В 2001 г. постановлением Правительства Российской Федерации принята Федеральная целевая программа "Глобальная навигационная система" на период 2002-2011 гг., цель которой - модернизация системы ГЛОНАСС и её широкое внедрение в гражданской сфере. О системе ГЛОНАСС и научно-технических задачах, которые должны быть решены в рамках этого крупнейшего национального проекта, рассказывается в публикуемой ниже статье.
РОССИЙСКАЯ ГЛОБАЛЬНАЯ СПУТНИКОВАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА
В. В. Дворкин, Ю. И. Носенко, Ю. М. Урличич, А. М. Финкельштейн
В последние годы глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) стремительно внедряются во многие отрасли науки, техники и экономики, уверенно входят в повседневную жизнь граждан. Многие из тех, кто использует навигационные приёмники во время поездок на автомобиле, уже ощутили преимущества персональной навигации, когда необходимо проехать к незнакомому месту назначения. Процесс внедрения технологий спутниковой навигации лавинообразно растёт, и скорость роста можно сравнить с развитием мобильной связи.
Глобальные навигационные спутниковые системы становятся реально глобальным средством
мировой инфраструктуры. Масштабное применение технологий спутниковой навигации в базовых отраслях экономики вызывает определённый риск зависимости государства от работоспособности ГНСС. Этот риск существенно возрастает, когда национальная экономика попадает в зависимость от работоспособности спутниковой системы, которая находится под полным контролем другого государства. Здесь мы имеем в виду тот факт, что в настоящее время наиболее широкое распространение в мире, в том числе и у нас, получила американская система GPS (Global Positioning System). Очевидно, что при сохранении монополии на навигационную деятельность США
ДВОРКИН Вячеслав Владимирович - кандидат технических наук, начальник отделения ФГУП "Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения". НОСЕНКО Юрий Иванович - доктор технических наук, заместитель руководителя Федерального космического агентства. УРЛИЧИЧ Юрий Матэвич -доктор технических наук, генеральный директор-генеральный конструктор ФГУП "Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения", генеральный конструктор системы ГЛОНАСС. ФИНКЕЛЬШТЕЙН Андрей Михайлович - член-корреспондент РАН, директор Института прикладной астрономии РАН.
имеют возможность использовать GPS как средство экономического и политического давления. Более того, они прямо заявили об этом в документе "Политика США в области систем коорди-натно-временного и навигационного обеспечения космического базирования", который утверждён президентом США в декабре 2004 г. В частности, возможность загрубления навигационных сигналов для гражданских потребителей в системе GPS технически существует, а в планах её развития предусмотрена возможность полного исключения приёма гражданских навигационных сигналов в определённых районах земного шара в определённое время.
В этих условиях наличие второй глобальной навигационной спутниковой системы и возможность её использования гарантирует любой стране снижение риска попадания в "навигационную" зависимость от воли администрации одной страны. Такой системой в ближайшие годы призвана стать ГЛОНАСС - ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система. Эта её роль вполне осознается многими странами, которые не обладают (и не смогут обладать) собственной ГНСС и в связи с этим активно стремятся использовать в своей экономике комбинированные приёмники GPS/ГЛОНАСС.
Напомним, что создание системы ГЛОНАСС в Российской Федерации было вызвано необходимостью решения многочисленных общегосударственных задач, и прежде всего - обеспечения национальной безопасности и обороноспособности. Именно этот круг задач на первых этапах развития ГЛОНАСС (как, впрочем, и GPS) был доминирующим и в значительной степени определил её технический облик и характер управления. К общегосударственным относятся также разнообразные задачи фундаментальной науки, а также задачи дистанционного зондирования земной поверхности и Мирового океана, включая сейсмически активные районы, навигационного обеспечения сухопутных, морских, воздушных и космических объектов и средств, распространения единых геодезических систем координат, построения гравиметрических сетей и шкал времени, государственного картографо-геодезического обеспечения различного рода работ на земле, в морях и в океанах, юридического разграничения и демаркации государственных и иных границ.
Наряду с общегосударственными задачами, ГЛОНАСС предоставляет многочисленным корпоративным и индивидуальным пользователям информацию в области управления движением и персональной навигации, геодезического обеспечения строительных и сельскохозяйственных работ, трассировки и прокладки различных коммуникаций, мониторинга деформаций искусственных сооружений, землеустройства и проведения кадастровых работ. Как показала практика по-
следних 10-15 лет, потребительские возможности технологии ГНСС ограничены только нашим воображением.
Итак, система ГЛОНАСС ныне является ключевым элементом национальных средств коорди-натно-временного и навигационного обеспечения. Для нашего государства обладание глобальной навигационной спутниковой системой по значению можно сравнить с обладанием ядерным оружием и стратегическими запасами энергетических ресурсов, что явно или неявно определяет политический вес государства в международных отношениях. Поэтому развитие ГЛОнАСС и поддержание её конкурентоспособности с GPS и другими создаваемыми ГНСС - одна из важнейших государственных задач.
ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ ГЛОНАСС
Идея спутниковой навигационной системы родилась ещё в 1957 г. в ходе полёта первого искусственного спутника Земли. Принимая сигнал от спутника, специалисты предложили использовать его для определения положения на Земле по измерениям доплеровского смещения частоты при известной орбите спутника. Позже, в 60-х годах прошлого века, появились американская спутниковая навигационная система "Transit" и аналогичные отечественные системы "Цикада-М" и "Цикада", которые работали именно по этому принципу.
Низкоорбитальная космическая система "Цикада-М" (первый её спутник запущен в конце 1967 г.) состоит из шести космических аппаратов, которые находятся на высоте около 1000 км на круговых околополярных орбитах с углом наклонения 83°. С её помощью координаты места определяются со среднеквадратической погрешностью 80-100 м. Система предназначена для навигационного обеспечения потребителей Военно-морского флота России. Её дополняет система "Цикада", включающая четыре космических аппарата, которые призваны улучшить навигацию судов (прежде всего торгового флота) вблизи экватора. Системы "Цикада-М" и "Цикада" эксплуатируются до сих пор, а система "Transit" была снята с эксплуатации в 1997 г., и её заменила система GPS.
Основными недостатками низкоорбитальных систем были их небольшая точность при определении координат, причём только горизонтальных, и длительные перерывы между сеансами навигации (от 30 минут до 2 часов). Поэтому перед ГНСС нового поколения - американской системой NAVSTAR (NAVigation Satellite Time And Ranging), более известной гражданским пользователям как GPS, и российской системой ГЛОНАСС - была
Рис. 1. Состояние орбитальной группировки ГЛОНАСС в 1987-2007 гг. и планы запусков навигационных ИСЗ в 20082011 гг.
Числа на кривой соответствуют количеству ИСЗ на орбите
поставлена задача определения в любой момент времени трёх координат и трёх составляющих вектора скорости объектов, движущихся в любой точке земного шара и на низких космических орбитах.
В декабре 1976 г. было принято Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР "О развёртывании единой космической навигационной системы ГЛОНАСС". Первый спутник этой навигационной системы был запущен 12 октября 1982 г. (первый спутник системы NAVSTAR -22 февраля 1978 г.), а развёртывание полной штатной орбитальной группировки ГЛОНАСС из 24 спутников завершилось 24 декабря 1995 г. (GPS - в 1993 г.). Это было, вне всякого сомнения, выдающимся достижением отечественной науки и техники.
Выбранные параметры орбитальной группировки и технологические возможности системы обеспечили непрерывное и глобальное предоставление потребителю навигационных услуг на земной поверхности, а также в воздушном и околоземном космическом пространстве (до высот 2000 км) почти со 100%-ной доступностью. Точность навигационных определений ГЛОНАСС в то время составляла по горизонтальным координатам 20 м, по высоте 30 м, по скорости 5 см/с и по времени 0.7 мкс, что было сравнимо с тогдашними возможностями системы GPS. В 1995 г. Правительство Российской Федерации сделало заявление о предоставлении системы ГЛОНАСС для открытого гражданского использования и взяло обязательство передавать гражданские сигналы ГЛОНАСС всем потребителям на безвозмездной основе.
К сожалению, в силу ряда политических и экономических причин во второй половине 90-х годов прошлого века работа по поддержке и развитию системы ГЛОНАСС практически не проводилась, и в начале нынешнего столетия остро стал вопрос о дальнейшем её существовании. Орбитальная группировка неуклонно сокращалась и достигла своего минимума в 2001 г. (рис. 1), когда в составе орбитальной группировки осталось только шесть работоспособных спутников, а наземный комплекс управления системой почти полностью деградировал. В 1999 г. вышел Указ Президента Российской Федерации о придании системе ГЛОНАСС статуса системы двойного назначения, и она была предложена мировому сообществу, прежде всего Европейскому союзу, в качестве основы для создания международной глобальной навигационной спутниковой системы. Указ рассчитывал (как оказалось, ошибочно) на привлечение европейских инвестиций в систему ГЛОНАСС. Однако Европа, понимая стратегическое значение глобальной навигации, приняла решение о создании своей ГНСС - Galileo.
В 2001 г. постановлением Правительства Российской Федерации была принята Федеральная целевая программа "Глобальная навигационная система" на период 2002-2011 гг., целью которой явл
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.