Е. Мосин, С. Байбаков, А. Карасев
Дифференциальный режим работы спутниковых систем радионавигации
Для значительного повышения точности определения местоположения НАП на основе ССРН реализуются спутниковые дифференциальные подсистемы (ДПС) - широкозонные, региональные и локальные.
Широкозонные подсистемы включают в себя центр сбора и обработки информации, связанные с ним контрольно-корректирующие станции (ККС) и средства передачи данных. Точность определения координат по сигналам широкозонной ДПС в рабочей зоне составляет 3 - 10 м.
Региональные (специализированные) подсистемы создаются для обслуживания наиболее развитых в экономическом отношении районов с большим количеством потребителей и интенсивным трафиком (воздушным, автомобильным, железнодорожным), районов со сложными метеоусловиями, мест проведения изыскательских работ и т. д. Региональная ДПС включает в себя управляющую станцию, совокупность ККС, станций контроля и каналов передачи корректирующей информации. Точность определения координат по сигналам региональной ДПС составляет 3 - 10 м в рабочей зоне.
Локальные подсистемы предполагается развертывать в отдельных районах для решения частных технических, научных и оборонных задач, для проведения специальных (эпизодических) ведомственных работ. Этот тип ДПС обеспечивает дециметровую и выше точность в зонах радиусом до нескольких десятков километров. Намечено также создание мобильных вариантов локальных ДПС.
За несколько лет разработки и применения навигационных систем были обнаружены и развиты возможности дифференциального метода для решения целого ряда задач на качественно новом уровне.
Для реализации дифференциального режима требуется эталонная станция коллективного пользования, в которую входят эталонный приемник и передатчик корректирующей информации по каналам радиосвязи.
Старший помощник капитана с атомохода “Ямал”
(Северный флот) Дмитрий Лобусов в точке Северного полюса
Приемник располагается в точке с известными координатами. Он постоянно определяет по сигналам навигационных КА свои координаты, сравнивает их с точными значениями, вычисляет погрешности и ретранслирует их по радиоканалу на расстояние до 500 км ( в зависимости от вида радиосвязи). Все приемники, находящиеся в радиусе приема и способные работать в дифференциальном режиме, благодаря этим поправкам обеспечат точность местоопределения в реальном масштабе времени до единиц метров. Для задач точной геодезии, топографии и картографии после дополнительной обработки результатов измерений достигается точность в единицы сантиметров.
DGPS-приемник используется при съемке
Потребителями метода дифференциальной коррекции могут быть геодезисты, топографы и картографы, транспортники, милиция и ГАИ, “скорая помощь”, пожарные и другие службы, не говоря уже о традиционных потребителях навигационной информации - моряках и летчиках. Предполагается, что потребители дифференциальной корректирующей информации платят за предоставляемые услуги, покупая лицензии у владельца эталонной станции.
Наличие региональной эталонной станции позволит в зоне приема дифференциальных поправок обеспечить решение следующих задач:
- создание земельного кадастра;
- мониторинг природных ресурсов;
- позиционирование коммуникаций;
- управление транспортными парками;
- мониторинг и навигация дальнего наземного и морского транспорта;
- персональная навигация (туризм, альпинизм и т. п.);
- морская навигация;
- аэронавигация;
- сверхточное определение времени.
Анализ состояния российского рынка приемной аппаратуры спутниковой навигации
Складывающийся российский рынок оборудования ССРН отличается мнообразием предлагаемых навигационных приемников, что обусловлено большим спросом на аппаратуру во многих областях применения - от военных до гражданских.
В основу разработки отечественных приемников, способных работать в четырех режимах (“Глонасс”, GPS, совмещенный “Глонасс”/GPS и дифференциальный), положен модульный принцип, допускающий конструирование как автономных, так и устанавливаемых на любые средства передвижения изделий с различным числом каналов.
По сравнению с развитой сетью производителей и широким ассортиментом GPS-оборудования за рубежом приходится констатировать большое отставание России как по количеству фирм, занятых разработкой и производством “Глонасс”/GPS-аппаратуры, так и по разнообразию типов приемников и вариантов их исполнения.
Российский рынок GPS-оборудования лишь начинает складываться и по своему развитию пока несопоставим с международным. Во многом это связано с длительными ограничениями, существующими в области международных технических связей для отечественных разработчиков. В то же время ряд зарубежных фирм уже разработали и выпускают совмещенные приемники “Глонасс”/GPS и даже только “Глонасс”, сознательно идя на известные технические сложности, но зато увеличивая надежность приема навигационных сигналов (потенциальные прецизионные возможности обеих систем практически одинаковы).
Возрастание надежности в этом случае обуславливается как удвоением общего числа навигационных спутников (до 48), так и защищенностью аппаратуры пользователя от произвола владельцев систем - министерств обороны США и России (одновременное выключение обеих систем гораздо менее вероятно).
Среди наиболее известных типов зарубежных образцов приемной аппаратуры, работающих по обеих системам, можно отметить:
- двенадцатиканальный приемник GNSS фирмы 3S Navigation (масса 3 кг, размеры 135х225х120 мм, питание 12 В постоянного тока или 110/220 В переменного тока, мощность 25 Вт, точность измерений 10 м по горизонтали и 25 м по высоте, менее 5 см/с по скорости, возможна работа в дифференциальном режиме);
- восемнадцатиканальный приемник Ashtech Z18 фирмы Ashteck, двухчастотный восемнадцатиканальный геодезический приемоиндикатор типа 4000 SGL фирмы Trimble Navigation Ltd., работающий по сигналам спутниковой навигационной системы “Глонасс” как по точному коду, так и по коду пониженной точности.
Разработка приемоиндикаторов сигналов ССРН на ряде российских предприятий завершилась созданием нескольких образцов серий:
- “Шкипер” (для морских судов и наземного транспорта);
- “Гном” (для самолетов и вертолетов);
- “Репер” (для геодезистов);
- “Навис” (носимый и морской, авиационный и геодезический варианты);
- “Бриз” (носимый и морской варианты);
- “Интер” (может использоваться в наземном транспорте, на морских и речных судах и, в специальном исполнении, на самолетах и вертолетах);
- “Пеленг” (носимый вариант).
Работая как по сигналам ССРН “Глонасс”, так и по сигналам ССРН Navstar, эти системы обеспечивают лучшие характеристики по точности, надежности и непрерывности определения координат, чем при работе только по одной ССРН.
По крайней мере в ближайшее время на российском рынке спутникового навигационного оборудования доминирующее положение займет продукция ведущих зарубежных фирм, которая отличается меньшими габаритами и массой, удобством пользования, более высокой надежностью и меньшей ценой (примерно на 20 - 30%).
Нетрудно догадаться, что это значит для отечественной радионавигации. О критической ситуации в ее сегодняшнем развитии рассказано в журнале Connect! № 5/97, с. 70.
Обзор рынка зарубежной приемной GPS-аппаратуры приведен в статье Франка ван Диггелена “GPS для ГИС - аналитический обзор” (см. журнал “ГИС-обозрение”, № 3-4/95).
Началом широкого проникновения принимающей аппаратуры системы GPS на наш рынок можно считать 1991 г. В настоящее время ряд фирм-производителей спутникового навигационного оборудования имеют свои представительства в России: Trimble Navigation Ltd. (США), Magellan Corp. (США), Leica (США), Ashtech (США), Furuno (Япония), Sercel (Франция), Rockwell Int. (США), Japan Radio Company Ltd. (Япония) и др.
Успешно начинают эксплуатироваться на территории Российской федерации дифференциальные станции реального времени. Так, в Мурманске установлена станция фирмы Sercel, в Геленджике и на Сахалине - станции фирмы Trimble. Ожидается, что дальнейшее развитие получат сети дифференциальных станций для обслуживания уже существующих и потенциальных пользователей соответствующей аппаратуры.
Продолжение. Начало см. PC Week/RE, № 18/98, с. 32.
Окончание следует
