Рассмотренная структура орбитальной группировки позволяет обеспечить практически непрерывное и глобальное покрытие земной поверхности и околоземного пространства (включая ближний космос) навигационным полем с заданными характеристиками.
В отличие от сигнала стандартной точности системы GPS в системе ГЛОНАСС не предусматривается его принудительного загрубления, хотя иногда и используется применительно к нему обозначение ПТ-сигнал (сигнал пониженной точности). Однако имеющиеся более низкие по сравнению с ВТ-сигналом характеристики точности можно отнести к этапу выбора параметров сигнала при разработке системы и не связаны с политикой поставщиков нави рационного обслуживания в системе ГЛОНАСС на этапе ее эксплуатации. В связи с этим всем пользователям ГЛОНАСС доступны измерения координат местоположения и скорости с беспрецедентно высокой (даже по отношению к открытому каналу системы GPS) точностью. В дальнейшем более подробно рассматривается структура и характеристики СТ-сигнала, передаваемого в диапазоне L1.
Контроль целостности радионавигационного поля СРНС заключается в контроле качества излучаемых НС системы навигационных радиосигналов и качества передаваемой ими служебной информации с целью поддержания высокой достоверности навигационных измерений и/или предупреждения потребителей о состоянии системы. Известны несколько способов контроля целостности.
Самоконтроль бортовых систем НС. На спутниках системы ГЛОНАСС осуществляется непрерывный автономный контроль (самоконтроль) функционирования основных бортовых систем. При обнаружении непарируемых нарушений нормального функционирования этих систем, влияющих на качество излучаемого спутником навигационного радиосигнала и достоверность передаваемого навигационного сообщения, на спутнике формируется признак его неисправности, который передается потребителю системы в составе оперативной информации навигационного сообщения. Дискретность передачи такого признака составляет 30 с. Максимальная задержка от момента обнаружения неисправности до момента передачи соответствующего признака не превышает 1 мин. В дальнейшем планируется уменьшить это время до 10 с.
Недостатки этого канала контроля заключаются в его неполноте, например, средства самоконтроля рассчитаны на обнаружение не всех возможных нарушений в работе каждой бортовой системы НС; неисправности самих средств контроля не обнаруживаются и не сопровождаются передачей соответствующего сообщения потребителям; искажение эфемерид не может быть обнаружено на самом НС и т.д.
Наземный контроль. Качество навигационного поля ГЛОНАСС контролируется и специальной аппаратурой из состава ПКУ - аппаратурой контроля поля (АКП). После соответствующего отказа бортовой аппаратуры спутника АКП обеспечивает формирование признака его неисправности в альманахах системы всех НС не позднее, чем через 16 ч. Дискретность передачи данного признака в служебных сообщениях НС ГЛОНАСС составляет 2,5 мин.
Однако, оба указанных метода контроля целостности навигационного ноля ГЛОНАСС не обеспечивают требуемой полноты проверок и своевременности оповещения потребителей.
На борту спутника находятся: бортовой навигационный передатчик (БНП); хронизатор (БХ); управляющий комплекс (УК); системы ориентации и стабилизации (СО), коррекции, электропитания; терморегулирования; бортовые средства заправки и обеспечения среды; элементы конструкции и кабельная сеть.
Для обеспечения надежности основные системы навигационного спутника дублируются. Рассмотрим основные элементы бортовой аппаратуры НС ГЛОНАСС.
Аппаратура потребителей (приемоиндикаторы СРНС) предназначена для определения пространственных координат, вектора скорости, текущего времени и других навигационных параметров в результате приема и обработки радиосигналов, принятых от НС.
На вход ПИ поступают сигналы от НС, находящихся в зоне радиовидимости.
Современные ПИ являются аналого-цифровыми системами, сочетающими аналоговую и цифровую обработку сигналов. Переход на цифровую обработку осуществляется на одной из промежуточных частот, при этом имеет место тенденция к повышению этой промежуточной частоты.
Так как приемоиндикаторы СРНС имеют множество возможных применений (наземное, авиационное, морское, космическое и др.), то при их разработке необходимо основываться на создании унифицированных узлов с минимальной номенклатурой, из которых в дальнейшем можно конструировать ПИ различного применения.
В качестве антенны можно использовать микрополосковую антенну (МПА), что обусловлено ее малой массой и габаритными размерами, простотой изготовления и дешевизной. Микрополосковая антенна состоит из двух параллельных проводящих слоев, разделенных диэлектриком: нижний проводящий слой является заземленной плоскостью, верхний - собственно излучателем антенны. По форме излучатель может быть прямоугольником, эллипсом, пятиугольником и т.д. Антенна рассчитывается для работы на низшей резонансной моде, которая излучается в основном в верхнюю полусферу (в направлении вертикальной оси). Микрополосковая антенна имеет ДН, обеспечивающую всенаправленный прием сигналов правосторонней круговой поляризации в верхней полусфере.
Приемник является многоканальным устройством, в котором, как отмечалось выше, проводится аналоговое усиление сигналов, фильтрация и преобразование частоты несущей сингалов НС (понижение частоты), а также преобразование аналогового сигнала в цифровую форму. Так как в ГЛОНАСС сигнал от каждого спутников имеет свою несущую частоту, то каждый канал должен быть настроен на частоту сигнала одного из НС и селектировать частоты сигналов других НС.
Проблема автоматизации управления движением наземных транспортных средств возникла в начале XX века вместе с развитием железнодорожного и автомобильного транспорта. Наибольшего развития автоматизированные системы управления движением получили на железнодорожном транспорте на основе релейной автоматики УКВ-радиосвязи.
В 70-х годах вопрос об автоматизации управления движением автомобильного транспорта в связи с массовым развитием дорожного движения в промышленно развитых странах встал особенно остро. Поэтому на мировом рынке появились системы управления автотранспортом на основе локальных систем местонахождения объектов и автомобильных УКВ-радиостанций.
Принципиально новые возможности для создания автоматизированных систем управления транспортными потоками в масштабах городов, регионов и даже континентов появились в 80-х годах в связи с развитием радиосистем дальней навигации и дальней радиосвязи: импульсно-фазовых и фазовых радионавигационных систем, систем метеорной радиосвязи и, в особенности, спутниковых РНС и спутниковых систем радиосвязи.
Организация движения транспортных средств характеризуется большими разнообразием, что требует учета специфики навигационного обеспечения при перевозке грузов и пассажиров.
Классификацию видов организации движения наземного транспорта проводят по различным признакам: в локальном регионе или по проложенным магистралям и трассам; в составе группы или одиночное движение; по установленным или произвольным маршрутам; по расписанию или вне установленного регламента.
Каждый из вариантов организации движения принципиально отличается один от другого тем, что требует разработки для каждого варианта индивидуальной технологии управления транспортными процессами, основу которых составляет специфическое навигационное обеспечение с соответствующими требованиями.
Уровень требований к навигационному обеспечению технических средств транспортно-дорожного комплекса зависит от того, где используются результаты определения параметров движения - непосредственно на борту транспорта или осуществляется дистанционный контроль и управление транспортом, например, на диспетчерском пункте.
Навигационное обеспечение наземных транспортных средств необходимо для реализации информационно-навигационных технологий, используемых при решении задач контроля в интересах повышения эффективности и безопасности дорожного движения.
Области применения информационно-навигационных технологий дифференцированы по различным группам решаемых задач в транспортно-дорожном комплексе России:
автоматическое обнаружение мест дорожно-транспортных происшествий;
охрана и контроль состояния перевозимых грузов и обеспечение безопасности участников дорожного движения;
управление муниципальным транспортом (автобусы, троллейбусы, трамваи, транспорт жилищно-коммунальных хозяйств, транспорт доставки продовольственных и промышленных товаров населению, пожарная служба, скорая помощь);
управление технологическим транспортом при строительстве и ремонте автомобильных дорог;
мониторинг, идентификацию и управление транспортом на карьерных и терминальных перевозках;
мониторинг, идентификацию и управление перевозками крупногабаритных, высокотоннажных и экологически опасных грузов;
управление транспортом ведомственных и коммерческих организаций (внутригородские и пригородные перевозки);
управление транспортом магистральных и интермодальных (земля-море, земля-река и т.п.) перевозчиков.
Требования наземных потребителей к точности местоопределения транспортных средств зависят от предназначения тех или иных технологий контроля и управления транспортными процессами:
при решении большинства задач, связанных с обеспечением безопасности движения и организации перевозок пассажиров и грузов в процессе хозяйственной деятельности, требования к точности местоопределения транспортных средств с погрешностью не хуже 30 м. (предельная погрешность) в настоящее время удовлетворяют потребности автомобильно-дорожной отрасли;