В условиях необходимости обеспечения конкурентоспособности и постоянно растущих требований потребителей перспективы развития глобальных навигационных систем связываются прежде всего с модернизацией и улучшением тактико-технических характеристик космического сегмента. Сегодня российская орбитальная группировка переживает процесс обновления и совершенствования. С 2010 года выводятся на орбиту спутники третьего поколения « Глонасс-К », имеющие примерный срок активной службы – 10 лет. Также в структуре спутниковой группировки пока еще остаются аппараты старой серии « Глонасс-М »( с активным рабочим ресурсом около 7 лет, которые постепенно будут замещены улучшенными аппаратами третьего поколения.
В конце 2017‐го – начале 2018 года планируется произвести запуск первого спутника поколения « Глонасс-К2 », оснащенного водородными атомными часами, которые позволят повысить точность измерений и позиционирования в 2 – 4 раза. Также аппараты « Глонасс-К2 » получат усовершенствованный комплекс БИНК-К2, сочетающий в себе функциональность бортового источника навигационного сигнала и бортовой аппаратуры межспутниковых измерений. В дополнение к действующим сигналам аппаратура БИНК-К2 формирует пять новых, с кодовым разделением – это также повышает точность позиционирования и помехоустойчивость системы. Кроме того, почти в два раза увеличена пропускная способность межспутниковой радиолинии, улучшены массогабаритные параметры, а срок службы космического аппарата нового поколения вырос до двенадцати с половиной лет. Причем при создании бортового оборудования новых космических аппаратов применяется российская элементная база.
Основной метод обеспечения точности спутниковых измерений
Наземный комплекс управления орбитальным сегментом ГЛОНАСС осуществляет контроль правильности функционирования, непрерывного уточнения параметров орбит, управления и информационного обеспечения всех космических аппаратов системы и состоит из следующих взаимосвязанных стационарных элементов:
• Центр управления системой( Краснознаменск, Московская область);
• Центральный синхронизатор, формирующий условную непрерывную шкалу времени системы и опорные сигналы для беззапросных измерительных станций. Основой для формирования единой шкалы системного времени ГЛОНАСС является водородный стандарт частоты;
• Сеть контрольных станций, рассредоточенных по всей территории России и составляющих Российскую систему дифференциальной коррекции и мониторинга.
Рис. 3. Размещение станций Российской системы дифференциальной коррекции и мониторинга [ 4 ]
Измерительные возможности существующих сегодня глобальных навигационных спутниковых систем позволяют удовлетворить потребности в навигационном обслуживании обширного круга потребителей. Но существуют задачи, которые требуют особенно высоких точностей навигации, например, взлет и посадка самолетов, судовождение в прибрежных водах, навигация вертолетов, автомобилей и другие. На точность определения потребителем своих координат, скорости движения и времени влияет множество факторов:
• Системные погрешности, вносимые аппаратурой космического комплекса;
• Погрешности, связанные с функционированием бортовой аппаратуры спутника и наземного комплекса управления, обусловленные в основном несовершенством частотно-временного и эфемеридного 2 обеспечения;
• Погрешности, возникающие на трассе распространения сигнала от космического аппарата до потребителя;
• Погрешности, обусловленные отличием скорости распространения радиосигналов в атмосфере Земли от скорости их распространения в вакууме, а также зависимостью скорости от физических свойств различных слоев атмосферы;
• Погрешности, возникающие в аппаратуре потребителя.
Кроме того, на точность навигационно-временного определения существенно влияет взаимное расположение навигационных спутников и потребителя. Количественной
2
В данном случае под эфемеридами имеются в виду текущие координаты спутников, составляющих орбитальную группировку глобальной навигационной системы. Эфемеридная информация – совокупность данных навигационного сообщения, получаемого потребителем с борта навигационного космического аппарата и позволяющая ему определять пространственные координаты, составляющие скорости движения и поправку часов. Эфемеридное обеспечение поддерживается комплексом технических и программных средств, выполняющих контроль орбит спутников с нескольких наземных контролирующих станций.
14 Морские информационно-управляющие системы, 2017 / No. 2( 12)