Как правильно глонасс или гланасс
Спутниковое слежение за транспортом: что представляет собой система ГЛОНАСС
Когда-то единственной полноценной системой, предоставляющей сведения о позиционировании объектов на земной поверхности, была американская GPS (Global Positioning System), Глобальная Система Позиционирования. Однако, в начале века в космосе появилась группировка российских спутников в количестве 24 штук и это событие ознаменовало появление альтернативны. ГЛОНАСС расшифровывается как Глобальная Навигационная Спутниковая Система.
Очевидно, что навигационная система облегчает любым транспортным средствам ориентирование на местности и упрощает в разы их трекинг, нахождение на карте в любой момент времени. Хорошей иллюстрацией важности такой информации служит государственная система экстренного реагирования при авариях ЭРА-ГЛОНАСС.
ЭРА-ГЛОНАСС позволяет быстро среагировать службам спасения в ситуации, когда дорога каждая секунда.
Для чего предназначена система ГЛОНАСС
Главная цель системы – точное определение координат, движущихся или неподвижных объектов на поверхности земли.
Областей деятельности, в которых требуется измерять расстояния между точками на плане местности, получать представление о размерах больших объектов или отслеживать перемещение транспорта – великое множество. Особенно велика потребность в такой системе для выполнения задач навигации. Это и ориентирование отдельных людей в незнакомой местности, и прокладка маршрута с помощью различных карт для автотранспорта. Еще более востребована ГЛОНАСС для судоходства и организации авиасообщения.
На самом деле ГЛОНАСС имеет даже более широкое применение в народном хозяйстве, чем предоставление контроля за транспортными средствами. Да, отслеживание автомобилей, кораблей, самолетов на трассе, маршруте – важнейшая задача системы. Однако, спутниковая навигация используется и в строительстве, и в геологоразведке, и аварийными службами, и службами спасения, при картографировании и обычными пользователями для определения места на карте города. Вот примерный перечень задач:
Принцип работы ГЛОНАСС
Не все знают, как спутники способны указать наземному объекту его местоположение. А многие считают, что все дело в том, что сверху космическому аппарату открывается обзор большей территории. Правда значительно более любопытна. Определение координат происходит посредством измерения расстояний от точки до нескольких видимых спутников. Вычисляется результат по времени прохождения сигнала от спутника до позиционируемого приемника.
Чем больше спутников, тем с большей точностью удается вычислить координаты.
Наличие 24 спутников ГЛОНАСС на орбите позволяет распределить их поровну на каждое из полушарий. Таким образом, в любой точке на земле над горизонтом видны как минимум четыре космических аппарата, не считая запасных. Резервные спутники в случае выхода из строя одного из штатных могут быстро его заменить. Будучи резервными, они, все же работают и образуют, используя инженерию терминологию, «достаточную избыточность», повышая точность позиционирования.
Навигационные сигналы
Магнитные волны, посредством которых осуществляется связь, представляют собой непрерывный спектр частот. Специфическая стратегия использования отдельных свойств волнового диапазона с помощью передающего оборудования позволяет организовать множественный доступ в рамках определенного стандарта связи. Всего различают три основных подхода, получивших названия в соответствии с применяемым способом разделения каналов:
Последние три буквы схожие, в названиях, – это аббревиатура от Division Multiple Access – Разделение Множественного Доступа, а первые характеризуют технологию и понятны без перевода Frequency, Time и Code.
FDMA-сигналы
Этот способ применяют не только сотовые операторы. Он широко распространен и в других устройствах связи. Суть состоит в разделении электромагнитного спектра линии по частоте на равные или неравные полосы пропускания, симметричные или асимметричные каналы. Каждому передатчику выделяется свой частотный ресурс, который не имеет ограничений по времени использования. Для недопущения создания помех каждый канал ограничивается свободным частотным интервалом.
CDMA-сигналы
Технология использует не временной и не частотный принцип разделения ресурса. Каждому подключенному устройству, участвующему в передаче данных, выделяется индивидуальный код известный принимающей стороне, которая выделяет его из общего трафика полосы пропускания. Недостаток CDMA – необходимость для обмена информацией в сложном дорогостоящем оборудовании.
ГЛОНАСС для контроля транспорта, как работает мониторинг транспорта
Основными элементами системы являются оборудование для коммуникации со спутниками или для сотовой связи, логическое устройство обработки сложной информации и цифровые карты, на которые проецируется положение отслеживаемого транспортного средства. С помощью передачи сигнала от движущегося объекта к спутникам и, наоборот, периодически обновляются его координаты. На протяжении всего маршрута автомобиль, судно или самолет накапливает информацию о своем местонахождении в заданные моменты времени и либо передает ее диспетчерским службам, либо сохраняет в постоянной памяти до прибытия в пункт назначения.
Оборудование для мониторинга
В случае, когда мониторинг в реальном времени не обязателен, установка дорогостоящего оборудования и оплата услуг оператора сотовой связи не требуется. Появляется возможность обойтись более недорогим модулем обмена данными со спутником напрямую.
Применяется мониторинг предприятиями для решения вопросов логистики, автоматизации контроля и управления перевозками и подвижным составом.
Что входит в передаваемый сигнал
Прежде всего, терминалом, установленным на транспортном средстве, передается запрос на спутник. Именно так определяются координаты в пространстве. При работе в режиме реального времени через сотового оператора передается также информация с датчиков автомобиля. Так, большинство систем экстренного реагирования получают сведения о состоянии транспортного средства от установленных на нем сенсоров.
В автомобиле устанавливаются датчики:
Если речь идет о ЭРА-ГЛОНАС, обязательно передаются следующие сведения:
Требования к системе ЭРА-ГЛОНАСС – единый стандарт ГОСТ Р 54620–2011
Оборудование системы ЭРА-ГЛОНАСС
Преимущества применения системы мониторинга ГЛОНАСС
Система позволяет с высокой точностью определять свое местоположение или координаты автомобиля в любой момент времени в автоматическом режиме или по запросу, не заменима для прокладки маршрута в незнакомой местности. На основе ГЛОНАСС имеется хорошо отработанная технология оповещения об аварии для экстренного реагирования ЭРА. Имеется возможность отслеживать координаты автомобиля и в случае угона.
ГЛОНАСС обладает повышенной надежностью, как система, созданная, прежде всего, для военных нужд.
Отличие системы ГЛОНАСС и системы GPS
Спутники GPS синхронизированы с вращением земли, а ГЛОНАСС перемещаются независимо. Аппараты американской системы располагаются ближе к экватору, в то время как российская более полярная. В силу таких орбит ГЛОНАСС превосходит GPS по качеству сигнала на севере. Страны, расположенные в высоких широтах, например, Швеция, Норвегия, Финляндия особенно интенсивно используют спутники российской группировки.
| ГЛОНАСС | GPS | |
|---|---|---|
| Орбитальная группировка, кол-во аппаратов | 24 | 24 |
| Группа спутников в одной плоскости, кол-во аппаратов | 8 | 6 |
| Число орбит | 3 | 4 |
| Точность измерения, м | 2-6 | 2-4 |
| Площадь покрытия, % | 70 (включая всю территорию России) | 100 |
| Примечание | В северных широтах сигнал значительно более устойчив и уверенно принимается по сравнению с конкурентом | Качество сигнала повышается с приближением к экватору и южной части средних широт |
С 2014 года выводятся усовершенствованные спутники Глонасс-М, позволяющие работать с оборудованием поддерживающем стандарт CDMA.
Система непрерывно совершенствуется, и в ближайшее время ее точность будет повышена до 1 м. В перспективе, с выводом на орбиту новых спутников погрешность позиционирования ГЛОНАСС будет уменьшена до 10 см, в то время как GPS лишь расширяет спутниковую группировку.
В целом в мире используются обе системы одновременно, что позволяет значительно увеличить точность позиционирования. Таким образом, наземному оборудованию удается исправить отдельные недостатки одной системы за счет другой приемом и сопоставлением спутниковой информации из двух источников. Этот факт учитывают и производители радиооборудования снабжая свою технику способностью работать с двумя навигационными системами.
Видео
ГЛОНАСС
Советский союз( Россия )
Производители спутниковых навигационных устройств заявляют, что добавление ГЛОНАСС сделало доступными для них больше спутников, а это значит, что позиции можно было фиксировать быстрее и точнее, особенно в населенных пунктах, где здания могут закрывать обзор для некоторых спутников GPS. [1] [2] [3] Дополнение ГЛОНАСС к системам GPS также улучшает определение местоположения в высоких широтах (север или юг). [4]
Содержание
Описание системы [ править ]
Сигнал [ править ]
FDMA [ править ]
ГЛОНАСС спутники передают два типа сигнала: открытый стандарт точности сигнала L1OF / L2OF и запутанных высокоточный L1SF сигнал / L2SF.
Сигналы полосы L2 используют тот же FDMA, что и сигналы полосы L1, но передают разветвленную передачу 1246 МГц с центральной частотой 1246 МГц + n × 0,4375 МГц, где n охватывает тот же диапазон, что и для L1. [10] В исходной конструкции ГЛОНАСС в диапазоне L2 транслировался только обфусцированный сигнал высокой точности, но, начиная с ГЛОНАСС-М, дополнительный гражданский опорный сигнал L2OF транслируется с идентичным кодом стандартной точности сигналу L1OF.
Эфемериды обновляются каждые 30 минут с использованием данных из сегмента наземного контроля; они используют декартовы координаты Земли по центру Земли (ECEF) в координатах положения и скорости, а также включают параметры лунно-солнечного ускорения. Альманах использует измененные орбитальные элементы (кеплеровские элементы) и обновляется ежедневно.
Сигнал высокой точности передается в квадратурной фазе с сигналом стандартной точности, эффективно разделяя ту же несущую волну, но с полосой пропускания, в десять раз большей, чем у открытого сигнала. Формат сообщения высокоточного сигнала остается неопубликованным, хотя попытки обратного проектирования показывают, что суперкадр состоит из 72 кадров, каждый из которых содержит 5 строк по 100 бит и занимает 10 секунд для передачи, с общей длиной 36 000 бит или 720 секунд (12 минут) на все навигационное сообщение. Дополнительные данные, по-видимому, относятся к критическим параметрам ускорения Луно-Солнечной системы и условиям коррекции часов.
Точность [ править ]
При максимальной эффективности сигнал стандартной точности обеспечивает точность горизонтального позиционирования в пределах 5–10 метров, вертикальное позиционирование в пределах 15 м (49 футов), измерение вектора скорости в пределах 100 мм / с (3,9 дюйма / с) и синхронизацию в пределах 200 наносекунд. все основано на измерениях одновременно с четырех спутников первого поколения; [11] более новые спутники, такие как ГЛОНАСС-М, улучшают это.
CDMA [ править ]
С 2008 года исследуются новые сигналы CDMA для использования с ГЛОНАСС. [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22]
Документы по управлению интерфейсом для сигналов CDMA ГЛОНАСС были опубликованы в августе 2016 года [23].
Сигналы открытого L1OC и ограниченного L1SC центрируются на частоте 1600,995 МГц, а сигналы открытого L2OC и ограниченного L2SC сосредоточены на частоте 1248,06 МГц, перекрываясь с сигналами FDMA ГЛОНАСС. Открытые сигналы L1OC и L2OC используют мультиплексирование с временным разделением для передачи пилот-сигналов и сигналов данных с модуляцией BPSK (1) для данных и модуляцией BOC (1,1) для пилот-сигнала; широкополосные ограниченные сигналы L1SC и L2SC используют модуляцию BOC (5, 2.5) как для данных, так и для пилот-сигнала, передаваемых в квадратурной фазе для открытых сигналов; это отодвигает пик мощности сигнала от центральной частоты узкополосных открытых сигналов. [20] [26]
Навигационное сообщение сигнала L3OC передается со скоростью 100 бит / с, при этом каждая строка символов занимает 3 секунды (300 бит). Псевдокадр из 6 строк занимает 18 секунд (1800 бит) для передачи. Суперкадр из 8 псевдокадров имеет длину 14 400 бит и занимает 144 секунды (2 минуты 24 секунды) для передачи полного альманаха.
Сигнал L2OC не передает никаких навигационных сообщений, только коды псевдодальности:
‡ Космический аппарат Глонасс-М, выпускаемый с 2014 года, имеет сигнал L3OC
Запущенный в 2011 году испытательный спутник Глонасс-К1 представил сигнал L3OC. Спутники Глонасс-М, выпускаемые с 2014 года (серийный номер 755+), также будут передавать сигнал L3OC в тестовых целях.
Спутники Глонасс-КМ будут запущены к 2025 году. Изучаются дополнительные открытые сигналы для этих спутников, основанные на частотах и форматах, используемых существующими сигналами GPS, Galileo и Beidou / COMPASS :
Навигационное сообщение [ править ]
L1OC [ править ]
L3OC [ править ]
| Поле | Размер, бит | Описание | |
|---|---|---|---|
| Таймкод | СМВ | 20 | Постоянная битовая последовательность 0000 0100 1001 0100 1110 (0494Eh) |
| Тип строки | Тип | 6 | Тип навигационного сообщения |
| Спутниковое время | ОМВ | 15 | Бортовое время суток с интервалом в 3 секунды (от 0 до 28799) |
| ID спутника | j | 6 | То же, что и в сигнале L1OC |
| Состояние спутника | Г J | 1 | |
| Надежность данных | l j | 1 | |
| Обратный вызов наземного управления | П1 | 4 | |
| Режим ориентации | 222 | ||
| Поправка UTC | КР | 2 | |
| Выполнить исправление | А | 1 | |
| Информация | 219 | Содержание информационного поля определяется типом строки | |
| CRC | ЦК | 24 | Циклический избыточный код |
| Общий | 300 | ||
Общие свойства открытых сигналов CDMA [ править ]
Спутники [ править ]
За три десятилетия разработки конструкции спутников претерпели многочисленные усовершенствования и их можно разделить на три поколения: исходный ГЛОНАСС (с 1982 г.), ГЛОНАСС-М (с 2003 г.) и ГЛОНАСС-К (с 2011 г.). Каждый спутник ГЛОНАСС имеет обозначение ГРАУ 11F654, а также военное обозначение «Космос-НННН». [35]
Первое поколение [ править ]
Истинное первое поколение спутников ГЛОНАСС (также называемых «Ураган») представляло собой трехосные стабилизированные аппараты, обычно весом 1250 кг (2760 фунтов) и оснащенные скромной силовой установкой, позволяющей перемещаться в пределах группировки. Со временем они были модернизированы до автомобилей Block IIa, IIb и IIv, причем каждый блок содержал эволюционные улучшения.
Шесть спутников Block IIa были запущены в 1985–1986 годах с улучшенными стандартами времени и частоты по сравнению с прототипами и повышенной стабильностью частоты. Эти космические аппараты также продемонстрировали средний срок эксплуатации 16 месяцев. Космические аппараты Block IIb с расчетным сроком службы два года появились в 1987 году, из них в общей сложности было запущено 12 аппаратов, но половина из них была потеряна в авариях с ракетами-носителями. Шесть космических аппаратов, которые вышли на орбиту, работали хорошо, в среднем около 22 месяцев.
Блок IIv был самым плодовитым из первого поколения. Используется исключительно с 1988 по 2000 год и продолжает включаться в запуски до 2005 года, всего было запущено 56 спутников. Расчетный срок службы составлял три года, однако многие космические аппараты превысили этот срок, а срок службы одной последней модели составил 68 месяцев, что почти вдвое. [36]
Второе поколение [ править ]
Всего до конца 2013 года был запущен 41 спутник второго поколения. Как и в предыдущем поколении, космические аппараты второго поколения были запущены по три одновременно с использованием ускорителей Протон-К Блок-ДМ2 или Протон-К Бриз-М. Некоторые из них были запущены самостоятельно с кораблем «Союз-2-1б / Фрегат».
30 июля 2015 года МКС имени Решетнева объявила, что завершила строительство последнего космического корабля ГЛОНАСС-М (№ 61) и помещает его на хранение в ожидании запуска вместе с восемью ранее построенными спутниками. [37] [38]
По состоянию на 22 сентября 2017 года спутник ГЛОНАСС-М №52 вступил в строй, а орбитальная группировка вновь увеличилась до 24 космических аппаратов. [39]
Третье поколение [ править ]
Наземный контроль [ править ]
Наземный сегмент управления ГЛОНАСС почти полностью расположен на территории бывшего Советского Союза, за исключением нескольких в Бразилии. [ необходима цитата ]
Наземный сегмент ГЛОНАСС состоит из: [44]
Получатели [ править ]
Компании-производители приемников ГНСС, использующих ГЛОНАСС:
SkyWave Mobile Communications производит терминал спутниковой связи на базе Inmarsat, который использует как ГЛОНАСС, так и GPS. [47]
По состоянию на 2011 год [update] некоторые из последних приемников линейки Garmin eTrex также поддерживают ГЛОНАСС (наряду с GPS). [48] Garmin также производит автономный Bluetooth- приемник GLO for Aviation, который сочетает в себе GPS, WAAS и ГЛОНАСС. [49]
Различные смартфоны, начиная с 2011 года, имеют интегрированные возможности ГЛОНАСС в дополнение к уже существующим GPS- приемникам с намерением сократить периоды захвата сигнала, позволяя устройству принимать больше спутников, чем с помощью односетевого приемника, включая устройства от:
Статус [ изменить ]
Доступность [ править ]
По состоянию на 31 мая 2020 [update] года [57] статус группировки ГЛОНАСС : [57]
| Общий | 27 сбн |
|---|---|
| Оперативный | 24 СК (Глонасс-М / К) |
| При вводе в эксплуатацию | 0 SC |
| В обеспечении | 0 SC |
| Под контролем Спутникового Основного Подрядчика | 0 SC |
| Запчасти | 2 сбн |
| На этапе летных испытаний | 1 СК (Глонасс-К) |
| — |
Системе требуется 18 спутников для непрерывной навигации по всей территории Российской Федерации и 24 спутника для предоставления услуг по всему миру. [58] Система ГЛОНАСС покрывает 100% территории мира.
2 апреля 2014 года в системе произошел технический сбой, в результате которого навигационный сигнал практически недоступен примерно на 12 часов. [59]
14–15 апреля 2014 года девять спутников ГЛОНАСС вышли из строя из-за проблем с программным обеспечением. [60]
19 февраля 2016 г. произошел технический сбой на трех спутниках ГЛОНАСС: взорвались батареи ГЛОНАСС-738, разрядились батареи ГЛОНАСС-737, а ГЛОНАСС-736 не смог удерживать станцию из-за ошибки человека при маневрировании. Ожидается, что ГЛОНАСС-737 и ГЛОНАСС-736 снова войдут в строй после технического обслуживания, а ввод в эксплуатацию одного нового спутника (ГЛОНАСС-751) для замены ГЛОНАСС-738 будет завершен в начале марта 2016 года. Ожидается, что полная емкость спутниковой группы будет будет восстановлен в середине марта 2016 года. [61]
После запуска двух новых спутников и обслуживания двух других полная емкость спутниковой группы была восстановлена.
Точность [ править ]
Точность ГЛОНАСС составляет до 2,8 метра по сравнению с GPS, использующим L5, который имеет точность в пределах 30 см (12 дюймов). [62] [63]
Некоторые современные приемники могут использовать одновременно спутники ГЛОНАСС и GPS, обеспечивая значительно улучшенное покрытие в городских каньонах и очень быстрое время на исправление, поскольку доступно более 50 спутников. В помещении, в городских каньонах или в горных районах точность может быть значительно выше, чем при использовании только GPS. При одновременном использовании обеих навигационных систем точность определения навигации ГЛОНАСС / GPS составляла 2,37–4,65 м (7 футов 9 дюймов – 15 футов 3 дюйма) при среднем количестве NSV равном 14–19 (в зависимости от станции).
История [ править ]
 | Начало и дизайн [ править ]Первоначально ГЛОНАСС был разработан для обеспечения точности 65 м (213 футов), но на самом деле он имел точность 20 м (66 футов) в гражданском сигнале и 10 м (33 фута) в военном сигнале. [8] В первом поколении спутников ГЛОНАСС были 7,8 м (26 футов), имели ширину 7,2 м (24 футов), измеренный по их панелям солнечных батарей, а также массу 1,260 кг (2780 фунтов). [8] Достижение полной орбитальной группировки [ править ]Экономический кризис [ править ]Обновленные усилия и модернизация [ править ]В 2006 году министр обороны Сергей Иванов приказал сделать один из сигналов (с точностью до 30 м (98 футов)) доступным для гражданских пользователей. Путина, однако, это не удовлетворило, и он потребовал, чтобы вся система была полностью доступна каждому. Следовательно, 18 мая 2007 г. все ограничения были сняты. [72] [73] Точный сигнал с точностью до 10 м (33 фута), ранее предназначавшийся только для военных, с тех пор был бесплатно доступен для гражданских пользователей. В середине первого десятилетия XXI века экономика России пережила бурный рост, что привело к значительному увеличению космического бюджета страны. В 2007 году значительно увеличилось финансирование программы ГЛОНАСС; его бюджет был увеличен более чем вдвое. Если в 2006 году ГЛОНАСС получила из федерального бюджета 181 миллион долларов США, то в 2007 году эта сумма была увеличена до 380 миллионов долларов США. [72] В итоге на программу 2001–2011 гг. Было израсходовано 140,1 миллиарда рублей (4,7 миллиарда долларов США), что сделало ее крупнейшим проектом Роскосмоса и потребовало треть его бюджета на 2010 год в размере 84,5 миллиарда рублей. [74] В период с 2012 по 2020 годы на поддержку системы было выделено 320 миллиардов рублей (10 миллиардов долларов США). [75] Восстановление полной емкости [ править ]По состоянию на июнь 2008 года система состояла из 16 спутников, 12 из которых в то время находились в рабочем состоянии. На данный момент Роскосмос нацелился на то, чтобы к 2010 году вывести на орбиту полную группировку из 24 спутников, что на год позже, чем планировалось ранее. [76] Содействие коммерческому использованию [ править ]Хотя группировка ГЛОНАСС достигла глобального охвата, ее коммерциализация, особенно развитие пользовательского сегмента, по сравнению с американской GPS была недостаточной. Например, первый коммерческий автомобильный навигатор ГЛОНАСС Glospace SGK-70 был выпущен в 2007 году, но был намного больше и дороже, чем аналогичные GPS-приемники. [9] В конце 2010 года на рынке было всего несколько приемников ГЛОНАСС, и некоторые из них были предназначены для обычных потребителей. Чтобы улучшить ситуацию, правительство России активно продвигает ГЛОНАСС для использования в гражданских целях. [ необходима цитата ] Завершение созвездия [ править ]Однако по состоянию на 2014 год, когда система была завершена с технической точки зрения, операционная часть еще не была закрыта Министерством обороны, и ее формальный статус все еще находился «в разработке». [59] 7 декабря 2015 года система была официально завершена. [94] |