|
|
ГЛОНАСС-GPS-GALILEO сравнительные характеристики. ГЛОНАСС сравнительные характеристики. Навигационные системы gpsglonassgallileo. Принципы работы, общие и сравнительные характеристики
Навигационные системы GPS-GLONASS-GALLILEO. Принципы работы, общие и сравнительные характеристики.
В настоящее время в мире, помимо Глобально навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС и GPS, Китай и страны Европейского союза проводят работы по развертыванию ГНСС Beidou и Galileo. Япония и Индия разворачивают региональные навигационные спутниковые системы, названия которых представлены на слайде (QZSS и IRNSS соответственно).
Для начала рассмотрим Глобальную навигационную спутниковую систему ГЛОНАСС
Система ГЛОНАСС предназначена для определения местоположения, скорости движения и точного времени морских, воздушных, сухопутных транспортных средств и других видов потребителей. Она разрабатывалась и внедрялась как система двойного назначения, в первую очередь, для обеспечения национальной безопасности России, а также для решения гражданских научных и производственных задач.
Система ГЛОНАСС создавалась с начала 70-х годов большой кооперацией научных гражданских и военных организаций. Первые космические аппараты серии ГЛОНАСС были выведены на орбиты 12 октября 1982 года.
В декабре 1995 года было завершено полное развёртывание орбитальной группировки системы ГЛОНАСС, что позволило создать сплошное глобальное навигационное поле вплоть до высот 2000 км.
Система ГЛОНАСС одобрена международными организациями морского флота и гражданской авиации, как один из элементов Глобальной навигационной спутниковой системы наряду с американской системой GPS. В 1994 году система ГЛОНАСС запатентована в США.
Задачи, возложенные на систему ГЛОНАСС:
создание общеземной геодезической и геоцентрической систем координат;
распространение единой глобальной высокоточной шкалы времени;
создание общеземной сети слежения за современными движениями земной коры;
координатно-временное обеспечение, которое включает в себя:
операции в космическом пространстве;
международную службу вращения Земли;
процесс дистанционного зондирования Земли, осуществляемого в интересах картографирования планеты, мониторинга экологического состояния её поверхности и атмосферы;
работы, реализуемые методом спутниковой альтиметрии с целью слежения за уровнем мирового океана, изучения его физической поверхности, в частности морской топографической поверхности, а также изучения закономерностей глобальной циркуляции водных масс.
Основу системы ГЛОНАСС составляют три сегмента:
космический сегмент;
сегмент управления;
сегмент потребителей.
Космический сегмент включает 24 спутника, излучающих непрерывные радионавигационные сигналы, которые формируют сплошное радионавигационное поле на поверхности Земли и околоземном пространстве.
В системе ГЛОНАСС используются навигационные космические аппараты, вращающиеся по круговой геостационарной орбите на высоте 19100 км. Период обращения спутника вокруг Земли равен в среднем 11 часам 45 минутам. Время эксплуатации спутника — 5 лет; за этот период параметры орбиты спутника не должны отличаться от номинальных значений более чем на 5 %.
Сегмент управления — наземная система управления, предназначенная для контроля функционирования, непосредственно управления и информационного обеспечения сети спутников.
Сегмент потребителя обеспечивает определение пространственных координат, вектора скорости, текущего времени и других навигационных параметров в результате приёма и обработки радиосигналов, принимаемых от спутников. Из этих трёх частей последняя, а именно аппаратура пользователей, самая многочисленная.
Система ГЛОНАСС является беззапросной, поэтому количество потребителей системы не ограничено. Помимо основной функции — навигационных определений, — система позволяет производить высокоточную взаимную синхронизацию стандартов частоты и времени на удалённых наземных объектах и взаимную геодезическую привязку.
Глобальная система позиционирования GPS
История создания Global Positioning System (GPS) ведёт своё начало с 1973 года, когда Управление совместных программ, входящее в состав Центра космических и ракетных исследований США, получило указание Министерства обороны США разработать, испытать и развернуть навигационную систему космического базирования.
Разработка концепции построения и архитектуры GPS заняла примерно 5 лет, и уже в 1974 году фирма Rockwell получила заказ на изготовление первых восьми космических аппаратов (КА) Block I для создания демонстрационной системы. Первый КА был запущен 22 февраля 1978 года, и в том же году Rockwell получила контракт на создание ещё четырёх КА.
Выделяют два важных этапа развёртывания системы GPS – фазу первоначальной работоспособности и фазу полной работоспособности. Первый этап начался в 1993 году, когда в составе насчитывалось 24 КА различных модификаций (Block I/II/IIA), готовых к использованию по целевому назначению. Переход во второй этап состоялся в июле 1995 года, после завершения всех лётных испытаний, хотя фактически система начала предоставлять услуги в полном объеме с марта 1994 года.
При проектировании GPS предполагалось, что точность навигационных определений при использовании будет в пределах 400 м. Реальная точность измерений оказалась в 10 и более раз выше – 15…40 м по координатам и доли метра в секунду по скорости. Возможность получения такой точности измерений вызвала в США опасения, что сигналы GPS могут быть использованы потенциальным противником, в том числе в системах высокоточного оружия.
GPS по своим функциональным возможностям аналогична российской системе ГЛОНАСС. Её основное назначение — высокоточное определение координат потребителя, составляющих вектора скорости и привязка к системной шкале времени. Аналогично отечественной, система GPS разработана для Министерства обороны США и находится под его управлением. Как и система ГЛОНАСС, GPS состоит из космического сегмента, наземного командно-измерительного комплекса и сегмента потребителей.
Орбитальная группировка GPS состоит из 27 навигационных космических аппаратов. Все они находятся на круговых орбитах с периодом обращения вокруг Земли равным 12 часам. Высота орбиты каждого спутника примерно равна 20 тыс. км.
Спутниковые системы местоопределения GPS и ГЛОНАСС разрабатывались как чисто навигационные системы, и эти функции они выполняют блестяще. Но эксплуатация навигационных спутниковых систем, в первую очередь GPS, показала неоценимые возможности систем GPS и ГЛОНАСС в определении высокоточных координат для геодезии, геофизики, космоса, авиации и т. д.
Спутниковая навигационная система Galileo
Глобальная навигационная спутниковая система Galileo создана Европейским Союзом для обеспечения независимости стран членов в сфере Координатно-временное и навигационное обеспечение. Европейская программа по созданию ГНСС официально была утверждена в 1994 году, когда Европейский совет потребовал от Европейской комиссии предпринять шаги по развитию информационных технологий, включая и спутниковую навигацию. В 1999 году Европейский проект по созданию ГНСС получил условное название Galileo в честь итальянского астронома Галилео Галилея.
Экспериментальные спутники были запущены на орбиту 28 декабря 2005 года. Основная задача спутников состояла в оценке точностных характеристик навигационных радиосигналов Galileo во всех частотных диапазонах, а также - в тестировании навигационной полезной нагрузки.
Два первых навигационных КА были запущены 20 октября 2011 года с помощью ракеты «Союз-СТБ» с космодрома в Куру. Технология выведения КА Galileo предполагает групповые запуски по два КА на российской ракете-носителе «Союз» и по четыре КА на европейской ракете «Ариан-5».
Орбитальное построение Galileo предполагает, что на трех круговых орбитах высотой 23 222 км, периодом обращения 14 ч, наклонением 56˚ будет 30 КА. По целевому назначению используются 24 КА, по 2 КА в каждой орбитальной плоскости являются резервными. Такая конфигурация группировки была выбрана, исходя из гарантированного обеспечения требований по точности и доступности при минимальных затратах на коррекцию орбиты.
Полностью развёрнутая Galileo обеспечит работу трех режимов навигационного обслуживания и предоставит следующие виды навигационных услуг:
открытая услуга — открытые сигналы, без абонентской и другой платы, доступные всем видам потребителей;
коммерческая услуга — зашифрованный сигнал, доступ к двум дополнительным сигналам, более высокая скорость передачи данных.
услуга с регулируемым государством доступом - для координатно-временного обеспечения регламентированных пользователей
Далее приведена наглядная таблица сравнения характеристик.
ПАРАМЕТРЫ
|
ГЛОНАСС
|
GPS
|
GALILEO
|
Количество спутников
|
24
|
27
|
30
|
Количество орбитальных плоскостей
|
3
|
6
|
3
|
Высота орбиты
|
19 100 км
|
20 200 км
|
23 222 км
|
Наклон орбитальных плоскостей
|
64,8°
|
55°
|
56°
|
Радиус орбиты
|
25 420 км
|
26 560 км
|
29 640 км
|
Период
|
11 ч 15 мин 44 с
|
11 ч 58 мин
|
14 ч 4 мин 45 с
| |
|
|
Скачать 22.76 Kb.