Системы gps и "Глонасс"

Глобальная навигационная система GPS (Global Positioning System), известная также как Navstar (Navigaion System with Time and Ranging - Навигационная система определения времени и дальности), предназначена для передачи навигационных сигналов, которые могут одновременно приниматься во всех регионах мира. Система была разработана по заказу Министерства обороны США, а космические аппараты (КА) изготовила компания Rockwell International.

Российская спутниковая навигационная система (СНС) аналогичного назначения, известная под названием "Глонасс" (Глобальная навигационная спутниковая система) разрабатывалась по заказу Министерства обороны России, но сейчас применяется для предоставления навигационных услуг различным категориям потребителей - без каких-либо ограничений. Орбитальная группировка российской системы навигации была развернута в начале 90-х гг., а ее коммерческая эксплуатация осуществляется с 1995 г.

Архитектура и основные характеристики

Системы GPS и "Глонасс" имеют сходную архитектуру. В их состав входят космический сегмент, состоящий из 24 КА, сеть наземных станций наблюдения за их работой и пользовательский сегмент (навигационные приемники). 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 КА от расчетных траекторий движения и определяется собственное время бортовых часов.

Наземные станции также контролируют исправность навигационной аппаратуры, установленной на борту КА. Для обнаружения отказов аппаратуры требуется, как минимум, несколько часов.

К основным характеристикам спутниковых навигационных систем (табл. 1) кроме точности и надежности определения координат относятся доступность и целостность. Термин доступность в системах навигации означает возможность доведения до пользователей навигационных сообщений. На практике доступность оценивается как вероятность получения потребителем навигационной информации в заданный временной интервал и с требуемой точностью.

Таблица 1. Основные характеристики спутниковых навигационных систем GPS и "Глонасс"
Показатель	GPS	"Глонасс"
Орбитальная группировка
Число КА	24	24
Число орбитальных плоскостей	6	3
Число КА в каждой плоскости	4	8
Высота орбиты, км	20 000	19 100
Наклонение орбиты,	55	64,8
Период обращения КА, ч	12	11,26
Спутники
Масса КА стартовая/орбитальная, кг	1650/835	Н/д
Мощность солнечных батарей, Вт	700	Н/д
Срок эксплуатации, лет	7,5	2-3
Навигационные ретрансляторы
Рабочие частоты, МГц	L1=1575,42; L2=12275,6	1602,56-1615,5
ЭИИМ, дБВт	Н/д	24-27
Мощность передатчика, Вт	50 (L1); 8 (L2)	Н/д
Поляризация	Правосторонняя	Правосторонняя
Точность навигационных определений
Погрешность определения местоположения, м	100 (C/A-код); 16 (P-код)	100 (СКО)
Погрешность определения скорости движения, м/c	10 (C/A-код); 0,1 (P код)	0,9
Погрешность определения времени	340 нс (C/A-код); 90 нc (P-код)	1 мс
Надежность навигационных определений, %	95	Н/д
Примечания: Н/д - нет данных; ЭИИМ - эквивалентная изотропно излучаемая мощность.

   

          Целостность характеризует способность системы обнаруживать свое неправильное функционирование и исключать возможность использования ее данных пользователями при недопустимых отклонениях рабочих характеристик. Фактически, когда речь идет о целостности системы, основной информацией являются данные о состоянии спутников и их неисправностях. Показатель целостности системы - это вероятность оповещения потребителей при нарушении ее работы системы в пределах допустимого временного периода. ИСЗ оборудуются двухдиапазонными излучателями, работающими в полосе L1 (1575,42 МГц -19 м) и полосе L2 (1227,60 МГц - 24 м), причем в первой полосе сигнал кодируется кодом общего доступа С/А, обеспечивающим режим захвата и грубого измерения, а также кодом Р, предназначенным для точных измерений и защищенным от несанкционированного доступа. Вторая полоса кодируется только кодом Р . Специальный математический алгоритм кодирования полезного сигнала с высокой вероятностью обеспечивает опознавание его случайным абонентом в качестве "белого шума". Отмечается, что принятая в этой СНС система кодирования сигналов обеспечивает существенное расширение числа физических принципов определения местоположения (в более ранней системе Transit, фактически, использовался только доплеровский эффект и невозможно было, в частности, прямое измерение псевдодальности).