Glonass va GPS. GPS va Glonass sun'iy yo'ldosh tizimlari: farq nima va nima yaxshiroq

Sun'iy yo'ldosh navigatsiyasi haydovchilar, velosipedchilar, sayyohlar tomonidan qo'llaniladi - hatto ertalabki yuguruvchilar ham sun'iy yo'ldoshlar yordamida o'z marshrutlarini kuzatib boradilar. Ko'pchilik o'tkinchilardan to'g'ri uyni qanday topishni so'rash o'rniga, smartfonni olib, GLONASS yoki GPS-ga bu savolni berishni afzal ko'radi. Modullar bo'lsa-da sun'iy yo'ldosh navigatsiyasi Har bir smartfonda va aksariyat sport soatlarida o'rnatilgan o'n kishidan faqat bittasi ushbu tizim qanday ishlashini va GPS/GLONASS funksiyalariga ega qurilmalar dengizida to'g'risini qanday topishni tushunadi.

Sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimi qanday ishlaydi?

GPS qisqartmasi Global Positioning System degan ma'noni anglatadi: agar so'zma-so'z tarjima qilingan bo'lsa, "global joylashishni aniqlash tizimi". Erning past orbitasida sun'iy yo'ldoshlardan foydalanish g'oyasi 1950-yillarda, Sovet Ittifoqi birinchi sun'iy sun'iy yo'ldoshni ishga tushirgandan so'ng darhol paydo bo'lgan. Amerikalik olimlar sun'iy yo'ldosh signalini kuzatdilar va sun'iy yo'ldosh yaqinlashganda yoki uzoqlashganda uning chastotasi o'zgarishini aniqladilar. Shuning uchun, Yerdagi aniq koordinatalaringizni bilib, siz sun'iy yo'ldoshning aniq manzilini hisoblashingiz mumkin. Bu kuzatish global koordinatalarni hisoblash tizimini ishlab chiqishga turtki berdi.

Dastlab, dengiz floti kashfiyot bilan qiziqdi - dengiz laboratoriyasi rivojlana boshladi, ammo vaqt o'tishi bilan uni yaratishga qaror qilindi. yagona tizim barcha qurolli kuchlar uchun. Birinchi GPS sun'iy yo'ldoshi 1978 yilda orbitaga chiqarilgan. Hozirgi vaqtda o'ttizga yaqin sun'iy yo'ldosh signallarni uzatadi. Navigatsiya tizimi ishlay boshlaganida, AQSh harbiy departamentlari sayyoramizning barcha aholisiga sovg'a qilishdi - ular sun'iy yo'ldoshlarga bepul kirish imkoniyatini ochib berishdi, shunda har bir kishi global joylashuvni aniqlash tizimidan bepul foydalanishi mumkin edi.

Amerikaliklar ortidan Roskosmos o'z tizimini yaratdi: birinchi GLONASS sun'iy yo'ldoshi 1982 yilda orbitaga chiqdi. GLONASS global navigatsiya sun'iy yo'ldosh tizimi bo'lib, u Amerika bilan bir xil printsip asosida ishlaydi. Ayni paytda orbitada muvofiqlashtirishni ta'minlaydigan 24 ta Rossiya sun'iy yo'ldoshi mavjud.

Tizimlardan birini yoki ikkitasini bir vaqtning o'zida ishlatish uchun sizga sun'iy yo'ldoshlardan signallarni qabul qiladigan qabul qiluvchi, shuningdek ushbu signallarni shifrlash uchun kompyuter kerak: ob'ektning joylashuvi qabul qilingan signallar orasidagi intervallar asosida hisoblanadi. . Hisoblashning aniqligi ortiqcha yoki minus 5 m.

Qurilma qanchalik ko'p sun'iy yo'ldoshlarni "ko'rsa", u shunchalik ko'p ma'lumot berishi mumkin. Koordinatalarni aniqlash uchun navigator faqat ikkita sun'iy yo'ldoshni ko'rishi kerak, lekin u kamida to'rtta sun'iy yo'ldoshning yo'nalishini topsa, qurilma, masalan, ob'ektning harakat tezligi haqida xabar berishi mumkin bo'ladi. Shuning uchun zamonaviy navigatsiya qurilmalari ko'proq va ko'proq parametrlarni o'qiydi:

• Ob'ektning geografik koordinatalari.
• Uning harakatining tezligi.
• Dengiz sathidan balandlik.

GPS/GLONASS ishida qanday xatolar bo'lishi mumkin?

Sun'iy yo'ldosh navigatsiyasi yaxshi, chunki u sayyoramizning istalgan nuqtasidan kechayu kunduz mavjud. Qaerda bo'lsangiz ham, qabul qiluvchingiz bo'lsa, siz koordinatalarni aniqlab, marshrutni qurishingiz mumkin. Biroq, amalda, sun'iy yo'ldosh signali jismoniy to'siqlar yoki ob-havo ofatlari tufayli tiqilib qolishi mumkin: agar siz er osti tunnelidan o'tayotgan bo'lsangiz va yuqorida kuchli bo'ron bo'lsa, signal qabul qiluvchiga "etib ketmasligi" mumkin.

Ushbu muammo A-GPS texnologiyasi yordamida hal qilindi: u qabul qiluvchining serverga muqobil aloqa kanallari orqali kirishini taxmin qiladi. Bu, o'z navbatida, sun'iy yo'ldoshlardan olingan ma'lumotlardan foydalanadi. Buning yordamida siz navigatsiya tizimidan xonalarda, tunnellarda va yomon ob-havo sharoitida foydalanishingiz mumkin. A-GPS texnologiyasi smartfonlar va boshqa shaxsiy qurilmalar uchun mo'ljallangan, shuning uchun navigator yoki smartfonni tanlashda uning ushbu standartni qo'llab-quvvatlashini tekshiring. Shunday qilib, qurilma hal qiluvchi daqiqada ishlamay qolmasligiga ishonch hosil qilishingiz mumkin.

Smartfon egalari ba'zan navigatorning to'g'ri ishlamayotganligi yoki vaqti-vaqti bilan "o'chirilganligi" va koordinatalarni aniqlamasligi haqida shikoyat qiladilar. Qoida tariqasida, bu ko'pchilik smartfonlarda GPS/GLONASS funksiyasi sukut bo'yicha o'chirilganligi bilan bog'liq. Qurilma uyali minoralardan foydalanadi yoki simsiz internet. Muammoni smartfonni sozlash va koordinatalarni aniqlash uchun kerakli usulni faollashtirish orqali hal qilish mumkin. Shuningdek, siz kompasni sozlashingiz yoki navigatoringizni qayta o'rnatishingiz kerak bo'lishi mumkin.

Navigatorlarning turlari

• Avtomobilsozlik. GLONASS sun'iy yo'ldoshlari yoki ularning Amerika analoglari asosidagi navigatsiya tizimi avtomobilning bort kompyuterining bir qismi bo'lishi mumkin, lekin ko'pincha ular alohida qurilmalarni sotib olishadi. Ular nafaqat avtomobilning koordinatalarini aniqlabgina qolmay, balki A nuqtadan B nuqtasiga osongina o'tishga imkon beradi, balki o'g'irlikdan ham himoya qiladi. Jinoyatchilar mashinani o‘g‘irlagan taqdirda ham, uni mayoq yordamida kuzatish mumkin. Avtomobillar uchun maxsus qurilmalarning yana bir afzalligi shundaki, ular antennani o'rnatishni ta'minlaydi - antenna tufayli siz GLONASS signalini kuchaytirishingiz mumkin.
• Turist. Agar avtomobil navigatoriga maxsus xaritalar to'plamini o'rnatish mumkin bo'lsa, u holda sayohat qurilmalariga yanada qattiqroq talablar qo'yiladi: zamonaviy modellar kengaytirilgan xaritalar to'plamidan foydalanishga imkon beradi. Biroq, eng oddiy turistik qurilma oddiy kompyuterga ega bo'lgan signal qabul qiluvchisidir. U hatto xaritada koordinatalarni ham belgilamasligi mumkin, bu holda navigatsiya panjarasi bo'lgan qog'oz xarita kerak bo'ladi. Biroq, endi bunday qurilmalar faqat iqtisodiy sabablarga ko'ra sotib olinadi.
• Smartfonlar, GPS/GLONASS qabul qilgichli planshetlar. Smartfonlar, shuningdek, kengaytirilgan xaritalar to'plamini yuklab olish imkonini beradi. Ular avtomobil va sayyohlik navigatorlari sifatida ishlatilishi mumkin, asosiysi dasturni o'rnatish va kerakli xaritalarni yuklab olishdir. Ko'pgina foydali navigatsiya dasturlari bepul, ammo ba'zilari kichik to'lovni talab qiladi.

Smartfonlar uchun navigatsiya dasturlari

Eng biri oddiy dasturlar, funksionallikni o'rganishni istamaydiganlar uchun mo'ljallangan: MapsWithMe. U tarmoqdan kerakli hududning xaritasini yuklab olish imkonini beradi va undan keyin Internetga ulanmagan taqdirda ham undan foydalanish mumkin. Dastur xaritada joylashuvni ko'rsatadi, ushbu xaritada belgilangan ob'ektlarni topadi - siz ularni xatcho'p sifatida saqlashingiz va keyinroq foydalanishingiz mumkin tezkor qidiruv. Funktsionallik shu erda tugaydi. Dastur faqat vektorli xaritalardan foydalanadi - boshqa formatlarni yuklab bo'lmaydi.

Android qurilmalari egalari OsmAnd dasturidan foydalanishlari mumkin. Bu haydovchilar va piyodalar uchun mos keladi, chunki u avtomatik ravishda yo'llar yoki tog 'yo'llari bo'ylab marshrutni rejalashtirish imkonini beradi. GLONASS navigatori ovozli buyruqlar yordamida sizni marshrut bo'ylab boshqaradi. Vektorli xaritalarga qo'shimcha ravishda siz rastrli xaritalardan foydalanishingiz mumkin, shuningdek, yo'nalish nuqtalarini belgilashingiz va treklarni yozib olishingiz mumkin.

OsmAnd-ga eng yaqin alternativ Locus Map ilovasidir. U piyoda sayyohlar uchun mos keladi, chunki u klassikaga o'xshaydi navigatsiya qurilmasi smartfonlar paydo bo'lishidan oldin foydalanilgan sayyohlar uchun. Vektorli va rastrli xaritalardan foydalanadi.

Sayohat qurilmalari

Smartfonlar va planshetlar turizm uchun maxsus GPS/GLONASS qurilmasini almashtirishi mumkin, ammo bu yechimning kamchiliklari bor. Bir tomondan, agar sizda smartfon bo'lsa, qo'shimcha qurilmalarni sotib olishingiz shart emas. Katta, yorqin ekranda xarita bilan ishlash oson va ilovalarni tanlash juda keng - biz faqat bir nechta dasturlarni ko'rsatdik, barcha takliflarni qamrab olishning iloji yo'q. Ammo smartfonning kamchiliklari ham bor:

• Tez zaryadsizlanadi. O'rtacha, qurilma bir kun ishlaydi va koordinatalarni doimiy qidirish rejimida - undan ham kamroq.
• Ehtiyotkorlik bilan ishlashni talab qiladi. Albatta, xavfsiz smartfonlar bor, lekin ular qimmat bo'lishidan tashqari, bunday smartfonning ishonchliligini hali ham maxsus turistik GLONASS qurilmasi bilan taqqoslab bo'lmaydi. Bu butunlay suv o'tkazmaydigan bo'lishi mumkin.

Yovvoyi tabiatda ko'p kunlik sayohatlar uchun suv o'tkazmaydigan korpuslarda va maxsus qurilmalar ishlab chiqilgan kuchli batareyalar. Biroq, bunday qurilmani tanlashda uning vektor va rastr xaritalarini qo'llab-quvvatlashini ta'minlash kerak. Rastr xaritasi koordinatalar bilan bog'langan tasvirdir. Siz qog'oz xaritani olishingiz, skanerlashingiz, GLONASS koordinatalari bilan bog'lashingiz mumkin - va siz rastr xaritasini olasiz. Vektorli xaritalar rasm emas, balki dastur tasvirga joylashtiradigan ob'ektlar to'plamidir. Tizim sizga ob'ektlar bo'yicha qidiruvni amalga oshirish imkonini beradi, ammo bunday diagrammani o'zingiz yaratish qiyin.

GLONASS va GPS sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlari. 1-qism

E. Povalyaev, S. Xutornoy

GLONASS va GPS sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlari. 1-qism

Sizning e'tiboringizga Glonass (global navigatsiya sun'iy yo'ldosh tizimi) va GPS (Global Positioning System) sun'iy yo'ldosh radio navigatsiya tizimlariga bag'ishlangan bir qator maqolalarni taqdim etamiz. Seriyaning birinchi maqolasida tizimlarning tuzilishi va ishlashi, iste'molchi jihozlarining (qabul qiluvchilarning) tuzilishi va funktsiyalari, navigatsiya muammosini hal qilish algoritmlari va tizimlarni rivojlantirish istiqbollari muhokama qilinadi.

Qadim zamonlardan beri sayohatchilar hayron bo'lishdi: ularning Yerdagi joylashuvini qanday aniqlash mumkin? Qadimgi navigatorlar sayohat yo'nalishini ko'rsatuvchi yulduzlar tomonidan boshqarildi: o'rtacha tezlik va sayohat vaqtini bilib, kosmosda harakat qilish va yakuniy manzilgacha bo'lgan masofani aniqlash mumkin edi. Biroq, ob-havo sharoiti har doim ham tadqiqotchilar foydasiga emas edi, shuning uchun kursni yo'qotish qiyin emas edi. Kompasning paydo bo'lishi bilan vazifa sezilarli darajada osonlashdi. Sayohatchi allaqachon ob-havoga kamroq bog'liq edi.

Radio davri odamlar uchun yangi imkoniyatlar ochdi. Radar stantsiyalarining paydo bo'lishi bilan, uning yuzasidan aks ettirilgan radar nuridan ob'ektning harakat parametrlarini va nisbiy joylashishini o'lchash mumkin bo'lganda, chiqarilgan signaldan ob'ektning harakat parametrlarini o'lchash imkoniyati haqida savol tug'ildi. 1957 yilda SSSRda bir guruh olimlar V.A. Kotelnikova eksperimental ravishda sun'iy Yer sun'iy yo'ldoshining (AES) harakat parametrlarini ushbu sun'iy yo'ldosh tomonidan chiqarilgan signalning Doppler chastotasining siljishini o'lchash natijalari asosida aniqlash imkoniyatini tasdiqladi. Ammo, eng muhimi, teskari muammoni hal qilish imkoniyati o'rnatildi - agar ushbu sun'iy yo'ldoshning harakat parametrlari va koordinatalari ma'lum bo'lsa, sun'iy yo'ldoshdan chiqarilgan signalning o'lchangan Doppler siljishidan qabul qiluvchining koordinatalarini topish. Orbitada harakatlanayotganda, sun'iy yo'ldosh ma'lum chastotali signalni chiqaradi, uning nominal qiymati qabul qiluvchi tomonda (iste'molchi) ma'lum. Sun'iy yo'ldoshning har bir lahzadagi holati ma'lum, uni sun'iy yo'ldosh signalidagi ma'lumotlarga asoslanib hisoblash mumkin; Foydalanuvchi unga kelgan signalning chastotasini o'lchab, uni mos yozuvlar bilan taqqoslaydi va shu bilan sun'iy yo'ldosh harakati tufayli Doppler chastotasining o'zgarishini hisoblab chiqadi. O'lchovlar doimiy ravishda amalga oshiriladi, bu esa Doppler chastotasini o'zgartirish funktsiyasini yaratishga imkon beradi. Vaqtning ma'lum bir nuqtasida chastota nolga aylanadi va keyin belgini o'zgartiradi. Ayni paytda Doppler chastotasi nolga teng, iste'molchi sun'iy yo'ldosh harakati vektoriga normal bo'lgan chiziqda. Doppler chastota egri chizig'ining iste'molchi va sun'iy yo'ldosh o'rtasidagi masofaga bog'liqligidan foydalanib va ​​Doppler chastotasi nolga teng bo'lgan vaqtni o'lchab, iste'molchining koordinatalarini hisoblash mumkin.

Shunday qilib, sun'iy Yer sun'iy yo'ldoshi radionavigatsiya mos yozuvlar stantsiyasiga aylanadi, uning koordinatalari sun'iy yo'ldoshning orbital harakati tufayli vaqt o'tishi bilan o'zgaradi, lekin sun'iy yo'ldoshning navigatsiya signaliga kiritilgan efemer ma'lumotlari tufayli vaqtning istalgan lahzasi uchun oldindan hisoblab chiqilishi mumkin.

1958-1959 yillarda nomidagi Leningrad havo kuchlari muhandislik akademiyasida (LVVIA). A.F. Mojayskiy, SSSR Fanlar akademiyasining Nazariy astronomiya instituti, SSSR Fanlar akademiyasining Elektromexanika instituti, ikkita dengiz ilmiy-tadqiqot instituti va Gorkiy nomidagi fizika fanlari ilmiy-tadqiqot instituti tomonidan "Sputnik" mavzusida tadqiqotlar olib borildi. birinchi mahalliy past orbitali navigatsiya sun'iy yo'ldosh tizimini qurish uchun asos "Cicada". 1963 yilda esa ushbu tizimni qurish ishlari boshlandi. 1967 yilda birinchi mahalliy navigatsiya sun'iy yo'ldoshi Kosmos-192 orbitaga chiqarildi. Birinchi avlod radionavigatsiya sun'iy yo'ldosh tizimlarining xarakterli xususiyati past orbitali sun'iy yo'ldoshlardan foydalanish va ob'ektning navigatsiya parametrlarini o'lchash uchun havoda ko'rinadigan yagona signaldan foydalanishdir. hozirgi paytda sun'iy yo'ldosh Keyinchalik, "Cicada" tizimining sun'iy yo'ldoshlari halokatga uchragan ob'ektlarni aniqlash uchun qabul qiluvchi uskunalar bilan jihozlangan.

Shu bilan bir qatorda, SSSR tomonidan birinchi sun'iy Yer sun'iy yo'ldoshi muvaffaqiyatli uchirilgandan so'ng, AQShda, Jon Xopkins universitetining amaliy fizika laboratoriyasida chiqarilgan signal parametrlarini o'lchash imkoniyati bilan bog'liq ishlar olib borilmoqda. sun'iy yo'ldosh orqali. O'lchovlar asosida sun'iy yo'ldosh harakatining yerni kuzatish nuqtasiga nisbatan parametrlari hisoblanadi. Teskari masalani yechish vaqt masalasidir.

Ushbu tadqiqotlar asosida 1964 yilda AQShda birinchi avlod Doppler sun'iy yo'ldosh radionavigatsiya tizimi "Tranzit" yaratilgan. Uning asosiy maqsadi suv osti kemalaridan Polaris ballistik raketalarini uchirish uchun navigatsiyani qo'llab-quvvatlashdir. Amaliy fizika laboratoriyasi direktori R. Kershner tizimning otasi hisoblanadi. Tizim 1967 yilda tijorat maqsadlarida foydalanish uchun mavjud bo'lgan. Xuddi Cicada tizimida bo'lgani kabi, Transit tizimida ham manba koordinatalari 7 ko'rinadigan sun'iy yo'ldoshdan birining signalining Doppler chastotasi siljishidan hisoblanadi. Sun'iy yo'ldosh tizimlarida Yer yuzasidan ~ 1100 km balandlikda aylana qutbli orbitalar mavjud. Birinchi avlod tizimlarida manba koordinatalarini hisoblashning aniqligi ko'p jihatdan manba tezligini aniqlashdagi xatoga bog'liq. Shunday qilib, agar ob'ektning tezligi 0,5 m xato bilan aniqlansa, bu o'z navbatida ~ 500 m koordinatalarini aniqlashda xatolikka olib keladi, statsionar ob'ekt uchun bu qiymat 50 m gacha kamayadi.

Bundan tashqari, ushbu tizimlarda uzluksiz ishlash mumkin emas. Tizimlar past orbitali bo'lganligi sababli, sun'iy yo'ldosh iste'molchining ko'rish maydonida bo'lish vaqti bir soatdan oshmaydi. Bundan tashqari, iste'molchining ko'rish zonasida turli xil sun'iy yo'ldoshlarning o'tishi orasidagi vaqt u joylashgan geografik kenglikka bog'liq va 35 dan 90 minutgacha bo'lishi mumkin. Sun'iy yo'ldoshlar sonini ko'paytirish orqali bu intervalni qisqartirish mumkin emas, chunki barcha sun'iy yo'ldoshlar bir xil chastotada signal chiqaradi.

Binobarin, ikkinchi avlod sun'iy yo'ldoshli navigatsiya tizimlari bir qator muhim kamchiliklarga ega. Birinchidan, dinamik ob'ektlarning koordinatalarini aniqlashda etarli darajada aniqlik yo'q. Yana bir kamchilik - o'lchovlarda uzluksizlikning yo'qligi.

Bir nechta sun'iy yo'ldoshlar uchun navigatsiya ta'riflarini ta'minlaydigan sun'iy yo'ldosh tizimlarini yaratishda yuzaga keladigan asosiy muammolardan biri bu sun'iy yo'ldosh signallarini (vaqt shkalasi) kerakli aniqlik bilan o'zaro sinxronlashtirishdir. Sun'iy yo'ldosh mos yozuvlar osilatorlarining 10 ns ga mos kelmasligi iste'molchining 10-15 m koordinatalarini aniqlashda xatolikka olib keladi. Yuqori orbitali sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlarini yaratishda ishlab chiquvchilar duch kelgan ikkinchi muammo sun'iy yo'ldosh orbital parametrlarini yuqori aniqlikda aniqlash va bashorat qilish edi. Turli sun'iy yo'ldoshlardan signallarning kechikishini o'lchaydigan qabul qiluvchi uskuna iste'molchining koordinatalarini hisoblab chiqadi.

Shu maqsadlar uchun 1967 yilda AQSh dengiz floti TIMATION-I sun'iy yo'ldoshini, 1969 yilda esa TIMATION-II sun'iy yo'ldoshini uchiruvchi dasturni ishlab chiqdi. Ushbu sun'iy yo'ldoshlar bortida kristall osilatorlardan foydalanilgan. Shu bilan birga, AQSh havo kuchlari bir vaqtning o'zida keng polosali soxta shovqin kodini (PRN) modulyatsiyalangan signallardan foydalanish dasturini amalga oshirdi. Bunday kodning korrelyatsiya xususiyatlari barcha sun'iy yo'ldoshlar uchun turli xil sun'iy yo'ldoshlardan signallarni kod ajratish bilan bitta signal chastotasidan foydalanishga imkon beradi. Keyinchalik, 1973 yilda ikkita dastur "Navstar-GPS" deb nomlangan bitta umumiy dasturga birlashtirildi. 1996 yilga kelib tizimni joriy etish tugallandi. Hozirda 28 ta faol sun'iy yo'ldosh mavjud.

SSSRda Glonass yuqori orbitali sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimining parvoz sinovlari 1982 yilda Kosmos-1413 sun'iy yo'ldoshining ishga tushirilishi bilan boshlangan. Butun tizim va kosmik segment uchun asosiy ishlab chiquvchi va yaratuvchisi NPO Applied Mechanics (Krasnoyarsk) va navigatsiya kosmik kemalari uchun - PO Polet (Omsk). Radiotexnika majmualarining asosiy ishlab chiqaruvchisi RNIIKP; Rossiya radionavigatsiya va vaqt instituti iste'molchilar uchun vaqtinchalik kompleks, sinxronizatsiya tizimi va navigatsiya uskunalarini yaratish uchun mas'ul etib belgilandi.

Tarmoq radio navigatsiya sun'iy yo'ldosh tizimi (RNSS) Glonass

Glonass tizimi sirt harakatlanuvchi ob'ektlarning global operativ navigatsiyasi uchun mo'ljallangan. SRNSS Mudofaa vazirligi buyrug'i bilan ishlab chiqilgan. Tuzilishi bo'yicha Glonass, xuddi GPS kabi, ikki tomonlama tizim hisoblanadi, ya'ni u harbiy va fuqarolik maqsadlarida ishlatilishi mumkin.

Bir butun sifatida tizim uchta funktsional qismni o'z ichiga oladi (professional adabiyotda bu qismlar segmentlar deb ataladi) (1-rasm).

1-rasm. Glonass va GPS yuqori orbitali navigatsiya tizimlarining segmentlari

• sun'iy Yer sun'iy yo'ldoshlarining orbital turkumini o'z ichiga olgan kosmik segment (boshqacha aytganda, navigatsiya kosmik apparati);
• boshqaruv segmenti, kosmik kemalarning orbital yulduz turkumi uchun yerni boshqarish kompleksi (GCU);
• tizim foydalanuvchi uskunalari.

Ushbu uchta qismdan oxirgisi, foydalanuvchi uskunasi eng ko'pdir. Glonass tizimi so'rovsiz, shuning uchun tizim foydalanuvchilari soni muhim emas. Asosiy funksiya - navigatsiya ta'riflariga qo'shimcha ravishda, tizim masofaviy yerdagi ob'ektlarda chastota va vaqt standartlarini yuqori aniqlikdagi o'zaro sinxronlashtirish va o'zaro geodezik ma'lumotnomalarni amalga oshirish imkonini beradi. Bundan tashqari, u navigatsiya sun'iy yo'ldosh signallarining to'rtta qabul qiluvchisidan olingan o'lchovlar asosida ob'ektning yo'nalishini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin.

Glonass tizimida radionavigatsiya mos yozuvlar stantsiyasi sifatida ~ 19100 km balandlikda aylana geostatsionar orbita bo'ylab aylanadigan navigatsiya kosmik kemalari (NSV) ishlatiladi (2-rasm). Sun'iy yo'ldoshning Yer atrofida aylanish davri o'rtacha 11 soat 45 minutni tashkil qiladi. Sun'iy yo'ldoshning ishlash muddati - 5 yil, bu vaqt ichida uning orbitasi parametrlari nominal qiymatlardan 5% dan ko'proq farq qilmasligi kerak. Sun'iy yo'ldoshning o'zi diametri 1,35 m va uzunligi 7,84 m bo'lgan germetik konteyner bo'lib, uning ichida turli xil jihozlar joylashtirilgan. Barcha tizimlar quvvat manbai hisoblanadi quyosh panellari. Sun'iy yo'ldoshning umumiy massasi 1415 kg. Bort uskunasiga quyidagilar kiradi: bortdagi navigatsiya uzatgichi, xronizer (soat), bortda boshqaruv kompleksi, orientatsiya va stabilizatsiya tizimi va boshqalar.

2-rasm. GLONASS va GPS tizimlarining kosmik segmenti

Shakl 3. Glonass tizimining yerni boshqarish kompleksining segmenti

Shakl 4. Yerdan boshqarish kompleksining segmenti GPS tizimlari

GLONASS tizimining yerdan boshqarish kompleksi segmenti quyidagi funktsiyalarni bajaradi:

• efemeris va vaqt chastotasini qo'llab-quvvatlash;
• radionavigatsiya maydoni monitoringi;
• sun'iy yo'ldoshlarning radiotemetrik monitoringi;
• sun'iy yo'ldoshning buyruq va dastur radio boshqaruvi.

Turli xil sun'iy yo'ldoshlarning vaqt shkalalarini kerakli aniqlik bilan sinxronlashtirish uchun sun'iy yo'ldosh bortida 10-13 tartibdagi nisbiy beqarorlik bilan seziy chastotasi standartlari qo'llaniladi. Erni boshqarish kompleksi 10-14 nisbiy beqarorlik bilan vodorod standartidan foydalanadi. Bundan tashqari, NKU 3-5 ns xatolik bilan mos yozuvlar shkalasiga nisbatan sun'iy yo'ldosh vaqt shkalalarini tuzatish vositalarini o'z ichiga oladi.

Er segmenti sun'iy yo'ldoshlarga efemerlarni qo'llab-quvvatlaydi. Bu shuni anglatadiki, sun'iy yo'ldosh harakati parametrlari erda aniqlanadi va bu parametrlarning qiymatlari oldindan belgilangan vaqt oralig'ida bashorat qilinadi. Parametrlar va ularning prognozi navigatsiya signalini uzatish bilan birga sun'iy yo'ldosh tomonidan uzatiladigan navigatsiya xabariga kiritilgan. Bu, shuningdek, tizim vaqtiga nisbatan sun'iy yo'ldoshning bortdagi vaqt shkalasining vaqt chastotasini tuzatishni o'z ichiga oladi. Sun'iy yo'ldoshning harakat parametrlarini o'lchash va prognozlash tizimning Balistik markazida sun'iy yo'ldoshgacha bo'lgan masofa va uning radial tezligini traektoriya o'lchash natijalari asosida amalga oshiriladi.

Tarmoq radio navigatsiya sun'iy yo'ldosh tizimi GPS

Amerika GPS tizimi o'ziga xos xususiyatlarga ega funksionallik mahalliy Glonass tizimiga o'xshash. Uning asosiy maqsadi iste'molchi koordinatalarini, tezlik vektorining tarkibiy qismlarini va tizim vaqt shkalasi bilan bog'lashni yuqori aniqlik bilan aniqlashdir. Mahalliy tizimga o'xshab, GPS tizimi AQSh Mudofaa vazirligi uchun ishlab chiqilgan va uning nazorati ostida. Interfeysni boshqarish hujjatiga ko'ra, tizimning asosiy ishlab chiquvchilari:

• kosmik segment uchun - Rokvell xalqaro kosmik bo'limi, Martin Marietta Astro kosmik bo'limi;
• boshqaruv segmentida - IBM, Federal tizim kompaniyasi;
• iste'molchi segmenti bo'yicha - Rockwell International, Collins Avio-nics & Communication Division.

Glonass tizimi singari, GPS ham kosmik segmentdan, yerga asoslangan qo'mondonlik va o'lchov majmuasidan va iste'molchi segmentidan iborat.

Yuqorida aytib o'tilganidek, GPS orbital yulduz turkumi 28 ta navigatsiya kosmik kemasidan iborat. Ularning barchasi aylanma orbitalarda bo'lib, Yer atrofida aylanish davri 12 soatga teng. Har bir sun'iy yo'ldoshning orbital balandligi ~20 000 km. GPS tizimining sun'iy yo'ldoshlari ularning umumiy ishlashiga ta'sir qiladigan bir qator yaxshilanishlarga duch keldi. Jadvalda 1 beriladi qisqacha xususiyatlar tizimda ishlatiladigan kosmik kema.

Jadval 1. GPS tizimida qo'llaniladigan kosmik kemalarning xususiyatlari

Jadval 2. GLONASS va GPS tizimlarining qiyosiy tavsiflari

Umuman tizimni va xususan, sun'iy yo'ldoshlarni loyihalashda avtonom ishlash masalalariga katta e'tibor beriladi. Shunday qilib, birinchi avlod kosmik kemasi (Blok-I) taqdim etildi normal ish 3-4 kun davomida nazorat segmentidan aralashuvisiz tizim (koordinatalarni aniqlashda sezilarli xatolarsiz). Blok-II qurilmalarida bu muddat 14 kungacha oshirildi. NKA ning yangi modifikatsiyasida Blok-IIR faqat avtonom sun'iy yo'ldosh o'zaro sinxronlash majmuasidan foydalangan holda, erdan orbital parametrlarni moslashtirmasdan 180 kun davomida avtonom ishlashga imkon beradi. Blok-IIF qurilmalari sarflangan Blok-IIRlarni almashtirish uchun foydalanish uchun mo'ljallangan.

Glonass tizimining navigatsiya radio signallarining tuzilishi

Glonass tizimi har bir sun'iy yo'ldosh tomonidan chiqariladigan chastota bo'linish MA (FDMA) signallaridan foydalanadi - ikkita fazali siljishli kalitli signallar. Birinchi signalning chastotasi L1 ~ 1600 MGts, ikkinchisining chastotasi esa L2 ~ 1250 MGts oralig'ida. L1 va L2 diapazonlarida uzatiladigan radio signallarining ish chastotalarining nominal qiymatlari quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

f k1 = f 1 + kD f 1
f k2 = f 2 + kD f 2 k = 0,1,...,24, (1)

Bu erda k = 0,1,...,24 - sun'iy yo'ldosh ish chastotalarining harflari (kanallari) raqamlari;

f 1 = 1602 MGts; D f 1 = 9/16 = 0,5625 MGts;
f 2 = 1246 MGts; D f 2 = 7/16 = 0,4375 MGts.

Har bir sun'iy yo'ldosh uchun L1 va L2 diapazonlaridagi signallarning ish chastotalari bir-biriga mos keladi va bitta chastota standartidan hosil bo'ladi. Har bir sun'iy yo'ldoshning ishlaydigan tashuvchisi chastotalarining nisbati:

D f k1 / D f k2 = 7/9.

Yer yuzasida joylashgan kuzatuvchi nuqtai nazaridan bort generatorining nominal chastotasi qiymati 5,0 MGts ni tashkil qiladi.

L1 diapazonida Glonass tizimining har bir sun'iy yo'ldoshi bir xil chastotada bir-biriga nisbatan fazada 90º ga siljigan 2 ta tashuvchini chiqaradi (5-rasm).

5-rasm. GLONASS va GPS tizimlarining tashuvchi signallarining vektor diagrammasi

Tashuvchilardan biri 180º fazali siljish kalitidan o'tadi. Modulyatsiya qiluvchi signal modul 2 ga uchta ikkilik signalni qo'shish orqali olinadi (6-rasm):

• 511 Kbit/s tezlikda uzatiladigan qo'pol masofa o'lchagich kodi (6c-rasm);
• 50 bit/s tezlikda uzatiladigan navigatsiya ma'lumotlarining ketma-ketligi (6a-rasm);
• 100 bit/s tezlikda uzatiladigan meander tebranishi (6b-rasm).

Shakl 6. GLONASS signal tuzilishi

L1 diapazonidagi signal (GPS-dagi C/A kodiga o'xshash) kosmik kemaning ko'rish diapazonidagi barcha iste'molchilar uchun mavjud. L2 diapazonidagi signal harbiy maqsadlar uchun mo'ljallangan va uning tuzilishi oshkor etilmagan.

Glonass tizimining sun'iy yo'ldoshlaridan navigatsiya xabarlarining tarkibi va tuzilishi

Navigatsiya xabari har biri 2 soniya davom etadigan doimiy ravishda keyingi qatorlar shaklida shakllanadi. Qatorning birinchi qismida (1,7 s interval) navigatsiya ma'lumotlari, ikkinchisida (0,3 s) Vaqt tamg'asi mavjud. Bu soat chastotasi 100 bps bo'lgan 30 belgidan iborat qisqartirilgan psevdo-tasodifiy ketma-ketlikdir.

Glonass tizimining sun'iy yo'ldoshlaridan navigatsiya xabarlari iste'molchilarga navigatsiyani aniqlash va sun'iy yo'ldoshlar bilan aloqa seanslarini rejalashtirish uchun kerak bo'ladi. Tarkibiga ko'ra navigatsiya xabarlari operativ va operativ bo'lmagan ma'lumotlarga bo'linadi.

Operatsion ma'lumot deganda u signali olingan sun'iy yo'ldoshga ishora qiladi. Operatsion ma'lumotlarga quyidagilar kiradi:

• vaqt belgilarini raqamlashtirish;
• sun'iy yo'ldosh tashuvchisi chastotasi va nominal qiymat o'rtasidagi nisbiy farq;
• efemer ma'lumotlari.

Kunning boshidan yarim soatlik ko'plikka ega bo'lgan efemeris ma'lumotlari va vaqt chastotasini tuzatish vaqti aniq aniqlash imkonini beradi. geografik koordinatalar va sun'iy yo'ldosh tezligi.

Operatsion bo'lmagan ma'lumotlar almanaxni o'z ichiga oladi, jumladan:

• tizimdagi barcha sun'iy yo'ldoshlarning holati to'g'risidagi ma'lumotlar;
• sun'iy yo'ldosh vaqt shkalasining tizim shkalasiga nisbatan siljishi;
• tizimdagi barcha sun'iy yo'ldoshlarning orbital parametrlari;
• Glonass tizimining vaqt shkalasiga tuzatish.

Kosmik kemaning optimal "yulduz turkumi" ni tanlash va tashuvchi chastotasining Doppler siljishi prognozi tizim almanaxini tahlil qilish orqali ta'minlanadi.

Glonass tizimining sun'iy yo'ldoshlaridan navigatsiya xabarlari 2,5 daqiqa davom etadigan super kadrlar ko'rinishida tuzilgan. Superfreym 30 soniya davom etadigan beshta kadrdan iborat. Har bir kadrda 2 soniya davom etadigan 15 qator mavjud. 2 s qator davomiyligidan oxirgi 0,3 s vaqt tamg'asi bilan band. Qolgan qatorda 50 Gts chastotada uzatiladigan 85 belgi raqamli ma'lumotlar mavjud.

Har bir freym operatsion ma'lumotlarning to'liq hajmini va tizim almanaxining bir qismini o'z ichiga oladi. To'liq almanax butun super kadrda joylashgan. Bunday holda, 1-4-qatorlarda joylashgan super kadr ma'lumotlari u kelgan sun'iy yo'ldoshga (operatsion qism) ishora qiladi va superfreym ichida o'zgarmaydi.

GPS-navigatsiya radio signallarining tuzilishi

GPS tizimi MA (CDMA) kod bo'limidan foydalanadi, shuning uchun barcha sun'iy yo'ldoshlar signallarni chiqaradi bir xil chastota. Har bir GPS sun'iy yo'ldoshi ikkita fazali siljishli kalitli signallarni chiqaradi. Birinchi signalning chastotasi L1 = 1575,42 MGts, ikkinchisi esa L2 = 1227,6 MGts. L1 tashuvchisi chastotasi signali ikkita ikkilik ketma-ketlik bilan modulyatsiya qilinadi, ularning har biri modul 2 diapazoni o'lchagich kodini va 50 bit / s tezlikda yaratilgan tizim va navigatsiya ma'lumotlarini yig'ish orqali hosil bo'ladi. L1 chastotasida ikkita kvadratik komponent uzatiladi, ikki fazali ikkilik ketma-ketliklar bilan boshqariladi. Birinchi ketma-ketlik aniq masofa o'lchagich kodi P yoki tasniflangan Y kodi va navigatsiya ma'lumotlarining modul 2 yig'indisidir. Ikkinchi ketma-ketlik, shuningdek, qo'pol C/A (ochiq) kodining modul 2 yig'indisi va bir xil navigatsiya ma'lumotlari ketma-ketligidir.

L2 radio signali oldindan muhokama qilingan ikkita ketma-ketlikning faqat bittasi tomonidan ikki fazali manipulyatsiya qilinadi. Modulyatsiyalash ketma-ketligini tanlash Yerdan kelgan buyruq bilan amalga oshiriladi.

Har bir sun'iy yo'ldosh o'ziga xos C/A va P(Y) masofa o'lchagich kodlaridan foydalanadi, bu esa sun'iy yo'ldosh signallarini ajratish imkonini beradi. Aniq diapazonli P (Y) kodini shakllantirish jarayonida sun'iy yo'ldosh signalining vaqt belgilari bir vaqtning o'zida shakllanadi.

GPS sun'iy yo'ldoshlaridan navigatsiya xabarlarining tarkibi va tuzilishi

GPS sun'iy yo'ldoshlaridan navigatsiya ma'lumotlarining tarkibiy bo'linishi super kadrlar, ramkalar, subfreymlar va so'zlarga amalga oshiriladi. 25 ta kadrdan superkadr hosil bo'ladi va 750 s (12,5 min) vaqt oladi. Bitta kadr 30 soniya ichida uzatiladi va 1500 bit hajmiga ega. Kadr har biri 300 bitli 5 ta subfreymga bo'lingan va 6 soniya oralig'ida uzatiladi. Har bir kichik kadrning boshlanishi keyingi 6 soniyalik GPS tizimi vaqt oralig'ining boshlanishi/oxiriga mos keladigan vaqt tamg'asini bildiradi. Subframe 30 bitli 10 ta so'zdan iborat. Har bir so'zda 6 ta eng kam ahamiyatga ega bo'lgan bitlar nazorat bitlaridir.

1, 2 va 3-kichik kadrlarda aloqa o'rnatilgan kosmik kemaning soatni tuzatish parametrlari va efemer ma'lumotlari to'g'risidagi ma'lumotlar uzatiladi. Ushbu subfreymlarning mazmuni va tuzilishi superfreymning barcha sahifalarida bir xil bo'lib qoladi. 4 va 5 kichik kadrlarda tizimdagi barcha kosmik kemalarning konfiguratsiyasi va holati, kosmik kemalar almanaxlari, maxsus xabarlar, GPS vaqtining UTC bilan bog'liqligini tavsiflovchi parametrlar va boshqalar to'g'risidagi ma'lumotlar mavjud.

Sun'iy yo'ldosh radio navigatsiya signallarining parametrlarini qabul qilish va o'lchash algoritmlari

GPS va GLONASS tizimlarining iste'molchi segmenti sun'iy yo'ldosh signallarini qabul qiluvchilarni o'z ichiga oladi. Ushbu signallarning parametrlarini o'lchash orqali navigatsiya muammosi hal qilinadi. Qabul qilgichni uchta funktsional qismga bo'lish mumkin:

• radiochastota qismi;
• raqamli korrelyator;
• MARKAZIY PROTSESSOR.

Antenna-oziqlantiruvchi qurilma (antenna) chiqishidan signal radiochastota qismiga o'tadi (7-rasm). Ushbu qismning asosiy vazifasi kirish signalini kuchaytirish, filtrlash, chastotani o'zgartirish va analog-raqamga aylantirishdir. Bundan tashqari, qabul qiluvchining raqamli qismi uchun soat chastotasi qabul qiluvchining radio chastotasi qismidan keladi. Radiochastota qismining chiqishidan kirish signalining raqamli namunalari raqamli korrelyatorning kirishiga beriladi.

7-rasm. Qabul qiluvchining umumiy tuzilishi

Korrelyatorda signal spektri "nol" chastotaga o'tkaziladi. Bu korrelyatorning kirish signalini faza va kvadrat kanallarida mos yozuvlar garmonik tebranish bilan ko'paytirish orqali amalga oshiriladi. Keyinchalik, ko'paytirish natijasi mos yozuvlar diapazoni kodi bilan ko'paytirish va masofa o'lchagich kod davri davomida to'plash orqali korrelyatsiya ishlovidan o'tadi. Natijada, I va Q korrelyatsiya integrallarini olamiz. Korrelyatsiya integrallarining ko'rsatkichlari PLL (faza blokirovkasi) va DLL (kechikish kuzatuv sxemasi) tsikllarini keyingi qayta ishlash va yopish uchun protsessorga yuboriladi. Qabul qilgichdagi signal parametrlarini o'lchash to'g'ridan-to'g'ri kirish signalidan emas, balki fazali massiv va CVD tizimlari tomonidan yaratilgan uning aniq nusxasidan amalga oshiriladi. I va Q korrelyatsiya integrallari mos yozuvlar va kirish signallarining "o'xshashlik" (korrelyatsiya) darajasini baholashga imkon beradi. Korrelyatorning vazifasi, I va Q integrallarini shakllantirishdan tashqari, protsessordan keladigan boshqaruv harakatlariga (boshqaruv kodlari) muvofiq mos yozuvlar signalini shakllantirishdir. Bundan tashqari, ba'zi qabul qiluvchilarda korrelyator mos yozuvlar signallarining kerakli o'lchovlarini hosil qiladi va ularni keyingi ishlov berish uchun protsessorga uzatadi. Shu bilan birga, korrelyatordagi mos yozuvlar signallari protsessordan keladigan boshqaruv kodlari yordamida shakllantirilganligi sababli, mos yozuvlar signallarining zarur o'lchovlari to'g'ridan-to'g'ri protsessorda amalga oshirilishi mumkin, shunga mos ravishda boshqaruv kodlarini qayta ishlaydi, bu ko'pchilikda amalga oshiriladi. zamonaviy qabul qiluvchilar.

Korrelyator (protsessor) tomonidan qanday signal parametrlari o'lchanadi?

Radiotexnika o'lchovlari diapazoni signalning o'lchov ob'ektidan o'lchash nuqtasiga tarqalish vaqti bilan tavsiflanadi. GPS/GLONASS navigatsiya tizimlarida signallarning emissiyasi tizimning vaqt shkalasi bilan, aniqrog'i, bu signalni chiqaradigan sun'iy yo'ldoshning vaqt shkalasi bilan sinxronlashtiriladi. Shu bilan birga, iste'molchi sun'iy yo'ldosh va tizimning vaqt shkalasi o'rtasidagi nomuvofiqlik haqida ma'lumotga ega. Sun'iy yo'ldoshdan uzatiladigan raqamli ma'lumotlar tizim vaqtida sun'iy yo'ldosh tomonidan signalning ma'lum bir qismi (vaqt tamg'asi) chiqarish momentini aniqlash imkonini beradi. Ushbu fragmentni qabul qilish vaqti qabul qiluvchining vaqt shkalasi bilan belgilanadi. Qabul qiluvchining (iste'molchining) vaqt shkalasi kvarts chastotasi standartlari yordamida shakllantiriladi, shuning uchun tizim vaqt shkalasiga nisbatan qabul qiluvchi vaqt shkalasining doimiy "siljishi" mavjud. Qabul qiluvchining vaqt shkalasi bo'yicha o'lchanadigan signal fragmentini qabul qilish momenti va sun'iy yo'ldosh shkalasida o'lchanadigan yorug'lik tezligiga ko'paytiriladigan uning sun'iy yo'ldoshi tomonidan emissiya momenti o'rtasidagi farq psevdoranj deb ataladi. Nega psevdoranj? Chunki u haqiqiy diapazondan yorug'lik tezligi va tizimning vaqt shkalasiga nisbatan qabul qiluvchi vaqt shkalasining "siljishi" mahsulotiga teng miqdorda farq qiladi. Navigatsiya muammosini hal qilishda ushbu parametr iste'molchining (qabul qiluvchining) koordinatalari bilan birga aniqlanadi.

Korrelyatorda hosil qilingan korrelyatsiya integrallari sun'iy yo'ldosh signalining modulyatsiyasini axborot belgilari bo'yicha kuzatish va kirish signalidagi vaqt belgisini hisoblash imkonini beradi. Vaqt belgilari GPS uchun 6 soniya va GLONASS uchun 2 soniya oraliqda paydo bo'ladi va 6 (2) soniyali shkalani tashkil qiladi. Ushbu shkalaning bir bo'linmasi ichida masofa o'lchagich kodining davrlari 1 ms shkalasini tashkil qiladi. Bir millisekund, o'z navbatida, bo'linadi individual elementlar(chiplar, GPS terminologiyasida): GPS uchun - 1023, GLONASS uchun - 511. Shunday qilib, masofa o'lchagich kodining elementlari sizga ~ 300 m xatolik bilan sun'iy yo'ldosh oralig'ini aniqlashga imkon beradi masofa o'lchagich kod generatorining fazasini bilish kerak. Korrelyatorning mos yozuvlar osilatorlarini qurish sxemalari uning fazasini 0,01 davrgacha aniqlik bilan aniqlash imkonini beradi, bu 3 m psevdo-diapazonni aniqlashning aniqligi.

Fazali qulflash tizimi tomonidan yaratilgan mos yozuvlar garmonik tebranish parametrlarini o'lchash asosida sun'iy yo'ldoshning tashuvchisi tebranish chastotasi va fazasi aniqlanadi. Uning nominal qiymatga nisbatan ketishi Doppler chastotasining siljishini beradi, bu iste'molchining sun'iy yo'ldoshga nisbatan tezligini baholash uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, tashuvchining fazaviy o'lchovlari bir necha mm xatolik bilan sun'iy yo'ldosh oralig'ini aniqlashtirishga imkon beradi.

Iste'molchining koordinatalarini aniqlash uchun sun'iy yo'ldoshlarning koordinatalarini (kamida 4) va iste'molchidan har bir ko'rinadigan sun'iy yo'ldoshgacha bo'lgan masofani bilish kerak. Iste'molchi sun'iy yo'ldoshlarning koordinatalarini aniqlashi uchun ular tomonidan chiqarilgan navigatsiya signallari ularning harakat parametrlari haqidagi xabarlar bilan modellashtiriladi. Iste'molchi uskunasida bu xabarlar izolyatsiya qilinadi va sun'iy yo'ldoshlarning koordinatalari kerakli vaqtda aniqlanadi.

Tezlik vektorining koordinatalari va komponentlari juda tez o'zgaradi, shuning uchun sun'iy yo'ldoshlar harakati parametrlari haqidagi xabarlar ularning koordinatalari va tezlik vektorining tarkibiy qismlari haqida emas, balki kosmik kemaning traektoriyasiga yaqin bo'lgan ba'zi model parametrlari haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi. juda katta vaqt oralig'ida (taxminan 30 daqiqa). Taxminlovchi modelning parametrlari juda sekin o'zgaradi va ularni yaqinlashish oralig'ida doimiy deb hisoblash mumkin.

Taxminlovchi modelning parametrlari sun'iy yo'ldosh navigatsiya xabarlariga kiritilgan. GPS tizimi oskulyar elementlarga ega Kepler harakat modelidan foydalanadi. Bunday holda, kosmik kemaning parvoz traektoriyasi bir soat davom etadigan taxminiy qismlarga bo'linadi. Har bir bo'limning markazida vaqt bo'yicha tugun nuqtasi o'rnatiladi, uning qiymati navigatsiya axboroti iste'molchisiga etkaziladi. Bundan tashqari, iste'molchiga o'zgaruvchan elementlar modelining parametrlari to'g'risida ma'lumot beriladi. tugun elementi va unga ergashish.

Iste'molchi uskunasida sun'iy yo'ldoshning o'rnini aniqlash zarur bo'lgan vaqt va tugun momenti o'rtasida vaqt oralig'i ajratiladi. Keyin, navigatsiya xabaridan olingan taxminiy funktsiyalar va ularning parametrlaridan foydalangan holda, kerakli vaqtda o'zgaruvchan elementlar modeli parametrlarining qiymatlari hisoblab chiqiladi. Oxirgi bosqichda Kepler modelining odatiy formulalari yordamida sun'iy yo'ldosh tezligi vektorining koordinatalari va komponentlari aniqlanadi.

Glonass tizimi sun'iy yo'ldoshning aniq o'rnini aniqlash uchun differentsial harakat modellaridan foydalanadi. Ushbu modellarda sun'iy yo'ldosh tezligi vektorining koordinatalari va komponentlari kosmik kemaga ta'sir qiluvchi kuchlarning chekli sonini hisobga olgan holda, kosmik kema harakatining differensial tenglamalarini sonli integrallash yo'li bilan aniqlanadi. Integratsiyaning dastlabki shartlari yaqinlashish oralig'ining o'rtasida joylashgan vaqtning tugun momentida o'rnatiladi.

Yuqorida aytib o'tilganidek, iste'molchining koordinatalarini aniqlash uchun sun'iy yo'ldoshlarning koordinatalarini (kamida 4) va iste'molchidan har bir ko'rinadigan sun'iy yo'ldoshgacha bo'lgan masofani bilish kerak, bu navigatsiya qabul qilgichida taxminan aniqlik bilan aniqlanadi. 1 m. Qulaylik uchun, rasmda ko'rsatilgan eng oddiy "tekis" holatni ko'rib chiqaylik. 8.

Shakl 8. Iste'molchi koordinatalarini aniqlash

Har bir sun'iy yo'ldosh (8-rasm) nuqta emitenti sifatida ifodalanishi mumkin. Bunday holda, elektromagnit to'lqinning old qismi sharsimon bo'ladi. Ikki sharning kesishish nuqtasi iste'molchi joylashgan joy bo'ladi.

Sun'iy yo'ldoshlar orbitalarining balandligi taxminan 20 000 km. Binobarin, aylanalarning kesishuvining ikkinchi nuqtasi apriori ma'lumot tufayli bekor qilinishi mumkin, chunki u kosmosda uzoqda joylashgan.

Differensial rejim

Sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlari iste'molchiga taxminan 10-15 m aniqlikdagi koordinatalarni olish imkonini beradi, ammo ko'p vazifalar uchun, ayniqsa, shaharlarda navigatsiya uchun, katta aniqlik talab etiladi. Ob'ektning joylashishini aniqlashning aniqligini oshirishning asosiy usullaridan biri radionavigatsiyada yaxshi ma'lum bo'lgan differentsial navigatsiya o'lchovlari printsipidan foydalanishga asoslangan.

Differensial DGPS (Differensial GPS) rejimi dinamik navigatsiya holatida 3 m gacha va statsionar sharoitda 1 m gacha aniqlik bilan koordinatalarni o'rnatish imkonini beradi. Differensial rejim mos yozuvlar stantsiyasi deb ataladigan GPS boshqaruv qabul qiluvchisi yordamida amalga oshiriladi. U koordinatalari ma'lum bo'lgan nuqtada, asosiy GPS qabul qiluvchisi bilan bir xil hududda joylashgan. Ma'lum koordinatalarni (aniq geodezik tadqiqotlar natijasida olingan) o'lchanganlar bilan taqqoslash orqali ma'lumot stantsiyasi oldindan belgilangan formatda radiokanal orqali iste'molchilarga uzatiladigan tuzatishlarni hisoblab chiqadi.

Iste'molchi uskunasi mos yozuvlar stantsiyasidan differentsial tuzatishlarni oladi va iste'molchining joylashgan joyini aniqlashda ularni hisobga oladi.

Differensial usul yordamida olingan natijalar asosan ob'ekt va mos yozuvlar stantsiyasi orasidagi masofaga bog'liq. Ushbu usuldan foydalanish tashqi (qabul qiluvchiga nisbatan) sabablarga ko'ra yuzaga kelgan tizimli xatolar ustunlik qilganda eng samarali hisoblanadi. Eksperimental ma'lumotlarga ko'ra, mos yozuvlar stantsiyasini ob'ektdan 500 km uzoqlikda joylashtirish tavsiya etiladi.

Hozirgi vaqtda ko'plab keng hududli, mintaqaviy va mahalliy differensial tizimlar mavjud.

Keng hududli tizimlar sifatida Amerika WAAS, Evropa EGNOS va Yaponiya MSAS kabi tizimlarni ta'kidlash kerak. Ushbu tizimlar o'z qamrovi doirasidagi barcha iste'molchilarga tuzatishlarni uzatish uchun geostatsionar sun'iy yo'ldoshlardan foydalanadi.

Mintaqaviy tizimlar er yuzasining alohida hududlari uchun navigatsiyani qo'llab-quvvatlash uchun mo'ljallangan. Odatda, mintaqaviy tizimlar yirik shaharlarda, transport yo'llari va kema qatnovi daryolarida, portlarda va dengiz va okeanlar qirg'oqlarida qo'llaniladi. Ish maydoni diametri mintaqaviy tizim odatda 500 dan 2000 km gacha. U bir yoki bir nechta mos yozuvlar stantsiyalarini o'z ichiga olishi mumkin.

Mahalliy tizimlar 50 dan 220 km gacha bo'lgan maksimal masofaga ega. Ular odatda bitta tayanch stantsiyani o'z ichiga oladi. Mahalliy tizimlar, odatda, ularni qo'llash usuliga ko'ra bo'linadi: dengiz, aviatsiya va geodezik mahalliy differentsial stantsiyalar.

Sun'iy yo'ldosh navigatsiyasini rivojlantirish

GPS va Glonass sun'iy yo'ldosh tizimlarini modernizatsiya qilishning umumiy yo'nalishi navigatsiya ta'riflarining aniqligini oshirish, foydalanuvchilarga ko'rsatiladigan xizmatni yaxshilash, bortdagi sun'iy yo'ldosh uskunalarining xizmat qilish muddati va ishonchliligini oshirish, boshqa radio tizimlar bilan muvofiqligini oshirish bilan bog'liq. differensial quyi tizimlarni ishlab chiqish. GPS va Glonass tizimlarini rivojlantirishning umumiy yo'nalishi bir-biriga mos keladi, ammo dinamika va erishilgan natijalar juda farq qiladi.

GLONASS tizimini takomillashtirish yangi avlod GLONASS-M sun’iy yo‘ldoshlari asosida amalga oshirilishi rejalashtirilgan. Ushbu sun'iy yo'ldosh xizmat ko'rsatish resursiga ega bo'ladi va fuqarolik ilovalari uchun L2 diapazonida navigatsiya signalini chiqaradi.

Shunga o'xshash qaror AQShda ham qabul qilindi, u erda 1999 yil 5 yanvarda L2 chastotasida (1222,7 MGts) C/A kodini uzatish bilan bog'liq GPS tizimini modernizatsiya qilish uchun 400 million dollar ajratilishi e'lon qilindi. 2005 yildan boshlab uchiriladigan kosmik kemalarda uchinchi L3 tashuvchisini (1176. 45 MGts) joriy etish. L2 chastotali signaldan foydalanish uchun mo'ljallangan fuqarolik ehtiyojlari inson hayoti uchun xavf bilan bevosita bog'liq emas. Ushbu qarorni 2003 yilda amalga oshirishni boshlash taklif etiladi. Fuqaro aviatsiyasi ehtiyojlari uchun L3 chastotasidagi uchinchi fuqaro signalidan foydalanishga qaror qilindi.

Adabiyot

1. Radiotexnika tizimlari. Ed. Kazarinova Yu.M. M.: Oliy maktab, 1990 yil.
2. Solovyov Yu.A. Sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlari. M.: Eko-trendlar, 2000 yil.
3. Global sun'iy yo'ldosh radio navigatsiya tizimi GLONASS / Ed. V.N. Xarisova, A.I. Perova, V.A. Boldin. M.: IPRZHR, 1998 yil.
4. Lipkin I.A. Sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlari. M.: Universitet kitobi, 2001 yil.
5. GLONASS global navigatsiya sun'iy yo'ldosh tizimi. Interfeys boshqaruv hujjati. M.: KNITS VKS, 1995 yil.
6. Interfeysni boshqarish hujjati: NAVSTAR GPS kosmik segmenti / navigatsiya foydalanuvchi interfeyslari (ICD-GPS-200). Rockwell Int. Corp. 1987 yil.

Uzoq vaqt davomida AQShda yaratilgan GPS global geopozitsiya tizimi oddiy foydalanuvchilar uchun yagona bo'lgan. Ammo fuqarolik qurilmalarining aniqligi dastlab harbiy analoglarga nisbatan past bo'lganligini hisobga olsak ham, bu navigatsiya va avtomobillarning koordinatalarini kuzatish uchun etarli edi.

Biroq, Sovet Ittifoqida u ishlab chiqilgan o'z tizimi koordinatalarni aniqlash, bugungi kunda GLONASS deb nomlanadi. Shunga o'xshash ishlash printsipiga qaramay (sun'iy yo'ldosh signallari orasidagi vaqt oralig'ini hisoblash qo'llaniladi), GLONASS ham rivojlanish shartlari, ham amaliy amalga oshirish tufayli GPSdan jiddiy amaliy farqlarga ega.

• GLONASS shimoliy hududlarda aniqroq. Bu SSSR va keyinchalik Rossiyaning muhim harbiy guruhlari aynan mamlakat shimolida joylashganligi bilan izohlanadi. Shuning uchun GLONASS mexanikasi bunday sharoitlarda aniqlikni hisobga olgan holda hisoblab chiqilgan.
• GLONASS tizimining uzluksiz ishlashi uchunhech qanday tuzatish stantsiyalari talab qilinmaydi. Ta'minlash uchun GPS aniqligi, ularning sun'iy yo'ldoshlari Yerga nisbatan statsionar bo'lsa, muqarrar og'ishlarni kuzatish uchun geostatsionar stantsiyalar zanjiri kerak. O'z navbatida, GLONASS sun'iy yo'ldoshlari Yerga nisbatan mobildir, shuning uchun koordinatalarni tuzatish muammosi dastlab yo'q.

Fuqarolik foydalanish uchun bu farq sezilarli. Misol uchun, Shvetsiyada 10 yil oldin GLONASS faol ishlatilgan bo'lsa ham katta raqam ilgari mavjud bo'lgan GPS uskunalari. Ushbu mamlakat hududining katta qismi Rossiya shimolining kengliklarida joylashgan va GLONASSning bunday sharoitlarda afzalliklari aniq: sun'iy yo'ldoshning ufqqa moyilligi qanchalik past bo'lsa, harakatning koordinatalari va tezligini shunchalik aniq hisoblash mumkin. ularning signallari orasidagi vaqt oraliqlarini baholashda teng aniqlik bilan (navigator uskunasi tomonidan o'rnatiladi).

Xo'sh, qaysi biri yaxshiroq?

Bu savolga to'g'ri javob olish uchun zamonaviy telematik tizimlar bozorini baholash kifoya. Navigatsiya yoki xavfsizlik tizimida bir vaqtning o'zida GPS va GLONASS sun'iy yo'ldoshlariga ulanishdan foydalanib, uchta asosiy afzalliklarga erishish mumkin.

• Yuqori aniqlik. Tizim joriy ma'lumotlarni tahlil qilib, mavjudlaridan eng to'g'risini tanlashi mumkin. Misol uchun, Moskva kengligida GPS endi maksimal aniqlikni ta'minlaydi, Murmanskda esa GLONASS ushbu parametr bo'yicha etakchiga aylanadi.
• Maksimal ishonchlilik. Ikkala tizim ham ishlaydi turli kanallar, shuning uchun GPS diapazonida begona shaxslar tomonidan ataylab tiqilib qolish yoki aralashuvga duch kelganda (ko'proq tarqalgani kabi), tizim GLONASS tarmog'i orqali geopozitsiyani o'rnatish qobiliyatini saqlab qoladi.
• Mustaqillik. GPS ham, GLONASS ham dastlab harbiy tizimlar bo'lganligi sababli, foydalanuvchi tarmoqlardan biriga kirish huquqidan mahrum bo'lishi mumkin. Buning uchun ishlab chiquvchi faqat aloqa protokolini amalga oshirishda dasturiy ta'minot cheklovlarini kiritishi kerak. Rossiya iste'molchisi uchun GLONASS ma'lum darajada, zaxira usulida GPS mavjud bo'lmagan taqdirda ishlash.

Shuning uchun biz taklif qilayotgan Sezar sun'iy yo'ldosh tizimlari, barcha modifikatsiyalarda, koordinatalarni kuzatish bilan to'ldirilgan ikki tomonlama geopozitsiyadan foydalanadi. tayanch stantsiyalar uyali aloqa.

Haqiqatan ham ishonchli geolokatsiya qanday ishlaydi

Ishni ko'rib chiqing ishonchli tizim Cesar Tracker A misolida GPS/GLONASS kuzatuvi.

Tizim uyqu rejimida, ma'lumotlarni uyali tarmoqqa uzatmaydi va GPS va GLONASS qabul qiluvchilarni o'chiradi. Bu sizning avtomobilingizni himoya qiladigan tizimning eng katta avtonomiyasini ta'minlash uchun o'rnatilgan batareyaning maksimal mumkin bo'lgan manbasini tejash uchun kerak. Aksariyat hollarda batareya 2 yil davom etadi. Agar siz mashinangizning joylashgan joyini aniqlashingiz kerak bo'lsa, masalan, u o'g'irlangan bo'lsa, Caesar Satellite xavfsizlik markaziga murojaat qilishingiz kerak. Bizning xodimlarimiz tizimni faol holatga o'tkazadilar va avtomobilning joylashuvi haqida ma'lumot oladilar.

Faol rejimga o'tishda bir vaqtning o'zida uchta mustaqil jarayon sodir bo'ladi:

• GPS qabul qiluvchisi ishga tushiriladi va geopozitsiyani aniqlash dasturi yordamida koordinatalarni tahlil qiladi. Agar ma'lum vaqt oralig'ida uchtadan kam sun'iy yo'ldosh aniqlansa, tizim mavjud emas deb hisoblanadi. Koordinatalar xuddi shunday tarzda GLONASS kanali yordamida aniqlanadi.
• Kuzatuvchi ikkala tizimdagi ma'lumotlarni solishtiradi. Agar har birida etarli miqdordagi sun'iy yo'ldoshlar aniqlangan bo'lsa, treker o'zi ishonchli va aniq deb hisoblagan ma'lumotlarni tanlaydi. Bu, ayniqsa, faol elektron qarshi choralar - GPS signalining tiqilib qolishi yoki almashtirilishi holatlarida to'g'ri keladi.
• GSM moduli LBS (uyali tayanch stantsiyalar) orqali geopozitsiya ma'lumotlarini qayta ishlaydi. Ushbu usul eng kam aniq deb hisoblanadi va faqat GPS va GLONASS mavjud bo'lmaganda qo'llaniladi.

Shunday qilib, zamonaviy kuzatuv tizimi uchta geopozitsiya tizimini alohida ishlatib, uch karra ishonchlilikka ega. Ammo, tabiiyki, maksimal aniqlik treker dizaynidagi GPS/GLONASS qo'llab-quvvatlashi bilan ta'minlanadi.

Monitoring tizimlarida qo'llanilishi

Kuzatuv mayoqlaridan farqli o'laroq, tijorat avtomobillarida qo'llaniladigan monitoring tizimlari doimiy ravishda transport vositasining joylashishini va joriy tezligini kuzatib boradi. Ushbu ilova yordamida ikki tomonlama GPS/GLONASS geopozitsiyasining afzalliklari yanada toʻliqroq ochib beriladi. Tizimlarning takrorlanishi quyidagilarga imkon beradi:

• GPS yoki GLONASS signallarini qabul qilishda qisqa muddatli muammolar yuzaga kelganda monitoringni qo'llab-quvvatlash;
• parvoz yo'nalishidan qat'i nazar, yuqori aniqlikni saqlang. CS Logistic GLONASS PRO kabi tizimdan foydalanib, siz Chukotkadan Rostov-Dongacha bo'lgan reyslarni butun yo'nalish bo'ylab transport ustidan to'liq nazoratni saqlab, ishonch bilan amalga oshirishingiz mumkin;
• tijorat transport vositalarini ochish va o'g'irlashdan himoya qilish. Caesar Satellite serverlari real vaqt rejimida avtomobilning vaqti va aniq joylashuvi haqida ma'lumot oladi;
• qaroqchilarga samarali qarshi turish. Tizim saqlaydi ichki xotira server bilan aloqa kanali to'liq mavjud bo'lmasa ham, maksimal mumkin bo'lgan ma'lumotlar miqdori. Radio tiqilib qolishining eng kichik uzilishi bilan ma'lumotlar uzatila boshlaydi.

GPS/GLONASS tizimini tanlash orqali siz geopozitsiyalash usullaridan faqat bittasini ishlatadigan tizimlar bilan solishtirganda o'zingizga eng yaxshi xizmat va xavfsizlik imkoniyatlarini taqdim etasiz.

Qaysi biri yaxshiroq: GLONASS, GPS yoki Galileo?

IN zamonaviy dunyo, Ayrim tarmoqlarning normal ishlashi to'g'ridan-to'g'ri navigatsiya sun'iy yo'ldosh tizimlari sohasida taqdim etilayotgan xizmatlar sifatiga bog'liq bo'lsa, savol hech qanday holatda bo'sh emas.
Bugungi kunda quruqlik, suv va havo ob'ektlarining joylashuvi va aniq vaqtini, shuningdek, harakat parametrlarini (tezlik va harakat yo'nalishi va boshqalar) aniqlash uchun mo'ljallangan bir nechta sun'iy yo'ldoshli navigatsiya tizimlari mavjud.

Mavjudligi va qo'llanilishi nuqtai nazaridan, to'rtta tizim qiziqish uyg'otadi: Rossiya GLONASS, Amerika NAVSTAR GPS, Evropa Galileo tizimi va Xitoyning BeiDou/Compass tizimi.
GLONASS va NAVSTAR GPS tizimlari to'liq ishlaydi va globaldir.

Guruch. 1. Navigatsiya va vaqtni qo'llab-quvvatlashning mavjud vositalari.

Galileo va BeiDou/Compass tizimlari ishga tushirishning turli bosqichlarida bo‘lib, kelajakda ular ham global xizmat ko‘rsatadi.

Guruch. 2. Navigatsiya va vaqtni qo'llab-quvvatlashning ilg'or vositalari.

Navigatsiya tizimlarining tarkibi.
Har qanday sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimi uchta asosiy segmentdan iborat:

• Kosmik segment yoki orbital yulduz turkumi;
• Yer segmenti;
• Foydalanuvchi segmenti.

GLONASS tizimining orbital yulduz turkumi 30 ta kosmik kemadan iborat bo'lib, ulardan 2014 yil 29 iyun holatiga ko'ra 23 tasi tizimda, 2 tasi zaxirada. Qolgan sun'iy yo'ldoshlar ishga tushirish yoki texnik xizmat ko'rsatish bosqichida. Kosmik kema 19100 km balandlikda uchta orbital tekislikda aylana orbitalarida aylanadi. Har bir orbital tekislikdagi sun'iy yo'ldoshlar soni 8 ta.

NAVSTAR GPS tizimi orbital yulduz turkumiga 20183 km balandlikdagi 6 ta orbital tekisliklarda aylana orbitalarida aylanuvchi 32 ta kosmik kema kiradi. Har bir orbital tekislikdagi sun'iy yo'ldoshlar soni 4 ta.

Galiley tizimining orbital turkumi 30 ta sun'iy yo'ldoshdan iborat bo'ladi (27 ta operativ va 3 ta zaxira). Orbital yulduz turkumini 2016-yilda toʻliq joylashtirish rejalashtirilgan, bunda barcha 30 sunʼiy yoʻldosh (27 tasi operativ va 3 tasi zaxira) orbitaga chiqariladi. GALILEO tizimining orbital turkumi 23224 km balandlikda 56 gradus burchak ostida ekvatorga moyil bo'lgan uchta tekislikda, har bir orbital tekislikda 9 ta sun'iy yo'ldoshdan iborat bo'ladi.

Beidou/Compass tizimining orbital turkumi 36 ta kosmik kemadan iborat bo'ladi, 5 ta kosmik kema geostatsionar orbitada bo'ladi; 5 ta kosmik kema moyil geosinxron orbitada; O'rta Yer orbitasida 24 ta kosmik kema. Qolgan sun'iy yo'ldoshlar orbital zahirani tashkil qilishi mumkin. Orbital yulduz turkumining bunday joylashishi tizimni Yer yuzasini kechayu kunduz global qamrab olishni ta'minlaydi.

GLONASS va NAVSTAR GPS tizimlari katta qiziqish uyg'otadi.

Ikkala tizim ham o'lchov aniqligida taxminan tengdir. Differensial tuzatish va monitoring tizimining 2014 yil 30 iyundagi ma'lumotlariga ko'ra, ikkala tizimning aniqligi 5-7 m ni tashkil qiladi Amerika tizimi differensial rejim uchun tuzatishlarni uzatuvchi stansiyalarning yanada rivojlangan tarmog'iga ega. AQSh, Kanada, Yaponiya, Xitoy, Yevropa Ittifoqi va Hindistonda joylashgan ushbu stansiyalar ushbu mamlakatlarda xatolikni 1-2 m gacha kamaytirish imkonini beradi.

Shu bilan birga, Rossiyaning differentsial tuzatish stantsiyalari asosan Rossiya Federatsiyasi hududida joylashgan.
Hozirgi er usti stansiyalari tarmog'iga Rossiyada 14 ta, Antarktidada va Braziliyada bitta stantsiya kiradi. Tizimning rivojlanishi Rossiyada sakkizta qo'shimcha stantsiyalarni va chet elda bir nechta stantsiyalarni joylashtirishni o'z ichiga oladi (qo'shimcha stantsiyalar Kuba, Eron, Vyetnam, Ispaniya, Indoneziya, Nikaragua, Avstraliya kabi mamlakatlarda, ikkitasi Braziliyada va bitta qo'shimcha stantsiyalar joylashtiriladi. Antarktidada joylashgan).

Mahalliy tizimning shubhasiz afzalligi - orbitaning yuqori moyilligi tufayli Yerning qutbli mintaqalarida yuqori aniqlik.

Reuters xabariga ko‘ra, sun’iy yo‘ldoshli navigatsiya stantsiyalarining umummilliy tarmog‘iga xizmat ko‘rsatuvchi Shvetsiyaning Swepos kompaniyasi xodimlari Rossiyaning GLONASS navigatsiya tizimining Amerika GPS tizimidan ustunligini tan oldi.

Geodeziya tadqiqotlari boʻlimi boshligʻi oʻrinbosari Bo Jonssonning soʻzlariga koʻra, GLONASS shimoliy kengliklarda aniqroq joylashishni aniqlash imkonini beradi: “U (GLONASS) shimoliy kengliklarda biroz yaxshiroq ishlaydi, chunki uning sunʼiy yoʻldoshlari yuqori orbitalarda joylashgan va biz ularni GPS sunʼiy yoʻldoshlariga qaraganda yaxshiroq koʻramiz. ” Jonssonning so'zlariga ko'ra, uning kompaniyasi mijozlarining 90 foizi GPS bilan birgalikda Glonassdan foydalanishadi. Shuni ta'kidlash kerakki, janob Jonsson bu erda to'liq aniq emas. Biz orbitalarning balandligi haqida gapirmayapmiz, GPS sun'iy yo'ldoshlarining orbitalari GLONASSnikidan bir oz yuqoriroq, lekin orbital tekisliklarning moyilligi haqida: GLONASS tizimi uchun 64,80, GPS tizimi uchun 550.

Shunga qaramay, GLONASS tizimidan ham, GPS tizimidan ham signallarni qabul qila oladigan qurilmalardan foydalanganda eng yaxshi joylashuv aniqligiga erishiladi.
Gap shundaki, koordinatalarni aniq aniqlash uchun sizga bir yoki boshqa tizimning to'rtta sun'iy yo'ldoshi kerak bo'ladi. Biroq, aksariyat hollarda, bu ta'rif juda past aniqlikni beradi: muayyan muammolarni hal qilish uchun shaharlarda foydalanish qiyin.
Kuzatilgan sun'iy yo'ldoshlar soni ortishi bilan aniqlik oshadi. Odatda 6-9 ta GPS sun'iy yo'ldoshlari kuzatiladi. Agar biz yopiq joylarda ishlasak: tog'larda, o'rmonda, ayniqsa shahar landshaftida, biz o'rmonda yurganimizda, biz ko'radigan sun'iy yo'ldoshlar soni sezilarli darajada kamayishi mumkin - yoki ularning joylashuvi geometriyasi. samarasiz bo'lib qoladi.
Misol uchun, sun'iy yo'ldoshlar ko'cha bo'ylab tizilishi mumkin. Bunday holda, biz kuzatishimiz mumkin bo'lgan sun'iy yo'ldoshlarning umumiy soni juda muhim jihatdir: qancha ko'p bo'lsa, bunday tor sharoitlarda sifat shunchalik yuqori bo'ladi. Shunday qilib, xuddi shu differentsial tuzatish va monitoring tizimining 2014 yil 30 iyundagi ma'lumotlariga ko'ra, GLONASS va GPS-dan birgalikda foydalanishda navigatsiyani aniqlashning aniqligi 3-5 m gacha oshadi.

Quyidagi diagrammalar 2014-yil 30-iyun holatiga ko‘ra, differensial tuzatish va monitoring tizimiga muvofiq GLONASS va GPS tizimlarining mavjudligini ko‘rsatadi.
Bu erda PDOP - bu pozitsiyaning aniqligining pasayishi.

Guruch. 3. GNSS GLONASS ning mavjudligi.

4-rasm. GNSS GPS mavjudligi.

5-rasm. GNSS GLONASS + GPS mavjudligi.

Ikkala tizimning ham aniqligini oshirish rejalashtirilgan.

2015 yilga kelib GLONASS tizimining aniqligi 1,4 m gacha, 2020 yilga kelib - 0,6 m gacha oshiriladi, keyinchalik bu ko'rsatkich 10 sm gacha ko'tariladi, GPS tizimi yangi avlod sun'iy yo'ldoshlarini orbitaga olib chiqqandan so'ng, o'z foydalanuvchilarini taqdim etadi 0,6-0 ,9 m aniqlik, differensial rejimdan foydalanganda, bugungi kunda 0,1 m aniqlik mumkin.
Galileo tizimi bir vaqtning o'zida 8-10 sun'iy yo'ldoshdan signallarni qabul qilish bilan birga, past kengliklarda 30 sm aniqlikni ta'minlashi kutilmoqda. GPS sun'iy yo'ldoshlariga qaraganda yuqori orbita tufayli Arktika doirasining kengligida 1 m aniqlik ta'minlanadi.
Bugungi kunda Beidou/Compass tizimining aniqligi haqida gapirishga hali erta, chunki tizim to'liq o'rnatilmagan. Biroq, 2014 yil 8 may kuni tizim ekspert sinovidan o'tdi, uning aniqligi Xitoy Fanlar akademiyasi akademigi Yang Yuansining so'zlariga ko'ra, BEIDOU sun'iy yo'ldosh tizimining ishlayotgandagi aniqligi 1 m dan kam ekanligi aniqlandi. differensial rejimda GPS tizimidan oshib ketadi.

Tizim ishonchliligi va kosmik yulduz turkumini saqlab qolish nuqtai nazaridan, hozirda Amerika GPS tizimi yetakchilik qilmoqda. GLONASS tizimi va GPS tizimi o'rtasidagi muhim farq shundaki, GLONASS sun'iy yo'ldoshlari orbital harakatida Yerning aylanishi bilan rezonansga (sinxronlikka) ega emas, bu esa ularga katta barqarorlikni ta'minlaydi.

Xavflar haqida.

2014 yil 2 aprelda GLONASS tizimida katta nosozlik yuz berdi. Deyarli 11 soat davomida tizimning barcha 24 sun'iy yo'ldoshi noto'g'ri ma'lumotlarni taqdim etdi, ya'ni. tizim ishlamay qoldi. Tizim faoliyati tiklandi va sabablari o‘rganilmoqda. Bunday holatlar takrorlanishi mumkinmi, degan savol ochiqligicha qolmoqda.
Ammo orbital yulduz turkumida va GPS-da kerakli miqdordagi kosmik kemalarni saqlash nuqtai nazaridan hamma narsa silliq emas.

2009 yilda AQSh Bosh Buxgalteriya Ofisi (GAO) GPS kelajagi haqida hisobot chiqardi, unda orbital yulduz turkumi 2010 va 2018 yillar oralig'ida tegishli ish faoliyatini ta'minlay olmasligidan xavotir bildirdi (Tizim dizayni va sinov axborotnomasi, 2009 yil may, GPS Jahon, 2009 yil 27 may). Bred Parkinson, Fulfillment kompaniyasining birinchi direktori GPS dasturlari GPSning bosh me'mori va himoyachisi shunday dedi: "Yulduz turkumi 24 dan kam sun'iy yo'ldosh bilan tugashi mumkin."

Rossiyaga o'zining sun'iy yo'ldoshli navigatsiya tizimi kerakmi? Albatta kerak. Zamonaviy navigatsiya texnologiyalaridan foydalanmasdan milliy iqtisodiyotning raqobatbardoshligini ta'minlash qiyin bo'ladi.

Rossiyaning GLONASS tizimi kabi GPS tizimi harbiy idoralar tomonidan nazorat qilinishini ham e'tiborsiz qoldira olmaymiz. Shu sababli, tanlab kirish rejimining imkoniyatlarini va ma'lum bir geografik hududda signalning ataylab "qo'pollashishi" yoki buzilishini, shuningdek, mavjud texnogen, iqtisodiy va boshqa xavflarni hisobga olgan holda Rossiya iqtisodiyotini Amerika GPS-ga qaram qilish. , hech bo'lmaganda, uzoqni ko'ra olmaydi. Ayniqsa, birinchi navbatda Rossiyaning xalqaro iqtisodiy maydondagi mavqeini zaiflashtirishga qaratilgan iqtisodiy sanktsiyalar va Rossiya va NATO bloki o'rtasidagi "sovuq" qarama-qarshilikning yangi bosqichida.

GLONASS tizimlari harbiy maqsadlarda qoʻllanilishi mumkinligidan qoʻrqib, AQSh Davlat departamenti Roskosmosga Amerika hududida bir nechta Rossiya oʻlchash stansiyalarini qurish uchun ruxsat berishdan bosh tortdi. Taqiqga javoban, 2014 yil 1 iyundan boshlab Rossiya Federatsiyasida GPS tizimi uchun stansiyalarning ishi to'xtatildi. 1-sentabrda esa bu stansiyalar faoliyati to‘xtatilishi mumkin. Yerosti stantsiyalarini o'chirish faqat fuqarolik maqsadlarida ishlatilmaydigan o'ta aniq joylashishni aniqlashga ta'sir qiladi.
Shunga qaramay, vaziyat juda dalolatdir. Galileyga kelsak, tizim xususiy kapitalni tijorat asosida, ya'ni davlat va biznes funktsiyalarini aralashtirishdan foydalangan holda global navigatsiya sun'iy yo'ldosh tizimini yaratishga unchalik muvaffaqiyatli bo'lmagan urinishning yorqin namunasidir. Bu allaqachon Evropa Galileo tizimini bir necha yilga kechiktirdi.

Mutaxassislarning fikricha, Galileo tizimi 2014 yildan keyin to‘liq ishga tushishi mumkin. Tizim foydalanuvchilari uchun ochiq va tijorat xizmatlaridan foydalanish mumkin bo‘ladi (aviatsiya, dengiz savdosi, davlat va harbiy tashkilotlar, razvedka idoralari, qutqaruv va qidiruv xizmatlari bundan mustasno). Ochiq xizmat foydalanuvchilarga zamonaviy tizimlarning aniqligi bilan bepul signal beradi. Uni olish kafolati bo'lmaydi.
AQSh hukumati bilan erishilgan kelishuvlar tufayli modernizatsiya qilingan GPS signallarida ishlatiladigan ma'lumotlar formati GPS va Galileo tizimlarini bir-birini to'ldirishga imkon beradi. Savdo xizmati joylashishni aniqlashning aniqligini oshirishga imkon beruvchi kodlangan signalni taqdim etadi. Signaldan foydalanish huquqlarini provayderlar orqali qayta sotish rejalashtirilgan. Foydalanish vaqti va abonent turiga qarab moslashuvchan to'lov tizimi taklif etiladi. Shubhasiz, yuqori joylashishni aniqlash aniqligi talab qilinadigan joylarda Galileo tizimining foydalanuvchilari tizimdan foydalanish uchun qo'shimcha xarajatlarga ega bo'lishlari kerak.
Beidou/Compass tizimi 2012-yil dekabr oyidan beri tijorat faoliyatida. Tizim foydalanuvchilarga joylashuv, tezlik va aniq vaqt maʼlumotlarini taqdim etadi. Ma'lumotlar ochiq kanallar orqali taqdim etiladi. Tizimdan foydalanishning sohaga oid imkoniyatlaridan tashqari, ishlab chiquvchilar tizim abonentlari oʻrtasida matnli xabarlar almashish imkoniyatini ham eʼlon qilishdi.
Tizimning shaxsiy foydalanuvchilari mahalliy xizmat ko‘rsatuvchi provayderlarga matnli xabarlar jo‘natish orqali yaqin atrofdagi mehmonxonalar, restoranlar, avtoturargohlar va madaniy obidalar haqida ma’lumot berish uchun xizmatdan foydalanishlari mumkin bo‘ladi. Xizmat ko'rsatuvchi provayderlar foydalanuvchining joylashuvi asosida kerakli ma'lumotlarni darhol topadi va keyin yuboradi elektron karta, masalan, foydalanuvchining telefoniga. Shuningdek, foydalanuvchi mehmonxona xonasi, restoran stoli yoki avtoturargohni bron qilish kabi qo‘shimcha xizmatlarni ham olishi mumkin bo‘ladi.

Beidou/Compass va GLONASS tizimlarining mosligi bo‘yicha ishlar 2014-yilda boshlangan bo‘lsa-da, Beidou/Compass tizimining to‘liq funksionalligi rossiyalik foydalanuvchilarga taqdim etilishi hali ma’lum emas.

Guruch. 6. Beidou tizimining joriy qamrov maydoni.

Shunday qilib, bugungi kunda dunyoda ikkita haqiqiy global sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimi mavjud: GLONASS va GPS.

Bugungi kunda qaysi tizim yaxshiroq degan savolga hech kim aniq javob bera olmaydi.

Nimadan foydalanish kerak: Rossiyaning GLONASS tizimi, qo'llab-quvvatlovchi mahalliy ishlab chiqaruvchi, yoki eng nomaqbul vaqtda tizimdan uzilib qolish xavfi ostida GPS tizimidan foydalanasizmi? GLONASS va GPS-ni qo'llab-quvvatlaydigan uskunadan foydalanishning afzalliklari aniq, chunki oddiy iste'molchi nuqtai nazaridan, uning uskunasi qanchalik ko'p global sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlari bilan ishlashi mumkin bo'lsa, navigatsiyani aniqlash xizmatlarining mavjudligi va sifati jihatidan shunchalik yaxshi bo'ladi.

Bugungi kunda bozorda siz GPS va GLONASS-dan tashqari Galileo signallari bilan ishlay oladigan ikki yoki uch tizimli uskunani topishingiz mumkin. Agar Galileo va Compass orbital yulduz turkumlari muvaffaqiyatli joylashtirilsa, GLONASS/GPS/Galileo/Compass iste'molchi uskunalari uzoq kutilmaydi. Tanlov sizniki.

Aleksey Afanasov

Hududning qog'oz xaritalari GPS sun'iy yo'ldosh tizimi yordamida navigatsiya qilinadigan elektron xaritalar bilan almashtirildi. Ushbu maqoladan siz sun'iy yo'ldosh navigatsiyasi qachon paydo bo'lganini, hozir nima ekanligini va yaqin kelajakda nima kutayotganini bilib olasiz.

Ikkinchi jahon urushi paytida AQSh va Britaniya flotiliyalarida kuchli kozır bor edi - radio mayoqlardan foydalangan holda LORAN navigatsiya tizimi. Harbiy harakatlar oxirida "g'arbparast" mamlakatlarning fuqarolik kemalari o'zlarining ixtiyorida bo'lgan texnologiyani oldilar. O'n yil o'tgach, SSSR o'z javobini ishga tushirdi - radio mayoqlarga asoslangan Chaika navigatsiya tizimi bugungi kunda ham qo'llanilmoqda.

Ammo quruqlikdagi navigatsiya sezilarli kamchiliklarga ega: notekis erlar to'siq bo'lib qoladi va ionosferaning ta'siri signal uzatish vaqtiga salbiy ta'sir qiladi. Agar navigatsiya radio mayoqchasi va kema orasidagi masofa juda katta bo'lsa, koordinatalarni aniqlashda xatolik kilometrlarda o'lchanishi mumkin, bu qabul qilinishi mumkin emas.

Erga asoslangan radiomayoqlar harbiy maqsadlar uchun sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlari bilan almashtirildi, ulardan birinchisi, American Transit (NAVSATning boshqa nomi) 1964 yilda ishga tushirildi. Oltita past orbitali sun'iy yo'ldoshlar koordinatalarni ikki yuz metrgacha aniqlash aniqligini ta'minladi.

1976 yilda SSSR xuddi shunday harbiy navigatsiya tizimini - "Cyclone" ni va uch yildan so'ng "Cicada" deb nomlangan fuqarolik tizimini ishga tushirdi. Erta sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlarining katta kamchiligi shundan iboratki, ulardan faqat bir soatlik qisqa muddatlarda foydalanish mumkin edi. Past orbitali sun'iy yo'ldoshlar va hatto oz sonli bo'lsa ham, keng signal qamrovini ta'minlay olmadi.

GPS vs. GLONASS

1974 yilda AQSh armiyasi orbitaga o'sha paytdagi yangi NAVSTAR navigatsiya tizimining birinchi sun'iy yo'ldoshini olib chiqdi, keyinchalik u GPS (Global Positioning System) nomini oldi. 1980-yillarning o'rtalarida GPS texnologiyasidan fuqarolik kemalari va samolyotlarida foydalanishga ruxsat berildi, ammo ular uzoq vaqt davomida harbiylarga qaraganda kamroq aniq joylashuvni ta'minlay oldilar. Yigirma to'rtinchi GPS sun'iy yo'ldoshi, Yer yuzasini to'liq qoplash uchun zarur bo'lgan oxirgi, 1993 yilda ishga tushirilgan.

1982 yilda SSSR o'z javobini taqdim etdi - bu GLONASS (Global Navigation Satellite System) texnologiyasi edi. Yakuniy 24-GLONASS sunʼiy yoʻldoshi orbitaga 1995-yilda chiqdi, biroq sunʼiy yoʻldoshlarning qisqa xizmat qilish muddati (uch yildan besh yilgacha) va loyiha uchun yetarli mablagʻ ajratilmagani tizimni deyarli oʻn yil davomida ishdan chiqardi. Butun dunyo bo'ylab GLONASS qamrovini faqat 2010 yilda tiklash mumkin edi.

Bunday nosozliklarning oldini olish uchun GPS ham, GLONASS ham hozirda 31 ta sun'iy yo'ldoshdan foydalanmoqda: 24 ta asosiy va 7 ta zahira, ular aytganidek, har qanday holatda. Zamonaviy navigatsiya sun'iy yo'ldoshlari taxminan 20 ming km balandlikda uchadi va bir kunda ikki marta Yer atrofida aylana oladi.

GPS qanday ishlaydi

GPS tarmog'ida joylashishni aniqlash qabul qiluvchidan bir nechta sun'iy yo'ldoshlargacha bo'lgan masofani o'lchash yo'li bilan amalga oshiriladi, ularning joylashuvi hozirgi vaqtda aniq ma'lum. Sun'iy yo'ldoshgacha bo'lgan masofa signalning kechikishini yorug'lik tezligiga ko'paytirish orqali o'lchanadi.
Birinchi sun'iy yo'ldosh bilan aloqa faqat qabul qiluvchining mumkin bo'lgan joylari haqida ma'lumot beradi. Ikki sharning kesishishi doirani beradi, uchta - ikkita nuqta va to'rtta - xaritadagi yagona to'g'ri nuqta. Bizning sayyoramiz ko'pincha to'rtta sun'iy yo'ldosh o'rniga faqat uchtasida joylashishni aniqlashga imkon beruvchi sharlardan biri sifatida ishlatiladi. Nazariy jihatdan, GPS joylashishni aniqlash aniqligi 2 metrga yetishi mumkin (amalda xatolik ancha katta).

Har bir sun'iy yo'ldosh qabul qiluvchiga ma'lumotlarning katta to'plamini yuboradi: aniq vaqt va uni tuzatish, almanak, efemer ma'lumotlari va ionosfera parametrlari. Uni yuborish va qabul qilish o'rtasidagi kechikishni o'lchash uchun aniq vaqt signali talab qilinadi.

Navigatsiya sun'iy yo'ldoshlari yuqori aniqlikdagi seziy soatlari bilan jihozlangan, qabul qiluvchilar esa ancha kam aniqlikdagi kvarts soatlari bilan jihozlangan. Shuning uchun, vaqtni tekshirish uchun qo'shimcha (to'rtinchi) sun'iy yo'ldosh bilan aloqa o'rnatiladi.

Ammo seziy soatlari ham xato qilishi mumkin, shuning uchun ular erga qo'yilgan vodorod soatlari bilan tekshiriladi. Har bir sun'iy yo'ldosh uchun vaqtni to'g'rilash navigatsiya tizimining boshqaruv markazida alohida hisoblab chiqiladi, keyinchalik u aniq vaqt bilan birga qabul qiluvchiga yuboriladi.

Sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimining yana bir muhim komponenti - bu almanax, bu kelgusi oy uchun sun'iy yo'ldosh orbitasining parametrlari jadvali. Boshqaruv markazida almanax, shuningdek, vaqtni to'g'rilash hisoblab chiqiladi.

Sun'iy yo'ldoshlar, shuningdek, individual efemer ma'lumotlarini uzatadi, ular asosida orbital og'ishlar hisoblanadi. Va yorug'lik tezligi vakuumdan boshqa joyda doimiy emasligini hisobga olsak, ionosferadagi signalning kechikishini hisobga olish kerak.

GPS tarmog'ida ma'lumotlarni uzatish qat'iy ravishda ikkita chastotada amalga oshiriladi: 1575,42 MGts va 1224,60 MGts. Turli xil sun'iy yo'ldoshlar bir xil chastotada eshittirishadi, lekin CDMA kod bo'linmasidan foydalanadilar. Ya'ni, sun'iy yo'ldosh signali shunchaki shovqin bo'lib, uni faqat tegishli PRN kodingiz bo'lsa, dekodlash mumkin.

Yuqoridagi yondashuv yuqori shovqin immunitetini ta'minlash va tor foydalanish imkonini beradi chastota diapazoni. Biroq, ba'zida GPS qabul qiluvchilar hali ham uzoq vaqt davomida sun'iy yo'ldoshlarni qidirishlari kerak, bu bir qator sabablarga ko'ra yuzaga keladi.

Birinchidan, qabul qiluvchi dastlab sun'iy yo'ldoshning qayerdaligini, uzoqlashayotganini yoki yaqinlashayotganini va uning signalining chastotasi qanday ekanligini bilmaydi. Ikkinchidan, sun'iy yo'ldosh bilan aloqa faqat undan to'liq ma'lumot to'plami olingan taqdirdagina muvaffaqiyatli hisoblanadi. GPS tarmog'ida ma'lumotlarni uzatish tezligi kamdan-kam hollarda 50 bit / s dan oshadi. Va radio shovqinlari tufayli signal uzilishi bilanoq, qidiruv yana boshlanadi.

Sun'iy yo'ldosh navigatsiyasining kelajagi

Endi GPS va GLONASS tinch maqsadlarda keng qo'llaniladi va aslida ular bir-birini almashtiradi. Eng so'nggi navigatsiya chiplari ikkala aloqa standartlarini qo'llab-quvvatlaydi va birinchi bo'lib topilgan sun'iy yo'ldoshlarga ulanadi.

Amerika GPS va Rossiya GLONASS dunyodagi yagona sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlaridan uzoqdir. Misol uchun, Xitoy, Hindiston va Yaponiya mos ravishda BeiDou, IRNSS va QZSS deb nomlangan o'zlarining sun'iy yo'ldosh tizimlarini joylashtirishni boshladilar, ular faqat o'z mamlakatlarida ishlaydi va shuning uchun nisbatan kam sonli sun'iy yo'ldoshlarni talab qiladi.

Ammo, ehtimol, eng katta qiziqish Evropa Ittifoqi tomonidan ishlab chiqilayotgan va 2020 yilgacha to'liq quvvat bilan ishga tushirilishi kerak bo'lgan Galileo loyihasiga bo'lgan. Dastlab, Galiley sof Evropa tarmog'i sifatida yaratilgan, ammo Yaqin Sharq va Janubiy Amerikadagi davlatlar uni yaratishda ishtirok etish istagini bildirishgan. Shunday qilib, tez orada CLO global bozorida "uchinchi kuch" paydo bo'lishi mumkin. Agar ushbu tizim mavjud bo'lganlar bilan mos bo'lsa va katta ehtimol bilan, iste'molchilar faqat foyda ko'radi - sun'iy yo'ldoshlarni qidirish tezligi va joylashishni aniqlash aniqligi oshishi kerak.