До конца прошлого столетия американская технология GPS была единственной в мире, не имела реальной альтернативы. Все переменилось в начале 2000-х – Россия вспомнила о забытой всеми спутниковой системе «ГЛОНАСС».
Структура ГЛОНАСС
Основа системы – 24 спутника, расположенные на орбите Земли в разных плоскостях с наклоном 64,8 градуса и высотой до 19,1 тыс. км. Расширенная ее конфигурация состоит из нескольких частей:
- космического комплекса (управление с Земли, выведение, орбитальная группировка);
- дополнительного функционала (ГНСС – система по координации, мониторингу за навигацией);
- высокочастотной системы АЭВИ;
- средств технического оснащения технологии;
- навигационной аппаратуры.
Навигационные радиосигналы
На данный момент технология работает с 2 типами радиосигналов: открытыми и защищенными. Чтобы лучше понять систему «ГЛОНАСС», стоит разобраться в их особенностях.
FDMA-сигналы
Это защищенная частота с высокой точностью передачи данных. Используется Вооруженными силами РФ. Сигнал передается методом DSSS посредством двоичного типа фазовой модуляции.
Для передачи информации спутниками используется одинаковая последовательность, при этом каждый прибор ориентируется на личный частотный диапазон «ГЛОНАСС». Код исходящих данных имеет высокую скорость передачи, благодаря чему лучше определяются его координаты. Сам сигнал открыт, а вот его псевдослучайный код зашифрован.
CDMA-сигналы
Новые сигналы «ГЛОНАСС» кодового разделения сигнала в формате CDMA передаются последовательностью текстовых строк. В рабочем сообщении указаны сведения о месторасположении спутника-отправителя и трех принимающих устройств.
Представлено разделение информации на технические параметры с учетом временной метки и аномальные строки. Все неизвестные типы данных приемником автоматически игнорируются.
Частота «ГЛОНАСС» CDMA:
- L3OC – скорость передачи – 100 бит/c, длина – 300 бит, используются псевдо- и суперкадры;
- L1OC – при аналогичной скорости передается только 250 бит;
- L2OC – состоит только из дальномерного кода.
Расчет номинальной частоты для спутника ГЛОНАСС
Любая частота сигнала устройств, работающих в «ГЛОНАСС», находится в двух диапазонах: L1 (1600 МГц) и L2 (1250 МГц). Все они передают информацию непрерывно в виде многокомпонентного импульса. Несущая составляющая происходит при 180° с возможной погрешностью. Моделируют их два кода: стандартный СТ и более точный ВТ.
В первом частотном диапазоне L1 происходит передача всех бинарных кодов (0.511 МГц). L2 задействуется исключительно для кодового сигнала ВТ (5.11 МГц). Космические войска при необходимости могут изменить его.
Факт. При шифровании данных не используется режим селективного доступа, как в американском аналоге.
Каждый спутник системы работает по определенной номинальной частоте, назначенной исходя из формулы: f K1 = f01 + КΔf1, f K2 = f02 + КΔf2. Здесь учитывается номер несущей частоты НКА. Для L1 – f01=1602 МГц, для L2 – Df1=562,5 кГц.
Распределение точного значения fk1 и fk2 обозначено в контрольном документе интерфейса, тогда как «нести» сведения о номерах К призван альманах системы. Новый канал связи добавляется редко и только по согласованию всех инженеров организации.
Интересно. Существует канал № 0, используемый разработчиками исключительно в тестовых целях.
Различие сигналов в GPS и ГЛОНАСС
Чтобы понять главное отличие между русской и американской системами навигации, достаточно обратить внимание на их рабочие параметры. Частоты «ГЛОНАСС» и GPS практически идентичны, но работа отечественных спутников происходит асинхронно, без фиксируемого резонанса. Итог – высокая точность транслируемого импульса.
Еще один плюс российской системы – правильно подобранные параметры навигации обеспечивают хорошую трансляцию импульса в полярной и южной широтах. GPS-сигнал в этом диапазоне затруднен или невозможен.
Несмотря на ряд достоинств российской системы, большинство пользователей предпочитают ее американский аналог. Причин тому несколько:
- доступная цена навигаторов с GPS;
- отсутствие сервисов, позволяющих устанавливать навигацию на смартфоны, планшеты, коммуникаторы;
- внушительный функционал GPS.
Развитие ГЛОНАСС с учетом использования в составе MFMC GNSS
Сегодня Россия участвует в комплексном использовании главных созвездий для передачи сигналов в частотных диапазонах авиации (MFMC). Исходя из долгосрочной перспективы в этом направлении, благодаря бортовому радиооборудованию на основе MFMC будет обеспечиваться использования GNSS. В будущем большинству действующих промышленных стандартов придется переходить именно на элементы GNSS.
До нынешнего времени технология «ГЛОНАСС» смогла серьезно развиться и занять прочные позиции. Использовать ее или нет – решать людям с учетом преимуществ и недостатков системы.
