Ты здесь!

«Прошу обратить внимание правительства, что надо создать систему «ГЛОНАСС» в более короткий срок, чем первоначально планировалось к 2008 году…. Уже сейчас (необходимо) предусмотреть, кто и в каких объемах будет пользоваться этой системой… Быстрее надо вводить собственную группировку и получать от нее коммерческую отдачу.” В.В.Путин (26.12.05 г.) Взял тут.

Это шедевр. Всё только говорят, а делать ниче не делают. Вот вывели 3 спутника на орбиту. А толку? Тут же 3 поставили на выведение. У меня складывается ощущение, что государство выводит спутники на орбиту, чтобы их потом с неё же выводить, это новая игра по отмыванию денег что ли такая?!

Начало этой беседы читай тут.

• Когда говорят, что на спутнике есть часы, то понимать это следует в переносном смысле.
• Когда говорят, что у приёмника есть часы, то это надо понимать в переносном смысле.
• Когда говорят, что у системы есть часы, то это надо понимать в переносном смысле.

А что там у них действительно есть? У них есть генераторы частоты. Эти самые генераторы частоты задают временнУю шкалу. Что это такое? Это что-ли как у градусника? Ну почти. Для наших с вами бесед лучше, чтобы Вы представляли себе генератор частоты (в смысле времени), как некое устройство на выходе которого периодически случаются какие-то события, причём одни и те же. Например, это ящик, из которого каждую тысячную долю секунды падает 1 песчинка. Таким образом, этот ящик представляет из себя генератор частоты (часы) с разрешающей способностью (если можно так сказать) 1 миллисекунда (1 мс) или 1 кГц (кило Герц) и задаёт миллисекундную шкалу времени. В его основе лежит периодически повторяющийся процесс падения песчинок. Как Вы видите это все не противоречит тому, что я писал в первой части.

Так вот, в центре управления системой стоит генератор на основе водородного стандарта. Нестабильность его очень маленькая и в системе он условно считается эталоном и задаёт шкалу времени системы. На спутниках стоят генераторы частоты на основе цезиевого и рубидиевого стандартов, причём их нестабильность выше чем у системных. Эти генераторы задают шкалы времени спутников. Нестабильность их такова, что если её не учитывать, то она сильно влияет на качество позиции. По этой причине в центре управления системой постоянно сверяют шкалы времени спутников со шкалой системы и при необходимости производят корректировку этих шкал. Уход шкалы спутника аппроксимируется полиномом первой или второй степени. Коэффициенты этого полинома входят в состав навигационный информации, передаваемой спутником на землю (читать тут). В приёмнике, к стати, тоже стоит генератор частоты, который задаёт шкалу времени приёмника. Но нестабильность его очень большая, потому что обычно используют дешёвые кварцевые генераторы.Но как Вы скоро узнаете – это не проблема. Нестабильность приводит к тому, что шкала времени (спутника, приёмника) начинает отставать или спешить по отношению к эталону, скажем к шкале системы. Чем выше нестабильность, тем больше будет уход и наоборот.

В итоге, Вы узнали:

1. что часы в системе, на спутнике и в приёмнике называются генератором частоты;
2. что генератор частоты задаёт шкалу времени;
3. что у любого генератора частоты есть нестабильность, которая приводит к смещению шкалы времени.

А почему о времени? Причём тут время, блог о спутниковой навигации. – спросите Вы. Да, Вы, правы, но, есть одно НО (или не одно). Время вот причём: приёмник измеряет задержку прохождения сигнала от спутника до антенны приёмника. Вот и ответ: раз задержка, значит – время.

В житейской практике текущее время часто отождествляют (одно и тоже) с показанием некоторых часов, например наручных. Назовём эти наручные часы «часами Н». Часы Н обычно показывают суточное время. Важно различать понятия истинного времени и показаний часов Н. Ведь часы могут как спешить, так и отставать от истинного времени. За истинное время принято время UTC – Всемирное Координатное Время. UTC — это наследие времени по Гринвичу (GMT), и иногда также ошибочно именуемое GMT. Новое имя было введено, чтобы избавиться от названия определённого места на Земле в международном стандарте. UTC базируется на атомном отсчёте времени, а не на времени в Гринвиче. Следует обратить внимание что время по UTC не переводится зимой и летом. Поэтому для тех мест, где есть перевод на летнее время, смещение относительно UTC меняется.(взято из wiki)

В качестве меры времени, обычно берётся некий периодический (повторяющийся) процесс, например вращения Земли вокруг Солнца (1 год) или вращение Земли вокруг своей оси (1 сутки). Таким образом, в основу любых часов положен периодически повторяющийся процесс. Чем лучше повторяемость каждого периода этого процесса, тем точнее часы можно построить на его основе. Есть ещё важный, на мой взгляд, момент: назовём его масштабом времени. Что если вещь, которую Вы пытаетесь измерить гораздо короче, чем разрешение Вашего инструмента? В этом случае надо взять инструмент с другой (более мелкой) шкалой. Например, возраст маленьких детей мерят в месяцах, а когда подрастает, то в годах и месяцах, и лишь когда они становятся совсем взрослые, то просто говорят, что ему, скажем, 9 лет. Так же и со временем: если нужно измерять очень короткие интервалы, то нужен периодически повторяющийся процесс с очень маленьким периодом, по крайней мере, с периодом меньше чем то, что Вы измеряете.

В классической физике, время — непрерывная величина, априорная характеристика мира, ничем не определяемая. В качестве основы измерения просто берётся некая последовательность событий, про которую считается несомненно верным, что она происходит через равные промежутки времени, то есть периодична. Именно на этом принципе и основаны часы. Такая же роль времени и в квантовой механике: несмотря на квантование почти всех величин, время осталось внешним, неквантованным параметром. В обоих случаях «скорость течения времени» не может ни от чего зависеть, а потому тавтологически равна константе. (взято из wiki)

Среди множества известных природных процессов, на каждой стадии своего развития, человечество выбирает некоторый процесс, который используется как эталон времени. В настоящее время, в соответствии с международными соглашениями, в качестве эталонного используется цезиевый атомно-лучевой стандарт. Дальше Ваш мозг вскипит, если не готовы, то пропустите жирное предложение. Одна секунда – это интервал времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения внешними полями. Так описывается цезиевый стандарт частоты. Именно этот стандарт используется в часах, котрые устанавливаются на спутники. Но стандарт не запрещает использовать более точные часы. В центре управления системой (GPS или ГЛОНАСС) стоят часы, основанные на водородном стандарте. Они ещё точнее цезиевых, примерно на пару порядков.

В итоге, Вы узнали:

1. что время и показания часов не есть одно и тоже;
2. что в основе измерения времени положен периодический процесс;
3. что у времени есть масштаб.

P.S. Ждите продолжения, это не всё!

Меня все больше и больше радует, что народ из блоговара считает, что сайт интересный, ну или, по крайней мере, хочется так думать. Надеюсь, что положение не изменится. Самую хорошую невоенную статью с упоминанием обо мне я читал с удовольствием, так как беглым взглядом так и не нашёл, где ссылка стоит. Зачёт! Есть, конечно, и другие упоминания, но они скучны. Этот парень просто ведёт описание боевых действий. Побольше хороших статей.

Что только они нам на Землю не передают! Ужас что творится.

Для определения позиции на земле необходимы какие-то знания о спутниках, которые приёмник хочет использовать при расчёте позиции. Например нужны их координаты, нужна информация о том, на сколько сигнал задержался в ионосфере, нужны сведения о точности «часов», установленных на спутнике и др.

Каждый спутник сообщает приёмнику о себе следующие данные:

1. Свои эфемериды – это числа, по которым можно посчитать координаты спутника в приёмнике на заданный момент времени. (Убейте меня за эти слова)
2. Некие числа, которые говорят о точности «часов» спутника. По ним можно оценить на сколько «часы» спутника отстают или спешат по отношению к часам системы (GPS или ГЛОНАСС).
3. Параметра модели ионосферной задержки. Используя эти числа, можно посчитать ионосферную задержку для сигнала.
4. Альманах на себя и другие спутники. Альманах – это числа, по которым можно грубо прикинуть, где находится спутник. Наличие альманаха помогает более быстро ловить спутники, когда они выходят из-за горизонта и сужает диапазон их поиска.
5. Временные метки, с помощью которых формируется временная шкала спутника в приёмнике.Это очень важно!

P.S. Война меня сильно затянула и измотала. Хотя, должен признать, я наткнулся на некоторое количество интересных блогов. Нашел там интересный блог про фотографию. Понравилась эта фотка (Люблю Питер). Ещё больше люблю сам снимать. К стати, я по роду деятельности программист, и ради интереса посетил вот этот сайтик. К своему удивлению ничего не нашёл про C и C++, а жалко. Было бы интересно почитать мысли блогосферы по этому поводу. Но всё равно должен сказать, что игра интересная, так как даже Апач в неё режется.

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.

Читал «Взгляд». Случайно обнаружил странный (для России нормальный) факт:

В статье пишут (ссылаясь на Иванова), что ГЛОНАСС приёмники будут продаваться к концу 2007 года. А в этой статье, говорится, что они уже будут в конце 2008 года. Между публикациями прошёл почти год. Интересно, через год, опять скажут, что через год будут готовы через год?!

«За державу обидно»

Вычитал в газете «Взгляд» статью, что систему ГЛОНАСС хотят опробовать в Калуге. Что собственно меня смутило?

Да ВСЕ!!!

Первое: цитируют первого замглавы ФГУП «Российского НИИ космического приборостроения» Вячеслава Безбородова. Это солидный институт, и в своё время я там бывал не раз. Но как язык поворачивает говорить, то что он говорит?

«программа по мониторингу из космоса работы всех важнейших составляющих жизнеобеспечения города, в том числе транспортной инфраструктуры, землепользования, и мониторинга потенциально опасных предприятий» – Как они собираются со спутника, который просто излучает навигационный сигнал и телеметрию, что-то мониторить? ГЛОНАССовский спутник и знать ничего не знает о Калуге. Ещё раз пишу, что связь со спутником – дело очень дорогое, особенно с ГЛОНАССовским и делать это могут у нас только военные. Если уж и мониторить что-то, то используя спутники на околоземных орбитах. Эти системы очень дороги и у нас их, на сколько мне известно, их очень мало.

Дальше: «Если раньше, до введения системы, водитель мог слить какое-то количество бензина или использовать транспортное средство не по целевому назначению, то теперь сделать это невозможно, так как движение транспортного средства отслеживается со спутника», – подчеркнул представитель транспортной службы. То, что выделено – это полны, мягко говоря, бред. Про бензин: если только у авто не стоит датчик, что из бака бензин сливают, то никак об этом не узнать (если есть датчик, то по GSM каналу можно передать информацию об этом). Про не целевое использование: да узнать можно, но ещё раз говорю, что НЕ ЧЕРЕЗ спутник (НКА). В автомобиле стоит навигационный приёмник, он, используя принимаемый со спутника сигнал, определят свои координаты и передаёт их (скорее всего по GSM каналу) в ценр обработки. Вот таким образом можно узнать об не целевом использовании. Ну и где тут движение, отслеживаемое со спутника?!

P.S. ГЛОНАСС то ещё не скоро будет. А вот приёмники, скорее всего, буду по GPS позицию считать. Интересно, они хоть российские будут?

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.

Так что же всётаки представляет из себя ГНСС? Неужели это только спутники, летающие в космосе и все? Нет не все. Постараюсь простым и поянтным языком описать состав ГНСС. Типовая ГНСС состоит из следующих трех частей:

1. Спутники, летающие по орбите и что-то излучают в сторону земли.
2. Наземный сегмент системы.
3. Куча потребителей сигнала от ГНСС.

Рассмотрим эти три группы подробнее безотносительно какой-либо системы.

Спутники, летающие по орбите и что-то излучают в сторону земли.

Как я уже писал – это все НКА принадлежащие данной ГНСС и летающие в космосе. В сторону земли для потребителя спутники излучают навигационный сигнал, используя который, можно посчитать позицию. Сигналы от всех спутников в околоземном пространстве называются Навигационным Полем системы. Для наземного сегмента спутники, кроме всего прочего, излучают телеметрические данные, служищие для контроля за их состоянием. А что будет, если этот компонент исключить из системы? Тогда она попросту потеряет смысл как система глобального позиционирования. Наземному сегменту нечего будет контролировать и всех можно разогнать в шею. А пользователи погут сжечь свои приемники.

Наземный сегмент.

Самое главное в любой системе, на мой взгляд. Служит для:

• выведения спутников на орбиту;
• измерения параметров движения спутников с целью контроля и корректировки траетории полёта;
• закладни свежей навигационной информации на борт спутников.

Наземный сегемент не знает сколько абонентов у системы, и, на сколько я знаю, нет возможности это узнать. Если, конечно, тупо не перещитать всех по головам у кого есть приемники! Хочешь нагадить системе?! Убей наземный сегмент или какую-нибудь его часть и она развалиться сама. Почему? Если с наземным сегментом что-то случается, то спутники просто перестанут излучать правильную информацию и летать по нужной траектории, а может и вовсе упадут на землю. Правда, навредить наземному сегменту не так просто. В основном – это всегда военный организации. Комплексы находятся на засекреченных базах или частях. Хотя…. ну да ладно.

Сегмент потребителей.

Это всё множество навигационных приёмников, использующих данную навигационную системы для местоопределения. С точки зрения спутников и наземного сегмента, количество потрибителей не может быть ограниченно. И нельзя сказать, например, сколько потребителей в данный момент времени использую систему GPS. По большму счету, система ничего не знает о потребителях, кроме того что они есть.

Сухой остаток (то что должно было остаться в голове после прочтения):
ГНСС это не просто спутники в небе, это:

1. Те, кто эти спутники запускает.
2. Те, кто эти спутники обслуживает и следит за ними.
3. Те, кто эти спутники использует.

P.S. Напрашивается ряд вопросов для обсуждения:

1. Зачем спутники запускать?
2. Зачем их обслуживать и в чем заключается обслуживание?
3. Зачем их использовать?

P.P.S Для ГЛОНАСС структура такая, для GPS такая.

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.