как стало понятно, что данные со спутников можно эффективно использовать в мирных целях, число систем принялось планомерно расти. Мы изучили наиболее значимые из существующих сегодня НСС.



GPS — начало глобальной навигации


Действующих спутников: 31
Всего спутников на орбите: 32
Средняя высота от Земли: 22180
Время полного оборота вокруг Земли: 11 ч 58 мин

Американская система появилась в 1974 году и сразу произвела фурор своей эффективностью. Правительству США пришлось даже искусственно понижать точность определения координат, чтобы сохранить преимущества для своих военных. От собственноручно созданных трудностей избавились только в 2000 году — после указа Билла Клинтона. Первоначально архитектура GPS подразумевала использование 24 спутников, однако для большей надежности на орбите находится сразу 32 слота, постоянно из которых используется 31. Каждый спутник огибает Землю дважды в день и управляется с военной базы Шривер радиосигналами частотой в 2000-4000 МГц. GPS была и остается бесспорным лидером среди подобных систем и найти НСС-устройство без чипа с поддержкой GPS довольно трудно — как минимум в западном полушарии. Несмотря на свою явную успешность, GPS не стоит на месте. Уже в 2017 году будет запущен аппарат третьего поколения, чья главная особенность — способность передавать гражданские сигналы нового типа: L2C, L1C и L5. Известно, что сейчас GPS-сигнал нередко теряется среди городских небоскребов. Запуск нового аппарата решает эту проблему и имеет важное значениедля интеграции с другими системами, так как сигнал L2C универсален и может работать не только с GPS.

«Русская ракета» ГЛОНАСС


Действующих спутников: 24
Всего спутников на орбите: 24
Средняя высота: 19400 км
Время полного оборота вокруг Земли: 11 ч 15 мин

О влиянии холодной войны на технический прогресс в США и СССР слышали все. Поэтому запуск советскими учеными собственного проекта в ответ на появление GPS — шаг логичный и ожидаемый. Несмотря на то, что работы над проектом ГЛОНАСС начались еще в 1976 году, а на развертывание программы было потрачено 2,5 миллиарда долларов, официальный запуск системы произошел лишь в 1993 году. Девяностые выдались для отечественной науки не самыми безоблачными, финансирование было урезано, потому догнать и обогнать американского брата нам не удалось. Однако само появление второй системы создало необходимую для развития конкуренцию, что наилучшим образом повлияло всю отрасль в целом. В 2018 году в космос планируется запустить спутники системы ГЛОНАСС-К2, так же способные передавать сигналы в диапазонах L1 и L2.

Европейская система Galileo


Действующих спутников: 10
Всего спутников на орбите: 30 (в планах)
Средняя высота: 23222 км
Время полного оборота вокруг Земли: 14 ч 4 мин

Первая из неглобальных навигационных систем была создана Европейским космическим агентством в рамках проекта Транс-Евразийской сети. Она финансируется правительствами стран ЕС (и примкнувших к ним Китая, Израиля, Южной Кореи), хотя многие из них имеют и собственные космические программы. Сейчас на орбите находится 10 спутников и к 2020 году это число планируется утроить. Только на запуск первых двух спутников Евросоюз потратил более 1,5 миллиардов долларов. Первый спутник был запущен с Байконура всего лишь в 2005 году, а всего месяц назад на орбиту вывели 9 и 10 спутники.
Очевидно, что за десять лет невозможно создать сколько-нибудь конкурентоспособную систему, но у Galileo уже появились первые успехи. Например, ей удалось самостоятельно обнаружить местоположение тестового самолета во время испытаний в 2013 году. В то же время Galileo «дышит в унисон» с GPS. Его архитектура позволяет улавливать сигналы от американской инфраструктуры и использовать его для собственной навигации. В ближайшее время европейцы намерены увеличить точность своей системы до невероятных 10 сантиметров во время работы в специальном режиме.

Самая быстрорастущая система Beidou


Действующих спутников: 20
Всего спутников на орбите: 35 (в планах)
Средняя высота: от 21500 до 36000 км
Время полного оборота вокруг Земли: 12 ч 38 мин

Эта *пока еще* локальная система навигации была запущена в октябре 2000 года в Китае и стала самым стремительно развивающимся проектом отрасли. Планируется, что к 2020 году Бэйдоу получит 5 спутников на геостационарной и 30 на среднеземной орибитах, что даст ей право именоваться глобальной системой навигации. В отличие от европейской, нацеленной на сотрудничество с американцами, китайская система активно дружит с российской ГЛОНАСС. В мае этого года президенты стран договорились о взаимной эксплуатации двух систем.

Дмитрий Рогозин, куратор космической программы РФ:
— Если, скажем, GPS и Galileo выступает здесь как некая пара навигационных систем, охватывающих страны — члены НАТО, то мы видим возможность активной кооперации российско-китайских навигационных систем. Тем более что Китай уже сейчас вышел на второе место в мире по обладанию орбитальной группировкой.

Мобильные японцы QZSS


Действующих спутников: 1
Всего спутников на орбите: 4 (в планах)
Средняя высота: от 32 000 до 42 164 км
Время полного оборота вокруг Земли: 23 ч 56 мин

Интересный проект представляет японское агентство аэрокосмических исследований JAXA. Он предполагает запуск на геосинхронную орбиту системы из четырех спутников, рассчитанных на работу в азиатском регионе. Первый из них запущен в космос в 2010 году, а завершить работу планируется к концу 2017. Главная особенность проекта — сосредоточенность на поддержке мобильных приложений, что для Японии с ее крупнейшим в мире мобильным рынком, выглядит как само собой разумеющийся факт. Навигационная система сосредоточена прежде всего на улучшении качества мобильной картографии, платного медиа-контента, информации о достопримечательностях для туристов и системы мониторинга общественного транспорта.

Индийский домосед IRNSS


Действующих спутников: 4
Всего спутников на орбите: 7 (в планах)
Средняя высота: 36 000 км
Время полного оборота вокруг Земли: 23 ч 56 мин

Удовлетворение потребностей более чем миллиарда индийцев — более чем амбициозная задача, поэтому индийская система в ближайшее время на мировое господство не претендует. Четыре из семи разработанных спутника уже вращаются вокруг Земли, чтобы обеспечить жителей страны всеми благами навигации. Сегодня IRNSS используется в наземной, воздушной и морской навигации, сервисе точного времени, управлении ликвидациями последствий катастроф, картографии и геодезии, логистике, мониторинге автотранспорта, туризме. И, конечно, активно интегрируется с мобильными телефонами — куда без них теперь.



Вместо итога еще раз обозначим основные тренды спутниковой навигации:
  • Универсальность и интеграция. Все системы в большей или меньшей степени движутся к использованию сигналов одного и того же типа и взаимодействию друг с другом.
  • Консолидация. Политическая обстановка и военный бэкграунд дают о себе знать. Если формально «холодная война» осталась далеко в прошлом, то фактически мы сами видим четкое разделение космических программ на «наших» и «чужих».
  • Курс на мобильные технологии. Ориентация на поддержку мобильных приложений — самый свежий и самый перспективный на наш взгляд тренд, за развитием которого будем пристально наблюдать в дальнейшем. И, наверное, не раз к нему вернемся.

Комментарии (25)


  1. CAJAX
    20.10.2015 14:42
    #8843692

    Если использовать несколько систем одновременно, можно ли превысить разерешенную для гражданских точность для каждой сети?


    1. DanilNezhdanov
      20.10.2015 14:59
      #8843706
      +3

      Перейти на «военную» точность не получится, но уменьшится время холодного старта (TTFF) и надежность позиционирования в сложных условиях (например: густой лес, гористая местность, плотная городская застройка и т.п.)


      1. qbertych
        20.10.2015 22:22
        #8844160

        И самый главный вопрос: применяется ли это на практике? Есть ли софт, который видя два спутника GPS и два — Глонасса, успешно рапортует об определении координат?


        1. DanilNezhdanov
          21.10.2015 09:05
          #8844414

          Да, и как правило гибридный режим на них как раз основной. Реже имеется возможность настройками выбирать ту или иную систему. Кстати, это было очень наглядно в апреле, когда ГЛОНАСС дал масштабный сбой в течение нескольких часов. Те трекеры, которые были включены только на ГЛОНАСС, не показывали верные данные, а те, которые работали в двухсистемном режиме GPS+ГЛОНАСС, продолжали работать.


          1. LilaccatT
            21.10.2015 09:13
            #8844418

            Может быть это был какой-то ненастоящий Глонасс? :)

            image


            1. DanilNezhdanov
              21.10.2015 10:19
              #8844504

              Настоящий :) izvestia.ru/news/568647


          1. wormball
            21.10.2015 13:23
            #8844862

            Ну то, что есть приёмники, ловящие и то, и другое — не означает, что можно определить положение в том случае, когда спутников каждой из систем по отдельности недостаточно. Я как понимаю, сейчас приёмник получает положение отдельно по ГПС и отдельно по глонассу, а затем попросту усредняет эти две точки. Вроде как обещали запустить спутники, совместимые с ГПС, только вот они стабильно не хотят покидать матушку-землю.


            1. DanilNezhdanov
              21.10.2015 14:31
              #8844972

              Я тоже не слышал, чтобы были такие технологии, по крайней мере для массового рынка, которые позволяли бы «достраивать» несамодостаточные части разных систем в одну достаточную. Наверное это возможно лишь теоретически и при условии сотрудничества между операторами этих систем, что в нынешней ситуации маловероятно.

              Тем не менее, производители стараются и применяют умные схемы. Вот например можно почитать что пишет u-blox относительно мультисистемности в их достаточно новом чипе M8.

              image


              1. Moskus
                21.10.2015 19:09
                #8845506

                Работа внутренних алгоритмов приемников при расчете решения — интеллектуальная собственность производителей (включая всякие мелочи типа настроек фильтра Калмана), потому как именно работает приемник — независимо с двумя созвездиями или одновременно с обоими — никто открыто не пишет, практически. Однако по косвенным признакам, которые нельзя считать полностью надежными, навигационное решение по всем спутникам, попадающим в обзор, а не по разным системам отдельно, ищется даже в некоторых бытовых чипсетах. Не говоря уже о приемниках геодезического класса.
                Усреднение позиции по двум системам никакой пользы не принесет, потому что усреднение двух значений со случайным независимым друг от друга отклонением дает третье значение со столь же случайным отклонением, потому такой способ на точность не влияет.
                Никакое сотрудничество между разработчиками систем для того, чтобы была возможность считать совместное решение, не требуется — все, что для этого нужно, уже содержится в альманахах и эфемеридах для всех систем.


                1. qbertych
                  21.10.2015 22:28
                  #8845792

                  А можете про эти косвенные признаки рассказать?


                  1. Moskus
                    21.10.2015 22:58
                    #8845824

                    Например, наблюдаемое глазами 3D-решение при ограниченной видимости спутников на некоторых навигаторах. Повторюсь, это не четкое подтверждение, потому что непосредственно до выдачи навигационного чипа там не добраться.


            1. Moskus
              21.10.2015 19:02
              #8845492

              Кто и где обещал «спутники, совместимые с GPS»?


    1. Moskus
      20.10.2015 23:59
      #8844260

      Ограничений на точность определения координат для гражданских лиц нет. Есть ограничения на точность указания координат. Это разные вещи.
      «Военной» точности также не существует. Если речь об американских военных, то применяемые ими gps-приемники отличаются не точностью, а надежностью определения координат.


  1. locutus
    20.10.2015 21:43
    #8844128
    +4

    Заголовок вводит в заблуждение. Спутниковые системы не ограничиваются навигацией. Есть ещё системы связи, ДЗЗ, предупреждения о чрезвычайных ситуациях и так далее.


    1. beliakov
      20.10.2015 22:29
      #8844168
      +2

      Да, по заголовку ожидал почитать как минимум про Иридиум (только что видел вспышку -8m).


      1. qbertych
        20.10.2015 23:09
        #8844204
        +1

        А вы случайно не видели дневные вспышки вживую? (По мотивам видео в одном из ваших постов.)


        1. beliakov
          20.10.2015 23:12
          #8844208
          +1

          Нет, еще не доводилось (на самом деле просто не задавался такой целью). Надо попробовать.


        1. sielover
          21.10.2015 00:29
          #8844282
          +1

          Около 4 лет назад показывал девушке «дневную падающую звезду». Было вполне отчетливо видно, насколько помню.


  1. Goodkat
    20.10.2015 23:22
    #8844224
    +2

    JAXA — это не система спутников, а японское космическое агенство, аналог NASA.
    Их навигационные спутники совместимы с GPS и задуманы для улучшения работы последней.
    Японцы собираются добиться точности в 1 см со своей системой навигации для использования в разных автопилотах.
    https://en.m.wikipedia.org/wiki/Quasi-Zenith_Satellite_System


    1. Moskus
      21.10.2015 00:02
      #8844264
      +2

      Угу, и спутники самой QZSS не находятся на геостационарных орбитах. Орбиты — наклонные эллиптические, геосинхронные.
      Материал — очередная поверхностная сборная солянка в целях саморекламы.


      1. OksanaTroitskaya
        21.10.2015 08:37
        #8844386

        Спасибо за исправление. Врать не будем, блог завели и для того, чтобы о себе рассказать, и чтобы с умными людьми пообщаться. Вы вот нас поправили, мы исправились — и всем стало хорошо.


        1. Moskus
          21.10.2015 19:01
          #8845490

          Какая несусветная чепуха.


    1. LilaccatT
      21.10.2015 08:29
      #8844382
      -1

      Совершенно верно, но в архитектуре из 3-4 спутников это вполне самостоятельная система, поэтому автор в целом прав, выделив её в отедльную GNSS :)

      Лично мне кажется, что как раз японский проект — самый интересный. Подкупает ориентированность на конечного японца, который гуляет себ по земле, скачивает всякие мэппинговые приложения. Никаких звёздных войн тебе и прочих галлюцинаций.


      1. Goodkat
        21.10.2015 08:39
        #8844390
        +1

        Я и не спорю с тем, что это самостоятельная система. Автор почему-то подписала её названием космического агентства.
        Что это самый интересный проект — с этим я согласен, точность 1 см — это круто.
        Думаю, европейцам стоило бы вместо развития своей глобальной системы сделать сперва такую же локальную для Европы, тем более, если она всё равно сoвместима с GPS.
        Не совсем понятно, причём тут приложения — они будут прямо со спутника скачиваться?


        1. LilaccatT
          21.10.2015 08:55
          #8844404

          Я так понимаю, что речь идёт всё-таки о навигационных приложениях в большей степени (что интересно, и об indoor-навигации). Вообще, у них есть вот такая интересная презентация:

          www.unoosa.org/pdf/sap/2011/UAE/Presentations/06.pdf