Прилади супутникової навігації прочно війшли у наше життя. Геодезичні
вимірювання, геодінамічні спостереження, навігація морських суден
та літаків, моніторинг транспортних засобів, персональна навігація
- ось неповний перелік сфер, де сьогодні широко застосувуються GPS-
або ГЛОНАСС-прилади.
Історія розвитку супутникових систем навігації
починається с запуском 4 жовтня 1957 року першого штучного супутника
Землі. Для визначення параметрів руху супутника з пункту з відомими
координатами виконувалися вимірювання доплерівського зсуву частоти.
Було очевидним, що при відомих параметрах руху аналогічні вимірювання
дозволяли б визначити невідомі координати пункту спостереження.
Розвитком цієї ідеї стали радіонавігаційні супутникові системи першого
покоління: Цикада (Циклон) в СРСР та Transit
в США.

Супутник системи Transit
|
В таких системах визначення координат виконувалось
по одному супутнику на основі спостереження напротязі 5-6 хвилин
доплерівського зсуву частоти. Цей метод дозволяв визначити дві координати
об'єкта з точністю близько 100 метрів. Але крім невисокої точності
місцевизначення він мав і ряд інших недоліків, наприклад, вимагав
незалежного визначення швидкості руху об'єкта. Ще один суттєвий
недолік - висототочне визначення координат було можливе лише для
нерухомих об'єктів та тих, що рухалися достатньо повільно. Тому
такі системи були прийнятними лише для навігації флоту.
Американська супутникова система першого покоління
- Transit для навігаційного забезпечення підводних човнів була створена
у 1964 році. А у 1967 році вона була відкрита і для цивільного використання.

Супутник системи "Цикада"
|
У 1967 році відбувся запуск першого радянського
навігаційного супутника "Космос-192" навігаційної ситеми
військово морського флоту "Циклон". У 1976 році цю систему
було прийнято на озброєння. А у 1979 році створено її цивільний
аналог - супутникову систему "Циклон". Система "Циклон"
згодом була доповнена комплексом обладнання "Коспас-Сарсат"
для пошуку суден, що потерпають лиха. Ця система і досі продовжує
функціонувати: навігаційним обладнанням задатним визначати положення
судна за супутниками "Циклон" обладнані як цивільні суда,
так і кораблі ВМФ.
Завдяки розробці у 1960 році високоточних атомних
годинників став можливий новий спосіб визначення координат. Застосування
таких годинників на супутниках давало змогу перетворити орбітальне
угруповання в мережу синхронізованих передавачів кодових сигналів.
А координати приймача визначати шляхом вимірювання затримок сигналів
на шляху від супутника до точки вимірювання. 31 травня 1967 року
на орбіту було виведено американський супутник TIMATION-I а 30 вересня
1969 року - супутник TIMATION-II, що реалізували кодовий спосіб
місцевизначення.

Супутник ГЛОНАСС
|
У 1964 році в США починаються дослідження щодо
застосування в інтересах місцевизначення широкополосних сигналів,
модульованих псевдовипадковими шумами. А у 1973 році різні американські
програми досліджень в галузі супутникової навігації поєднуються
в одну програму - "Навігаційну технологічну програму".
В рамках цієї програми 14 липня 1974 року було виведено на орбіту
супутник NTS-1, обладнаний кварцевим та рубідієвим еталонами частоти.
Потім апарати NTS-2 та NTS-3 з цезієвими та водородними еталонами.
В подальшому ця програма отримує назву NAVSTAR.

Супутник GPS типу Block II
|
С запуском у 1978 році перших чотирьох супутників
типу Block-I починається її практична реалізація системи NAVSTAR-GPS.
Розгортання системи до штатного складу завершилося у 1995 році.
У квітні 2000 року система була повністю відкрита для комерційного
використання.
У жовтні 1982 року на орбіту було виведено навігаційний
супутник Космос-1413 нової радянської навігаційної системи ГЛОНАСС.
А у 1995 році орбітальне угруповання ГЛОНАСС було доведено до штатного
складу - 24 супутника. З часом внаслідок занепаду космічної отраслі
в Росії частина супутників системи вийшла з ладу. Але в останні
роки приймаються активні зусилля з доведення угруповання супутників
ГЛОНАСС до штатного стану та розвитку сегменту користувачів.
GPS та ГЛОНАСС - це системи другого покоління.
Визначення положення приймача в них можна розглядати як вирішення
просторової лінійної засічки: визначення відстаней від пункту (приймача)
з невідомими координатами до кількох об'єктів (супутників) з відомими
координатами. Поточні коорднати супутників розраховуються по відомим
параметрам руху. Визначення відстаней від приймача до супутників
виконується шляхом спостереження кодових сигналів, а у спеціальних
високоточних приймачах також і за рахунок спостереження фази несучої
сигналу. Висока швидкість руху супутників дозволяє за короткий інтервал
спостережень отримати великий обсяг вимірювань відстаней для різних
положень кожного супутника і застосувати методи статистичної обробки
для отримання максимально точного результату.
Про те, як саме виконується визначення координат
в різних системах супутникової навігації, читайте в матеріалах цього
розділу ...
|