Глобальные навигационные спутниковые системы в том виде , в котором они существуют и используются сейчас , зародились в начале 1970‐х годов , когда Советский Союз и США практически в одно время начали разработку систем ГЛОНАСС и GPS ( Global Positioning System ) 1 . В настоящее время каждая из этих систем имеет на орбите полноценную орбитальную группировку навигационных космических аппаратов , которые обеспечивают предоставление услуг в глобальном масштабе .
Принцип работы глобальных навигационных спутниковых систем основан на измерении расстояния от антенны на объекте , координаты которого необходимо получить , до спутников , положение которых известно с большой точностью . Высокие эксплуатационные характеристики системы достигаются путем скоординированного функционирования трех основных сегментов :
• Космический сегмент – созвездие спутников , находящихся в нескольких орбитальных плоскостях , формирующих и передающих значительный объем радионавигационных сигналов ( в настоящее время система ГЛОНАСС имеет 24 спутника , а система GPS – 32 ).
• Наземный сегмент – центр управления , командно-измерительный комплекс , сеть контрольных базовых станций , – выполняет задачи управления спутниками , загрузки , коррекции и синхронизации данных .
• В пользовательский сегмент входит разнообразная аппаратура наземных , морских , авиационных и космических потребителей , предназначенная для приема и декодирования спутниковых сигналов , обработки измерений и предоставления информации пользователю .
Орбитальная структура системы спутников строится таким образом , чтобы для большинства потребителей постоянно были видны как минимум четыре спутника . Их взаимное расположение обеспечивает необходимые точностные характеристики сигнала . При использовании трех спутников определение координат затруднено из-за ошибок , вызванных расхождением времени спутников и аппаратуры пользователя , поэтому необходим четвертый показатель , учитывающий смещение по времени . Типичное количество доступных потребителю спутников обычно достигает 6 – 10 в системе ГЛОНАСС и 8 – 12 – в системе GPS .
Возможность аппаратуры потребителя совмещать информацию ГЛОНАСС и GPS позволяет довести количество види‐
1
Полное название – NAVSTAR GPS ( англ . NAVigation Satellites providing Time And Range – навигационные спутники , обеспечивающие измерение времени и расстояния , Global Positioning System – глобальная система позиционирования ), однако чаще всего американская система спутниковой навигации именуется просто GPS . мых спутников до 15‐ти ~ 20‐ти , что значительно повышает скорость определения координат и способно увеличить точность позиционирования до нескольких сантиметров . Поэтому интеграция спутниковых систем выгодна конечному потребителю , особенно для решения задач , требующих скоростное и высокоточное позиционирование .
Технические характеристики российской навигационной спутниковой системы
Спутниковая группировка ГЛОНАСС развернута в трех орбитальных плоскостях , разнесенных относительно друг друга на 120 ° по абсолютной долготе восходящего узла ( рис . 1 ). На каждой из орбит равномерно распределены по восемь спутников , совершающих за сутки около двух оборотов вокруг Земли . Орбиты являются близкими к круговым , имеют условные номера 1 , 2 и 3 , возрастающие по направлению вращения Земли . Нумерация позиций спутников производится по порядку их последовательности на орбите в определенный момент
Количество спутников 24 Высота орбиты
19100 км Количество плоскостей 3 Большая полуось Период
25420 км 11 ч 15 мин 44 с
Наклонение 64 , 8 °
Рис . 1 . Структура и параметры орбитальной группировки системы ГЛОНАСС
Основное предназначение ГЛОНАСС – глобальная и оперативная навигация наземных , морских , воздушных и низкоорбитальных космических объектов . Термин « глобальная оперативная навигация » означает , что подвижной объект , оснащенный приемной навигационной аппаратурой , может в любом месте приземного пространства и в любой момент времени определить параметры своего движения – три координаты и три составляющие вектора скорости . Система находится в ведомстве Министерства Обороны РФ и имеет статус системы двойного – военного и гражданского – назначения . Федеральными органами исполнительной власти , ответственными за ее использование , поддержание и развитие , являются Министерство обороны РФ и Федеральное космическое агентство .
11