Яценков В.С. Основы спутниковой радионавигации (2003) (1151870), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Причина этого, скорее, не в национальном научном потенциале, а в том, что Соединенные Штаты смогли регулярно инвестировать в свою программу сотни Введение миллионов долларов, именно в тот период, когда Советский Союз переживал тяжелейшие времена застоя и последующего распада. Ведь спутниковое позиционирование — это, прежде всего, космическая программа, влекущая за собой множество сопутствующих исследований и разработок, требующих гигантских капиталовложений. Исторически сложилось так, что запустив первый спутник и являясь признанным мировым лидером в освоении космоса, наша страна до сих пор испытывает проблемы с построением собственной системы спутниковой навигации.

Завершенность национальной системы определяется не только количеством спугников на орбите, но и наличием развитой индустрии потребительского оборудования. Навигационное оборудование российского производства покрывает весьма малую часть мирового рынка. Между тем, по прогнозам Министерства торговли США, объем продаж на мировом рынке навигационных систем в 2003 г. превысит 16 миллиардов долларов. Очевидно, что фактический монополист на рынке потребительских услуг мирового масштаба объективно приобретает дополнительные рычаги политического влияния. Сокращение 6РЯ впервые возникло в США и означает ИоЬа! Ровйоп~пд Яув$егп — Система Глобального Позиционирования.

Строго говоря, это сокращение обобщенное, оно не является именем собственным ни одной из существующих систем. Американская система глобального спутникового позиционирования в процессе развития несколько раз меняла свое название и сейчас называется ИАЧЗТАЯ. Это сокращение в официальных американских источниках расшифровывается как Иач~да1юп вув$егп вФ Ьтппд апб гапд~пд, навигационная система с определением времени и дальности. Иногда можно встретить и другой, не совсем корректный вариант: Йач~даМоп ва$еШ1е Мгп~пд апб гапрпд, измерение времени и дальности посредством навигационного спутника.

Российская навигационная система имеет сокращенное название ГЛОНАСС (И ОИАЯЯ) — Глобальная навигационная спутниковая система, или на английском языке ИоЬа! Йач~даИоп За$е!йе Зув1егп. Таким образом, на сегодняшний день существует две системы глобального позиционирования, ЙАЧЯТАВ и ГЛОНАСС, и было бы более правильным американскую систему называть ЙАЧЯТАВ 6РЯ, а российскую 6~ОИАЯЯ ОРЯ. Но по упомянутым выше историко-экономическим причинам, в мировой практике сокращение 6РЯ стало подразумевать под собой не только систему глобального позиционирования вообще, но и конкретно ЙАЧЯТАВ.

А когда за рубежом хотят упомянуть ГЛОНАСС, то часто делают Введение оговорку "йивв!ап 6Р8" или "ЖОЙА88 6Р8". Аналогично, в российской практике, даже среди узких специалистов, принято отечественную систему называть ГЛОНАСС, а американскую просто ОР8. Например, "Модуль частотно-временной синхронизации по сигналам ГЛОНАССИР8". Теперь, когда мы разобрались с сокращениями, задумаемся о том, почему система глобального позиционирования стоит того, чтобы инвестировать в нее огромные средства государственного бюджета.

Проблема навигации стояла перед человечеством с древнейших времен. По сути, человек разумный всегда задавал себе два вопроса: "Где я?" и "Куда я должен двигаться?". Первый вопрос — это позиционирование на местности, второй — прокладка курса, не важно, сухопутного или морского. Все вместе это уже навигация. Простейшая навигация состояла в ориентировании на местности по визуальным ориентирам (река,' гора, овраг, рисунок береговой линии).

Затем человек научился ориентироваться по солнцу и звездам. Умение позиционировать себя на местности в древние времена имело гигантское значение для народа в целом. Только те народы, которые научились ориентироваться в открытом море по компасу, солнцу и звездам, могли посылать свои торговые и военные корабли через моря и океаны. Новая эпоха предъявляет новые требования. Военным и гражданским пользователям нужна принципиально новая точность. Сейчас невозможно представить себе гигантский океанский лайнер, курс которого штурман прокладывает по солнцу, звездам и компасу.

Но наиболее очевидно проблема точного позиционирования вырисовывается, если вспомнить о чрезвычайно интенсивном воздушном движении в небе большинства стран. Как часто мы слышим о том, что самолет в тумане врезался в скалу или отклонился от курса и упал в море! Вблизи крупных городов даже незначительное отклонение от курса может стоить жизни сотням людей.

Причем, в случае с авиацией, позиционирования в двух измерениях "широта- долгота" уже недостаточно. Требуется точное позиционирование по высоте, а его не мог предоставить ни один из традиционных методов навигации. Радиолокационные и лазерные высотомеры успешно измеряют расстояние от самолета до земной поверхности в конкретной точке его траектории, но это очень мало помогает взаимно соотнести положение двух или более самолетов в воздушном пространстве.

Например, два самолета летят встречными курсами, но высотомер одного из них измеряет в данный момент расстояние до впадины, а второго до холма на земной поверхности. Получаются Введение два разных значения относительной высоты, тогда как абсолюгпная высота может совпадать. Но как измерить абсолютную высоту? В какой-то мере эту проблему удавалось решить, сочетая показания радиовысотомера, барометрического высотомера и карты местности.

Но для современных условий результирующая точность таких измерений уже слишком мала и небезопасна. Наивно было бы полагать, что только гражданские потребности послужили толчком для создания ОРЯ. Системы глобального позиционирования и в США, и в России создавались, прежде всего, для военных целей. В 1960...1970-е гг. гонка вооружений была в самом разгаре и военные остро нуждались в высокоточной системе позиционирования, действующей в любом месте земного шара и круглосуточно доступной для любого военного объекта. Военные доктрины развитых стран к этому моменту претерпели существенные изменения. Появилось ядерное оружие, имеющее огромную разрушительную мощь, были созданы эффективные носители, способные доставить его в любой регион. Стало очевидно, что при задействовании столь мощного вооружения война просто не может быть долгой, и победит тот, кто первый и с максимальной точностью нанесет дистанционные удары по инфраструктуре противника.

Первым требованием военных было создание системы точного наведения ракет и бомбардировщиков на цель. Кроме этого, военноморской флот остро нуждался в эффективной и надежной системе навигации для ракетонесущих подводных лодок. С одной стороны, необходимо обеспечить позиционирование самой субмарины, желательно без частых всплытий, а с другой стороны, организовать наведение на цель имеющихся на борту баллистических ракет. Следующим, после военных, крупнейшим потребителем услуг точного позиционирования являются государственные картографические службы. Так почему же для навигационных целей используется именно спутниковая система? Во-первых, истинную глобальность навигационного сервиса может обеспечить только использование спутников, любая другая система заведомо будет иметь локальный характер.

Наземные станции можно разместить только на территории своей страны или дружественных стран, морские просторы в этом случае вообще не поддаются полному охвату. Во-вторых, использование станций, находящихся на земной поверхности, не позволяет с необходимой точностью определять высоту объекта. Кроме того, использование спутников, излучающих сверхвысокочастотный сигнал, позволяет сделать пользовательское оборудование по- Введение настоящему мобильным. Мобильность повышается также за счет того, что максимально возможная функциональная нагрузка вынесена на спутники и наземные станции управления, а мобильное приемное устройство должно произвести лишь окончательную обработку заранее подготовленной информации.

Каждый спутник, входящий в состав 6РЯ, излучает радиосигнал определенного рода. Любое пользовательское устройство 6РЯ, гражданское или военное, прежде всего, является приемником этих радиосигналов. Именно поэтому возникло устойчивое бытовое словосочетание "приемник 6РЯ". Но сигналы недостаточно принять со спутников, необходимо произвести измерение их параметров, извлечь заложенную в них информацию и произвести довольно сложные вычисления. Полученную информацию чаще всего необходимо отобразить в виде, понятном человеку. Устройство, которое проделывает все эти операции, называют пользовательским терминалом (или приемоиндикатором) 6РЯ, тогда как просто приемник 6РЯ обычно является лишь модулем более сложного устройства или комплексной системы.

Но традиционно, в быту, мобильные терминалы 6РЯ называют просто приемниками, и мы тоже будем придерживаться этой терминологии, искпючая некоторые особые случаи. Как это часто случается, потребности стимулируют появление новых возможностей, а новые возможности, в свою очередь порождают новые идеи и потребности. Так, например, с появлением портативных приемников 6РЯ возникла идея создания принципиально новой автомобильной системы безопасности.

Такая система способна точно отслеживать координаты автомобиля и передавать их на пост контроля, используя обычную сотовую связь. Появилась возможность принципиально перестроить систему управления движением поездов, размещая на них приемники 6РЯ. Новая система способна не только точно отслеживать и оптимизировать движение поездов, но и автоматически включать режим экстренного торможения при опасном сближении составов. Более того, в настоящее время 6РЯ используется даже для решения такой чрезвычайно критичной задачи, как автоматическое выведение летательных аппаратов на посадочную глиссаду и далее до точки касания со взлетно-посадочной полосой. Разумеется, в этом случае к системе предъявляются особо жесткие требования и применяются специальные функциональные дополнения. Например, дополняющим компонентом может быть точно позиционированный наземный передатчик, имитирующий сигнал спутника (псевдолит). 10 Введение За рубежом отсутствие необоснованных бюрократических преград и ценовая доступность бытовых приемников ОРЯ сделали оборудование спутникового позиционирования обязательным элементом оснащения туристов, охотников, рыбаков — иными словами, всех, кто вынужден путешествовать вдали от дома.

Зарубежные автомобилестроительные фирмы встраивают оборудование ОРЯ в некоторые модели автомобилей в качестве штатного оборудования. Пока это лишь дорогие модели, но наблюдается тенденция к комплектации терминалами ОРЯ и моделей среднего ценового диапазона. Можно не сомневаться, что рано или поздно приемник ОРЯ станет обязательным компонентом любого автомобиля.

Характеристики

Список файлов книги