Глобальные Навигационные Спутниковые Системы

Как это работает?

Слова GPS, ГЛОНАСС, GALILEO известны многим из новостей, журналов или Интернета. Некоторые даже знают их основные принципы работы, но до сих пор вокруг этих технически сложных систем много мифов, а разные толкования в различных источниках вместо полной ясности вносят ещё больше сумятицы. Каким образом работает спутниковая навигационная система? Из каких подсистем состоит? Какие данные передаёт спутник? Точность определения местоположения? Чем отличается гражданский и военный сигнал? Вопросов возникает много. Конкретный ответ сегодня найти сложно. Отвечают либо дилетанты, высказывая своё мнение, либо учёные, которые написали ряд научных трудов, прочитать которые дано не каждому. Мы обратились за помощью к научной литературе, официальным документам и попросили экспертов в области навигационных систем прокомментировать эти статьи и труды и, получив огромную информацию, попытались в простой и максимально доступной форме разобраться в столь непростом и достаточно закрытом вопросе.

Для начала нам придётся разобраться в терминологии и в основных понятиях, и дать им точное определение.

Позиционирование – определение своего местоположения в пространстве

GPS — Глобальная Система Позиционирования (Global Positioning System — англ.)

GNSS — Глобальная Навигационная Спутниковая Система (Global Navigation Satellites System — англ.)

NAVSTAR — измерение времени и расстояния от навигационных спутников (NAVigation Satellites providing Time And Range — англ.)

ГЛОНАСС — Глобальная Навигационная Спутниковая Система

Эфемерида — спрогнозированные параметры орбиты и их производные.

Альманах – набор сведений, о текущем состоянии навигационной системы в целом, включая загрублённые эфемериды применяемые для поиска видимых спутников и выбора оптимального созвездия и содержащих сведения.

Навигационные сообщения — передаваемые спутником пакетные данные, содержащие эфемериду с метками времени и альманахом.

На сегодняшний день в научной и другой специализированной литературе, а так же во многих официальных документах, аббревиатуру GPS относят исключительно к американской системе NAVSTAR, хотя изначально предполагалось, что так будут называть все глобальные спутниковые системы позиционирования. Спутниковая система NAVSTAR изначально разработана для нужд американского военного ведомства на долгие годы стала законодателем в области новых навигационных технологий по всему миру и первой доступной гражданскому пользователю системой спутникового позиционирования. В СССР все работы над системой ГЛОНАСС были засекречены, а в момент распада сверхдержавы, развалились и многие отлаженные механизмы по разработке, выпуску и применению навигационных технологий. В России почти на десять лет забыли не только про навигационные технологии, но и про обороноспособность страны в целом, а космодром Байконур стал принадлежать бывшей «братской» республике. NAVSTAR и по сей день остаётся единственной полностью развёрнутой глобальной спутниковой системой и применяется для определения местоположения во всём мире. Но только военные США могут использовать главный «козырь» этой системы — высокоточное наведение оружия массового поражения и другого вооружения на цель, а все гражданские пользователи во всём мире, включая пассажирские самолёты и корабли, могут по решению Министерства Обороны США быть отключены от возможности принимать сигнал с американских навигационных спутников. Эта монополия не устраивает большинство учёных из России, Европы, Индии, Китая и Японии, которые разрабатывают собственные системы спутникового позиционирования и в международных документах все системы, включая GPS, получили аббревиатуру — GNSS (Global Navigation Satellites System (англ.) — Глобальная Навигационная Спутниковая Система). Американская же система NAVSTAR стала GPS NAVSTAR или чаще просто GPS.

Теперь, когда мы немного разобрались в терминологии, перейдём к общему устройству глобальных спутниковых систем на примере американской NAVSTAR и российской ГЛОНАСС.

Эти навигационные спутниковые системы имеют много общего:

• 1. Назначение спутниковых систем
• 2. Общий номинальный состав спутниковых систем
• 3. Принцип работы спутниковых систем
• 4. Ведомственная принадлежность спутниковых систем

Также имеется множество различий, которые и дают дополнительные преимущества при использовании разных навигационных систем гражданскими пользователями. О различиях, достоинствах и недостатках разных систем мы поговорим в следующих выпусках журнала.