Системы ГНСС, функционирующие в России

Первые предложения по использованию спутников в навигации были озвучены в 1956-57гг. После запуска в СССР в 1957г. первого ИСЗ в советских институтах начались исследования, которые в дальнейшем были использованы при создании 1-ой отечественной низкоорбитальной космической навигационной системы (КНС) «Цикада», военный вариант которой имеет название «Циклон» и отличается наличием 3-х аппаратных комплексов, расположенных на ИСЗ, кораблях и береговых объектах, предназначенных для уменьшения периода определения координат.

 

В ноябре 1967г. и мае 1968г. были запущены первые спутники КНС «Цикада» - «Космос-192» и «Космос-220», которые обеспечивали непрерывное излучение радионавигационных сигналов на частотах 150 и 400 МГц в течение всего периода их активного существования - 1 года. Высота орбиты - 760 км, наклон орбиты - 74°, период обращения – около 100 минут. «Цикада» была сдана в 1979г. в составе 4 космических аппаратов (КА) «Парус» (способных активно существовать 1,5-2 года), движущихся по 4 орбитам высотой 1000 км, имеющим наклон 82,9°. Потребитель имел возможность в среднем через каждые 1,5-2 часа принимать радиосигнал от одного из спутников в течение 5-6 минут, и тем самым определять свои плановые координаты. Основными недостатками системы были возможность определения лишь двух координат, погрешность определения положения - более 100 м, а также короткий промежуток поступления сигнала и длинный период между ними. В 2008г. прекращена эксплуатация КНС «Цикада» и «Циклон», потребители переведены на обслуживание КНС «ГЛОНАСС».

 

Успешное использование низкоорбитальных КНС «Цикада» и «Циклон» привлекло большое внимание к спутниковой навигации. Стало необходимым создание универсальной системы навигации, удовлетворяющей высоким запросам потенциальных потребителей. Для этих целей была спроектирована глобальная навигационная спутниковая система «ГЛОНАСС», основа которой - 24 спутника, движущиеся на околокруговых орбитах на высоте 19 100 км с наклонением орбит 64,8° и периодом 11 часов 15 минут 44 секунды. Благодаря выбранному значению периода удалось сформировать устойчивую орбитальную систему, которая, в отличие от GPS, не требовала корректирующих импульсов для своего поддержания весь период ее активного существования. А вследствие выбранного наклонения была обеспечена доступность навигации на всей территории РФ даже в случае выхода из строя нескольких космических аппаратов. Были решены две ключевые проблемы создания высокоорбитальной системы навигации: синхронизация шкал времени КА с точностью до наносекунд и высокоточное прогнозирование параметров орбит спутников системы. В 1982г. начались летные испытания, принята в эксплуатацию система в 1993г., а к 1995г. развернута полная ОГ - 24 КА «Глонасс» 1-го поколения. Начата эксплуатация системы в штатном режиме.

 

Экономические проблемы в 90-е годы сказались на системе наихудшим образом, так, что к 2002г. орбитальная группировка системы насчитывала всего лишь 7 спутников, а по точности ГЛОНАСС уступала системе GPS более чем на порядок.

 

Благодаря принятой в 2002г. федеральной целевой программе (ФЦП) «Глобальная навигационная система» на период 2002-11гг. на сегодняшний день удалось: сохранить, модернизировать, развернуть на основе КА «Глонасс-М» полную орбитальную группировку системы ГЛОНАСС; модернизировать наземный комплекс управления (НКУ), что позволило поднять точностные характеристики системы на уровень, сопоставимый с GPS; модернизировать средства государственного эталона времени и частоты и средства установления параметров вращения Земли; создать работающие модели функциональных дополнений глобальных систем навигации, разработать множество образцов приемоизмерительных модулей, навигационно-временной аппаратуры и систем на их основе. Сегодня самый современный реально существующий космический аппарат в РФ - это «Глонасс-К», который является третьим поколением КА «Глонасс». На сегодняшний день запущены лишь 2 КА «Глонасс-К» в 2011г. и 2014г. Отличительными особенностями данной модели являются увеличенный период активного существования КА до 10 лет, уменьшенная масса, негерметичное исполнение и другие усовершенствования.

 

В настоящее время существует и дополняется широкий перечень задач координатно-временного и навигационного обеспечения (КВНО), условий и сфер применения спутниковой навигации, что требует от системы ГЛОНАСС дальнейшего совершенствования. С 2012г. система развивается в соответствии с новой федеральной целевой программой, призванной обеспечить эффективное решение задач КВНО в интересах безопасности и социально-экономического роста страны.