глонассВ конце апреля 2015 года в ряде изданий появилось несколько заметок, статей и интервью, в которых шла речь о повышении точности и надёжности характеристик системы ГЛОНАСС. И всё бы ничего, заявлений на эту тему сделано уже немало (об этом чуть позже), и характеристики вроде бы улучшаются, но есть одно «но», которое мне, как рядовому потребителю (ради которого всё вроде и делается), показалось как минимум странным и непонятным. После небольшого и отнюдь не профессионального исследования данной темы на основе открытых источников стал я подозревать, что меня банально обманывают, и оттого решил сомнениями этим поделиться. Но подозрения могут случаться и на пустом месте, мало ли чего могло мне там привидеться и показаться, а посему обратимся к «первоисточникам», факты, как говорится, на стол!

21 апреля 2015 года на страницах «Вестника ГЛОНАСС» появляется короткая заметка о том, что в НПК «Системы прецизионного приборостроения» разрабатывается лазерный дальномер, который повысит точность  за счёт учёта влияния Луны. Генеральный конструктор пред приятия Виктор Шаргородский заявил: «Мы создаём локатор, который будет принимать сигналы, отражённые от установленных на Луне лазерных отражателей. В результате учёта влияния Луны, точность   увеличится с 3,5 м, как сейчас, до 60 см».

Прекрасная новость, но уже на следующий день на страницах всё того же издания появляется ещё одна небольшая статья на ту же тему. На этот раз «Вестник» цитирует заместителя руководителя Роскосмоса Михаила Хайлова, который на девятом навигационном форуме в Москве, в свою очередь, сказал: «Система ГЛОНАСС сегодня признана во всём мире. Она обеспечивает точность, сопоставимую с американской системой GPS. Сегодня она составляет 2,8 метра».

Ведь если отбросить всю пропагандистскую шелуху, то М. Хайлов прав на все сто процентов. На сегодняшний день ГЛОНАСС является единственным реальным глобальным продуктом России, который может конкурировать на мировом уровне, и показатели его точности, безусловно, являются важнейшими!

Раз генеральный конструктор одного из ведущих предприятий отрасли и заместитель руководителя Роскосмоса называют такие достаточно разнящиеся показатели, обратимся к другим ответственным лицам, может они знают точнее?

«Предприятия Роскосмоса, участвующие в программе ГЛОНАСС, обещают улучшить точность определения координат с помощью системы ГЛОНАСС до 1,4 м уже к концу этого года. Сейчас точность позиционирования в отечественной навигационной системе составляет 2,7 м. Прогноз повышения точности приведён в презентации начальника Информационно-аналитического центра координатно-временного и навигационного обеспечения ЦНИИмаша», сообщают 17 апреля 2015 года «Известия». Заявление начальника ИАЦ КВНО ЦНИИмаш развивает Николай Тестоедов – генеральный директор и генеральный конструктор компании «Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнёва». По его словам, результаты работы, то есть существенное повышение точности, будут заметны ближе к концу года (очень хорошее обещание, чуть позже мы обязательно вернёмся к тому, когда и какие показатели должны были такими стать).

Смотрите, чудеса ещё случаются! Улучшение точностных характеристик происходит прямо на наших глазах. Сначала 3.5, потом 2.8, а теперь уже 2.7 метра! И не надо никакой новой аппаратуры, исследований и прорывных технологий! И денег дополнительных не надо! Она ведь улучшается от заявления к заявлению!

Из итогов выполнения ФЦП «Глобальная навигационная система ГЛОНАСС» (2001-20011 гг.): «Точность системы ГЛОНАСС обеспечена на конкурентоспособном уровне – со среднеквадратическим отклонением 5.6 метра». Это 2011 год! Отлично, но уже 22 апреля 2012 года (прямо мистика с датами какая-то, ровно три года назад) замглавы Федерального космического агентства Анатолий Шилов сообщает: «Роскосмос планирует значительно увеличить точность позиционирования в российской системе спутниковой навигации «ГЛОНАСС» (GLONASS), доведя этот показатель до 10 см. После того, как в 2012 году количество выведенных на орбиту спутников этой системы достигло 24 единиц, точность определения местонахождения объекта составляет 2,8 м» (лихо, 5.6 – и сразу 2.8 м!). По его же словам, после того, как начнёт работать в полном объёме система коррекции навигационного сигнала «Луч», точность системы ГЛОНАСС на территории России может стать меньше одного метра, и это может произойти уже в 2014 году.

глонассИ вот наступил 2014 год, и теперь уже чиновник рангом повыше – первый вице-премьер Дмитрий Рогозин авторитетно заявляет в интервью телеканалу «Россия 24»: «Точность позиционирования системы ГЛОНАСС к 2020 году составит 60 см вместо нынешних 2 м 60 см».

Значит, в 2011 году точность системы ГЛОНАСС составляла 5.6 метра (ФЦП ГЛОНАСС). В 2012 – 2.8 м (В. Поповкин и А. Шилов). В 2014 – 2.6 м (Д. Рогозин). Вроде, наметился прогресс, но вдруг в 2015 она стала ухудшаться. С 2.7 м (ИАЦ КВНО ЦНИИмаш) до 2.8 м (М. Хайлов), и резко ухудшилась до 3.5 м. (В. Шаргородский).

В приведённой выдержке из ФЦП есть одна, на первый взгляд, неприметная, но очень важная деталь о предназначении строящегося с 2008 года Центра контроля: «…обеспечение независимого контроля характеристик системы ГЛОНАСС в интересах гражданских потребителей…». Ещё раз хочется подчеркнуть: «независимого контроля»! Правда, сразу возникает вопрос: как это «обеспечение независимого контроля» может быть реализовано на практике? Центр строится за государственный счёт, руководить им будет Роскосмос, и вряд ли он позволит быть кому-то «независимым». Хотя этот вопрос, пожалуй, стоит адресовать авторам ФЦП. А посему говорить о «повышении точностных характеристик» можно до бесконечности, ну и называть любые цифры, кто проверит и подтвердит то?

Наблюдательный и неравнодушный потребитель ГЛОНАСС Алексей Агапов.

Комментарии

Во-первых, надо определить, что мы понимаем под точностью навигации – это что, среднеквадратическое отклонение, одна «сигма», две, три сигмы с 97-процентной вероятностью? А также – это точность определения координат потребителя? В какой системе координат? На плоскости или в пространстве? На какой территории? На каком интервале осреднения? Поэтому, много вопросов о точности будет снято, если договориться о том, что мы понимаем под точностью ГЛОНАСС.

На текущий момент времени, в соответствии с данными сайта ИАЦ КВНО (наиболее авторитетный сайт, по моему мнению), точность системы ГЛОНАСС составляет 2-4 метра.

Под точностью здесь понимается среднеквадратическое отклонение ошибки позиционирования потребителя в трёхмерном пространстве, осредненная по всей поверхности Земли за последние сутки. При этом предполагается, что геометрический фактор равен не меньше «двух» – это примерно тот геометрический фактор (опять же, осреднённый…), который соответствует полной орбитальной группировке ГЛОНАСС из 24 космических аппаратов. За последние пару месяцев такая осреднённая точность менялась в интервале от 2 до 4 метров. Зависит она от многих факторов – от наличия достаточного количества данных от измерительных станций по каждому космическому аппарату системы ГЛОНАСС, геометрии расположения этих станций, точности измерений, совершенства методов и алгоритмов обработки, квалификации персонала, который проводит расчёт… Но, более того, эта точность всё равно абстрактная, мало имеющая отношение к практике. Поскольку эта точность – т.н. точность за счёт «космического сегмента», т.е. не учитывает ошибки за счёт распространения радиоволн в конкретной среде (атмосфера, ионосфера), не учитывает условия приёма навигационных сигналов в конкретной точке, где располагается потенциальный потребитель (типа переотражение навигационных сигналов от различных препятствий), не учитывает внутренние ошибки самого приёмника и различные радиопомехи, которые могут присутствовать в конкретной точке приёма…

Повышение точности системы ГЛОНАСС – одна из приоритетных задач ФЦП ГЛОНАСС до 2020 года. И в ФЦП ГЛОНАСС для её повышения предусмотрена реализация ряда мероприятий. Уже понятно, что в условиях импортозамещения не всё удастся сделать в полном объёме. Но предварительные исследования, проведённые в АО «ИСС» и в Роскосмосе, показали, что у нас уже есть вполне реальные средства, чтобы значительно повысить точность, если не до 0,6 метров, как по ФЦП, то, по крайней мере до 0,8 — 1,0 метра. И этого в значительной степени вполне достаточно, с учётом реальных условий приёма навигационных сигналов, для большинства потребителей и вполне соизмеримо и с GPS, и с будущими системами Galileo и BeiDou.

Да, для многих применений уже такой точности недостаточно. В строительстве, сельском хозяйстве, геодезии, других областях требуется уже точность в реальном времени на уровне сантиметров. Но такая точность, в любом случае, может быть обеспечена только с использованием т.н. функциональных дополнений, которые самостоятельно формируют информацию об орбитах и шкалах времени навигационных спутников, используя от них только измерения фазы несущей частоты навигационных сигналов. Это уже технология т.н. высокоточного позиционирования (precise point positioning). Эта технология уже сейчас получает широкое распространение. При этом обязательно используются оба созвездия – GPS и ГЛОНАСС. И в этой технологии ГЛОНАСС уже ничуть не уступает GPS!

Поэтому, не всё у нас в стране плохо. У нас есть система ГЛОНАСС, которая вообще-то является реальным глобальным стратегическим средством «экономического и политического влияния». В отличие от средств стратегического сдерживания, система ГЛОНАСС обеспечивает глобальный авторитет России не за счёт опасений от возможного ответного сокрушительного удара, а за счёт того, что Россия предоставляет всему мировому сообществу высокоинтеллектуальный продукт для развития экономик всех стран, всему мировому сообществу и на безвозмездной основе. Как и GPS. Услуги ГЛОНАСС – это одно из немногих реальных проявлений использования достижений в военной области для нужд гражданского использования. При этом доля гражданских применений технологий спутниковой навигации, по оценкам экспертов, достигает 95%. После развёртывания орбитальной группировки системы ГЛОНАСС в полном составе в 2011 году система получила мировое признание. Все ведущие разработчики навигационной аппаратуры различного назначения предусматривают использование сигналов системы ГЛОНАСС, даже в таких массовых применениях, как смартфоны. Не так давно на одном из авторитетных международных форумах представители фирм – разработчиков навигационных чипов для массового применения Intel и Qualcom публично объявили, что они и в дальнейшем всегда будут использовать данные системы ГЛОНАСС.

Сергей Ревнивых, заместитель руководителя Дирекции ГЛОНАСС АО «ИСС им. М.Ф. Решетнёва».

От точности позиционирования и определения скорости движения объекта мониторинга зависит, прежде всего, его безопасность, обеспечение которой является основной целью использования ГНСС в гражданской сфере.

Официальное значение точности открытого сигнала обозначено ФЦП развития ГНСС на 2012-2020 гг: «Точность системы ГЛОНАСС обеспечена на конкурентоспособном уровне – со среднеквадратическим отклонением (СКО) 5,6 м, что удовлетворяет требованиям большинства потребителей». Здесь речь идёт о вероятном максимальном разбросе значений вокруг средней величины погрешности измерений местоположения, приемлемом для гражданского применения при сохранении планового состава спутниковой группировки и её развитии за счёт КА нового поколения. ФЦП 2012-2020 документально не прогнозирует улучшение гражданского значения СКО точности ГЛОНАСС до 0,9 м к 2020 году, вопреки конъюнктурным заявлениям чиновников.

Погрешность определения координат объясняется несовершенством процесса прецизионной синхронизации времени прохождения сигнала между минимум 3 КА и наземным приёмником для вычисления расстояния между нами. На уровне космического сегмента она определяется точностью и стабильностью бортовых «часов»-измерителей, полнотой группировки КА и их взаимным расположением в зоне видимости наземного объекта. А на поверхности Земли действует множество факторов, включающих открытость небосвода, атмосферные возмущения и облачность, переотражающие эффекты от препятствий и радиопомехи от посторонних источников, а также качество приёмо-вычислительного модуля, правильность его установки и размещения антенн и многие другие.

Для компенсации этих ошибок предназначены элементы наземной и космической инфраструктуры, такие как глобальные и региональные дифференциально-коррекционные сети SBAS и СДКМ, в том числе базирующиеся на телекоммуникационном КА «Луч», геодезические и картографические спутниковые системы и прочие. Кроме этих фундаментальных средств функционального дополнения, существуют и прикладные – специализированные ПО и программные алгоритмы оптимизации навигационного сигнала под требования сферы применения отраслевых решений и систем. Таким образом, базовая точность сигнала – это усреднённый показатель, значение которого всегда зависит от внешних условий. Перечисленные средства функционального дополнения на текущем этапе развития российской ГНСС практически обеспечивают точность для полноценного решения всего диапазона целевых гражданских задач – от надёжного управления подвижных объектов до миллиметрового контроля состояния стационарных.

Действительно независимым экспертом в области достоверного контроля точности навигационного сигнала с успехом мог бы стать один из российских национальных научно-исследовательских метрологических институтов, аккредитованных к разработке и внедрению поверочно-калибровочных технологий, используемых в ГЛОНАСС. В рамках подобного учреждения можно сконцентрировать все техрегламенты и централизованный пул федеральных навигационных стандартов – от бортового эталона времени на основе «чёрного тела» до лицензионной метрологической сертификации ПО, применяемого в наземной инфраструктуре – как пользовательской, так и промышленной.

Андрей Лысенко, бренд-маркетолог, специалист в области космических навигационно-информационных технологий

Источник:  Вестник Глонасс

Добавить комментарий