опрос

Будет ли Вам интересно помогать в развитии этого сайта на безвозмездной основе?

(1552 votes)

Please wait...

Авторизация
счетчики

Яндекс цитирования
наши гости

PostHeaderIcon Глобальные навигационные системы

Испокон веков проблема определения собственного местоположения волновала всех, кто перемещался по земной поверхности на большие расстояния — особенно в эпоху великих географических открытий, когда сотни людей отправлялись в «неведомые страны», наносили на карты новые континенты, прокладывали сухопутные и морские торговые пути...

Географическую широту при условии чистого неба можно было измерить с помощью секстанта. Измерение долготы представляло собой значительно более сложную задачу. Для ее решения использовались наблюдения покрытий звезд Луной, затмений спутников Юпитера. Эти методы подразумевали наличие хорошей погоды и стационарной площадки для установки приборов.

С наступлением космической эры древняя проблема путешественников и мореплавателей оказалась как никогда близка к своему решению. Уже опыт слежения за первым спутником в 1957 г. показал, что измерение доплеровского сдвига частоты радиосигнала, излучаемого движущимся по известной орбите передатчиком, может быть использовано для определения географических координат точки наблюдения. В 1958-59 гг. в Ленинградской военно-воздушной инженерной академии им. А.Ф.Можайского, Институте теоретической астрономии АН CCCP, Институте электромеханики АН CCCP двух морских НИИ и Горьковском НИРФИ проводились исследования по теме «Спутник», ставшие впоследствии основой для советской низкоорбитапьной навигационной спутниковой

системы «Цикада». В 1963 г. начались работы по ее построению. В 1967 г. на орбиту был выведен первый навигационный спутник «Космос-192».

Характерной чертой радионавигационных спутниковых систем первого поколения было применение низкоорбитальных искусственных спутников Земли (ИСЗ) и использование для вычисления координат объекта сигнала единственного видимого в данный момент спутника. В дальнейшем космические аппараты системы «Цикада» были оборудованы аппаратурой для обнаружения терпящих бедствие кораблей и самолетов.

Параллельно в Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса (APL, John Hopkins University, Baltimore, Maryland) изучалась возможность определения точного положения и параметров движения спутника относительно наземного пункта по характеристикам излучаемого им сигнала.

На основе этих исследований в 1964 г. в США создается доплеровская спутниковая радионавигационная система первого поколения Transit. Основное ее назначение — навигационное обеспечение пуска с подводных лодок баллистических ракет Polaris. «Отцом» системы считается тогдашний директор APL Ричард Кершнер (Richard Kershner). Для коммерческого использования она стала доступной в 1967 г.

В середине 1970-х годов началось создание систем нового поколения на основе самых передовых технологий.

Всемирно известная Global Positioning System (GPS) является частью комплекса NAVSTAR (NAVigation Satellites providing Time And Range — Навигационная система определения времени и дальности). Разработку этого комплекса Министерство обороны США начало еще в 1973 г., 22 февраля 1978 г. был произведен первый тестовый запуск, а в марте 1978 г. началась его эксплуатация. Первый спутник был

выведен на орбиту 14 июля 1974 г., последний — из 24, необходимых для полного покрытия земной поверхности — заработал в 1993 г. Гражданский сегмент военной спутниковой сети принято обозначать аббревиатурой GPS. Коммерческая эксплуатация системы в сегодняшнем виде началась в 1995 г. В настоящий момент на орбите находится 32 спутника — 24 основных и 8 резервных (на случай сбоев).

В СССР Технические предложения по высокоорбитапьной спутниковой навигационной системе ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система) были разработаны в красноярском НПО прикладной механики в начале 1976 г. и рассмотрены межведомственной комиссией в августе того же года. Летные испытания системы начались в 1982 г запуском спутника «Космос-1413». Систему официально приняли в эксплуатацию в сентябре 1993 п с неполной комплектацией орбитальной группировки. Развертывание всей космической структуры планировали закончить в 1995 г. Но из-за экономических проблем работы были приостановлены. В настоящий момент на орбите находится 20 спутников, из них 2 — на техобслуживании. Еще 6 спутников должны быть запущены до конца этого года.

Изначально предполагалось, что название Global Positioning System будет относиться к любым спутниковым системам позиционирования. Американскую службу официально именовали NAVSTAR. Но поскольку она оказалась единственной полностью развернутой глобальной навигационной системой, то ее стали называть GPS NAVSTAR, a чаще — просто GPS.

Хотя американской навигационной системой пользуются во всем мире, ее главный козырь — высокоточное наведение оружия — остается в руках Пентагона. Вдобавок Минобороны США может отключить сигнал со спутников для гражданских пользователей во всем мире (включая пассажирские самолеты и корабли) или выборочно для какого-то географического региона. Разумеется, данное обстоятельство вынуждает другие страны, имеющие выход в космос (Россия, Евросоюз, Индия, Китай, Япония), разрабатывать или совершенствовать свои собственные системы спутникового позиционирования.

В международных документах все эти комплексы, включая GPS, обозначаются как GNSS (Global Navigation Satellites System) — глобальные навигационные спутниковые системы.

GNSS предназначены для определения не только местоположения, но и скорости движения объекта, а также точного времени для морских, воздушных, сухопутных и прочих потребителей. NAVSTAR и ГЛОНАСС — системы двойного назначения, которые разрабатывались по заказу и под контролем военных, что определяет их первоочередную и главную задачу. Все действующие ныне спутники передают два вида сигналов: стандартной точности — для гражданских пользователей и высокой точности — для военных (этот сигнал закодирован, доступ к нему может предоставить только Минобороны). Навигационные системы являются независимыми (полностью автономными) и беззапросными (пользовательская аппаратура только принимает сигнал, не посылая запрос на спутник).

Системы NAVSTAR и ГЛОНАСС состоят из трех основных компонентов: подсистемы космических аппаратов, подсистемы контроля и управления, а также навигационной аппаратуры потребителей. Спутники, разбитые на группы, вращаются в своих орбитальных плоскостях на постоянном расстоянии около 20 тыс. км от поверхности Земли. Для получения сигнала в любое время, в любой точке земного шара и в сотне километров над поверхностью требуется 24 спутника. Их орбиты распределены таким образом, чтобы над горизонтом всегда гарантированно находились минимум четыре спутника, а все «созвездие» построено так, что, как правило, одновременно доступно не менее шести из них. У полностью развернутой спутниковой системы имеются также резервные устройства — по одному в каждой плоскости (у GPS таких плоскостей шесть, у ГЛОНАСС — три). Их оперативно задействуют в случае выхода из строя одного из основных спутников. Впрочем, в штатном режиме они тоже не бездействуют и участвуют в работе системы, улучшая точность позиционирования, а также могут быть использованы и для улучшения покрытия какого-то отдельного региона. Спутники в ограниченных пределах могут быть перегруппированы по команде с Земли, но, в связи с небольшим запасом топлива на борту, делается это только в исключительных случаях. Обычно в течение срока службы производят лишь небольшую коррекцию движения. На борту спутника размещено несколько (три-четыре) эталонов времени и частоты («атомные часы»), но работает всегда только один эталон.

Астроэра.нэт

Комментарии (0)
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии!
 
Виды космоса
Венера планета загадка
Венера планета загадка
искусственный спутник
искусственный спутник
спиральная галактика (Sc) в созвездии Лев.
спиральная галактика (Sc) в созвездии Лев.