GPS, ГЛОНАСС и новая технология позиционирования

GPS, которая эксплуатируется уже 34 года, считается «старушкой»: армия США получила богатый опыт ее использования в различных ситуациях.

Global Positioning System — система глобального позиционирования, спутниковая система навигации, обеспечивает определение местоположения объекта, на котором она установлена.

Работает в любом месте Земли, кроме полюсов. Не зависит от погоды.

Принцип действия - определение местоположения с помощью измерения моментов времени приема синхронизированного сигнала от навигационных спутников антенной потребителя.

Спутники GPS – их 32, вращающиеся на средней орбите Земли, транслируют сигнал из космоса и все приемники GPS используют этот сигнал для вычисления своего положения в пространстве по трем координатам в режиме реального времени.

Для определения 3-мерных координат GPS-приемник решает систему уравнений, определяя расстояние как произведение скорости света на разность моментов приема сигнала потребителя и момента его синхронного отражения от спутников.

А теперь – любопытные факты.

Советские научные разработки, когда-то значительно опережавшие мир, но не доведенные до конца - лазеры, краевые волны в физической теории дифракции Петра Яковлевича Уфимцева, теория спутниковой навигации – все это выразилось в практических разработках американцев в области лазерных систем, технологий невидимости Stealth technology, систем GPS-навигации и многого другого.

Еще в 1973 году в США была создана программа DNSS, позже переименованная в Navstar-GPS, а, затем, в GPS.

Первый тестовый спутник GPS был выведен на орбиту 14 июля 1974 года.

Последний – 24-й, необходимый для полного покрытия земной поверхности - в 1993.

И система GPS встала на вооружение: ею пользуются во всем мире, в том числе – и довольно активно – в России, ибо она не вводит ограничений на применение.

Самое важное - GPS используются для точного наведения ракет, как на неподвижные, так и на подвижные объекты в воздухе и на земле.

1 сентября 1983 года в небе к юго-западу от острова Сахалин, Boeing 747-230B южнокорейской авиакомпании Korean Air, был сбит ракетой, выпущенной советским истребителем.

Погибли 246 пассажиров и 23 члена экипажа.

Каким образом самолет, выполнявший рейс по маршруту Нью-Йорк-Сеул, отклонился от курса на 500 км?

Международная организация гражданской авиации, вначале обвинявшая власти СССР, после расследования вынуждена была признать - пилоты неправильно настроили автопилот.

После этого в США было принято решение - с целью недопущения в будущем подобных трагедий разрешено было использовать до того секретные системы GPS для гражданских целей.

Однако американцы боялись – и не без основания, GPS попадет, таким образом, в руки их вечного противника – СССР, к тому времени уже значительно отстававшего в технологической сфере.

Скопировать систему или понять – как она устроена, по образцу – невозможно.

Но использовать GPS для своих ракет СССР мог вполне, и потому американцы решили «загрубить» точность - специальным алгоритмом она была уменьшена.

Сегодня – это один из недостатков системы GPS, которая стала привычной у сотен миллионов автолюбителей.

Но для военных целей американцы создали военный вариант системы, работающую с прежней точностью, но на другой частоте.

Нужна ли была аналогичная собственная система в России?

Да – нужна.

Нужна для военных, чтобы противник, а сегодня это не обязательно американцы, не могли вмешиваться в процесс управления полетом российских ракет.

Было ясно – создать систему такой же точности, как и GPS, Россия не сможет – из-за технологического отставания.

Но трудно было представить – в столь важном проекте еще и украдут часть его бюджета.

Из публикаций в российской печати стало известно - Министерство обороны России не хочет принимать в эксплуатацию и ставить на боевое дежурство навигационную систему ГЛОНАСС.

Дело о крупном хищении бюджетных средств уже несколько лет расследует следственный комитет.

В качестве главной причины названа деградация спутниковой группировки.

Не согласен – она никогда не была совершенной, а потому и деградировать было нечему.

Дошло до того, что даже российские депутаты и сенаторы возмущены тем, что их заставляют использовать ГЛОНАСС в своих машинах.

Правда, это – не из-за их низкого качества: депутатов беспокоит, что, цитирую, «...не только водители, но и депутаты будут находиться под контролем».

Правильно – чтобы лучше работали.

В оправдание неработоспособности ГЛОНАСС было заявлено - на спутниках, дескать, стоят низкокачественные тайваньские микросхемы, пришедшие на замену американским радиационно-стойким микросхемам класса space, запрещенных к продаже в Россию после войны 2008 года в Южной Осетии.

Эксперты предположили - Россия, дабы компенсировать провал с ГЛОНАСС, в 2014 году запустит более совершенные аппараты.

По планам - к 2020 году в орбитальной группировке системы должно быть 30 спутников, в том числе - 6 резервных.

Жаль талантливых российских инженеров и ученых – они к коррупционному скандалу с хищением 6.5 миллиардов рублей в процессе разработки ГЛОНАСС, отношения не имели.

Рано или поздно, сегодня пусть и несовершенная, но российская разработка помогла бы стране продвинуться в части технологий.

ГЛОНАСС в своем сегодняшнем виде так и не достигла качества и точности американской GPS, а на смену им со стороны американской науки движется новая разработка.

Для устранения недостатков – а они есть, и связаны, прежде всего, с инструментальной погрешностью, а не методической, в США принято решение – создать систему на принципиально новых методах позиционирования, получивших название – логических.

Таких, чтобы свести до минимума теоретически возможную инструментальную погрешность.

С этой целью будет разработана стандартная микросхема, которую можно будет встроить в любое устройство – мобильный телефон, ноутбук, любые гаджеты.

Авторы разработки - исследователи Пентагона и Мичиганского университета.

Новая технология, детали которой держатся в секрете, определяет координаты без использования систем спутниковой связи.

Но некоторые детали просочились.

Устройство представляет собой куб со сторонами, равными восьми миллиметрам. В его состав входят три гироскопа, три акселерометра и эталонный генератор частоты. Подробности о работе такого прибора пока не раскрываются.

По оценке Управления перспективных разработок Пентагона, он может быть использован как для персональной навигации, так и в боеприпасах малого калибра.

Теоретически, недостаток GPS (и ее младшего, пока еще рождающегося брата ГЛОНАСС) в том, что возможно глушение или перехват несущей частоты GPS, что может нарушить работу систем вооружения.

И хотя это только теория, американцы решили перейти на другую технологию, оставив прежнюю для гражданского применения GPS и ГЛОНАСС.

Хотя российские военные для наведения ракет используют не свой ГЛОНАСС, а американскую GPS, которую, как известно, американцы научились перенаправлять на ту территорию, откуда она была выпущена или на любую другую.

Новая американская технология (и разработка системы на ее основе) ближайшие лет 15-30 будет актуальной, но потом подберут «ключи» и к ней.