Супутникова навігація

Файл:Navstar-2.jpg

«Navstar-GPS», супутник другого покоління

Супутникова система навігації (англ. GNSS - Global Navigation Satellite System) — комплексна електронно-технічна система, що складається з сукупності наземного та космічного обладнання, та призначена для позиціонування (визначення місцезнаходження у географічній системі координат), точного часу, а також параметрів руху (швидкості та напрямку руху та ін.) для наземних, водних та повітряних об'єктів.

Загальні елементи

Загальні елементи супутникової системи навігації:

• Орбітальна група, що складається з декількох (від 2 до 30) штучних супутнків Землі, що випромінюють спеціальні радіосигнали;
• Наземна система керування і контролю, що містить блоки вимірювання поточного положення супутників і передачі на них отриманих даних для корегування інформації про їх орбіти;
• Приймальне клієнтське обладнання (геодезичні, картографічні або навігаційні GNSS-приймачі), що використовуються для визначення координат;
• Опціонально: наземна система радіомаяків, що дозволяє значно підвищити точність визначення координат.
• Опціонально: інформаційна радіосистема для передачі користувачам поправок, що дозволяють значно підвищити точність визначення координат.

Принцип дії

Принцип дії супутникових систем навігації полягає на вимірюванні відстані від антени на об'єкті (координати якого необхідно отримати) до супутників, положення яких в поточний проміжок часу відомо з великою точністю. Таблиця положень усіх супутників має назву альманах, який повинен бути у кожному супутниковому приймачі до початку вимірювань. Як правило, приймач зберігає альманах в пам'яті з часу останнього вимикання і, якщо він не застарів, миттєво використовує його. Кожний супутник передає в своєму сигналі весь альманах. Таким способом, образом, знаючи відстані до декількох супутників системи, за допомогою звичайних геометричних побудов, на основі альманаху, можна вирахувати положення об'єкту в просторі.

Метод вимірювання відстані від супутника до антени приймача базується на визначеності швидкості поширення радіохвиль. Для реалізації можливості вимірювання часу радіосигналу, що поширюється, кожний супутник навігаційної системи випромінює сигнали точного часу, використовуючи точно синхронізовані з системним часом. При роботі супутникового приймача, його годинник синхронізується з системним часом, і при подальшому прийманні сигналів обчислюється затримка між часом випромінювання, що міститься у самому сигналі, і часом приймання сигналу. Маючи цю інформацію, навігаційний приймач вираховує координати антени. Вся решта параметрів руху (швидкість, курс, пройдена відстань) обчислюється на основі вимірювання часу, який об'єкт витратив на переміщення між двома або більше точками з визначеними координатами.

Сучасний стан

В теперішній час працюють або готовляться до розгортання наступні системи супутникової навігації:

GPS

Належить міністерству захисту США. Цей факт, за думкою більшості держав є її головним недоліком. Пристрої, що підтримують навігацію по GPS є найбільш розповсюдженими у світі. Також відома під більш ранішньою назвою NAVSTAR.

ГЛОНАСС

Належить міністерству захисту Росії. Система, по заявам розробників наземного обладнання, буде мати декілька технічних переваг порівняно з GPS. Після 1996 року супутникове угрупування зменшувалося, і до 2002 року практично повністю прийшла до занепаду. Була повністю поновлена тільки в кінці 2011 року. Відмічається мала розповсюдженість клієнтського обладнання. До 2025 року передбачена глибока модернізація системи.

Galileo

Європейська система, що знаходиться на етапі створення супутникового угрупування. Планується повністю розгорнути супутникове угрупування до 2020 року.

Бейдоу

Розгорнута Китаєм підсистема GNSS призначена для використання тільки у цій країні. Особливість — невелика кількість супутників, що знаходяться на геостаціонарній орбіті.

На 28 грудня 2012 року виведено на орбіту Землі шістнадцять навігаційних супутників, з яких використовується за призначенням 11.

Згідно з планами, до 2012 року вона зможе покривати Азіатсько-Тихоокеанський регіон, а до 2020 року, коли кількість супутників буде збільшено до 35, система «Бейдоу» зможе працювати як глобальна. Реалізація цієї програми почалася в 2000 році. Перший супутник вийшов на орбіту в 2007-ому.

IRNSS

Індійська навігаційна супутникова система, в стані розробки. Пропонується для використання тільки у цій країні. Перший супутник був запущений в 2008 році.

QZSS

Первісно японська QZSS була замислена у 2002 р. як комерційна система з набором послуг для мобільного зв'язку, мовлення і широкого використання для навігації в Японії і сусідніх районах Південно-Східної Азії. Перший запуск супутника для QZSS був запланований на 2008 р. В березні 2006 японський уряд об'явив, що перший супутник не буде призначений для комерційного використання і буде запущений цілком на бюджетні кошти для відпрацювання прийнятих рішень в інтересах забезпечення рішення навігаційних завдань. Тільки після успішного закінчення іспитів першого супутника почнеться наступний етап і наступні супутники будуть в повній мірі забезпечувати запланований раніше обсяг послуг.