Формула ГЛОНАСС: как спутник выделяет из миллиардов сигналов нужный

© Fotolia / Andrey ArmyagovСпутник на Земной орбитеСпутник на Земной орбите

МОСКВА, 12 окт — РИА Новости, Анна Урманцева. Тридцать пять лет назад, 12 октября 1982 года, на орбиту был выведен первый спутник ГЛОНАСС. Он стал первенцем глобальной навигационной спутниковой системы — советского проекта, задуманного еще в 60-х. Интересно, что еще до ГЛОНАСС отечественные инженеры уже разработали и запустили шесть спутников навигационного комплекса "Циклон", — гражданский вариант этой системы назывался "Цикада".

CC0 / Krassotkin / макет КА "Циклон"Макет космического аппарата "Циклон"
Макет космического аппарата "Циклон"

Стремительное развитие аппаратной космонавтики поражало: первый простейший спутник (ПС1) был запущен в 1957 году, а уже в 1967-м в СССР уже начали формировать спутниковую группировку для первой системы навигации: на орбиту были выведены  спутники Космос-192 и Космос-220. Когда число спутников достигло шести, стало возможным обеспечивать  определение плановых координат местоположения. Для этого спутники были оснащены  бортовыми ретрансляторами для радиотелеграфной связи кораблей ВМФ и подводных лодок с береговыми пунктами управления и между собой.

© РИА Новости / В. КиселевПерейти в фотобанкКосмический аппарат международной системы "Коспас-Сарсат" и низкоорбитальной навигационной системы "Цикада"
Космический аппарат международной системы "Коспас-Сарсат" и низкоорбитальной навигационной системы "Цикада"

Правда, работа этой системы была еще весьма несовершенной: задержка по времени могла достигать трех часов, а ошибка в определении координат — ста метров. В современных навигационных системах речь идет о мгновенной передаче сигнала при ошибках в диапазоне двух сантиметров.

Спутниковая группировка современной система ГЛОНАСС состоит из 28 спутников, 24 из которых находятся в режиме эксплуатации.

© ГЛОНАССОрбитальная группировка навигационной системы ГЛОНАСС
Орбитальная группировка навигационной системы ГЛОНАСС

Наличие 24 космических аппаратов необходимо для полного покрытия поверхности Земли. Система ГЛОНАСС  позволяет определять местоположение и скорость объектов в абсолютно любой точке земного шара. Как же спутники выхватывают из миллиарда сигналов мобильников волну вашего телефона? Неужели его мощность позволяет "добивать" до спутника?

На самом деле многое решается на уровне самого телефона, в который встроена возможность вычисления своего местоположения и сравнения его с предыдущим. Но объяснение стоит начать с метода вычисления.

Каждый объект навигации (например, телефон) должен постоянно "видеть" сигналы не менее чем четырех спутников. Причем три из них отвечают за определение точного местоположения, а четвертый — за определение времени.

© Иллюстрация РИА Новости . А.ПолянинаСхематичное представление алгоритма поиска нужного сигнала системой спутников ГЛОНАСС
Схематичное представление алгоритма поиска нужного сигнала системой спутников ГЛОНАСС

Пусть красная точка иллюстрирует движение человека по земной поверхности. В кармане у него сотовый телефон с установленным навигатором. Представим, что наш телефон попал в зону видимости первого спутника, а круг — это его зона видимости. Теперь нас нашел и второй спутник: пересечение сфер — это наше местоположение. Но для получения более точных данных понадобится еще и третий спутник. Местоположение пересечения трех кругов определит наши точные координаты. Четвертый же спутник с точными атомными часами нужен для исключения всех ошибок, ведь аппараты перемещаются, передавая свой сигнал от одной наземной станции другой. Понятно, что тут может быть много помех, препятствующих точному определению координат.

Принцип работы системы основан на измерении расстояния от объекта, координаты которого необходимо получить, до спутников, расположение которых известно с большой точностью. "Космическая математика" в данном случае задействует вот это простое уравнение.

© Иллюстрация РИА Новости . А.ПолянинаУравнение, по которому вычисляется местоположение объекта с помощью спутниковой группировки ГЛОНАСС
Уравнение, по которому вычисляется местоположение объекта с помощью спутниковой группировки ГЛОНАСС

Таким образом, для определения икс нужно знать точные координаты спутников, от которых мы принимаем сигналы. А так как они постоянно перемещаются и их координаты меняются, это становится сложной задачей.

© ГЛОНАСССхема передачи сигнала от спутника наземным станциям системы ГЛОНАСС
Схема передачи сигнала от спутника наземным станциям системы ГЛОНАСС

Большинство таких расчетов происходит в наземном комплексе управления. Такие комплексы просчитывают прогноз движения спутников. Эти спрогнозированные результаты орбит спутников называются эфемеридами. Набор сведений, применяемых для поиска видимых спутников наряду с обобщенными эфемеридами, называется альманахом.

Портативный лоцманский навигатор на базе системы Глонасс. Архивное фото
Путин поручил сравнять эффективность GPS и ГЛОНАСС
Передатчики на спутниках в непрерывном движении передают сообщения о своем местоположении: эфемериды с метками времени и альманахом. Наши телефоны принимают такое навигационное сообщение и, опираясь на заложенный в памяти предыдущий альманах, определяют собственные координаты.

Для того чтобы повысить точность определения координат, в ближайшие годы система ГЛОНАСС будет совершенствоваться.  Планируется завершить работы по созданию космических аппаратов нового поколения ГЛОНАСС-К, ввести в строй новые наземные станции, доработать алгоритмы обработки сигнала наземными приемниками и ускорить внедрение и коммерциализацию продуктов и услуг на основе ГЛОНАСС.

© ГЛОНАСССпутник ГЛОНАСС-К
Спутник ГЛОНАСС-К

Так как большая часть погрешности сигнала накапливается при его прохождении через атмосферу Земли, уже в следующем году планируется уточнить модель воздействия данного фактора для его учета в работе приемников. Эти меры вместе с завершением формирования наземного сегмента космического комплекса и отработкой межспутниковой радиолинии позволят существенно увеличить точность ГЛОНАСС для рядовых потребителей. Кроме того, намечен ряд мер для совершенствования системы высокоточной навигации (НСВП), которая критически важна для развития цифровой экономики и распространения робототехники и беспилотных систем.

Следующим этапом развития системы ГЛОНАСС станет увеличение группировки с нынешних 24 до 30 спутников.

РИА Наука
Комментарии
19 пользователей оставили 23 комментария
"...Теперь нас нашел и второй спутник: ..."

Поржал!
Кто писал эту чушь? Спутники "висят" на геоСТАЦИОНАРНОЙ орбите! Атомные часы стоят на КАЖДОМ спутнике. За счёт этого они все синхронизируются. Устройство пользователя ТОЛЬКО ПРИНИМАЕТ сигналы от спутников. И по довольно сложной формуле вычисляет своё положение, зная номера спутников и задержку прохождения сигнала от них до устройства пользователя. Наземные станции передают сигнал КОРРЕКЦИИ. Который требуется из-за неодинаковости прохождения сигналов спутников через атмосферу в связи с различными погодными условиями.
В общем.... Журналисты уже не торт. Но, думаю, судя по падению уровня образованности, лет через десять мы тут прочитаем о плоской Земле на трёх китах и необходимости книги "Молот ведьм" на столе в каждом доме.
Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.

Заявка на размещение пресс-релиза
Компания
Контактное лицо
Контактный телефон или E-mail
Комментарий
Введите код с картинки
Все поля обязательны к заполнению. Услуга предоставляется на коммерческой основе.
Заявка успешно отправлена