Технические науки/6. Электротехника и радиоэлектроника

Лисицын Д.В., Даулет У.Т.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ

В последние годы наблюдается стремительный рост мирового рынка навигационных устройств. По различным оценкам, его объем превышает 15 млрд. долларов США в год. Согласно данным компании Canalys мировые поставки GPS- навигаторов во II квартале 2009 г. составили около 8,5 млн. штук, в то время как доля смартфонов со встроенными GPS-приемниками не превышает 6%.

Навигационные системы применяются для решения прикладных задач в авиации, на морском транспорте, в геодезии и картографии, позиционирование наземного транспорта, включая личные автомобили. Многие путешественники уже не представляют свои походы без устройств навигации. Службы такси в мегаполисах также остро нуждаются в таких устройствах.

На сегодняшний день в мире сосуществуют несколько глобальных навигационных систем, среди которых: американская GPS, российская ГЛОНАСС, европейская Galileo. В некоторых странах применяются свои навигационные разработки, но они не являются глобальными и доступ к ним ограничен. К примеру, в Китае действует спутниковая система Beidou, в составе которой 4 спутника на орбите. Но сможет ли она стать глобальной, или останется региональной с зоной видимости Китая и сопредельных государств пока сказать трудно.

В системе GPS (официальное американское название NAVSTAR) группировка из 24 спутников была достигнута в 1994 году. Сейчас на орбите 29 спутников, и планируется увеличение их числа до 48. Первоначально система GPS предназначалась для военных целей, но уже в 80-х годах была открыта для гражданского использования.

В свою очередь, Европейский союз в 2003 году принял решение о создании европейской спутниковой системы Galileo. Инвестиции в этот проект, включающие необходимую наземную инфраструктуру составляют 3 млрд. евро. К 2012 году планируется запустить на орбиту 30 спутников. В настоящее время система состоит только из одного спутника Giove-A, а ряд проблем, связанных с финансированием, вообще ставит под угрозу запуск следующих спутников.

История российской навигационной системы ГЛОНАСС началась в 1982 году, когда в Советском Союзе первый спутник «Глонасс» был выведен на орбиту. Полное развертывание орбитальной структуры (24 спутника) было достигнуто в 1995 году, однако недостаток финансирования привел к значительному уменьшению количества спутников. Частичное восстановление группировки планируется к концу 2010 года. В настоящее время в системе находится 17 аппаратов, из которых 11 работают, один временно выведен на техобслуживание, один ожидает ввода в систему и четыре - вывода из нее. Именно из-за неполной орбитальной группировки маловероятно распространение навигаторов, работающих только по сигналам ГЛОНАСС. В настоящее время в России используются GPS-навигаторы и ГЛОНАСС/GPS навигаторы, работающие с сигналами двух спутниковых систем. При этом возможность приобрести навигаторы ГЛОНАСС сегодня имеют лишь государственные потребители и большие компании, а для частных лиц существуют лишь опытные образцы.

Основной проблемой при организации массового применения системы ГЛОНАСС является производство конкурентоспособных навигаторов. Главным сдерживающим фактором развития рынка пользовательских ГЛОНАСС навигаторов является высокая стоимость устройств. Первый приемники ГЛОНАСС/GPS для частного использования появились в продаже в 2008. Сегодня средняя стоимость приемников ГЛОНАСС/GPS для частного использования составляют порядка $500, а GPS-приемник стоит $200-600. Между тем, рядовому пользователю непринципиально, использование ГЛОНАСС или GPS-устройств. Главное, чтобы цена соответствовала качеству. Справедливости ради стоит отметить, что использование двух навигационных систем позволяет значительно повысить точность определения координат.

Ниже приведены основные различия систем спутниковой навигации NAVSTAR (GSM) и ГЛОНАСС:

- для системы ГЛОНАСС характерен повтор орбит спутниками каждые 8 дней. Поскольку каждый план состоит из 8 спутников, каждый из них занимает место предыдущего через несколько дней. GPS такой принцип не использует.

- хотя с 1 мая 2000 года сигналами GPS могут пользоваться все желающие, возможное частичное кодирование, глушение или изменение сигнала в определенном месте, например, в зоне войны во имя военных целей, не позволяет использовать систему в полной мере, поэтому европейцы разрабатывают свою собственную систему позиционирования GALILEО, а Россия имеет свою собственную систему GLONASS.

- система Galileo предназначена только для гражданского использования, в отличие от системы GPS, которая принадлежит военным США, и они оставляют за собой право частично загрублять сигнал или вовсе его отключать.

При этом главным преимуществом российской системы ГЛОНАСС является использование частотного разделения каналов (FDMA) т.е. спутники работают на разных частотах. Главное достоинство FDMA – лучшая помехозащищенность сигнала. Спутники GPS и Galileo при этом работают на одинаковой частоте с кодовым разделением каналов (CDMA). Таким образом, чтобы заглушить сигналы со спутников GPS понадобится одна частота, а со спутников ГЛОНАСС придется подбирать частоты к каждому спутнику, что более проблематично.

Таким образом, использование навигаторов типа ГЛОНАСС/GPS, работающих с сигналами сразу двух спутниковых систем, является наиболее перспективным направлением развития современных навигационных систем.