9.2. Приемники Пользователя (Сегмент Потребителя).

Абсолютное большинство действующих в настоящее время приемников сигналов спутниковой навигации рассчитаны на прием сигналов только от НКА системы GPS. Поэтому для более широкого использования инфраструктуры спутниковой навигации ИКАО разработало Стандарты на производство полетов с использованием, так называемого, базового приемника GNSS и рекомендует ведущим компаниям – производителям спутниковой навигационной аппаратуры изучить спрос и приступить к изготовлению базовых приемников GNSS.

Базовый GNSS-приемник – это полнофункциональная система, работающая по сигналам GPS и ГЛОНАСС и предназначенная для использования в качестве базового приемника практически в любом применении систем спутниковой навигации. Базовый приемник GNSS может быть оснащен 76 каналами для поддержания всех сигналов LI, L2, L2C и L5 системы GPS, а также сигналов LI и L2 системы ГЛОНАСС.

Благодаря этому Пользователи получают возможность использования любых сочетаний сигналов при обработке данных современного созвездия спутников GNSS. Четыре выделенных сигнала предназначены для отслеживания спутниковой системы функционального дополнения SBAS на базе дифференциальных подсистем WAAS, EGNOS, MSAS и GAGAN, а также сервисов системы Omni star и др. Представляющий все навигационные возможности базовый GNSS-приемник может использоваться и как отдельный приемник, и как часть сетевого решения в составе интегрированных навигационных систем. К сферам его применения относится и поддержка дифференциальных DGPS-услуг локальных подсистем с использованием радиомаяков СВ-диапазона. Следует отметить также тот факт, что все приемники системы ГЛОНАСС поддерживают прием сигналов LI и L2 системы GPS.

9.3. Спутниковая система функционального дополнения sbas.

Региональная дифференциальная подсистема WAAS функционирует c 2003 года. Основное назначение WAAS – обеспечение аэронавигации в национальной системе воздушного пространства (NAS) Соединенных Штатов Америки.WAAS устойчиво демонстрирует горизонтальную точность в 1м и вертикальную – в 1,5м. Район обслуживания WAAS охватывает континентальную часть Соединенных Штатов Америки и часть Аляски. Усовершенствование возможностей WAAS связано с обеспечением захода воздушных судов на посадку за счет оптимизации схем полетов по приборам в районе аэродрома. Это усовершенствование заключается в новой схеме захода воздушных судов на посадку с вертикальным наведением, в результате чего повысится безопасность полетов воздушных судов авиации общего назначения и других пользователей WAAS. Чтобы использовать возможности WAAS по обеспечению точного захода на посадку по категории I необходимо наличие авиационной частоты GPS - L5 (1176,45 МГц). Согласно существующему в настоящее время плану к 2013 году на орбиту будет выведено достаточное количество НКА GPS с возможностями L5 для удовлетворения эксплуатационных потребностей авиации. К тому времени федеральное авиационное управление (ФАУ) планирует усовершенствовать WAAS для использования L5.

EGNOS представляет собой первый европейский вклад в GNSS. В настоящее время EGNOS функционирует на частоте сигнала LI системы GPS и обеспечивает усовершенствованное навигационное обслуживание, связанного с GPS, с точки зрения точности до 1…2м, авиационных, морских и наземных подвижных трансевропейских сетей. Первоначальная зона действия EGNOS охватывает район государств- членов Европейского союза, однако её возможности в дальнейшем будут распространяться и на другие районы по мере усовершенствования возможностей не только GPS,но и ГЛОНАСС, а в дальнейшем и системы GALILEO. EGNOS отвечает многим действующим в настоящее время требованиям, предъявляемым наземным, морским и авиационным транспортом в Европейском регионе к определению местоположения, скорости и отсчету времени. Успешно проведена оценка обслуживания EGNOS за пределами Европейского региона в регионе, охватывающем районы Западной и Центральной Африки, где в сотрудничестве с заинтересованными государствами развернута сеть станций измерения дальности и контроля целостности (RIMS) испытательного комплекса EGNOS. Следующим этапом предусматривается развертывание сети станций RIMS в других районах Африки и внедрение EGNOS в эксплуатацию. Проведены испытания EGNOS в регионе CAR/SAM ( Карибский/Южноамериканский регион, в котором очень интенсивное воздушное движение), связанные с определением стратегииGNSS в этом регионе: была определена область сотрудничества при проведении испытаний системы функционального дополнения с широкой зоной действия (WAAS).

MSAS (MTSAT Satellite- Based Augmentation System). В 2004 году Японией был запущен первый многофункциональный транспортный спутник (MTSAT), в 2005-ом – второй. На базе этих спутников, которые были разработаны в качестве геостационарных спутников для выполнения метеорологических и аэронавигационных задач, была сформирована спутниковая система функционального дополнения MSAS. Аэронавигационная задача включает в себя две функции: авиационную подвижную спутниковую службу (AMSS) и спутниковую систему функционального дополнения (SBAS) GNSS для предоставления воздушным судам дополнительной информации от GPS, передаваемой по линии связи «вверх» наземными средствами. MSAS полностью функционально совместима и с другими службами SBAS, включая предоставление навигационных параметров морским судам и наземному транспорту. Контроль над спутниками MTSAT осуществляется двумя авиационными спутниковыми центрами, в которых установлены главные станции управления (MCS) MSAS. Развернутые на Гавайских островах (США) и в Канберре (Австралия) две станции слежения и определения дальности (MRS) обеспечивают основу для точного определения орбит MTSAT. MRS также имеются в обоих авиационных спутниковых центрах. В обычных условиях эксплуатации Пользователи могут принимать два сигнала SBAS с различными кодами. Каждый сигнал передается различными MCS по линии связи «вверх» через различные спутники MTSAT. В случае отказа одного из спутников MCS, осуществляющая передачу по линии связи «вверх» через отказавший спутник, переключается на другой спутник. Таким образом, даже в случае нештатных ситуаций пользователи по-прежнему будут принимать два сигнала SBAS. Такая архитектура обеспечивает гарантии в надежном обслуживании SBAS с высокой степенью резервирования. Поскольку сигнал MSAS передается спутником MTSAT в вещательном режиме над большей частью региона Азии/Тихий океан, то в дальнейшем зону обслуживания MSAS можно будет легко расширить за счет установки дополнительных станций слежения в зоне действия спутников MTSAT и подключения к MCS специализированных наземных линий связи. Государствам региона Азия/Тихий океан услуги MSAS предоставляются бесплатно, с тем чтобы обеспечить глобальную, цельную, безопасную и более надежную аэронавигационную систему в этом регионе.

GAGAN (GPS- Aided Geosynchronous Augmented Navigation, трансинвертация слова «gagan» на хинди означает «небо» ) System предназначена, в первую очередь, для обслуживания воздушного движения в спутниковых навигационных системах функционального дополнения в индийском воздушном пространстве, включая индийское океаническое пространство и обширный район региона Азии/Тихого океана. В настоящее время продолжается опытная эксплуатация системы и до принятия решения о вводе системы в эксплуатацию будет проведена её оценка на предмет соответствия требованиям ИКАО. Космический сегмент GAGAN состоит из одного геостационарного спутника GSAT-4 выведенного на орбиту с наклоном 82˚ в 2005 году. Опорные наземные станции расположены в 8 индийских городах. Система работает на частотах сигналов LI и L5 GPS. Ожидается, что полностью работоспособность системы будет обеспечена в 2013 году.

Планируется, что GAGAN проложит мост между Европейским сервисом EGNOS и Японской системой MSAS для обеспечения надежной навигации над большой частью Земли.

GAGAN предназначена в первую очередь, как впрочем и все составляющие спутниковой системы функционального дополнения SBAS, для обеспечения навигации гражданского воздушного флота.

В настоящее время вышеперечисленные составляющие системы SBAS работают в основном по сигналам GPS. По сути, являясь системами автоматического уточнения GPS, они улучшают точность работы только GPS –приемников. Поэтому расширение возможностей SBAS связано с модернизацией опорных станций региональных подсистем, чтобы обеспечить прием и обработку сигналов всего действующего базового созвездия глобальной навигационной спутниковой системы GNSS. Поскольку, в конечном счете, система функционального дополнения SBAS предназначена для того, чтобы обеспечить четыре основополагающих элемента безопасной навигации: точность, целостность, доступность и постоянность для всех регионов нашей планеты Земля. Для апробации и сертификации любого нового сигнала созвездия спутников по расчетам специалистов потребуется дополнительно 2…3 года. Это означает, что эксплуатационное использование новых сигналов (ГЛОНАСС и GALILEO) и обслуживание на основе комбинированного использования созвездия спутников может начаться в период между 2010 и 2015 годом.

Возрастающее количество сигналов и созвездий GNSS позволит обеспечить значительные преимущества спутниковой навигации, улучшить навигационные характеристики, повысить надежность, упростить наземную архитектуру GNSS, в первую очередь за счет её унификации, и устранить международные организационные проблемы.

9.4. Данные о координатах. В целях обеспечения использования развивающихся средств навигации ИКАО приняла в качестве общей геодезической системы отсчета систему WGS -84. Внедрение WGS-84 предусматривает, помимо всего прочего, возможности преобразования координат некритических точек (препятствий на маршруте) в координаты WGS-84 и целесообразность повторной топографической съемки критических точек, данные о которых должны иметь высокое качество. Например, в авиации это порог ВПП (взлетно-посадочная полоса), в судовождении проходы через узкости, опасные точки для судоходства и т.д. В настоящее время, как известно, создаются и уточняются навигационные базы данных по результатам обследования с помощью новых навигационных, аэрокосмических и геодезических средств.

Выводы.

1.Системы GPS, ГЛОНАСС (в дальнейшем и GALILEO), образующие GNSS, представляют собой независимые эксплуатируемые созвездия, обеспечивающие передачи независимых сигналов. Таким образом, в случае комбинированного использования различного созвездия спутников, отказ в обслуживании предоставляемого глобальной спутниковой навигационной системой GNSS чрезвычайно маловероятен.

2. Вследствие этого увеличение числа сигналов и созвездий спутников GNSS предоставит Пользователю значительные выгоды в части повышения надежности, улучшения навигационных характеристик, а также упрощения наземной инфраструктуры GNSS и решения организационно-правовых вопросов.

3. Каждый новый сигнал GNSS в большей степени защищен от помех, чем сигнал LI GPS, по причине его более высокой мощности и более широкой полосы, что в результате обеспечивает более высокую помехозащищенность.

4. Новые базовые приемники сигналов GNSS автоматически выбирает подлежащие использованию спутники определенного созвездия. Однако, если в будущем нормативные положения государств могут потребовать или запретить использование определенных элементов GNSS (что вполне вероятно), то это приведет к определенным сложностям в выборе независимого элемента GNSS. Учитывая такие обстоятельства, ИКАО предложила государствам осуществлять планирование и внедрение обслуживания GNSS таким образом, чтобы избежать введения ограничений на использование конкретных элементов GNSS по организационно-правовым причинам. В этом аспекте созвездие спутников GALILEO выгодно отличается от других (GPS, ГЛОНАСС, Бэйдоу), поскольку система GALILEO не контролируется государственными и военными структурами.

5. Решение вопросов, связанных с использованием независимых основных созвездий спутников, других элементов GNSS и их сочетаний, введением новых созвездий и дополнительных сигналов будет способствовать переходу к GNSS как глобальной системе, обеспечивающей все требования предъявляемые условиями современной навигации.

Контрольные вопросы по главе 9:

1. Что входит в состав GNSS?

2. Какие дополнительные сигналы предусматриваются в системах GPS и ГЛОНАСС?

3. В чем принципиальное отличие базового GNSS приемника от используемых в настоящее время приемников СНС?

4. Как формируется система функционального дополнения SBAS и на чем основан её принцип работы?

5. Какие районы обслуживают дифференциальные подсистемы, входящие в состав системы SBAS?

6. Какой принцип заложен в основу формирования GNSS?

7. Почему в последующем использовании GNSS наиболее предпочтительной в сервисном плане станет система GALILEO?