Спутниковая навигация

Что такое GPS?

Современная американская система глобального определения месторасположения GPS (Global Positioning System) и точного времени на базе спутникового определения координат была создана в конце 70-х гг. Система NAVSTAR (другое название GPS) изначально имела военное назначение, но в 1983 г. США открыли доступ к спутниковой информации для использования ее в гражданских целях. По одной из версий, американцы приняли решение предоставить общий доступ к сервисам GPS после гибели южнокорейского "Боинга", сбой в навигационном оборудовании которого привел к вторжению в воздушное пространство СССР. Полное развертывание системы продолжалось вплоть до 1993 г. В настоящее время орбитальная группировка GPS насчитывает 29 работающих спутников. Часть из них резервные, т.к. для полноценной работы системы достаточно 24. Покрытие спланировано так, что в любой момент времени при отсутствии физических помех с Земли можно получать сигналы от 5 до 12 спутников. Поэтому бытовые GPS-приемники обычно поддерживают 5-12 каналов. Для точного определения координат достаточно "видеть" 4 спутника, каждый из которых весом около 900 кг вращается по 12 часовым орбитам на высоте около 20 тыс. км. На их борту есть 4 генератора частоты, особо точные "атомные" часы для передачи сигналов точного времени, корректирующие двигатели, компьютерная аппаратура.

Наземная Главная управляющая станция GPS расположена на военной базе ВВС США Шривер в штате Колорадо. Примечательно, что она же обслуживает систему раннего оповещения о пусках ракет и произведенных ядерных взрывах. Кроме базы Шривер наземная группировка включает 5 станций слежения, разбросанных по всему миру.

По распоряжению администрации Билла Клинтона 1 мая 2000 г. в системе GPS был отключен режим селективного доступа для гражданских пользователей, снижающий точность определения координат до 100 м, в результате чего точность повысилась на порядок - до 10 м. Однако администрация США особо оговорила свое право избирательно отключать доступ к GPS сигналам в регионах, где происходят военные конфликты. Ограничения на продажу GPS-приемников странам бывшего СССР сняты с 1991 г.

Galileo - европейская альтернатива американской GPS

В конце 2001 г. Европейская комиссия и Европейское космическое агентство приняли стратегическое решение о создании собственной системы спутниковой навигации Galileo (в честь спутника Юпитера), функционально во многом аналогичной американской Global Positioning System. Европейский аналог GPS должен обладать большей надежностью, быстрой системой оповещения о сбоях, а также поддерживать скорость передачи данных 1000 бит/с (у GPS - 50 бит/с). Орбитальный сегмент будет состоять из 30 спутников. Планируемая точность определения координат до 1 м делает систему "Галилео" очень привлекательной для гражданских пользователей. Предположительно, в коммерческую эксплуатацию она будет введена к 2007-2008 гг.

Намечается, что финансирование разработки будет произведено наполовину странами Евросоюза, а вторая часть - коммерческими инвесторами (интерес уже проявила Alcatel и другие коммуникационные компании). Общая стоимость разработки и развертывания системы Galileo составит, по некоторым данным, 3 млрд. евро, по другим сведениям - почти 6 млрд. евро. Это, как минимум, втрое меньше, чем затрачено на развертывание GPS (15 млрд. долл.). Примечательно, что Германия, Великобритания и Голландия высказали сомнение в целесообразности строительства Galileo.

Европа приняла решение о строительстве альтернативной системы спутниковой навигации несмотря на гарантии, предоставленные еще администрацией Билла Клинтона в 1996 г. Тогда президент США заверил о снятии военных ограничений (повышении точности со 100 до 10 м), сохранении темпов технологического развития и основных условий использования GPS. Возможно, европейцев перестала устраивать "политическая" зависимость от США, а не технологические характеристики системы GPS. Ведь теоретически американцам ничто не помешает снова ввести режим селективного доступа, ограничивающий точность определения координат в GPS до 100 м. Проектировщики Galileo закладывают в систему потенциальную совместимость с GPS и ГЛОНАСС. Однако "идеологическое" сходство систем порождает множество проблем: уже сейчас Минобороны США выражает обеспокоенность, что Galileo будет создавать наводки для GPS (оба аналога используют близкие диапазоны частот). Последствия могут быть нешуточными, учитывая, что GPS используется военными, в частности, для точного наведения на цель "умных" бомб и ракет.

Система ГЛОНАСС: спутниковая навигация по-российски

Российская глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС использует те же базовые принципы, что и GPS с Galileo. Естественно, общедоступной она не была, а напротив, долгое время оставалась секретной. Статус особой важности не пошел ей на пользу. На сегодняшний день из необходимых 24 спутников система располагает лишь шестью работающими по назначению. Еще два находятся на орбите, но не используются: на одном проводятся исследования, второй - на техобслуживании. Реанимировать систему хотели за счет европейцев, предложив им совместное владение системой вместо строительства Galileo, но ЕС на это не пошло. Год назад правительство приняло федеральную целевую программу по восстановлению функциональности ГЛОНАСС. На орбиту начали выводить новые спутники. По оптимистичным оценкам, система может быть запущена в эксплуатацию уже к 2006 г. Однако для коммерческого успеха недостаточно восстановить "созвездие" спутников. Необходимо создать инфраструктуру ГЛОНАСС: создать портативные приемники с очень привлекательной ценой, разработать и "рассекретить" векторные карты. И все это в условиях жесткой конкуренции со стороны GPS. Теоретически такая ситуация вполне может подтолкнуть государство к нерыночным методам стимулирования интереса к ГЛОНАСС.

Выдержка из Постановления Правительства РФ от 03.08.1999 г. №896 "Об использовании в Российской Федерации глобальных навигационных спутниковых систем на транспорте и в геодезии".

..В целях повышения безопасности полетов воздушных судов, судоходства, перевозок пассажиров и опасных грузов автомобильным транспортом, а также совершенствования геодезических работ Правительство Российской Федерации постановляет: установить, что при создании и модернизации систем контроля и управления движением на воздушном, водном транспорте и автомобильном транспорте, используемом для перевозок пассажиров и опасных грузов, спутниковая навигационная аппаратура, которой оснащаются наземные объекты и транспортные средства должна работать на сигналах навигационных-спутниковых систем ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США)..

..Рекомендовать органам исполнительной власти субъектов Российской Федерации при выполнении федеральной целевой программы по повышению безопасности дорожного движения в России принять меры по оснащению спутниковой навигационной аппаратурой систем ГЛОНАСС и GPS средств технического обеспечения контроля за безопасным функционированием автомобильного транспорта, предназначенного для перевозок пассажиров и опасных грузов, а также оказывать содействие федеральным органам исполнительной власти при проведении этой работы на объектах наземного обеспечения безопасности движения на воздушном и водном транспорте..