Как сообщает position-news.ru, на сайте журнала GPS World опубликована статья Юрия Урличича и ряда соавторов, посвященная модернизации российской навигационной системы ГЛОНАСС. Главным образом она касается вопросов взаимодополняемости ГЛОНАСС и GPS.

В феврале состоялся запуск первого спутника Глонасс-К, который способен передавать сигналы в частотном диапазоне L3. Этот запуск ознаменовал начало новой эпохи — эпохи взаимодействия ГНСС. Вскоре сигналы ГЛОНАСС также будут вещаться на частотах L1 и L2, что сделает возможным использование точного двух- и трехчастной пользовательской аппаратуры. Запуск первого спутника Глонасс-К2, который будет излучать сигналы FDMA (множественный доступ с частотным разделением сигналов, используемый в настоящее время в архитектуре ГЛОНАСС) на частотах L1 и L2, а также сигналы CDMA (множественный доступ с кодовым разделением сигналов, используется в GPS) в диапазонах L1, L2 и L3, планируется в 2014 году. Полное обновление орбитальной группировки должно завершиться в 2021 году.

На протяжении следующих трех лет ежегодно будет запускаться спутник серии «Луч», поэтому к 2014 году в состав Системы дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ) войдут три геостационарных космических аппарата.

В настоящий момент в составе орбитальной группировки ГЛОНАСС находятся 30 космических аппаратов, однако только 23 используются по целевому назначению. Три спутника – на этапе ввода в эксплуатацию. Начиная с 1982 года, когда состоялся первый запуск спутника Глонасс, большее количество находилось в эксплуатации лишь в 1996 году. Затем в 1996-2000 годах количество аппаратов резко сократилось. В 2003 году на орбите было лишь 9 действующих спутников. Однако после ввода в эксплуатацию аппаратов, запущенных 4 ноября, в созвездии появятся резервные спутники, что сможет обеспечить безотказную работу системы.

Текущая группировка главным образом состоит из спутников Глонасс-М, второго поколения космических аппаратов ГЛОНАСС, с такими характеристиками:

— сигналы FDMA на частотах L1 (1,6 ГГц) и L2 (1,25 ГГц) для гражданских пользователей с увеличенной мощностью передачи;
— связь между спутниками в одной плоскости и между орбитальными плоскостями с возможностью определения расстояния и коммуникацией;
— относительная дневная стабильность частоты цезиевых часов 5 · 10–14;
— улучшенная точность ориентации солнечных панелей;
— номинальный срок эксплуатации – 7 лет.

Новые спутники могут запускаться по три сразу с помощью ракеты Протон и разгонного блока Бриз-М с космодрома Байконур или ракеты Союз и блока Фрегат с Плесецка.

Глонасс-М — это последний спутник ГЛОНАСС с аппаратурой, размещенной в герметичном контейнере. Контейнер обеспечивает температурную стабилизацию для бортовых часов. Система электропитания Глонасс-М включает никелево-водородные аккумуляторы и набор кремниевых солнечных батарей площадью 30 квадратных метров, выдающих мощность 1 400 Вт.

В настоящее время на этапе летных испытаний находится новый спутник Глонасс-К. Это первый спутник серии Глонасс-К, его аппаратура находится в открытом пространстве, а срок активной эксплуатации составляет 10 лет. Функция формирования и передачи навигационных сигналов и сигналов для обмена данными между спутниками объединены в одном модуле для увеличения точности синхронизации. Спутник не только вещает радионавигационные сигналы на трех частотах, а также имеет приемоответчик поисково-спасательной системы КОСПАС-САРСАТ. Общий вес спутника составляет менее 1000 кг, и около 30% – это вес полезной нагрузки. Система питания генерирует в два раз больше энергии, чем такая же система Глонасс-М.

Спутник Глонасс-К

В то же самое время модернизация наземных станций мониторинга и контроля, а также внедрение новой технологии определения расстояния между спутниками позволили увеличить точность передачи эфемерид и времени. В настоящее время ошибка определения расстояния составляет лишь 1,37 метров. В 1995 году этот показатель был равен почти 8 метрам. Дальнейшее улучшение точности может быть произведено за счет модернизации технологий спутникового контроля и развертывания глобальной сети средств измерения.

С февраля 2011 года Глонасс-К передает передает первый навигационный сигнал CDMA на частоте L3 когерентный существующим сигналам L1 и L2. Это первый шаг к стратегии развертывания нового навигационного сигнала. Дальнейшие шаги в разработке навигационного сигнала ГЛОНАСС CDMA будут направлены на диапазоны L1 и L2. Для разработки удобных в использовании сигналов будут учтены следующие предпосылки:

— когерентные FDMA и CDMA сигналы ГЛОНАСС должны удовлетворять широкому диапазону требований пользователей, от обычной навигации до применения в высокоточной аппаратуре;
— сигналы должны находиться в пределах частот, выделенных для ГЛОНАСС МСЭ;
— низкая спектральная плотность мощности сигнала в астрономическом диапазоне 1610,6 — 1613,8 МГц;
— совместимость с другими ГНСС;
— интероперабельность с другими ГНСС.

Разработка систем дополнения ГЛОНАСС

Разработка СДКМ находится в стадии развертывания и завершения. Сеть базовых станций почти полностью создана. Это делает возможным глобальный мониторинг целостности радионавигационных сигналов спутников ГЛОНАСС и GPS, получение сырых измерений псевдодальности и фазы несущей в диапазонах L1, L2 и L3/L5. На основании этих измерений, центральная станция СДКМ рассчитывает корректировки орбиты и часов и формирует сообщения Космической вспомогательной подсистемы.

Станция СДКМ Новолазаревская в Антарктике

10 ноября 2011 года на космодром Байконур был доставлен спутник Луч-5А, включающий ретранслятор сигналов СДКМ. Вначале этот космический аппарат будет расположен на экспериментальной геостационарной орите 55 градусов восточной долготы, а затем перемещен на 16 градусов западной долготы. Ретранслятор будет передавать сигналы на частоте 157,42 МГц. Учитывая, что главная область покрытия СДКМ находится в северном полушарии, антенна спутника будет отклонена от экватора на 7 градусов на север.

В дальнейшем планируется запуск двух спутников Луч в первой половине 2012 года и в 2013 году. Также планируется проектирование нового спутника Луч-4 с двухчастотным навигационным ретранслятором. Его запуск в 2014 году завершит создание космической вспомогательной подсистемы.