1. Действующие и разрабатываемые снс

В настоящее время действуют глобальные навигационные системы США (GPS) и России (ГЛОНАСС), поддерживаемые на государственном уровне; в ближайшие годы начнет функционировать ГНСС Galileo; планируют создать собственные навигационные системы Китай, Индия и Япония.

Н иже кратко рассмотрены перечисленные выше спутниковые навигационные системы и приведены их общие характеристики.

ГНСС NAVSTAR (GPS)  единственная в настоя­щее время полностью укомплектованная система, более известная под названием GPS, принадле­жащая Министерству оборо­ны США и обеспечи­вающая предоставление услуг в глобальном масш­табе.

Модель спутниковой группировки GPS включает 24 рабочих и три резервных спутника, размещенных в шести орбитальных плоскостях (рис. 10.7). Высота орбиты 20180 км, накло­нение 55^о, период обращения 11^h57^m.  Всего с 1978 до середины 2008 года было запущено более 50 спутников нескольких модификаций, характеристики которых приведены в табл. 10.2 [6, 39]. Таблица 10.2

Параметр	Модификация космического аппарата
	Block II	Block IIA	Block IIR	Block IIR-M	Block IIF
Масса, кг	987	987	1076	1076	1567
Срок активного существования	7.5	7.5	10	10	12
Межспутниковая связь	Нет	Да	Да	Да	Да
Автономная работа, дней	14	180	180	180	Более 60
Навигационный сигнал, код	L1:C/A+P L2:P	L1:C/A+P L2:P	L1:C/A+P L2:P	L1:C/A+P+M L2:C/A+P+M	L1:C/A+P+M L2:C/A+P+M L5:C
Энергоисточник, Вт	700	700	1136	1136	2900 / 2400
Число спутников на орбите	1	15	12	3	-
Точность в режимах C/A / P, м	Нет данных			2,0 / 1,8	3,0 / 0,90

Спутники GPS-III третьего поколения будут иметь увеличенный до 180 дней период автономной работы без вмешательства сегмента управления и до 12 – 18 лет срок эксплуатации, а также средства борьбы с внешними воздействиями. Кроме того, увеличивается интенсивность сигнала, повышается до 1 м геометрическая точность позиционирования и пр.

Первый спутник системы GPS III должен быть запущен в 2013 - 2015 гг., а срок ее готовности к эксплуатации – 2018 - 2020 гг. Как ожидается, GPS-III прослужит до 2030 г.

В настоящее время исследуются достоинства и недостатки двух вариантов построения орбитальной группировки: 6 плоскостей по 4 спутника на каждой и 3 орбитальные плоскости по 7 – 8 спутников.

Г НСС ГЛОНАСС  система, разработанная в 1978 г. и принадле­жащая Министерству обороны России. Орбитальная группировка, включает 24 спутника в трех орбитальных плоскостях (рис. 10.8); высота орбиты 19130 км, наклонение 64.8^о, период обращения 11^h16^m. Запуск трех спутников ГЛОНАСС осуществляется одной ракетой-носи­телем «Союз-2».

Система в полном составе была введена в действие в 1995 году. По заявлениям разработчиков, она обладает некоторыми техническими преиму­щест­ва­ми перед GPS, но убедиться в этом из-за недостаточного числа работающих спутников пока невозможно. С 1998 г. орбитальная группировка практически не поддержи­валось, в результате система оказалась неработоспособной.

В осстановление системы ГЛОНАСС осуществляется по  Федеральной целевой программе «Глобальная навигационная система», рассчитанной на период 2001–2010 гг. В соответствии с ней создаются навигационные спутники новых серий «ГЛОНАСС-М» и «ГЛОНАСС-К». Минимально необходимое для бесперебойной работы системы число спутников (18) должна быть достигнуто в 2009–2010 гг., а оптимальная комплектация с учетом резервных спутников – в 2010 г.

ГЛОНАСС-М (рис. 10.9) – первый спутник второго поколения, запущенный на орбиту в конце 2004 г. Спутники этой серии характеризуются наличием двух сигналов для гражданских потребителей, увеличенным до семи лет сроком эксплуатации и более точной температурной стабилизацией часов, что позволяет увеличить точность позиционирования в два раза.

ГЛОНАСС-К – спутник третьего поколения ГЛОНАСС, летные испытания которого начались с 2010 г. Он отличается от предшественников: отсутствием импортных комплектующих; негерме­тичным исполнением корпуса (которое позволило существенно уменьшить его массу); повышенным до 10 лет сроком эксплуатации; наличием трех навигационных сигналов для гражданских потребителей и повышением (в сравнении с ГЛОНАСС-М) точности навигационных определений вдвое за счёт добавления 3-й частоты.

Некоторые характеристики космических аппаратов ГЛОНАСС представлены в табл. 10.3.

Таблица 10.3
Параметр	Модификация космического аппарата
	ГЛОНАСС	ГЛОНАСС-М	ГЛОНАСС-К
Масса спутника, кг	1415	1415	950
Срок активного существования, лет	3-4.5	7.5	10-12
Число сигналов для гражданского использования	1	2	3
Мощность батарей, Вт	1000	1600	1270

 Состав группы КНС ГЛОНАСС на 28.11.2011:

Всего в составе ОГ ГЛОНАСС находится 31 КА. Используются по целевому назначению - 23 КА. На этапе ввода в систему - 4 КА. Временно выведены на техобслуживание - 2 КА. Орбитальный резерв -2 КА.

С 2013 г. планируется запуск новых спутников ГЛОНАСС-КМ, параметры которых позволят достичь точности, сравнимой с точностью аппаратов GPS III.

ГНСС Galileo – спутниковая навигационная система, разрабатываемая с 1999 г. по инициативе Европейской Комиссии (EC) и Европейского Космического Агентства (ESA) с целью обеспечения Европы собственной независимой глобальной навигационной системой и создания конкуренции, в первую очередь с GPS. Ее разработку не контролируют ни военные, ни правительственные структуры стран-участниц проекта.

Полная орбитальная группировка Galileo будет насчитывать 30 спутников в трех орбитальных плоскостях высотой 23616 км от Земли и наклонением орбиты 56^о; в каждой плоскости будут находиться 9 рабочих и 1 резервный спутник. 

Принятая модель космической группировки, увеличение высоты орбиты и числа спутников в каждой из них гарантируют возможность наблюдения в любой точке планеты не менее восьми спутников. Это позволит повысить расчетную точность системы до 4 м в плане и 8 м по высоте (с вероятностью 0,95), что вполне достаточно для многих применений на транспорте без дифференциальных поправок. Кроме того, в Galileo на порядок увеличивается скорость передачи навигационных данных (что важно для авиации) и предусмотрен контроль целостности системы, гарантирующий ее от случайных сбоев.

В конце 2005 г. с космодрома Байконур был запущен первый спутник Glove-A системы  Galileo, работавший до конца 2006 г. в демонстрационном режиме, а в апреле 2008 г. – второй спутник Glove-B.

ГНСС Galileo, вводимая в эксплуатацию в 2013 г., будет передавать 10 сигналов различного назначения, в том числе для позиционирования с точностью не ниже 9, а на платной основе – не ниже 1 м.

ГНСС Сompass – Китайская глобальная спутниковая навигационная система, которая создается для решения задач навигации, мониторинга лесных пожаров, наблюдений за погодой, обеспечения национальной безопасности и пр.

В начале 2007 г. СМИ Китая сообщили об успешном запуске с космодрома в южной провинции Сычуань и выводе на орбиту ракетой-носителем  «Чанчжэн-3А» («Великий Поход») очередного, четвертого навигационного спутника «Beidou» («Путеводная звезда», как называют в Китае созвездие Большой Медведицы). Этот спутник, возможно, заменит один из запущенных ранее (два – в 2000 г. и один – в 2003 г.).

Уже эксплуатируемые спутники располагаются на одной геостационарной орбите, и определять по ним свои координаты могут только жители Китая и прилегающих к нему областей. Объявлено о развертывании системы второго поколения в составе 5 спутников на геостационарной орбите и 30 спутников на средней земной орбите.

Доступ к навигационной системе будет предоставлен не только военным (как было объявлено ранее), но и гражданским лицам, которым обещана возможность определения координат с точностью до 10 м, определения времени с точностью в 50 нс и скорости перемещения приемника с точностью до 0,2 м/с; военные смогут получать более точные данные. Кроме того, Китай обещает расширить зону своего влияния до территории всего мира, но планы глобального покрытия территории планеты пока не объявлены.

Вместе с тем специалисты считают подготовку системы к эксплуатации в ближайшие 5 лет маловероятной, так как несколько лет будут посвящены развертыванию наземного и космического сегментов системы, экспериментальной ее эксплуатации, тестированию и настройке.

IRNSS – Индийская региональная навигационная спутниковая система, разрабатываемая с мая 2006 г. Ее спутниковая группировка включает семь спутников, три из которых размещаются на геосинхронных орбитах, в зоне постоянной радиовидимости с управляющих станций, а четыре – на орбитах с наклонением 29^о.

Контроль и координацию работ по развертыванию системы осуществляется правительством Индии; разработка и выпуск спутниковых приемников, принимающих сигналы IRNSS, будут осуществляться только индийскими компаниями.

QZSS – Японская региональная навигационная система, о создании которой объявлено в 2002 г., предназначенная для улучшения характеристик GPS на национальной территории и некоторых соседних территориях Юго-Восточной Азии. Внедрение QZSS позволит существенно повысить эффективность решения навигационных и других задач и придаст ускорение внедрению новых применений для навигации, которые требуют большей точности и надежности.

11 сентября 2010 В Японии с космодрома Танегасима был успешно запущен навигационный спутник Michibiki.

В космический сегмент войдут 3 спутника, орбиты которых выбираются так, чтобы их подспутниковые точки описывали на земной поверхности одну и ту же траекторию с одинаковыми интервалами времени. Один из спутников будет виден в любое время на территории Японии и Кореи под углом места более 70 градусов, что и определило название системы Quasi-Zenith (квази-зенит). Сигналы спутников будут приниматься во всей зоне их видимости, обеспечивая навигацию и передачу сигналов точного времени [45].

Сигналы спутников QZSS будут полностью совместимы с сигналами будущей GPS; некоторые из этих сигналов будут передаваться с помощью параболической антенны на Японию и содержать поправки, позволяющие повысить точность измерений с помощью сигналов GPS и, возможно, Galileo.