ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ДОПОЛНЕНИЙ СИСТЕМЫ ГЛОНАСС ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫСОКОТОЧНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ И В АПОСТЕРИОРНОМ РЕЖИМЕ В.Ф. Брагинец, А.Н. Жуков ОАО «Научно-производственная корпорация «Системы прецизионного приборостроения» Филиал «Прецизионного навигационно-баллистического обеспечения» ОАО «НПК «СПП» Пятая Всероссийская конференция «Фундаментальное и прикладное координатно-временное и навигационное обеспечение» (КВНО-2013) апреля 2013 года, г.Санкт-Петербург

2 Виды функциональных дополнений Региональные (локальные) ШирокозонныеГлобальные Покрытие Локальное (не более 100 км от базовой станции) РегиональноеГлобальное Точностьдо 2 см (в плане)до 30 см (в плане)до 5 см (в плане) Время сходимости к точному решению Менее 30 сек От 30 мин Способ устранения ионосферных ошибок Корректирующие поправки Использование двухчастотных измерений Неоднозначность фазовых измерений Целочисленная Вещественная Эфемериды/Часы Транслируемые в навигационном сообщении ГНСС Точные Доставка ассистирующих данных Наземные специализированные каналы связи (GSM, УКВ) Спутниковые каналы, наземные специализированные каналы связи (GSM, УКВ) Спутниковые каналы, Интернет Особенности Требует густой сети базовых станций (для глобальной реализации не менее ). Требует региональной сети базовых станций (около 100 для территории РФ) Требует глобальной сети базовых станций (не менее 50).

3 Технология высокоточного позиционирования потребителей Базовые принципы: Глобальная сеть станций измерений в реальном времени ( станций) Достигаемый эффект Точность позиционирования 5-10 см (Р=0.95) при времени первого решения (TTF) не более 30 мин Глобальной информационное покрытие на основе спутникового сегмента 1. Штатный состав орбитальной группировки ГЛОНАСС. 2. Новый принцип использования навигационных сигналов в абсолютном режиме навигации (фазовые измерения глобальной сети станций). 3. Формируется новый поток цифровой информации (функциональный дополняющий сегмент наземного и космического базирования).

4 Особенности используемых технологии ФД Корректируемые погрешностиРРРRTKSBAS Ошибки космического сегмента Эфемериды+-+ ЧВП + -+ Вынос фазового центра бортовой антенны ++- Релятивизм + -- Эффект «вращения фазы» в бортовой антенне + -- Ошибки приемника потребителя Вынос фазового центра антенны приемника ++- Эффект «вращения фазы» в АС, калибровочные поправки + -- Геофизические факторы Приливы в твердом теле Земли +-- Океанические приливы +-- Движение полюсов +-- Тектоническое движение плит +-- Атмосфера Ионосфера +++ Тропосфера +--

Дополнения системы ГЛОНАСС 55 Созданные в рамках ФЦП 2002…2011 годов: Дифференциальные подсистемы (МЛДПС, РКДПС) Система дифференциальных коррекций и мониторинга (СДКМ) Система высокоточного определения эфемерид и временных поправок (СВОЭВП) Подсистема сбора, анализа и предварительной обработки информации и представления результатов гражданским организациям (ПСАГП) Прикладной потребительский центр (ППЦ) Минобороны России Разрабатываемые в рамках ФЦП 2012…2020 годов: Региональные системы высокоточного позиционирования в реальном времени (РСФД) Комплекс широкозонного функционального дополнения глобальных навигационных спутниковых систем на базе СДКМ (КШФД) Глобальные системы высокоточного определения навигационной и эфемеридно- временной информации в реальном времени на базе СВОЭВП и ПСАГП (СВО ЭВИ) Система информационного навигационно-временного обеспечения ВС, включая космическую систему поиска и спасания специальных потребителей Модернизированные прикладные потребительские центры Роскосмоса

1. 1.Получено Свидетельство об утверждении типа средства измерений (МЭРТ и МО РФ) – 2009 г. 2.Организовано постоянное информационно-логическое взаимодействие с абонентами Министерства обороны (центр управления системой ГЛОНАСС, командные пункты, прикладной потребительский центр МО РФ, система контроля целевых характеристик, пункт сбора и обработки информации КОС, центральная геодезическая часть ВТУ ГШ, 4 ЦНИИ Минобороны России, ГНМЦ Минобороны России) и Роскосмоса (ОАО «НПК «СПП», ФГУП «ЦНИИМаш», ФКА) – 2011 г Проведены Государственные испытания Системы с положительным результатом – 2011 г Ввод системы в опытную эксплуатацию г Информационое обеспечение – сайт Текущее состояние СВОЭВП 6

Требования к системе ТТХ СВОЭВП по результатам ГИ Параметр Погрешность (по уровню вероятности) ЭПД за счет ошибок космического сегмента на любом суточном интервале при использовании апостериорной ЭВИ 0,33 м (P=0,95) Параметры связи ГГСК с СК других навигационных систем (определение параметров относительной привязки к ц.м. Земли / параметров взаимной ориентации осей СК) 0,05 м / 0,001 угл. с (P=0,95) ПВЗ (определение координат полюса / длительности суток) 0,0004 угл.с / 0,07 мс (СКО) Координаты БИС (определение в апостериорном относительном режиме) 0,02 м (P=0,95) Операционная задержка выдачи в ЦУС ГЛОНАСС исходных данных для решения задач ЭВО (ИД ФТ, параметров ММД и др.) 1 час Погрешность расчета калибровочных поправок для НА ГЛОНАСС 0,2 м (P=0,95) 7

1. 1. Точность расчета эфемеридно-временной информации в Центре управления системой ГЛОНАСС за счет использования исходных данных СВОЭВП повышена на 10-20% Точность решения навигационной задачи наземными и орбитальными потребителями в неоперативном режиме по данным СВОЭВП составляет: в режиме относительного расчета координат наземного потребителя в зависимости от удаленности от дифференциальной станции на территории РФ – не хуже 1-3 см, в абсолютном режиме расчет геоцентрических координат на территории РФ - не хуже 10 см. расчет параметров движения орбитального потребителя с операционной задержкой не более 2-х часов - не хуже 1-3 м, расчет параметров движения орбитального потребителя с операционной задержкой не более 2-х недель - не хуже 0,06-0,20 м Точность решения навигационной задачи специальными потребителями в оперативном режиме при использовании вспомогательных данных СВОЭВП (калибровочных поправок для навигационной аппаратуры ГЛОНАСС) повышается на 10-15%. Эффект от использования данных СВОЭВП 8

СВО ЭВИ 99 Глобальные системы высокоточного определения навигационной и эфемеридно-временной информации в реальном времени предназначены для расчета высокоточной навигационной и эфемеридно-временной информации в режиме реального времени и в апостериорном режиме на основе обработки измерений глобальной сети измерительных станций и должны решать следующие задачи: обеспечение прецизионной навигации в абсолютном режиме в реальном масштабе времени по сигналам ГЛОНАСС и других развернутых навигационных систем обеспечение решения координатно-временных задач в апостериорном режиме по сигналам ГЛОНАСС и других развернутых навигационных систем обеспечение оперативного контура эфемеридно-временного обеспечения ГЛОНАСС исходными данными (высокоточной ЭВИ, уточненными ИГД ИС, параметрами моделей и т.д.) для безусловного выполнения заданных в ФЦП требований обеспечение систем контроля и подтверждения характеристик ГЛОНАСС исходными данными для выполнения целевых задач в реальном времени и в апостериорном режиме

10 Основные ТТХ Характеристика РМВАпостериорно I этапII этапI этапII этап Точность ЭВИ (по уровню вероятности 0,95), м 0,30,150,10,03 Погрешность определения координат потребителя (СКО), м 0,30,150,10,03 Задержка расчёта ЭВИ10 с от момента поступления измерения 1 сутки от момента последнего измерения Основные характеристики СВО ЭВИ СВО ЭВИ должна рассчитывать высокоточную навигационную и эфемеридно-временную информацию в интересах уточнения координат потребителей со следующими характеристиками

[м][м] Международная сеть ILRS 11 В настоящее время ILRS включает 50 станций (из них 35 постоянно действующих)

[м][м] Предложения по размещению средств за рубежом 12 СтранаМестоСтанцияВозможности колокации средств 1БразилияBrasiliaБИС-КОС 2КубаHabanaБИС-КОС 3ЮАРHartebeesthoekБИС-КОСILRS АвстралияYarragadiБИСILRS Французская ПолинезияTahitiБИС-КОСILRS СШАHaleakala (Hawaii)БИС-КОСILRS ЯпонияKoganeiБИСILRS-7308,7328, РСДБ 8ЧилиConcepcionБИСILRS-7405, РСДБ 9ФинляндияMetsahoviБИСILRS-7806, Doris СтранаМестоСтанцияВозможности колокации средств 1-9 См. Таблицу Израиль БИС-КОС 11АвстралияMt StromloБИСILRS КореяDaedeokБИСILRS ИспанияSan FernandoБИСILRS АргентинаSan JuanБИСILRS СШАMonument Peak, CaliforniaБИСILRS ЯпонияTanegashimБИСILRS КитайShanghaiБИСILRS-7821, РСДБ 18Саудовская АравияRiyadhБИСILRS БразилияFortaleza, Восточное побережьеБИС 20СШАKwajaleinБИС 21Боливия БИС Этап I Этап II

[м][м] 13 СтранаМестоСтанцияВозможности колокации средств 1-9 См. Таблицу См. Таблицу 2 22ПеруArequipaБИСILRS СШАGreenbeltБИСILRS-7105, РСДБ 24ВеликобританияHerstmonceuxБИСILRS УкраинаSimeiz / KatzivelyБИСILRS-1873 /1893,DORIS, РСДБ 26ИталияMateraБИСILRS-7941, РСДБ 27ФранцияGrasseБИСILRS АвстрияGrazБИСILRS КитайWuhanБИСILRS СШАMcDonald ObservatoryБИСILRS-7080, РСДБ 31УзбекистанMaidanak / KitabБИСILRS-1863/DORIS 32СШАAlaskaБИС 33Антарктидаст.НоволазаревскаяБИС 34Антарктидаст.БеллинсгаузенБИС 35Антарктидаст.ПрогрессБИС 36Антарктидаст.РусскаяБИС 37ИндияBangalorБИС 36КанадаQuebecБИС 39ИндонезияSumatraБИС Этап III Предложения по размещению средств за рубежом

[м][м] 14 Этап IV СтранаМестоСтанцияВозможности колокации средств 1-9 См. Таблицу См. Таблицу См. Таблицу 3 40ЕгипетHelwanБИСILRS ЮАРCape TownБИС 42БразилияRio de JaneiroБИС 43ИндонезияJakartaБИС 44НикарагуаManaguaБИС 45СШАHaitiБИС 46Новая ЗеландияAucklandБИС 47ГренландияThuleБИС 48ГерманияWettzellБИСILRS-8834, РСДБ 49КенияNairobiБИС 50 Франция Kerguelen (Южные заморские территории) БИС 51Кабо-Верде о. Зеленого мыса / Западное побережье Африки БИС 52ВенесуэлаCaracasБИС Предложения по размещению средств за рубежом

Результаты моделирования 15

Основные пути обеспечения требований ГЛОБАЛЬНАЯ распределенная измерительная сеть высокоточных двухчастотных опорных приемников (не менее 39 – на 1 этапе, не менее 50 – на 2 этапе) 2. 2.Высокая ОПЕРАТИВНОСТЬ СБОРА измерений и расчета ассистирующих данных в ЦУС 3. 3.Моделирование всех значительных источников ошибок и высокая ТОЧНОСТЬ РАСЧЕТА выходных данных 4. 4.Пропускная способность, надежность и ИЗБЫТОЧНОСТЬ линий связи для доставки ассистирующей информации потребителям 5. 5.Высокое качество и СПЕЦИАЛЬНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ двухчастотных мобильных приемников потребителей для работы с ассистирующими данными

Выводы 17 С октября 2012 года введена в опытную эксплуатацию система высокоточных СВОЭВП с публикацией данных для всех потребителей через сайт « Использование данных СВОЭВП в апостериорном режиме позволяет уже в настоящее время обеспечить местоопределение потребителей : в абсолютном режиме – на субдециметровом уровне в относительном режиме – на сантиметровом уровне Создание СВО ЭВИ позволит обеспечить потребителей высокоточной навигационной и эфемеридно-временной информацией в режиме реального времени и в апостериорном режиме с заданными в ФЦП ГЛОНАСС 20012…2020 требованиями