Основные принципы работы системы глонасс

Спутники системы ГЛОНАСС непрерывно излучают навигационные сигналы двух типов: навигационный сигнал стандартной точности (СТ) в диапазоне L1 (1,6 ГГц) и навигационный сигнал высокой точности (ВТ) в диапазонах L1 и L2 (1,2 ГГц). Информация, предоставляемая навигационным сигналом СТ, доступна всем потребителям на постоянной и глобальной основе и обеспечивает, при использовании приемников ГЛОНАСС возможность определения: горизонтальных координат с точностью 50-70 м (вероятность 99,7%); вертикальных координат с точностью 70 м (вероятность 99,7%); составляющих вектора скорости с точностью 15 см/с (вероятность 99,7%); точного времени с точностью 0,7 мкс (вероятность 99,7 %).

Эти точности можно значительно улучшить, если использовать дифференциальный метод навигации и дополнительные специальные методы измерений. Сигнал ВТ предназначен, для потребителей МО РФ.

Для определения пространственных координат и точного времени требуется принять и обработать навигационные сигналы не менее чем от 4-х спутников ГЛОНАСС. При приеме навигационных радиосигналов ГЛОНАСС приемник, измеряет дальности до видимых спутников и измеряет скорости их движения. Одновременно с проведением измерений в приемнике выполняется автоматическая обработка содержащихся в каждом навигационном радиосигнале меток времени и цифровой информации. Цифровая информация описывает положение данного спутника в пространстве и времени (эфемериды) относительно единой для системы шкалы времени и в геоцентрической связанной декартовой системе координат. Так же, цифровая информация описывает положение других спутников системы (альманах) в виде кеплеровских элементов их орбит и содержит некоторые другие параметры. В результате решения определяются три координаты местоположения приемника, скорость его движения и осуществляется привязка шкалы времени приемника к высокоточной шкале Координированного всемирного времени (UTC).

Как и в GPS, радиосигналы верхнего диапазона частот спутников ГЛОНАСС состоят из двух сдвинутых на 90 градусов фазоманипулированных сигналов открытого дальномерного СТ и дальномерного ВТ. Узкополосный сигнал открытого дальномерного кода модулируется также служебной навигационной информацией. В настоящее время сигналы нижнего диапазона предназначены только для передачи высокоточного кода, в перспективе предполагается, что в нижнем диапазоне частот будут излучаться и сигналы открытого дальномерного кода, что позволит всем категориям пользователей осуществлять ионосферную коррекцию.

Служебная информация накладывается на узкополосный дальномерный сигнал путем инвертирования открытого дальномерного кода. Длина строки служебной информации равна 2 с.: первые 0,3 с. предназначены для метки времени, остальные 1,7с предназначены для передачи 85 двоичных символов. Полный кадр навигационной информации состоит из 15 строк (30 с.). Пять кадров навигационной информации объединяются в суперкадр. В составе каждого кадра передается полный объем цифровой информации, относящейся к данному спутнику и часть альманаха системы ГЛОНАСС. Альманах системы полностью передается одним суперкадром. Оперативная информация кадра по каждому навигационному спутнику содержит: признак достоверности информации в кадре; время начала кадра; эфемеридную информацию – координаты и скорости спутников в Гринвичской прямоугольной системе координат на момент времени t⁰; частотно-временные поправки на момент времени t⁰ в виде относительной поправки к несущей частоте спутников и поправки к шкале времени спутн6иков; время to (кратно 30 мин. от начала суток), к которому привязана эфемеридная информация и частотновременные поправки.

Альманах системы содержит: время, к которому относится альманах; параметры орбиты, номер пары несущих частот и поправку к шкале времени для каждого спутника; поправку к шкале времени системы ГЛОНАСС относительно шкалы времени страны (единой системы времени).

В ГЛОНАСС не предполагается введение селективного доступа. Одновременно, за счет частотного разделения каналов в ГЛОНАСС обеспечивается лучшая, по сравнению с GPS, точность. Согласно статистики, в годы минимальной солнечной активности в ГЛОНАСС по 6 спутникам по открытому дальномерному коду среднее квадратичное отклонение ошибок определения широты и долготы составляет 20-28 м, а высоты 40-52 м, что в 2,5 раз меньше, чем для GPS при тех же условиях.