Навигационная система - это совокупность взаимосвязанных технических устройств, программного обеспечения и алгоритмов, которые позволяют осуществить навигацию, т. е. ориентирование объекта в пространстве.
Общие сведения о спутниковых навигационных системах
Последние десятилетия были отмечены стремительным развитием космических технологий, транспортных средств, радиоэлектроники и т. п. В силу действия указанных факторов логичным стало создание спутниковых навигационных систем.
Спутниковые навигационные системы представляют собой комплекс технических устройств, программного обеспечения и алгоритмов, которые позволяют осуществить навигацию, т .е. ориентирование объекта в пространстве. В данном случае речь идет про навигацию наземных, водных и воздушных объектов, а также низкоорбитальных космических аппаратов.
В состав подобных спутниковых навигационных систем входят следующие элементы:
- группа орбитальных спутников, которые излучают специальные радиосигналы;
- наземная система управления и контроля, в состав которой входят блоки определения текущего положения спутников и блок передачи на спутники сведений для корректировки информации об орбитах;
- спутниковые навигаторы, т. е. используемая для определения географических координат аппаратура потребителя спутниковых навигационных систем.
Существенным образом повысить точность определения географических координат можно в результате использования таких (на сегодняшний день - опциальных) элементов навигационной системы, как наземная система радиомаяков и информационная радиосистема.
Спутниковые навигационные системы в настоящее время работают в соответствии с принципом, согласно которому измеряется расстояние от антенны на объекте до спутников. Причем необходимо получить координаты данного объекта и с большой точностью знать положение спутников.
Сейчас наиболее распространенной в мире спутниковой навигационной системой является американская GPS. В Российской Федерации функционирует ее аналог – система ГЛОНАСС. Однако следует отметить, что кроме них в мире работает ряд иных альтернативных навигационных систем, в частности, системы «Бэйдоу», DORIS и Galileo.
Навигационная система «Бэйдоу»
Глобальная навигационная система «Бэйдоу» является разработкой Китайской Народной Республики. Разработка этой системы началась в 1994 году. Создание глобальной навигационной системы потребовало запуска трех промежуточных версий. Окончательная версия система «Бэйдоу» была создана 23 июня 2020 года, а ее эксплуатация началась 31 июля 2020 года.
В настоящее время состав орбитальной группировки космической навигационной системы «Бэйдоу» насчитывает 48 аппаратов. Функционирования спутников позволяет системе осуществлять следующие действия:
- установление географических координат и сигналы атомных часов;
- передача кратких сообщений в глобальном и региональном масштабах;
- подключение к поисково-спасательной системе;
- коррекция и контроль данных с помощью спутников, а также наземных станций;
- высокоточное позиционирование объектов.
Все основные части навигационной системы «Бэйдоу» китайского производства. В создании этой системы принимали участие более четырехсот строительных и научно-исследовательских организаций семи главных отраслей китайской экономики, в деятельность которых было вовлечено свыше трехсот тысяч трудящихся в области научно-технического развития.
Навигационная система DORIS
Навигационная система DORIS была разработана и оптимизирована Национальным центром космических исследований и Национальным географическим институтом Франции. Данная система используется в качестве гражданской системы точного (сантиметрового) определения орбиты и позиционирования, причем первоначальное ее предназначение заключалось в решении задач геодезии и геофизики.
Первый приемник первого поколения системы DORIS было выведено на орбиту 22 января 1990 года. Концепция системы предполагает, что количество спутников—носителей может быть не ограниченным.
Приемники DORIS предоставляют результаты измерений, которые могут использоваться в следующих приложениях:
- поддержка системы точного определения орбит;
- контроль околоземной орбиты;
- позиционирование наземного маяка;
- геофизическое моделирование (гравитационное поле, атмосфера, полюсы земли и т. д.);
- контроль целостности системы DORIS.
Навигационная система Galileo
Европейский союз и Европейское космическое агентство совместными усилиями реализуют проект спутниковой навигационной системы Galileo. Первый опытный спутник системы Galileo был выведен на орбиту 28 декабря 2005 года. В настоящее время орбитальная группировка системы Galileo включает в себя 23 исправных спутника. Для полноценного функционирования системы необходимо вывести на орбиту, как минимум, 30 аппаратов.
Отличительной чертой системы Galileo является отсутствие контроля за ней со стороны национальных военных ведомств. Разработкой и реализацией системы занимается Европейское космическое агентство. Общие затраты на реализацию этого проекта оцениваются в 4,9 миллиардов евро.
Кроме открытой общей службы, которая предоставляет бесплатный сигнал, возможности навигационной системы Galileo используются для использования в авиации и судовой навигации, для использования специальными государственными службами (армией, полицией, береговой охраной и т. д.), антикризисными штабами в случае чрезвычайных ситуаций, а также для обеспечения приёма сигналов бедствия. Еще была запущена коммерческая служба, которая способна заинтересованным лицам на платной основе обеспечить повышенную точность позиционирования.
