Модернизация Глобальной Навигационной Спутниковой Системы (ГНСС)

Галилео
GPS + ГЛОНАСС + Loran C + ЧАЙКА
GNSS + Дифференциальные подсистемы

L2 для гражданских потребителей;
использование частоты L5 для гражданской авиации;
увеличение излучаемой мощности КА;
использование новых видов М-кодов для санкционированных военных потребителей;
увеличение сроков службы КА;
увеличение числа КА в созвездии (до 36);
включение в состав космического созвездия геостационарных или низкоорбитальных спутников;
автономное эфемеридно-временное обеспечение КА;
увеличение числа контрольно-измерительных пунктов в наземном сегменте;
увеличение частоты загрузки данных эфемеридно-временного обеспечения на КА;
непрерывный мониторинг целостности системы;
уменьшение стоимости и увеличение надежностно—точностных характеристик аппаратуры потребителей.

неработающих спутников (6 спутников)
Включение в состав космического сегмента GPS геостационарных спутников

Применяемые решения

На программу модернизации GPS выделено
более 50 млрд. долл. США в 2010 г

применения GPS оценивался в 8,5 млрд. долл. США в 2000 г.

Информационно-аналитическом центре ЦНИИмаш

в год на спутник)
Уязвимость приемников GPS от состояния ионосферы (до 20 м, двухчастотный режим)
Уязвимость приемников GPS к неумышленным помехам (1 вт – 10 км)
Уязвимость приемников GPS к умышленным помехам
Уязвимость приемников GPS от других электронных средств, работающих в диапазоне УВЧ (ГЛОНАСС, Галилео, суд. УКВ)
Уязвимость приемников GPS при планируемом выводе системы из строя (зональная работа системы)
Комбинирование причин и др.

орбиты с общим числом спутников не менее 18.

«Глонасс-М» и «Глонасс-К»;
- Использование двух диапазонов L1 1600 МГц и L2 1250 МГц ;
- Использование радиосигнала в диапазоне L3 1200 МГц ;
- Использование диапазона L5 1176 МГц;
- Использование дифференциальных поправок;

глобальной спутниковой системы местоопределения и мобильной связи, включая стандарты сотовой связи GSM, UMTS

Система Galileo – это европейская глобальная навигационная спутниковая система под гражданским управлением. Орбитальная группировка системы Galileo будет состоять из 30 навигационных спутников, расположенных в трех плоскостях на высоте около 23222 км с наклонением орбит 56 градусов. Система Galileo будет совместима с системами GPS и ГЛОНАСС.

приемник системы ГАЛИЛЕО;
коммерческий режим (Commercial)
дополнительные услуги за плату (доступ с использованием ключей), возможно получить:
сертификацию гарантированной работы;
предупреждение о целостности системы;
сигналы точного времени;
данные модели ионосферных задержек;
дифференциальные поправки и др.
коммунальный режим (Public-Utility).

плоскости, скорости - 20 см/с, времени - 0,1 с... 50 нс
Стоимость разработки ГАЛИЛЕО совместно с EGNOS оценивается в 3250 млн.евро
Расходы на эксплуатацию систем EGNOS и ГАЛИЛЕО составят, соответственно, 25 млн. и 250 млн.евро
Ввод в эксплуатацию системы ГАЛИЛЕО возможен к 2012 г.

в трех плоскостях (высота 36000 км, наклонение 55 град) и
27 спутников в трех плоскостях на средних орбитах (высота 21500 км, наклонение 55 град).
Всего 35 спутников.

2 этапа:
1 этап (план к 2015 г.) для региональных -12 спутников
(5 ГЕО, 3 КА на 36 тыс.км, 4 КА на 21,5 тыс.км.
- 2 этап – (по плану к 2020 г.) расширяется до 35 КА.

Наземный сегмент:
- Главная станции управления;
Станций закладки информации и станций мониторинга.
Информации о количестве и местонахождении станций не приводится.
В Compass-M1 использовалось 5 командно-измерительных станций.
Отслеживать менее 35% дуги спутника.
Система будет полностью совместима с ГЛОНАСС, Galileo и GPS.

КОМПАС;
совместное использование систем
использование широкозонных дифференциальных систем WAAS, EGNOS, MSAS, GAGAN (Индия), СДКМ (Россия) (СДКМ – Система Дифференциальной Коррекции и Мониторинга).

GNSS-приемник R1 фирмы Trimble

Двухантенный ГНСС-приемник FlexPak6D фирмы NovAtel

«Интеграция» работает по сигналам
ГЛОНАСС, GPS , «LORAN-C», «Чайка» ,
EUROFIX и RTCM SC-104.

подсистема доведения корректирующей информации до потребителей;
наземные закладочные станции;
подсистема информационного обмена.

13 опорных станций : Ленинградская обл. (Пулково и Светлое), Москва (ЦДКМ, Менделеево, 32 ГНИИ), Геленджик, Кисловодск, Красноярск, Норильск, Новосибирск, Иркутск, в Петропавловск-Камчатский. Планируется расширение.
Дальнейшее развитие системы в пунктах за рубежом: Антарктида (Новолазаревская), Австралия (Брисбен), Никарагуа (Манагуа), Бразилия (Натал) и Индонезия (Джакарта).

зоне (открытое море и прибрежные воды) точность судовождения не хуже 4% от расстояния до ближайшей навигационной опасности с максимумом 4 мили при наибольшем времени от момента последней обсервации;
- во второй зоне (подходы к портам и портовые воды, а также уcкости, в которых ограничена свобода маневрирования судов) погрешность определения координат места должна быть менее 10 м с вероятностью 0,95 (δ < 5 м).
- задержка в оповещении выхода из строя ИСЗ системы ГНСС должна быть менее 10с.

радиомаяков;
- локальные дифференциальные подсистемы на базе наземных станций автоматической идентификационной (информационной) системы (АИС);
- региональные дифференциальные подсистемы на основе объединения в общую цепь локальных дифференциальных подсистем и передачи поправок и альманаха цепи в СВ диапазоне;
- региональные дифференциальные подсистемы на основе сети наземных контрольных пунктов и передачи поправок и альманаха сети с помощью системы связи ИНМАРСАТ-С;
- квазиглобальная дифференциальная система на основе широкозонных дифференциальных систем с передачей поправок с помощью геостационарных спутников с форматом сигналов GPS;
- глобальная дифференциальная система на основе широкозонных дифференциальных систем с передачей поправок с помощью низкоорбитальных спутниковых систем связи.

в СВ диапазоне волн.
Дальность действия в пределах 100...300 км.
Информация в стандарте RTCM-104 версия 2.0.
В DGPS используются кадры 1, 2, 3, 5, 6, 7, 16 типов, в ДГЛОНАСС - кадры 31, 32, 33, 34, 35, 36 типов.
в DGPS координаты контрольных пунктов в WGS-84, а в ДГЛОНАСС - в ПЗ-90.

Шепелевский);
Новороссийская на мысе Дооб;
Темрюкская на РЦ ГМССБ Темрюк;
Туапсинская ККС на мысе Кодош;
подходах к портам Балтийск и Калининград, в порту Балтийск;
Астраханская , пост №2 Волго-Каспийского канала;
Каспийская, п. Махачкала;
Баренцева моря, п-ов Рыбачий, маяк Цып-Наволок;
Архангельская , маяк Мудьюгский.
Залив Петра Великого, мыс Поворотный;
маяк Ван-дер-Линда;
п. Петропавловск Камчатский;
Сахалинская , в п. Корсаков;
на острове Олений;
на р. Енисей, Липатниковский перекат;
на мысе Стерлигова.
о-в. Столбовой, о. Каменка, мыс Андрея.

Контрольно-корректирующие станции:
- изделие «СН-3500», «СН-3510», ЗАО «КБ «НАВИС»;
- изделие «14Ц840», ОАО «НИИ КП»;
- изделие «АКВА-Станция», ЗАО «Транзас»;
- передающие устройства - радиомаяки «Янтарь-2М-200», «Янтарь-2М-400» и «Янтарь-1000».
Приемники корректирующей информации «ПКИ-2», ЗАО «Техномарин» и ПКИ изделие «14Ц815» ЗАО «КБ «НАВИС».

Речные ККС в Волгограде, Ростове-на-Дону, Нижнем Новгороде, Казани, Саратове, Самаре, Перми, Красноярске, Иркутске, Омске, Ханты-Мансийске, Печоре, Подкаменной Тунгуске.

ОВЧ диапазоне передает циркулярное сообщение № 17. В соответствии с RTCM-104 вер. 2.0, передаются дифференциальные поправки. По запросу судовой станции (сообщение № 15) в циркулярном сообщении № 17 содержатся данные для работы судовых приемников в дифференциальном режиме
Дальность действия около 80 км при высоте установки антенны 100 м

Радиус действия 1000 км от одной станции. Скорость передачи данных 70, 175 бит/с. Информация передается в последних шести импульсах систем Loran-C/Чайка. Точность определения места будет составлять около 5 м. Опытная станция в г. Брянск. Погрешность определения места на расстоянии 1000 км - составила 3,37 м (2 СКО), на расстоянии 500 км - составила 2,48 м.

дифференциальных подсистем и передачи поправок и альманаха цепи в СВ-диапазоне

Три сети контрольных пунктов по Атлантическому (13), Юго-Восточному (7) и Тихоокеанскому (8) побережьям США.
Сеть в районе Великих озер США (10 ККС)
Передается информация о десяти ближайших ККС

передачи поправок, и альманаха сети с помощью системы связи ИНМАРСАТ-С

Подсистема DGPS StarFix (фирма Fugro) - 60 ККС охватывает район радиусом до 2000 км. Район охвата - все континенты за исключением части Африки и азиатской части России. Поправки и альманах сети передаются четырьмя геостационарными ИСЗ на частотах ИНМАРСАТ-С в диапазоне частот 1626,5... 1646,5 МГц, скорость передачи данных 1200 бит/с. Информация передается в стандарте RTCM-104 версия 2.0. Для передачи используются кадры 1. 3, 16 типов, цикл передачи данных ~ 3 с. Прием поправок производится с помощью СЗС ИНМАРСАТ-С
Региональная подсистема DGPS SkyFix предназначена для обслуживания районов, в которых ведется добыча, использование, наблюдение и исследование природных ресурсов. Фирма Racal Survey Limited арендует каналы передачи на четырех спутниках систем связи ИНМАРСАТ-С

с форматом сигналов GPS с помощью геостационарных спутников

WAAS (США)
EGNOS (Россия, Германия)
МТSAS (Япония)
GAGAN (Индия)
СДКМ (Россия)

3 ведущих станции
24 разнесенных контрольных пункта,
три геостационарных спутника,
6 станций связи
24 спутника GPS

Ионосферные поправки

поправок с помощью низкоорбитальных спутниковых систем связи

Использование низкоорбитальных спутниковых систем связи, например, ГЛОБАЛСТАР, для передачи поправок широкозонных систем позволит обеспечить глобальные местоположения судов с высокой точностью без исключения северных и южных широт выше 75°С
Использование альтернативных систем ТУРАЙЯ, АЙКО, ИРИДИУМ, АРГОС, ОРБКОММ, ГОНЕЦ

2,5 м
Суммарная погрешность измерения квазидальности при работе приемников в дифференциальном режиме - 2,28 м
Среднеквадратическая погрешность измерения квазидальности ГАЛИЛЕО – 2,5 м
Среднеквадратическая погрешность измерения квазидальности ГЛОНАСС (на начальной стадии после развертывания системы) - 5,0 м
Суммарная погрешность измерения квазидальности при работе в широкозонных системах WAAS, EGNOS, MSAS, GAGAN, СДКМ - 1,6 м

- система мгновенного позиционирования (для спутников), в которой в качестве источников сигналов будет использоваться рентгеновское излучение пульсаров;
- роль спутников в будущем будут выполнять высокостабильные сигналы рентгеновских пульсаров.