ПЕНЗА-ГЛОНАСС - Galileosky

ИАЦ / ГНСС

26 января 2021

  • Пути развития 2021: система Beidou переходит в новую эру глобальных услуг

    31 июля 2020 года был проведен официальный ввод в эксплуатацию глобальной версии спутниковой навигационной системы BeiDou (BDS), завершив тем самым третий этап процесса ее развития. Система BDS переходит в новую эру глобальных услуг. Придерживаясь принципа «служение миру во благо человечества», система BDS предлагает пользователям по всему миру семь типов услуг: определение местоположения, услуги координатно-временного и навигационного обеспечения (КВНО), глобальная услуга передачи коротких сообщений (GSMC), региональная услуга передачи коротких сообщений (RSMC), международная служба сопровождения поисково-спасательных операций (SAR), система функционального дополнения космического базирования (BDSBAS), система функционального дополнения наземного базирования (BDGAS) и услуга высокоточной навигации в реальном времени (PPP). В рамках реализации системы BDS прикладываются постоянные усилия в направлении развития возможностей ГНСС и содействие развитию приложений и технологий, используемых в рамках работы ГНСС.

    В 2020 году было успешно завершено построение системы BDS, которая обеспечивала плодотворное развитие используемых системой приложений и ее продвижение на мировом рынке.


    Ян Чаньфэн, главный конструктор спутниковой навигационной системы BeiDou, выступает на международном мероприятии. (Фото: BDS)

    Построение системы

    Развертывание космической группировки.

    В период с марта по июнь 2020 года на геостационарную орбиту (ГСО) было запущено два спутника серии BDS-3, одновременно с этим были завершены испытания двух спутников, размещенных на наклонной геосинхронной орбите (НГСО), двух спутников, размещенных на ГСО и двух спутников, размещенных на средней околоземной орбите (СОО). По результатам проведенных мероприятий глобальная спутниковая группировка была спешно введена в строй.

    К концу 2020 года пользователям по всему миру предлагались услуги, предоставляемые от 45 спутников, использующихся по целевому назначению: 15 спутников серии 15 BDS-2 и 30 спутников серии BDS-3.

    Развитие наземного комплекса управления (НКУ).

    Было построено, испытано и сдано в эксплуатацию более сорока новых наземных станций. НКУ BDS работает штатно, обеспечивая сопровождение ежедневной эксплуатации системы BDS.

    Совершенствование основных видов предлагаемых услуг

    В целом, точность передаваемого в пространстве сигнала системы BDS превышает 0,5 м, точность определения местоположения (в среднем по всему миру) превышает 10 м, точность измерения скорости превышает 0,2 м/сек, а точность определения времени превышает 20 наносекунд. В Азиатско-Тихоокеанском регионе точность определения местоположения с помощью системы BDS превышает 5 м, точность измерения скорости превышает 0,1 м/сек, а точность определения времени превышает 10 наносекунд.

    В ключевой области покрытия доступны 30 спутников серии BDS-3 и 15 спутников серии BDS-2, которые обеспечивают совместное предоставление услуг, используя сигналы в диапазонах B1I и B3I. Фактические средние измеренные точности определения местоположения составляют примерно 1,48 м по горизонтали и 2,99 м по вертикали (с вероятностью 95%), что лучше на, примерно, 30% и 5% соответственно, в отличие от результатов, которые были достигнуты, если полагаться только на возможности системы BDS-2.

    В мировом масштабе сигналы, передаваемые в частотных диапазонах B1I, B3I, B1C и B2a, обеспечивают системе BDS-3 доступность в 100% времени (геометрический фактор точности пространственных координат (PDOP) ≤ 6). Фактические средние измеренные точности определения местоположения составляют примерно 1,54 м по горизонтали и 2,65 м по вертикали (с вероятностью 95%).

    Предлагаемые услуги приносят пользу потребителям

    На данный момент услуга высокоточной навигации в реальном времени (PPP) системы BDS доступна на территории Китая и прилегающих к нему территорий. B2b-сигналы, передающие поправки к эфемеридно-временной информации, обеспечивают предоставление услуг высокоточного определения местоположения; предварительные измерения, выполненные в рамках проводимых испытаний, точности определения местоположения составляют примерно 0,18 м по горизонтали и 0,26 м по вертикали (с вероятностью 95%).

    Система функционального дополнения BeiDou (BDSBAS) была разработана в соответствии с требованиями стандартов Международной организации гражданской авиации (ИКАО) для предоставления навигационных услуг повышенной точности и гарантированной целостности, что позволяет летательным аппаратам использовать схему захода на посадку с вертикальным наведением по классу I (APV-I). Услуги BDSBAS охватывают территорию Китая и прилежащих к нему областей. Сигналы SBAS, в соответствии со стандартами ИКАО, передаются тремя спутниками BDS, размещенными на ГСО. В частности, услуга SBAS в одночастотном режиме предоставляется с помощью сигнала BDSBAS-B1C. На данный момент идет подготовка процесса сертификации одночастотной услуги BDSBAS для гражданской авиации. Сигнал BDSBAS-B2a будет обеспечивать работу SBAS в двухчастотном мультисистемном режиме (DFMC). Создатели системы BDS принимали активное участие в процессе разработки стандартов DFMC и проведении проверок рабочей версии Стандартов и рекомендуемых практик DFMC SBAS.

    Система BDGAS включает в себя 155 опорных станций и почти 2200 региональных станций, развернутых на территории Китая. Данная система выполняет целый ряд задач, требующих высокой точности, в таких областях как проведение аэрофотосъемки и картографирование, изучение наземных ресурсов, мониторинг землетрясений, транспорт и метеорология. К основным (базовым) услугам данной системы относятся: определение местоположения в реальном времени с точностью до метра, дециметра и сантиметра, а также вторичная обработка данных определения местоположения с достижением миллиметровой точности.

    Среднеорбитальная система поиска и спасания BDS MEO-SAR, которая разрабатывалась в соответствии со стандартами Cospas-Sarsat, обеспечивает вероятность обнаружения силами международной службы поисково-спасательных операций на уровне, превосходящем 99%, с возможностью использования канала обратной связи. В июле были проведены совместные испытания с использованием спутников BDS MEO-SAR и наземной станции Cospas-Sarsat, расположенной в штате Мериленд, США. В Cospas-Sarsat была официально представлена соответствующая техническая документация и отчеты по испытаниям оборудования, что стало вкладом Китая в работу международной службы MEO-SAR.

    Региональная услуга передачи коротких сообщений (RSMC) доступна в Китае и на прилегающих к нему территориях, используя три спутника, размещенных на геостационарной орбите. Возможности данной услуги в части организации связи сделали серьезный шаг вперед по сравнению с периодом, когда использовались спутники серии BDS-2. Эксплуатационные возможности системы позволяют передавать 12 миллионов сообщений в час, передающая мощность пользовательских терминалов снижена до 1-3 Вт, одно сообщение может содержать до одной тысячи китайских символов. Построение платформы RSMC было завершено с целью постепенного внедрения услуги передачи коротких сообщений и мобильной связи, а также с целью дальнейшего развития преимуществ использования услуг, предоставляемых BDS.

    Глобальная услуга передачи коротких сообщений (GSMC) обеспечивает свою работу на всей территории земного шара с помощью 14 спутников, размещенных на СОО, данная услуга способна передавать сообщения, содержащие до 40 китайских символов.


    Количество видимых спутников ГНСС BDS в момент системного времени (BDT) 13:00, 29 октября 2020 года, угол возвышения 5°. Количество видимых спутников в Азиатско-Тихоокеанском регионе превышает 20 штук. (Источник: www.csno-tarc.cn)

    Интегрированные приложения

    По мере ускорения процесса построения системы, создатели BDS прикладывают огромные усилия в направлении совершенствования основных продуктов/услуг системы BDS и стимулирования развития крупномасштабных приложений, работающих в различных областях экономики. Интегрированные приложения и инновационные разработки используют модели “BDS+” и “+BDS” с целью повышения собственного качества и эффективности, а также способствования быстрого и качественного роста рынка ГНСС.

    Технические средства.. В настоящее время технические средства, использующие BDS, успешно применяются в предназначенной для потребительского рынка продукции, технические характеристики которой уже достигли общемирового уровня или близки к этому. Определенный успех был достигнут в направлении разработки интегрированных высокоточных чипов с многосистемной основной полосой частот. Было запущено массовое производство чипов с топологией 28 нанометров, а также запускается массовое производство чипов с топологией 22 нанометра. В этой связи, функциональные возможности и производительность чипов смогут выйти на новый уровень. Навигационные чипы, модули, высокоточные платы и антенны BDS экспортировались в более чем 120 стран и регионов мира, работая на благо миллионов пользователей.

    Применение в промышленности. BDS широко используется в таких сферах и индустриях, как связь, транспорт, обеспечение общественной безопасности, сельское и лесное хозяйство, животноводство, рыболовство, гидрологический мониторинг, метеорологические прогнозы, синхронизация времени, распределение электроэнергии, предотвращение и снижение ущерба от стихийных бедствий, тем самым, производя значительные объемы экономических и социальных благ.

    Если говорить о транспорте, то за первые три квартала 2020 года услугами BDS пользовалось более 7 миллионов транспортных средств. Количество автомобилей почтовых служб и служб экстренной доставки, использующих BDS, составило 314 тысяч, количество судов – 1369. В сфере малой авиации услугами BDS пользовались 300 самолетов.

    В области сельского хозяйства более 45 аграрных комплексов техники и оборудования были оснащены беспилотными системами управления с использованием BDS, что позволило сократить затраты на рабочую силу на 50%. Платформы контроля работы сельскохозяйственной техники, работающие на базе BDS, были установлены и работали на 10 миллионах единиц сельскохозяйственной техники и оборудования, значительно повышая эффективность управления и эксплуатации.

    Если говорить о лесном хозяйстве, служба определения местоположения и передачи коротких сообщений BDS широко используется для предотвращения лесных пожаров, защиты природных лесных массивов, инспекции лесных угодий, борьбы с вредителями и т. п.

    В области рыбного промысла BDS предоставляет рыбопромышленникам и рыболовецким судам следующие услуги: определение местоположения, поиска и спасание, распространение информации, управления судами и многие другие. В Китае терминалы BDS были установлены на более чем 70 тысяч рыболовецких судов и судов правоохранительных органов. Было спасено более 10 тысяч человек.

    В части проведения поисково-спасательных операций, была построена трехуровневая платформа, охватывающая национальные министерства и области, ее задача – обеспечивать шестиуровневый режим применения путем развертывания более чем 45 тысяч терминалов BDS.

    Система BDS играет важную роль при реагировании на чрезвычайные ситуации – в случае серьезных происшествий, например, потопов на территории южного Китая и лесных пожаров на юго-востоке Китая, которые произошли в 2020 году. Ускоряется развертывание новой инфраструктуры системы BDS, которую будет отличать высокий уровень интеграции новых технологий, например, систем связи нового поколения, распределенных цифровых реестров, интернета вещей, искусственного интеллекта и т. д. Для приложений BDS постоянно появляются новые режимы работы, форматы функционирования и сферы применения.

    Применение на потребительском рынке. Услуги местоопределения и навигации с помощью системы BDS используются различными предприятиями в сферах электронной торговли, производства высокотехнологичных терминалов сбора данных, предоставления услуг на основе местоположения, экономики совместного потребления и массового спроса, тем самым, значительным образом меняя стиль потребления и жизни людей. Так же как услуги предоставления воды и электричества, BDS предоставляет открытые и свободные услуги по мере необходимости. Если говорить о применении в смартфонах, ведущие государственные и иностранные производители процессоров уже представили навигационные решения с использованием BDS. Более 90% компаний-производителей мобильных телефонов, оставляющих свои заявки на получение доступа к внутренней сети Китая, поддерживают возможность определения местоположения с помощью BDS. Смартфоны от таких производителей как Huawei, MI, Apple, VIVO, OPPS и других крупных компаний, работающих на территории Китая, также реализовали поддержку BDS в своей продукции.

    Стандарты BDS. Обновление и доработка системы стандартов BDS идет штатно, в скором времени ожидается выпуск Версии 2.0. Системы стандартов приложений BDS будут выпускаться представителями энергетической, железнодорожной и иных видов промышленной деятельности. Идет постепенный пересмотр национальных стандартов BDS. В начале 2019 года было выпущено 4 национальных стандарта, до конца 2020 года будет выпущено 28 национальных стандартов. Сорок два стандарта, связанных с программой BDS, были выпущены тремя отдельными пакетами, а также идет формирование еще 58 стандартов.

    Ведется работа, связанная с интеллектуальной собственностью BDS; различные организации, занимающиеся инновационной деятельностью, совершенствуют возможности по формированию, использованию и защите интеллектуальной собственности. Статистические данные говорят о том, что количество поданных патентов, связанных с BDS, достигло 12170 в 2019 году и 9411 к концу октября 2020 года. Тем самым наблюдается средний темп роста количества патентов, подаваемых каждый год, на уровне 21,7%.

    Международное сотрудничество

    Двустороннее сотрудничество. BDS продолжает осуществлять двустороннее сотрудничество с другими навигационными спутниковыми системами для обеспечения совместимости и совместного применения. В рамках платформы сотрудничества между Китаем и США в области гражданского применения ГНСС были организованы рабочие группы, которые ведут постоянную совместную работу и обмен информацией по таким направлениям как совместимость, взаимодополняемость, системы функциональных дополнений, применения в авиационном секторе, а также в гражданской области применения и т. д. В октябре Китай и Российская Федерация провели седьмую двустороннюю встречу, направленную на окончательную реализацию демонстрационных проектов, таких как развертывание совместной наземной станции, трансграничные перевозки и точное земледелие. Китай и Европейский Союз ведут работы в направлении обеспечения координации, обмена информацией и кооперации в рамках переговоров между Китаем и ЕС по вопросам космического сотрудничества.

    Многостороннее сотрудничество. Команда представителей BDS принимает участие в заседаниях Международного комитета по ГНСС (МКГ) и постоянно способствует ведению дискуссий по темам, связанным с BDS. Международному ГНСС-сообществу передается информация и опыт, полученный в ходе применения BDS/ГНСС в рамках ведения борьбы и контроля распространения эпидемии COVID-19. В ходе девятого собрания на уровне министерств Китая и арабских стран, проведенного в июле 2020 года в формате видеоконференции, вносились предложения по углублению кооперации между Китаем и арабскими странами в области спутниковой навигации.

    Приложения BDS, работающие на международном уровне. Экспорт НАП с поддержкой услуг высокоточной навигации BDS привел к широкому использованию BDS в различных регионах и сферах: земельно-кадастровый учет, высокотехнологичное сельское хозяйство, складская логистика в странах АСЕАН, строительство в Западной Азии, регламентирование времени в авиации и монтаж морских платформ в Южной Азии, инспекция электроэнергетических мощностей и линий передач в Восточной Европе, геодезические съемки в африканских странах. Высокоточные решения, предлагаемые BDS, экспортируются в более чем 120 стран и регионов мира. Технологии и продукты системы BDGAS систематически идут на экспорт и служат уже более чем сотне миллионов пользователей по всему миру.

    Международные стандарты. BDS была включена в стандарты множества международных организаций, в том числе ИКАО, Международной морской организации, Cospas-Sarsat и операторов мобильной связи. Был выпущен целый ряд международных стандартов, включающих в себя поддержку BDS. В марте 2020 года Международная электротехническая комиссия (IEC) официально выпустила первый международный стандарт по инспектированию судов, оснащенных приемных оборудованием ГНСС BDS (IEC 61108-5); данный стандарт обеспечивает основу для сертификационных компаний по всему миру в части проведения сертификации оборудования BDS на различных судах. В июле 2020 года был официально выпущен первый пакет стандартов 3GPP, включающих в себя поддержку сигналов BDS диапазона B1C. Целый ряд стандартов, относящихся к технологии A-GNSS, задействованной в обеспечении связи по стандарту 5G, будет включать в себя поддержку сигналов BDS. К концу 2020 года будет официально выпущен стандарт Комиссии по морским радиотехническим средствам (RTCM) 10403.X, который будет включать в себя полноценную поддержку BDS, что станет важной вехой в создании стандарта обобщенного формата данных для приемников сигналов BDS.

    Придерживаясь концепции разработки, которая звучит следующим образом: «Китайская BDS, мировая BDS и первоклассная BDS», - команда разработчиков системы BDS решительно переносит дух Beidou в новую эру — независимая инновационная деятельность, открытая интеграция, единство и стремление к совершенству. К 2035 году будет построена новая, общедоступная, комплексная и полномасштабная национальная система КВНО, инфраструктура пространственно-временного обеспечения которой будет охватывать космическое пространство, воздушное пространство, поверхность Земли и морей, будет предлагать безопасные высокоточные услуги с высокой эффективностью. Она будет обеспечивать базовое сопровождение и поддержку будущим разработкам в области интеллектуальных и беспилотных технологий, стимулировать постоянное совершенствование системы, включать в свой состав новые технологии, такие как новое поколение средств связи и низкоорбитальные функциональные дополнения. Данная система будет нацелена на развитие высококачественных возможностей, таких как квантовая навигация, технология навигации при отсутствии сигналов ГНСС и микротехнологии для КВНО. Помимо этого, данная система будет нацелена на построение такой инфраструктуры пространственно-временного обеспечения, которая будет охватывать космическое пространство, воздушное пространство, поверхность Земли и морей, будет предлагать безопасные высокоточные услуги с высокой эффективностью.

  • Пути развития на 2021 год: ГЛОНАСС на пороге новой декады

    Юрий УРЛИЧИЧ, первый заместитель генерального директора Госкорпорации «Роскосмос»
    Сергей КАРУТИН, генеральный конструктор системы ГЛОНАСС
    Николай ТЕСТОЕДОВ, генеральный директор АО «ИСС им. академика М.Ф. Решетнёва»
    Сергей КОБЛОВ, генеральный директор АО «ЦНИИмаш»

    В 2020 году завершился очередной 10-летний виток развития российской глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС. Начавшееся с 2006 года восстановление орбитальной группировки дает свои видимые результаты. Сегодня повседневную жизнь сложно представить без сплошного искусственного радионавигационного поля, которое орбитальная группировка ГЛОНАСС предоставляет потребителям в глобальном масштабе с 2011 года.

    Сигналы системы ГЛОНАСС используются для решения множества задач, таких как:

    • спасание жизни при дорожно-транспортных происшествиях,
    • мониторинг и диспетчеризация воздушного, наземного и водного транспорта,
    • синхронизация сетей подвижной сотовой связи и элементов энергетического комплекса,
    • управление дорожной и сельскохозяйственной техникой и многих других.

    Основу орбитальной группировки составляют космические аппараты (КА) второго поколения – КА «Глонасс-М», разработанные еще в 2003 году и демонстрирующие фантастическую работоспособность: уже 14 КА работают дольше гарантийного срока активного существования, 4 КА в этом году празднуют 13-летную годовщину на орбите.

    Работа, направленная на повышение точности системы ГЛОНАСС, не останавливается ни на один день, и если в 2014 году погрешность навигационных определений за счет КА (именуемая специалистами как ЭППД) составляла 1,4 м, то 30 января 2020 года было обеспечено снижение погрешности до 0,9 м, а в течение той же недели погрешность не превышала 1,15 м. Более того запущенный 16 марта 2020 года предпоследний серийный КА «Глонасс-М» (Космос-2545) показал точность предоставления базовой услуги 0,38 м на суточном интервале и его лучший недельный результат 0,63 м.

    Именно создание КА «Глонасс-М» позволило потребителям во всем мире впервые получить навигационную услугу в двух диапазонах частот, что необходимо для снижения влияния ионосферы на точность навигации.

    25 октября 2020 года с космодрома Плесецк успешно запущен КА «Глонасс-К» – это третье поколение навигационных КА системы ГЛОНАСС, он предоставит потребителям еще больше возможностей – более точный и информативный новый сигнал в третьем частотном диапазоне. В дальнейшем поэтапное обновление орбитальной группировки системы ГЛОНАСС позволит гарантированно повысить качество предоставляемых навигационных услуг.

    В 2021 году планируется запуск двух навигационных спутников «Глонасс-К2» и весь опыт, наработанный при создании аппаратов третьего поколения («Глонасс-К»), будет реализован в аппаратах четвертого поколения. КА «Глонасс-К2» – это уникальный КА, который предоставит гражданским потребителям 5 навигационных сигналов, точность навигационного обеспечения повысится до 0,3-0,5 м и срок активного существования аппарата не менее 10 лет.

    Ориентированность создателей системы ГЛОНАСС на требования потребителей услуг сохраняется, а проведенные исследования показывают растущие потребности в качественных навигационных услугах в сложных условиях, при которых КА виден под углами более 25° над линией горизонта.

    В целях удовлетворения этих потребностей с помощью новых кодовых сигналов с 2021 года начнется создание высокоорбитального космического комплекса системы ГЛОНАСС (ВКК), с запуском первого КА в 2025 году и полным развертыванием группировки из 6 КА в трех или шести плоскостях к концу 2027 года. В результате создания ВКК для восточного полушария будет обеспечено повышение точности абсолютного режима навигации, доступности навигации в сложных условиях радиовидимости. Однако главным ожидаемым эффектом внедрения ВКК является гарантированное доведение высокоточной дифференциальной информации ГЛОНАСС и других ГНСС (обеспечение двукратного покрытия) в северо-восточный сегмент Земного шара. В качестве основы для построения ВКК будет использоваться прекрасно зарекомендовавшая себя платформа КА «Глонасс-К», о которой упоминалось выше.

    Одной из наиболее важных задач 2021 года является гармонизация потребительского интерфейса системы ГЛОНАСС. Как было отмечено ранее, сильное влияние на точность навигации оказывает среда распространения, поэтому готовятся к опубликованию новые редакции интерфейсных контрольных документов системы ГЛОНАСС (ИКД).

    Предполагается, что повышение точности потребителей системы ГЛОНАСС будет достигнуто за счет введения в резервные разряды кадров навигационных сообщений дополнительной информации, содержащей актуальные параметры модели ионосферы.

    В методических рекомендациях ИКД будут представлены методики использования параметров модели ионосферы для компенсации ионосферных задержек одночастотными потребителями и обобщенные методики компенсации тропосферных задержек. Наряду с этим в ИКД будут представлены однозначные рекомендации по компенсации ионосферных задержек для потребителей, использующих две частоты навигационных сигналов ГЛОНАСС.

    Изменение ИКД для сигналов с частотным и кодовым разделением обеспечит обратную совместимость и бессбойную работу существующего парка навигационной аппаратуры потребителей.

  • Агентство авиационной безопасности Европейского Союза (EASA) опубликовало нормативную базу, устанавливающую параметры для сервисов беспилотников

    Агентство авиационной безопасности Европейского Союза (EASA) опубликовало полную нормативную базу, устанавливающую параметры для сервисов беспилотников, таких как доставка посылок в городских районах, инспекция железных дорог и линий электропередач или доставка необходимых предметов снабжения в кризисные зоны.

    Система стандартов позволяет осуществлять операции с беспилотными летательными аппаратами в городской среде, отнесённой к категории среднего риска в конкретной категории. Она включает в себя решение агентства о внесении изменений в методологию оценки рисков в отношении полётов над населёнными районами и скоплениями людей, а также стандарты лётной годности, известные как Специальные условия средних рисков для лёгких беспилотников.

    Стандарты – результат предложения, опубликованного в июле; они учитывают замечания, полученные от заинтересованных сторон. Стандарты для операций, характеризующихся высоким риском в данной конкретной категории, EASA планирует опубликовать в 2021 году.

    "С публикацией этих документов европейские операторы дронов теперь могут безопасно эксплуатировать беспилотники в населённых районах, – сказал исполнительный директор EASA Патрик Кай. – Это вызывает озабоченность и интерес у многих европейских граждан, и мы рады, что теперь у нас есть необходимая нормативная база, позволяющая промышленности продвигаться вперёд и внедрять новые инновационные сервисные решения".

    Для завершения этого пакета EASA в ближайшее время предоставит дополнительные консультативные/руководящие материалы, касающиеся пропорционального подхода к сертификации типа, к утверждению проектных организаций и к сохранению лётной годности, уже применимой в рамках нынешней системы, для дронов, эксплуатируемых в конкретной категории среднего риска. Эти чёткие правила означают, что индустрия беспилотных летательных аппаратов может оценить стоимость своей деятельности и определить свой бизнес-план.

    Теперь доступны все элементы для реализации нового регламента ЕС по беспилотным летательным аппаратам, который вступит в силу с 31 декабря 2020 года. Операторы дронов могут предоставлять государственные услуги, включая возможность безопасной транспортировки медицинского оборудования и вакцин.