Интегрированные навигационные системы (ИНС) широко применяются на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) и для определения местоположения используют разные источники данных, в том числе сигнал одной или нескольких глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС).
В настоящее время существует четыре ГНСС — GPS, ГЛОНАСС, Galileo и BeiDou, но сравнивать имеет смысл только американскую GPS и российскую ГЛОНАСС.
ГЛОНАСС, в целом, уступает GPS в точности и стабильности, но за счет наклона орбиты спутников в северных широтах работает лучше. Кроме того, большинство современных решений в области ИНС поддерживают работу с несколькими навигационными системами. В том числе есть решения, позволяющие осуществлять триангуляцию по любым доступным навигационным спутникам, независимо от того, какой группировке они принадлежат.
Особенности российской и американской навигационной систем
Точность определения местоположения зависит от количества доступных навигационных спутников. Было установлено, что для полноценного функционирования глобальной навигационной системы необходимо не меньше 24 спутников. GPS сейчас насчитывает 32 (24 рабочих, 8 в резерве), ГЛОНАСС — 26 (22 рабочих).
Долгое время российская навигационная система существенно уступала американской в точности: недостаток финансирования в 1990-х годах привел к сокращению группировки навигационных спутников.
Но в 2001 году ГЛОНАСС начали восстанавливать, и к 2010 году он стал доступен на всей территории России, а сейчас покрывает до 70% поверхности Земли.
Устройства на базе ГЛОНАСС способны обращаться как к российским, так и к доступным навигационным аппаратам других государств. Асинхронность орбиты спутников делает работу системы более стабильной в северных широтах.
Что касается точности, то развитие инфраструктуры корректирующих станций обеспечило GPS точность позиционирования 1-2 м. У ГЛОНАСС этот показатель хуже — 3-6 м. Однако с модернизацией группировки спутников новейшими аппаратами «ГЛОНАСС-К2» к 2030 году планируется улучшить его до 1,3 м.
В России также разрабатывается сеть наземных станций — УССИ, охватывающая всю территорию страны и сопредельных государств. Она является частью системы дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ), которая призвана увеличить точность позиционирования ГЛОНАСС до 10 см.
Так влияет ли принадлежность ГНСС на точность интегральной навигационной системы?
По развитию спутниковой навигации Россия отстает от США на 5 лет. Но этот разрыв компенсируется возможностями спутниковых приемников использовать сигналы разных ГНСС. На территории России к ГЛОНАСС лучше обращаться в северной части, к GPS — в центральной.
Современные спутниковые приемники могут быть параллельного и последовательного типов. В первом случае сигналы от разных ГНСС принимаются и обрабатываются разными антеннами, после чего поступают в центральный процессорный блок.
В приемниках последовательного типа спутниковые сигналы принимаются и обрабатываются одним блоком. В этом случае возможна работа в двух режимах: повышенной точности позиционирования и ускоренного времени обработки сигнала. В первом случае устройство работает с максимальным числом доступных спутников, во втором — с минимальным.
Покажем на примере характеристик интегрированной микроинерциальной навигационной системы BW-GI 510, влияет ли выбор ГНСС на точность позиционирования.
Базовая точность ориентации BW-GI 510 составляет 0,1°, точность ориентации без спутниковых данных 0,03°/5 мин или 0,3°/1 час.
Для точности позиционирования указаны две цифры — 0,5 см (DGPS) и 2 см (RTK). Эти аббревиатуры обозначают методы позиционирования — дифференциальный и кинематики в реальном времени. Точность достигается за счет коррекции данных на подвижном приемнике за счет информации с неподвижного — наземной станции, местоположение которой можно определить с большой точностью.
Сеть опорных станций — составная часть как GPS, так и ГЛОНАСС, поэтому в характеристиках указан только метод коррекции, а не конкретная группировка спутников.
Заключение
При коррекции показаний интегрированной навигационной системы за счет данных со спутника преимущественное значение имеет не принадлежность конкретной группировке ГНСС, а метод определения позиционирования, используемый конечным устройством.
Наиболее точный результат способны обеспечить ИНС, оснащенные спутниковым приемником последовательного типа: в этом случае устройство сможет работать с максимальным числом доступных спутников, независимо от их принадлежности той или иной системе.
Более подробно о методах позиционирования мы расскажем в одной из следующих статей.
Подписывайтесь на уведомления, чтобы не пропустить новые публикации.
