Радиолоцман Электроника en
расширенный поиск +
  

20-05-2019

Развитие навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС. Глобальные и региональные навигационные спутниковые системы. Часть 1

Журнал РАДИОЛОЦМАН, январь 2019

Юрий Петропавловский

Кроме хорошо известной GPS в мире эксплуатируются и другие навигационные спутниковые системы (НСС), в том числе и отечественная ГЛОНАСС. К глобальным НСС (ГНСС), обеспечивающим обслуживание потребителей в любой точке Земли, относятся GPS, ГЛОНАСС и Galileo, еще три НСС – BeiDou, QZSS и NAVIC, выполняют в основном региональные задачи. Прежде чем переходить к рассмотрению особенностей ГЛОНАСС и ее сравнению с GPS, имеет смысл коротко ознакомиться и с особенностями других НСС, с двумя из которых (Galileo, BeiDou) в России разрабатываются совместные навигационные решения. В Таблице 1 приведены самые основные характеристики действующих НСС. Приведем значения аббревиатур, используемых в таблице и специальной литературе.

Таблица 1. Основные характеристики действующих спутниковых навигационных систем
НСС Число КА Высота орбиты,
км
Виды услуг Частоты
сигналов,
МГц
Модуляция
GPS (США) 31
на август
2018 г.
20,200 SPS, PPS 1575.42
1227.6
1176.45
BPSK, BOC,
TMBOC
ГЛОНАСС (Россия) 24
на 2018 г.
19,100 SPS, PPS 1600.995
1248.06
1202.025
BPSK, BOC
Galileo (Евросюз) 26
на 2018 г.
23,222 OS, CS, PRS 1575.42
1272.75
1191.79
BOC, MBOC,
AltBOC
BeiDou (КНР) 36
на сентябрь
2018 г.
35,786 (BD-1);
21,528 (BD-2);
35,786 (BD-3)
OS, PPS,
региональные
1575.42
1191.79
1268.52
BOC, MBOC,
AltBOC, QPSK
QZSS (Япония) 4
на 2018 г.
32,000 SRS, передача
данных,
связь
1575.42
1227.6
1176.45
1278.75
BPSK, BOC
NAVIC (Индия) 8
на 2018 г.
35,786 SRS, PPS 1176.45
2492.028
BPSK, BOC
  • SPS (Standard Position Service) – услуги стандартного позиционирования. Предоставляются всем потребителям [GPS] бесплатно. Аналог в НСС Galileo – OS (Open Service). Следует особо отметить, что точность определения координат по услуге SPS по желанию владельца НСС GPS – Министерства Обороны США – и по другим причинам может быть снижена на определенных территориях, например, во время проведения военных операций.
  • PPS (Precise Position Service) – услуги точного позиционирования для санкционированных потребителей (в GPS – исключительно для вооруженных сил и федеральных агентов США и некоторых союзников).
  • CS (Commercial Service) – платные услуги для высокоточной навигации в НСС Galileo.
  • PRS (Public Regulated Service) – услуги с доступом, регулируемым государством в НСС Galileo.
  • BPSK (Binary Phase Shift Keying) – двухпозиционная фазовая манипуляция.
  • BOC (Binary Offset Carrier) – бинарная фазовая манипуляция с цифровой поднесущей.
  • TMBOC (Time Multiplexed BOC) – модуляция BOC с временным мультиплексированием.
  • MBOC, AltBOC – разновидности модуляции BOC.
  • QPSK (Quadrate Phase Shift Keying) – квадратурная фазовая манипуляция.

Коротко рассмотрим особенности создания и некоторые характеристики действующих НСС (кроме GPS и ГЛОНАСС) более подробно.

Galileo – глобальная НСС, созданная Европейским Союзом для обеспечения независимости стран-членов объединения в областях координатно-временных и навигационных приложений. В проекте участвуют и другие страны. Программа создания этой системы была официально утверждена Еврокомиссией в 1994 году. Работа велась в двух направлениях – создание систем функциональных дополнений существующих НСС GPS и ГЛОНАСС и создание собственной глобальной НСС на принципах государственно-частного партнерства. Первые экспериментальные спутники системы были выведены на орбиту в 2005 и 2008 годах.

Два первых рабочих космических аппарата (КА) запущены ракетой «Союз-СТ-Б» с космодрома Куру (Французская Гвиана) в октябре 2011 г, в дальнейшем КА Galileo запускались ракетами «Союз-ФГ» (Фрегат), «Союз-СТ-Б» и «Ариан-5» (с 2016 г). Полная орбитальная группировка должна состоять из 27 КА (3 резервных) на трех круговых орбитах высотой 23,229 км с периодом обращения 14 часов и наклоном 56°. Передатчики КА Galileo излучают сигналы с различной длительностью кода (4096, 5115, 10230 символов) со скоростью 50-500 бит/с и различными разновидностями модуляции BOC. Схема орбитальной группировки Galileo приведена на Рисунке 1.

Схема орбитальной группировки Galileo.
Рисунок 1. Схема орбитальной группировки Galileo.

Кроме услуг, перечисленых в таблице, НСС Galileo дополнительно предоставляет службы повышенной надежности (SoL) для авиации, судовой навигации и поисково-спасательной службы (SAR) для обеспечения приема сигналов бедствия.

Наземный комплекс управления Galileo состоит из сети станций различного назначения и двух центров управления в Германии и Италии. Станции управления сосредоточены в основном в Европе, отдельные станции расположены на других континентах (в основном на островах), в России и Азии станций нет. Кроме станций различного назначения НСС Galileo располагает специализированными центрами управления, испытаний и мониторинга в Бельгии, Франции, Нидерландах, Германии и Испании.

Навигационный приемник NL3333 производства компании НАВИА.
Рисунок 2. Навигационный приемник NL3333 производства компании НАВИА.

Поскольку НСС Galileo введена в эксплуатацию сравнительно недавно (официально 15 декабря 2016 г.), найти для нее практическое применение в массовых приложениях непросто, так этот рынок уже давно занят устройствами с GPS. Тем не менее, навигационные устройства с поддержкой Galileo уже не редкость, специализированные модули (чипсеты) для этой цели выпускают такие фирмы, как STMicroelectronics, MediaTek и другие, а также отечественная компания ООО «ПетроИнТрейд» под торговой маркой НАВИА. Для примера на Рисунке 2 показан один из таких модулей – современный навигационный приемник NL3333. Прибор выполнен в корпусе с габаритами 8.7 мм × 9.5 мм на базе чипсета МТ3333 фирмы MediaTek (Тайвань). Приемник обеспечивает работу с сигналами НСС GPS, ГЛОНАСС, Galileo, QZSS, а в перспективе и с BeiDou. Прибор отличается низким энергопотреблением (порядка 20 мА при напряжении питания 2.8 В) и высокой чувствительностью (–165 дБм). Точность определения координат без дифференциальных поправок составляет 3 метра.

Старт ракеты «Ариан-5» со спутниками Galileo.
Рисунок 3. Старт ракеты «Ариан-5» со спутниками Galileo.

К сожалению, в начале 2017 года выяснилось, что в КА спутниковой группировки вышли из строя 10 атомных часов, однако эта поломка не отразилась на работоспособности всей системы благодаря резервированию (при двух атомных часах на КА используются только одни). Расследование происшествия заняло несколько месяцев, и 25 июля 2018 года ракетой «Ариан-5» c космодрома Куру были успешно выведены на орбиту 4 спутника, а их общее число достигло 26. На Рисунке 3 показан старт «Ариан-5» со спутниками Galileo.

Окончание

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Рекомендуемые публикации по теме:
Статьи  »
Развитие навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС. Глобальные и региональные навигационные спутниковые системы. Часть 2
Статьи  »
Развитие навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС. История создания ГНСС GPS и ГЛОНАСС
Книги  »
Методы определения навигационных параметров подвижных средств с использованием спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС
Новости  »
NXP расширяет семейство телематической продукции, представив решение GloTOP для спутниковой системы ГЛОНАСС
Книги  »
Основы спутниковой навигации. Системы GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС

При перепечатке материалов с сайта прямая ссылка на РадиоЛоцман обязательна.

Приглашаем авторов статей и переводов к публикации материалов на страницах сайта.

Вебинар Литиевые ХИТы FANSO или что нужно знать инженеру о батарейках 20.06.2019
Уникальный подход MORNSUN к разработке DC/DC-преобразователей
Срезы ↓
Новая Инженерная Школа
Новая Инженерная Школа
Курсы и семинары для инженеров, технологов, разработчиков и конструкторов предприятий приборостроения.
Рейтинг@Mail.ru