Ты здесь!

Русским повезло, что они сумели ввести в строй последние 3 спутника через месяц после запуска. На 6 декабря созвездие ГЛОНАСС состояло из 15 рабочих спутников, 2 из которых не передавало сигнал. Следующий запуск ГЛОНАСС-М спутников запланирован на 25 декабря. По техническим причинам, спутники запущенные 25 декабря прошлого года, были введены встрой только 10 октября этого года. Россия тратит 9.9 миллиарда рублей на программу ГЛОНАСС в 2007 году. Намерена иметь 18 рабочих спутников на орбите к концу этого года и 24 к началу 2009. Источник.

Для каждой системы есть специальный документ, в котором подробно описано всё, что касается этой системы. Такими документами пользуются разработчики навигационной аппаратуры при проектировании приёмников. Эти документы находятся в свободном распространении как для GPS, так и для ГЛОНАСС. Называется он: Интерфейсный Контрольный Документ (ИКД). Я не буду оригинален, если просто приведу выдержки из ИКД для ГЛОНАС, павда, с небольшими изменениями.

Все спутники ГЛОНАСС оснащены высокостабильными генераторами частоты, суточная нестабильность которых составляет 5?10 в -13 степени для НКА ГЛОНАСС и 1?10 в -13 степени для НКА ГЛОНАСС-М. Точность взаимной синхронизации бортовых шкал времени спутников ГЛОНАСС составляет 20 нс (среднеквадратическое значение), а спутников ГЛОНАСС-М – 8нс (среднеквадратическое значение). нс – наносекунд, одна наносекунда меньше секунды в миллиард раз. Основой для формирования шкалы системного времени ГЛОНАСС является водородный стандарт частоты Центрального синхронизатора системы, суточная нестабильность которого составляет (1-5)?10 в -14 степени. Расхождение между шкалой системного времени ГЛОНАСС и шкалой Госэталона Координированного Всемирного Времени UTC(SU) не должна превышать 1 мс. Погрешность привязки шкалы системного времени ГЛОНАСС к шкале UTC(SU) не должна превышать 1 мкс.

Шкала системного времени ГЛОНАСС корректируется одновременно с плановой коррекцией на целое число секунд шкалы Координированного всемирного времени UTC. Коррекция шкалы UTC на величину ±1с проводится Международным Бюро Времени (BIH/BIPM) по рекомендации Международной службы вращения Земли (IERS). Коррекция шкалы UTC производится, как правило, с периодичностью 1 раз в год (в полтора года) в конце одного из кварталов: в 00 часов 00 минут 00 секунд полночь с 31 декабря на 1 января – 1-й квартал (или с 31 марта на 1 апреля – 2-й квартал, с 30 июня на 1 июля – 3-й квартал, с 30 сентября на 1 октября – 4-й квартал) и осуществляется одновременно всеми пользователями, воспроизводящими или использующими шкалу UTC.
Предупреждение о моменте и величине коррекции UTC заблаговременно (не менее чем за три месяца) сообщается пользователям в соответствующих бюллетенях, извещениях и другими способами. Спутники ГЛОНАСС не содержат в навигационных сообщениях данных о коррекции UTC. В навигационном кадре спутника ГЛОНАСС-M предусмотрено заблаговременное уведомление потребителей о факте, величине и знаке секундной коррекции UTC.
При коррекции UTC, в соответствии с рекомендациями BIH/BIMP, проводится одновременная коррекция системного времени ГЛОНАСС путём соответствующего изменения оцифровки последовательности секундных импульсов бортовых часов всех спутников ГЛОНАСС временной навигационной информации. Это изменение происходит в 00 часов 00 минут 00 секунд UTC. В результате периодического проведения плановой секундной коррекции, между системным временем ГЛОНАСС и UTC(SU) не существует сдвига на целое число секунд. Однако, между системным временем ГЛОНАСС и UTC(SU) существует постоянный сдвиг на целое число часов, обусловленный особенностями функционирования Подсистемой Контроля и Управления: Tglonass = Tutc + 3 часа.

Мы знаем, что в GPS время учитывается в неделях и секундах внутри недели. А как в ГЛОНАСС? В ГЛОНАСС начало шкалы времени отсчитывается с 1 января 1980 года, но шкала корректируемая, в отличие от GPS. А как устроен счёт времени? Одним счётчиком время считается в секундах (миллисекундах) в пределах одних суток. Другой счётчик считает дни внутри четырёхлетия. Таким образом, привязавшись к четырёхлетию, в ГЛОНАСС решили проблему високосного года. В одном четырёхлетии 1461 день. В одном дне 86400 секунд. Вот и вся шкала. В отличие от GPS в ГЛОНАСС вместо понятия week rollover, используется понятие day rollover – смена дня.

Что вы узнали:

1. Кучу информации про то, как «время» устроено на спутниках.
2. Шкала системного времени ГЛОНАСС привязана к шкале времени UTC и корректируется вместе с ней. Начало шкалы 1 января 1980 года.
3. Время измеряется в секундах внутри каждого дня, а день считается внутри четырёхлетия.
4. Шкала системного времени ГЛОНАСС сдвинута относительно UTC на 3 часа, что соответствует нашему часовому поясу.

Большая часть теста взята из ИКД ГЛОНАСС.

Да, различия есть, и, возможно, я их все даже не знаю, но основные могу описать. Самое главное отличие GPS от ГЛОНАСС – это то, что GPS уже лет 25 работает, а ГЛОНАСС пытается работать, но не получается. О причинах можно долго рассуждать, но вкратце – «А кому у нас это надо?», ведь есть GPS.

Какие ещё отличия?

1. Основное отличие – это сигнал и его структура. Как я уже писал, В системе GPS используется кодовое разделение каналов. В системе ГЛОНАСС – частотное разделение каналов (подробнее). Структура сигнала так же различна. Скоро будет подробный пост про структурой сигнала, там я все опишу.
2. Для описания движения спутников по орбите используются принципиально разные математические модели. У GPS – это модель в оскулирующих элементах. Эта модель подразумевает, что траектория движения спутника разбивается на участки, на которых движения описывается кеплеровской моделью, параметры которой меняются во времени. В системе ГЛОНАСС используется дифференциальная модель движения. Это означает, что для определения координат спутника на заданный момент времени требуется решить систему дифференциальных уравнений. Для решения этой системы нужны, так называемые, начальные значения – это такое чисто математическое понятие. В случае ГЛОНАСС эти приближения передаются со спутника в составе навигационной информации, поэтому приёмнику они доступны. Задача решения дифференциальных уравнений состоит в численном интегрировании, которое, по сути своей, является трудоёмкой задачей. Думаю тут всё.
3. В системе GPS 6 орбитальных плоскостей, и предполагалось по 4 спутника на каждой. Итого – 24 спутника, но они не обеспечивали должного покрытия всего земного шара, да и если какой-нибудь аппарат выходит из строя, то заменить его нечем. Поэтому группировку нарастили до 32 спутников. В этом случае некоторые орбиты имеют до 6 спутников. В системе ГЛОНАСС к расчёту ОГ подошли более серьёзно. В ГЛОНАСС 3 плоскости по 8 спутников (8 теоретически). Это обеспечивает полное покрытие земли и хорошую геометрию. Наши как всегда – рассчитали более хорошую орбиту, но вот доделать всё в целом не смогли. (информация в этом пункте может быть не точной)

Думаю, что это основные отличия и уверен, что есть ещё. Желающих покритиковать или что-то добавить милости просим.

Хочется рассказать, что из себя представляет космический сегмент ГЛОНАСС. Теоретически орбитальная группировка (ОГ) включает в себя 24 спутника. Они вращаются на трёх круговых орбитах по 8 спутников на каждой. Разнос орбит составляет 120 градусов. Угловое расстояние между спутниками 45 градусов. Период обращения спутника по орбите 11 часов 15 минут 44 сек. Высота орбиты над поверхностью Земли 18840 – 19940 км. (средняя 19100 км.). Наклонение орбит 64,8 гр. +-0,3гр. Эксцентриситет орбиты 0+-0,01. Максимальные уходы спутников относительно идеального положения на орбите не превышают+-5гр. за интервал в 5 лет. Расположение спутников на орбитах выбирается таким образом, чтобы в любой точке Земли было видно не менее 4х спутников. В системе используется частотное разделение каналов «спутник-приёмник». Это значит, что каждый спутник гонит волну на своей несущей частоте. Спутники излучают в 2х диапазонах (на 2х несущих) : L1 = 1602 МГц и L2 = 1246 МГц. На жаргоне разработчиков эти частоты называются «первая» и «вторая» несущие. Шаг по частоте L1 оставляет 9/16 = 0,5625 МГц, а по частоте L2 7/16 = 0,4325 МГц. Отношение второй и первой частот равно 7/9. Для расчёта несущих частот спутников используется следующие формулы:

f1_k = L1 + K*delta_f1

и

f2_k = L2 + K*delta_f2.

Прошу прощения за дурацкое написание формул, но WordPress не поддерживает другого.

f1_k и f2_k – это несущие. delta_f1 = 9/16 = 0,5625 МГц, а f2_k = 7/16 = 0,4325 МГц. Магическая Константа К называется литерой спутника. Это просто число из допустимого диапазона. Диапазон задается в ЦУСе в несколько этапов:

1-й этап 1995-1998 г.

На этом этапе спутники ГЛОНАСС полностью прекращают передачу сигналов в диапазоне с литерами 16, 17, 18, 19, 20 (полоса 1610,6-1613,8 МГц). Литеры частот 13, 14 и 21 имеют ограниченное использование. Находящиеся в эксплуатации спутники будут использовать без ограничений литеры К = 0, 1,…,12, 22, 23, 24. Новые спутники ГЛОНАСС, запускаемые на орбиту на 1-м этапе (1995-1998 г.), будут использовать литеры частот К = 0, 12. Однако на них будет предусмотрена возможность использования литеров частоты К = (-7,…,-1).

2-й этап 1998-2005 г.

На этом этапе находящиеся в эксплуатации спутники ГЛОНАСС будут использовать без ограничений литеры частот: К = 0,…,12. Литер частоты К = 13 будет использоваться ограниченно.

3-й этап с 2005 г.

На этом этапе все находящиеся в эксплуатации спутники ГЛОНАСС будут использовать литеры частот К = (-7,…,+6), причём литеры +5 и +6 будут использоваться лишь как технологические и ограниченные периоды времени (например, при восполнении орбитальной группировки).

Что Вы узнали:

1. Что представляет из себя орбитальная группировка ГЛОНАСС.
2. На каких частотах излучают спутники ГЛОНАСС.
3. Частотный план в 3 этапа

P.S. Всегда хотел побольше узнать о маркетинге, поэтому начал читать вот этот блог. А натолкнула меня на это война.

Пришло время рассказать про структуру системы ГЛОНАСС. Возможно, даже в подробностях. Как я говорил, любая ГНСС состоит из 3х частей:

1. Космический сегмент – Орбитальная группировка (ОГ) НКА
2. Наземный сегмент (самое главное в любой системе)
3. Сегмент потребителей

Рассмотрим эти три группы подробнее для системы ГЛОНАСС.

Орбитальная группировка (ОГ) НКА.

Как я уже писал – это все НКА принадлежащие системе ГЛОНАСС и летающие в космосе.

Наземный сегмент.

Самое главное в любой системе на мой взгляд. Его можно разделить на 3 части:

• Средства выведения спутников на заданную орбиту;
• НКУ – наземный комплекс управления;
• Комплекс формирования навигационной информации;

Средства выведения спутников на заданную орбиту. Это космодромы, полигонные измерительные комплексы, плавучие измерительные комплексы и другие измерительные комплексы, расположенные на территории станы.

НКУ. В него входят командно-измерительные системы по всей территории нашей страны . Центр управления полётами. Баллистический центр. НКУ выполняет следующие задачи:

• проведение измерений траектории движения спутников с целью определения, прогнозирования и непрерывного уточнения орбит всех НКА в ОГ;
• передача массивов служебной информации в память бортовых компьютеров всех НКА и контроль зав прохождением информации;
• контроль работы бортовых систем НКА и диагностика их состояния по принимаемой телеметрической информации;
• управление полётом НКА и работой их бортовых систем;
• планирование работы технических средств НКА, автоматизированная обработка и передача информации между элементами НКУ

Комплекс формирования навигационной информации. Состоит из системы управления, измерения и контроля (СУИК), аппаратуры контроля навигационного поля и центра управления системой.

Основные задачи комплекса:

• формирование массивов служебной информации;
• контроль информации в навигационных сообщениях спутников;
• контроль характеристик навигационного поля;
• и другие задачи.

Сегмент потребителей.

Это всё множество навигационных приёмников, использующих данную навигационную системы для местоопределения. С точки зрения спутников и наземного сегмента количество потребителей не может быть ограниченно. И нельзя сказать, например, сколько потребителей в данный момент времени использую систему ГЛОНАСС. По большому счету, система ничего не знает о потребителях, кроме того что они есть. Принято классифицировать аппаратуру потребителя по типу среды использования следующим образом:

• Авиационные приёмники
• Морские приёмники
• Космические приёмники
• Сухопутные приёмники
• Другие приёмники

При описании я использовал некоторые термины, которые не вводил ранее. Значение их я объясню позже.

Судя по сообщения средств массовой информации, складывается впечатление (скорее всего у всех), что GNSS системы стоят особняком, в том смысле, что от России, например, требуется запустить Глонасс и спутники начнут летать, и будет всем счастье. Тоже самое касается и GPS. Однако это далеко не так!!! Скоро я открою Вам глаза, будет весело.

На начальном этапе приветствуются любые вопросы (даже самые тупые на первый взгляд). Все они, по возможности, не останутся без ответа. Пришло время рассказать широкой массе блого-читателей «Что такое GPS(GLONASS) и с чем его едят!

И так, ГНСС — Глобальная Навигационная Спутниковая Система. Это точный дословный перевод следующего термина: GNSS — Global Navigation Satellite System. Это наши первые термины и определения. В данном блоге эти термины будут встречаться в равной мере и обозначают одно и то же. Так же в русско-язычной технической литературе встречается термин СРНС — Спутниковая Радио-Навигационная Система. «А причем тут радио?» — спросите Вы. «А все просто» — отвечу я. Спутник в космосе, Вы на земле. Единственный способ связи со спутником — радио волны.

Что Вы узнали?

1. Вы узнали, что спутники летают в космосе.
2. Вы узнали, что используя их, тем или иным образом, можно знать, где Вы находитесь.
3. Вы узнали, что для связи спутника с вами используются радио-волны.

Если вам кажется, что это очень мало, то это заблуждение. Многие люди не знают даже этого! Пришло времы осмыслить прочитанное.