Глобальные спутниковые радионавигационные системы

В настоящее время ведущую роль играют две глобальные спутниковые радионавигационные системы (СРНС), основанные на синхронизации квантовых бортовых генераторов, – GPS (Global Positioning System), известная также как Navstar (Navigaion System with Time and Ranging), и ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) [43–46].

В СРНС GPS и ГЛОНАСС применяются навигационные космические аппараты (НКА) на круговых геоцентрических орбитах с высотой » 20000 км над поверхностью Земли. Благодаря использованию квантовых стандартов частоты на борту НКА в системе обеспечивается взаимная синхронизация навигационных радиосигналов, излучаемых орбитальной группировкой НКА. В аппаратуре потребителя (АП) в сеансе навигации принимаются радиосигналы не менее чем от четырех “радиовидимых” НКА и используются для измерения трех разностей дальностей и трех разностей радиальных скоростей объекта относительно четырех НКА. Результаты измерений и эфемеридная информация, принятая от каждого НКА, позволяют определить (уточнить) три координаты и три составляющие вектора скорости подвижного объекта и определить смещение шкалы времени (ШВ) объекта относительно ШВ системы. В СРНС число потребителей не ограничивается, поскольку НАП не передает радиосигналы на НКА, а только принимает их от НКА (пассивная автономная навигация).

СРНС GPS и ГЛОНАСС наряду с основной функцией (глобальная автономная оперативная навигация приземных подвижных объектов) позволяют проводить:

1) локальную высокоточную навигацию наземных подвижных объектов (сухопутных, морских, воздушных) на основе дифференциальных методов навигации с применением стационарных наземных корректирующих станций;

2) высокоточную взаимную геодезическую "привязку" удаленных наземных объектов;

3) взаимную синхронизацию стандартов частоты и времени на удаленных наземных объектах [47–52];

4) неоперативную автономную навигацию среднеорбитальных космических объектов;

5) определение ориентации объекта на основе радиоинтерферометрических измерений на объекте с помощью навигационных радиосигналов, принимаемых разнесенными антеннами.

СРНС GPS и ГЛОНАСС включают в себя три сегмента: орбитальную группировку (ОГ) НКА; наземный комплекс управления (НКУ) ОГ НКА; АП.

Принципы построения СРНС GPS и ГЛОНАСС в общих чертах идентичны, но отличаются техническим выполнением подсистем. Основными достоинствами навигационных систем GPS и ГЛОНАСС являются глобальность обслуживания, высокая точность и непрерывность определения координат и скорости движения объекта. Кроме того, обе системы обладают возможностями повышения точности и надежности навигационных измерений в результате применения дифференциального режима.

Система GPS была разработана по заказу МО США, а космические аппараты (НКА) изготовила компания Rockwell International. Первая штатная ОГ системы GPS (24 НКА Block II) разворачивалась с 1989 по 1994 г. Окончательный ввод GPS в эксплуатацию состоялся в 1995 г. Система используется во всем мире для решения как военных, так и гражданских навигационных задач. В планы модернизации системы GPS входят введение новых диапазонов частот и более совершенных сигналов, повышение мощности, увеличение числа НКА (до30-36).

Российская система ГЛОНАСС разрабатывалась по заказу МО России, но сейчас применяется для предоставления навигационных услуг различным категориям потребителей без каких-либо ограничений. Полное развертывание системы ГЛОНАСС было завершено к 1996 г. После 2000 г. намечено восполнение системы НКА нового поколения с более стабильными бортовыми стандартами (СКО не хуже 10^-13) и двухкомпонентными сигналами (узкополосным и широкополосным) в обоих диапазонах частот 1600 МГц и 1250 МГц.

Все спутники GPS/ГЛОНАСС являются автономными. Параметры их орбит периодически контролируются сетью наземных станций слежения, с помощью которых (не реже 1-2 раз в сутки) вычисляются баллистические характеристики, регистрируются отклонения НКА от расчетных траекторий движения и определяется собственное время бортовых часов. Наземные станции также контролируют исправность навигационной аппаратуры, установленной на борту НКА. Для обнаружения отказов аппаратуры требуется, как минимум, несколько часов.

Основные характеристики СРНС GPS и ГЛОНАСС приведены в табл. 3.

Каждый GPS-спутник излучает на двух частотах (L1 и L2) специальный навигационный сигнал в виде фазоманипулированной псевдослучайной последовательности. В сигнале зашифровываются два вида кода. Один из них - код С/А (coarse/acquisition или clear/acquisition) - доступен широкому кругу гражданских потребителей. Он позволяет получать лишь приблизительную оценку местоположения, поэтому называется "грубым" кодом. Передача кода С/А осуществляется на частоте L1 с использованием фазовой манипуляции псевдослучайной последовательности длиной 1023 символа. Защита от ошибок обеспечивается с помощью кода Голда. Период повторения С/А-кода - 1 мс. Тактовая частота - 1,023 МГц.

Код P (precision code) обеспечивает более точное вычисление координат, но пользоваться им способны не все; доступ к нему ограничивается провайдером услуг GPS. В основном P-код предоставляется военным и федеральным службам США. Этот код передается на частоте L2 с применением сверхдлинной псевдослучайной последовательности с периодом повторения 267 дней. Тактовая частота – 10,23 Мгц.

Таблица 3 – Основные характеристики СРНС GPS и ГЛОНАСС

Обозначения в таблице: Н/д – нет данных; ЭИИМ – эквивалентная изотропно излучаемая мощность.

Кроме этих кодов в сигнале GPS может присутствовать так называемый Y-код, являющийся шифрованной версией P-кода.

Кроме кодов С/А и P навигационный спутник регулярно передает специальное сообщение, которое содержит дополнительные сведения. Пользователь информируется о состоянии спутника и его параметрах - системном времени, эфемеридах (наборах параметров, точно описывающих орбиту движения навигационного спутника), прогнозе ионосферной задержки, показателях работоспособности. Передача навигационного сообщения длиной 1500 бит осуществляется со скоростью 50 бит/с на частотах L1 и/или L2.

Навигационные GPS- или GPS/ГЛОНАСС приемники различаются по количеству каналов приема (обычно 6-8), скорости обновления данных, времени вычислений, точности и надежности определения координат, целевым назначением. По назначению различают следующие виды приемников: простейшие персональные; бортовые авиационные; геодезические; временные, встраиваемые модульные и др. Приемники, как правило, использует собственную миниатюрную антенну и автономно вычисляет географические координаты и всемирное время (UTC) по навигационным сигналам

Определение навигационных параметров может производиться в двух режимах - 2D (двумерном) и 3D (пространственном). В режиме 2D устанавливается широта и долгота (высота считается известной); для этого достаточно присутствия в зоне “радиовидимости” трех спутников. Время определения координат в режиме 2D обычно не превышает 2 мин. Для определения пространственных координат абонента (режим 3D) требуется, чтобы в соответствующей зоне находились не менее четырех НКА. Гарантируются время обнаружения не более 3-4 мин. Комбинированные GPS/ГЛОНАСС - приемники с обобщенным алгоритмом определения местоположения даже при использовании стандартного С/А - кода обеспечивают более высокую точность (15-20 м).

Основные источники погрешностей СРНС приведены в табл. 4.

Новые возможности открывает европейская глобальная навигационная спутниковая система GNSS (Global Navigation Satellite System). Система GNSS станет естественным расширением GPS и ГЛОНАСС, обеспечивая совместимость с ними по структуре основных сигналов навигации. Ее сигналы будут аналогичны по структуре сигналам систем GPS и ГЛОНАСС, однако, в отличие от последних, в сообщения GNSS будут добавлены сведения о целостности навигационной системы и ряд других данных, позволяющих повысить точность определений.

Таблица 4 – Основные источники погрешностей СРНС

К созданию системы GNSS привела идея мгновенной оценки текущего состояния орбитальных группировок GPS/ГЛОНАСС с помощью геостационарных НКА и своевременного оповещения о нем потребителей. Пользовательская аппаратура GNSS оснащается оборудованием для обработки дополнительного навигационного сигнала. Эти сигналы будут формироваться в специальных региональных вычислительных центрах. Информацию о целостности GPS и ГЛОНАСС предполагается доводить до потребителей с помощью геостационарных НКА по узкополосным каналам, называемым каналами целостности GIC (GPS Integrity Channel).

Один из основных методов повышения точности определения местонахождения объекта и устранения ошибок, связанных с введением режима селективного доступа, основан на применении известного в радионавигации принципа дифференциальных навигационных измерений. Дифференциальный режим DGPS (Differential GPS) позволяет установить координаты с точностью до 5 м в динамической навигационной обстановке и до 2 м - в стационарных условиях. Дифференциальный режим реализуется с помощью контрольного GPS-приемника, называемого опорной станцией. Она располагается в пункте с известными координатами, в том же районе, что и основной GPS-приемник, и дает возможность одновременно отслеживать GPS-спутники.

Опорная станция включает в себя измерительный датчик GPS с антенной, процессор, приемник и передатчик данных с антенной. Станция, как правило, использует многоканальный приемник GPS, каждый канал которого отслеживает один видимый спутник. Необходимость непрерывного отслеживания каждого НКА обусловлена тем, что опорная станция должна "захватывать" навигационные сообщения раньше, чем приемники потребителей. Сравнивая известные координаты (полученные в результате прецизионной геодезической съемки) с измеренными, контрольный GPS–приемник вырабатывает поправки, которые передаются потребителям по радиоканалу в заранее оговоренном формате.

СРНС GPS

Разработка системы GPS началась в 1973 г., в 1978 г. стали осуществлять вывод ее экспериментальных спутников на орбиту. Первая штатная орбитальная группировка системы GPS разворачивалась с июня 1989 г. по март 1994 г. На орбиту были выведены 24 навигационных спутника Block И, в 1995 г. она была признана готовой к эксплуатации, хотя уже и до этого система широко применялась как на транспорте и в быту, так и военными – в частности, в ходе войны в Персидском заливе в 1991 г. Затраты на ее реализацию превысили 15 млрд долл.

Полностью развернутый космический сегмент GPS состоит из 24 спутников в шести орбитальных плоскостях. Спутники обращаются по практически круговым орбитам с высотой 20200 км с углом наклонения 55 градусов. Период обращения каждого спутника по орбите составляет приблизительно 12 часов.

СРНС GPS управляется Министерством обороны США. Она работает на двух частотах: 1575,42 МГц (L1) и 1227,6 МГц (L2) с использованием псевдослучайной широкополосной модуляции и кодового разделения каналов.

Система обеспечивает два уровня навигационной точности: прецизионный (PPS) и стандартный (SPS). PPS (P-код) предоставляется, помимо потребителей министер-ства обороны, только авторизованным потребителям и обеспечивает повышенный уровень точности и защиту от преднамеренных помех. PPS использует обе частоты L1 и L2.

Доступ к PPS контролируется криптографическими методами (Y-код).

Гражданским потребителям предоставляется доступ к SPS (С/А-код) на частоте L1.

До 2 мая 2000 г. в GPS использовался так называемый «режим селективного доступа» SA (Selective Availability), заключающийся в преднамеренном ухудшении точности сигнала, предоставляемого гражданским потребителям. Первоначально предполагалось использовать систему GPS только в навигационных целях, но исследования, проведенные учеными Массачусетского технологического института в 1976-1978 гг., показали возможность геодезического применения GPS, т.е. определения координат с миллиметровой точностью с помощью специальных режимов работы (дифференциальный, двухчастотный, фазовые измерения). Например, измерения фазы несущей в GPS-приемниках реализованные в серийной и имеющейся на рынке аппаратуре позволяют получать точность определения расстояний между приемниками порядка 1 см + 1 мм на 1 км расстояния между ними.

Так же как и ГЛОНАСС, система GPS включает три основные сегмента: космический сегмент, на котором мы остановились, сегмент управления, состоящий из 5 контрольных центров, включая мастер-центр, дислоцированных на американских военных базах и сегмент потребителей. В целом системы схожи.

К пользовательскому сегменту относятся персональные GPS-приемники, которые продаются в виде автономных устройств, модулей расширения к портативным компьютерам или же встраиваются в определенные виды оборудования.

Для системы GPS приемники производятся миллионными партиями. Платы для них стоят 50-150 долл., тогда как комбинированные платы GPS/ГЛОНАСС – 500-1000 долл.

Сотни миллионов долларов, потраченные на разработку навигационной аппаратуры потребителей GPS, понизили стоимость базовой функции приема и обработки сигналов GPS до уровня менее 100 долл., а реализуется она в виде платы размером «дюйм на дюйм». Упрощенные платы GPS для сотовых телефонов стоят сегодня около 10 долл. При этом емкость рынка такого оборудования уже сейчас сотни миллионов единиц.

Наиболее распространенными являются приемники СРНС для индивидуального пользования водителями автомобильного транспорта. Они имеют размер карманного калькулятора с клавиатурой и жидкокристаллическим дисплеем, на котором отображаются координаты пользователя, курс, расстояние и направление до контрольных точек маршрута, пройденный маршрут движения, карта местности, параметры видимых спутников. Способность приемника обрабатывать сигналы, поступающие от нескольких спутников, определяется числом его каналов, в современных устройствах их почти всегда не менее 12. Стоимость такого приемника колеблется от 100 до 1000 долл.

Для индивидуального пользования разработаны также устройства, которые представляют собой портативные компьютеры с навигационной программой и цифровой картой, текущий фрагмент которой высвечивается на миниатюрном ЖК-дисплее. Примером могут служить приборы CARIN – Car Information and Navigation (Philips), Travelpilot (Bosch) и др. Это, по сути, электронные лоцманы, дающие указания водителю синтезированным голосом, заранее сообщая обо всех поворотах, стоянках и прочих особенностях данного маршрута.

В считанные секунды с момента включения зажигания и питания система определяет свое местонахождение с точностью +/100 м, а затем, используя базу данных в CDROM, уточняет его до +/10 м. Достаточно указать с помощью специальных символов на дисплее конец маршрута, и через 5 секунд компьютер выдаст оптимальную траекторию движения.

Наибольшее распространение эти системы получили в европейских странах, где почти для любой местности состав лены электронные цифровые карты. Например, «Филипс-Рутфайндер», который по внешнему виду напоминает электронную записную книжку, при вводе с клавиатуры исходного пункта и места назначения, менее чем за минуту выдает детальное описание маршрута, длительность пути, время прибытия в конечный пункт. База данных для вычислений хранится на магнитной карточке, которая вставляется в считывающее устройство «Рутфайндера». Этим прибором можно пользоваться даже при пеших прогулках по незнакомому городу.

Финские разработчики пошли дальше, они оснастили охотничьих собак GPS-приемниками и стали управлять их поведением по мобильному телефону, аналогичные устройства – «персональный GPS-локатор для детей» выпустили в США, там же действует программа контроля над лицами, нуждающимися в принудительном контроле с помощью датчиков GPS. В ближайшем будущем GPS датчики можно будет вшивать в одежду, надевать на перелетных птиц, что становится весьма актуальным в связи с распространением птичьего гриппа и иных заболеваний, переносимых потоками биологических объектов.

Следует иметь в виду, что на территории ряда стран и континентов действуют дифференциальные подсистемы GPS, с помощью которых вносят поправки в измерения для повышения точности. Например, в США развернута система вне-сения поправок, называемая WAAS (Wide Area Augmentation System), которая обеспечивает точность меньше трех метров. Ее разработчиком является Федеральное управление авиации США. Она охватывает только США и включает 25 наземных станций, отслеживающих сигналы со спутников, а также две мастер-станции, по одной на Западное и Восточное побережье США, которые на основе данных от всех остальных вырабатывают поправки. Корректирующая информация постоянно транслируется через один из 2 геостационарных спутников в стандартном формате и воспринимается теми GPS-приемниками, которые разрабатывались как WAAS-enabled, их владельцам дополнительное оборудование не требуется и эта услуга оказывается бесплатно.

Аналогичные возможности предусматривает японский проект MSAS (Multi-Functional Satellite Augmentation System), о состоянии дел в Европе сказано ниже.

СРНС ГЛОНАСС

СРНС ГЛОНАСС предназначена для непрерывного обеспечения неограниченного числа воздушных, морских, наземных и космических потребителей высокоточной координатно-временной информацией в любой точке Земли и околоземного пространства независимо от метеоусловий.

Первый запуск спутника по программе ГЛОНАСС состоялся 12 октября 1982 г., а в сентябре 1993 г. система была официально принята в эксплуатацию в неполном составе с условием развертывания штатной орбитальной структуры в 1995 г.

В соответствии с поручением Президента РФ полная группировка в составе 24 спутников в соответствии с федеральной целевой программой «Глобальная навигационная система» должна быть развернута в 2010 г. В дальнейшем, после развертывания орбитальной группировки из 24 КА для ее поддержания нам потребуется делать по одному групповому пуску в год двух КА «ГЛОНАСС-К» на носителе «Союз», что существенно снизит эксплуатационные расходы.

Спутник «ГЛОНАСС-М», который был запущен в 2003 г., излучает в отличие от спутников предыдущего поколения уже два сигнала для гражданских потребителей, что позволяет существенно повысить точность их местоопределения.

Спутники «Глонасс-К» относятся к новому поколению, являются сравнительно малогабаритными и обладают увеличенным, до 10-12 лет, гарантийным сроком активного существования.

ГЛОНАСС является государственной системой, которая разрабатывалась как система двойного использования, предназначенная для нужд Минобороны России и гражданских потребителей. Сегодня обязанности по управлению и эксплуатации системы ГЛОНАСС возложены на Минобороны России.

ГЛОНАСС работает в двух частотных диапазонах: 1,6 ГГц (L1) и 1,2 ГГц (L2) с использованием псевдослучайной широкополосной модуляции и частотного разделения каналов.

ГЛОНАСС обеспечивает два уровня навигационной точности: высокоточный (ВТ-код) и стандартный (ПТкод). ВТ-код предоставляется (помимо потребителей министерства обороны) авторизованным потребителям и обеспечивает повышенный уровень точности и защиту от преднамеренных помех. При работе с ВТ одновременно используются сигналы в двух частотных диапазонах L1 и L2, что позволяет компенсировать ионосферную погрешность. Гражданским потребителям предоставляется доступ к ПТ на частоте L1.

В ГЛОНАСС не используется преднамеренное ухудшение точности гражданского канала, аналогичное режиму селективного доступа (SA) для GPS.

Информация, предоставляемая навигационным сигналом ПТ, доступная всем потребителям на постоянной и глобальной основе, обеспечивает возможность определения: горизонтальных координат, вертикальных координат, составляющих вектора скорости и времени. Эти точности можно значительно улучшить, если использовать дифференциальный метод навигации и/или дополнительные спе-циальные методы измерений.

Полностью развернутый космический сегмент ГЛОНАСС состоит из 24 спутников в трех орбитальных плоскостях. Орбиты спутников – круговые с высотой 19 100 км и углом наклонения 64°. Период обращения каждого спутника составляет приблизительно 11 часов 15 минут. Выведение спутников ГЛОНАСС на орбиту осуществляется с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя «Протон» и разгонного блока. Одним носителем одновременно выводятся три спутника ГЛОНАСС, перевод каждого спутника в заданную точку орбитальной плоскости производится с помощью собственной двигательной установки.

Управление орбитальным сегментом ГЛОНАСС осуществляют наземный комплекс управления. Он включает в себя Центр управления системой и сеть станций слежения и управления, рассредоточенных по территории России. Наземный комплекс управления осуществляет сбор, накопление и обработку траекторной и телеметрической информации обо всех спутниках системы, формирование и выдачу на каждый спутник команд управления и навигационной информации, а также контроль качества функционирования системы в целом.

Спутники системы ГЛОНАСС непрерывно излучают навигационные сигналы двух типов: навигационный сигнал стандартной точности (ПТ) в диапазоне L1 (1,6 ГГц) и навигационный сигнал высокой точности (ВТ) в диапазонах L1 и L2 (1,2 ГГц).

Для определения пространственных координат и точного времени требуется принять и обработать навигационные сигналы не менее чем от четырех спутников ГЛОНАСС. Одновременно с проведением измерений в приемнике выполняется автоматическая обработка содержащихся в каждом навигационном радиосигнале цифровой информации. Цифровая информация описывает положение НИСЗ в пространстве и времени (эфемериды) относительно единой для системы шкалы времени в геоцентрической связанной декартовой системе координат. Кроме того, цифровая информация описывает положение других спутников системы (альманах) в виде кеплеровских элементов их орбит и содержит некоторые другие параметры.

Результаты измерений и принятая цифровая информация являются исходными данными для решения навигационной задачи по определению координат и параметров движения. Навигационная задача решается автоматически в вычислительном устройстве НАП. В результате решения определяются три координаты местоположения потребителя, скорость его движения и осуществляется привязка шкалы времени потребителя к высокоточной шкале координированного всемирного времени (UTC).

В настоящее время практически все известные навигационные приемники, использующие сигналы спутников ГЛОНАСС, одновременно принимают сигналы спутников GPS, т.е. являются комбинированными.

В качестве примера можно привести навигационный приемник Ижевского радиозавода МЦОС-А18, имеющий 18 каналов обработки сигналов систем GPS и ГЛОНАСС. Он осуществляет автоматический поиск, прием и обработку сигналов двух радионавигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и GPS NAVSTAR (США), измеряет навигационные параметры на частотах LI GPS и L1 ГЛОНАСС и обе-спечивает комбинированную фильтрацию этих измерений. Приемник формирует навигационные параметры (долготу, широту, высоту), параметры движения объекта, время, дату. Точность измерений (без режима дифференциальной коррекции): местоположения – менее 30 м, скорости – менее 0,15 м/с Приемник может применяться в системах управления движением железнодорожного, автомобильного, воздушного, морского и речного транспорта и т.п. Его га-баритные размеры 150x105x20 мм, потребляемая мощность платы не более 5 Вт.

Стоимость профессиональной навигационной аппаратуры потребителей, работающей одновременно в стандартах ГЛОНАСС и GPS, сопоставима со стоимостью аналогичной аппаратуры GPS (за исключением массовой аппаратуры индивидуального пользования). Интегрированный базовый приемоизмерительный модуль, реализующий функцию приема и обработки сигналов ГЛОНАСС и GPS, стоит примерно на 200—300 долл. дороже, чем односистемный модуль GPS. В то же время стоимость терминалов ГЛОНАСС/GPS, использующих в качестве основы такой модуль, сопоставима, а в ряде случаев даже ниже стоимости односистемной профессиональной аппаратуры GPS. Характерным примером являются морские автоматизированные идентификационные системы, где стоимость ГЛОНАСС/GPS оборудования ниже стоимости аналогичного GPS-оборудования.

СРНС GALILEO

Galileo – это часть европейского проекта глобальной навигационной спутниковой системы GNSS, который реализуется в два этапа: GNSS-1 и GNSS-2. На первом этапе (2001-2003) была создана Европейская геостационарная система навигационного дополнения – European Geostationary Navigation Overlay System (EGNOS), которая будет обеспечивать улучшение характеристик систем GPS/TJIOHACC в период с 2004 до 2015-2018 гг. Основная часть проекта, GNSS-2, базируется на новой спутниковой системе, получившей название Galileo. Ее орбитальная группировка развернута в 2007-2008 гг. В ряде источников оба этапа называют Galileo, что не является вполне корректным.

GNSS-1 (Global Navigation Satellite System) – это первая часть проекта создания европейской глобальной навигационной спутниковой системы и называется EGNOS.

Система EGNOS добавляет к сигналам GPS и ГЛОНАСС свои сигналы – от трех европейских геостационарных спутников. Эта избыточная информация позволяет увеличить точность определения координат объектов по сравнению с GPS с десяти метров почти до двух. Кроме того, возрастает достоверность получаемых навигационных данных. Задержка в оповещении пользователя о сбое в работе GPS или намеренного заглубления ее точности американскими военными снизится с часов до нескольких секунд. В этой системе используются три геостационарных спутника, Inmarsat 3 Indian Ocean Region (IOR) и Inmarsat Atlantic Ocean Region East (IOR-E), Artemis и соответствующая наземная инфраструктура, охватывающая 40 городов (38 европейских, и по одному во Французской Гвиане на космодроме Куру и в ЮАР).

GNSS-2 – это вторая часть проекта создания европейской глобальной навигационной спутниковой системы, собственно система Galileo. В ее группировку войдут 27 рабочих спутников и три резервных аппарата.

Российские ракеты-носители «Союз» выбраны в качестве базового средств доставки на околоземную орбиту спутников европейской космической системы Galileo, со-стоящей из 30 спутников. Два первых запуска экспериментальных спутников ЕС были произведены с космодрома Байконур. Планируется, что в дальнейшем запуски «Союзов» со спутниками системы Galileo будут осуществляться с космодрома в Куру (Французская Гвиана).

Созданный Европейским космическим агентством (ESA), проект Galileo обеспечит Европу собственной глобальной спутниковой навигационной системой, позволя-ющей с высокой точностью определять местоположение объекта и гарантирующей глобальное покрытие. В отличие от главных конкурентов, уже существующих систем спутниковой навигации GPS (США) и ГЛОНАСС (Россия), европейская система будет находиться в ведении не военной организации. При этом пользователи смогут пользоваться теми же приемниками с возможностью выбирать данные спутника любой из систем. Предлагая двойные частоты в качестве стандарта, Galileo будет представлять в реальном времени местоположение объекта с точностью в диапазоне одного метра, что позволит значительно повысить точность прямого определения местоположения пользователя без использования специальных режимов и дополнительных подсистем. Это беспрецедентная точность для широкодоступной системы. В других существующих системах режим высокоточной навигации применяется только для определенной категории потребителей, например военных.

Другой, не менее важный фактор, по которому американская и российская системы могут проиграть Galileo – низкая скорость передачи навигационных данных. В су-ществующих системах она равна 50 бит/с. Как правило, передача их навигационного сообщения объемом 1500 бит занимает не менее 30 секунд, что неприемлемо для отдельных категорий пользователей. Кроме того, Европейская система навигации рассчитана таким образом, чтобы посекундно сообщать пользователю о состоянии работоспособности спутника. В соединении с высокой точностью это дает Galileo шанс стать весьма распространенной для применения в управлении движением поездов, самолетов и кораблей, где определяющим фактором является безопасность.

Совместное использование трех существующих навигационных систем, которое предусматривает Galileo аналогично тому, как если бы использовалась одна глобальная навигационная система, но с орбитальной группировкой, имеющей втрое больше спутников. Такая интеграция очень выгодна, поскольку увеличивается в три раза число спутников, кроме того, наклонение орбит спутников разное, что позволяет «видеть» спутники, которые недоступны для пользователей одной Galileo.

Обеспечение работы системы будет осуществляться с помощью 20 наземных станций слежения, двух центров управления и 15 станций передачи данных.

Среди устройств потребителей, которые создаются в рамках европейской навигационной программы, можно отметить, например, разработку испанской ассоциации ONCE спроектировала в сотрудничестве с Европейским космическим агентством спутниковое навигационное устройство для слепых. Система Tormes информирует слепых об их текущем местонахождении и о конечном маршруте движения. Она состоит из носимого компьютера со шрифтом Брайля на клавиатуре и устройства голосового вывода. Точность гарантированна в пределах двух метров, используются сигналы европейской системы EGNOS, передающей сигналы поправки для GPS-приемников через геостационарные спутники. В результате слепые смогут не только точно определить, на какой улице они находятся, но и с какой именно стороны они движутся по тротуару. Впоследствии Tormes будет использовать сигналы системы Galileo.

Весь проект оценивается в 3,2 млрд евро. Четыре наиболее крупных члена Европейского космического агентства (ЕКА) – Франция, Германия, Италия и Великобритания – получат по 17,5% проекта каждый. Испания, – 9,5%, Бельгия – 4,5%. ЕКА предоставила гарантии, что национальная промышленность каждого участника проекта Galileo получит контракт на сумму, эквивалентную, по крайней мере, 90% общих инвестиций страны в проект. К проекту присоединился Китай, который стал участником программы Galileo в октябре 2004 г. и обещал ассигновать на нужды программы 200 млн евро, Израиль, Украина. Ведутся пере-говоры с Индией, Марокко, Бразилией, Чили, Южной Кореей, Канадой, Аргентиной и Австралией.

Создав собственную спутниковую навигационную систему, Европа обеспечит себе независимость в этой области от политических решений других стран, а перед европейской промышленностью откроются огромные возможности по производству приемников и обслуживающего оборудования. Благодаря этому проекту в Европе ожидают создания 140 тысяч новых рабочих мест. Ожидается, что программа Galileo ускорит темпы экономического развития Европы, как это сделали программы разработки ракетоносителя Ariane и авиалайнера Airbus. И, разумеется, это должно резко изменить ситуацию на рынке спутникового позиционирования, где сегодня безраздельно хозяйствуют США.

Согласно подсчетам специалистов, мировой рынок услуг по глобальному позиционированию достигнет к 2020 г. порядка трех млрд приемников с годовым оборотом приблизительно 275 млрд евро.

СРНС «БЭЙДОУ»

Роль и значение космических систем позиционирования для развития экономики государства в современных реалиях столь высока, что их стремятся создать самостоятельно или в сотрудничестве все страны, едва преодолевшие необ-ходимую для этого технологическую планку. Все это происходит на фоне показательно доступных услуг американской системы GPS, причем действующей с достаточно высокой точностью.

В середине 2003 г. китайская трехступенчатая ракетаноситель «Чанчжэн-ЗА» («Великий Поход»), стартовавшая с космодрома Сичхан в провинции Сычуань успешно вывела на геоцентрическую орбиту последний третий навигационный спутник «Бэйдоу-3» («Путеводная звезда», другой перевод «Полярная звезда»). Новый спутник пополнит орбитальный сегмент китайской СРНС, в которую входят два аналогичных спутника, запущенных еще в конце 2000 г. на геоцентрическую орбиту.

По данным агентства «Синьхуа», система «Бэйдоу» найдет применение в самых различных областях народного хозяйства – на транспорте, в метеорологии, планировании природоохранных мероприятий, службах быстрого реагирования, а также в телекоммуникационной сфере. При этом спутники позволят получать информацию о координатах пользователя по широте, долготе и по высоте. Судя по данным об орбите спутника, эта система не является глобальной и не будет функционировать, как минимум, в высоких широтах. Определение координат потребителей в ней осуществляется, на основе принятых ими и ретранслированных на спутники сигналов, в специальном наземном центре. Полученные результаты через спутники будут поступать к пользователю. Такое построение системы существенно ограничивает круг пользователей и замедляет скорость получения результатов. Подробные сведения о системе «Бэйдоу» в печать не поступали.

В качестве