Системы функциональных дополнений ГНСС

Развитие мировых ГНСС идет по пути повышения точности и доступности позиционирования, обеспечения целостности навигационного поля, а также расширения доступных услуг. Сформировалось два направления развития ГНСС , связанных с повышением точности и надежности предоставляемых ими навигационных услуг:

модернизация существующих (ГЛОНАСС, GPS) и создание новых ГНСС(европейский проект Galileo, китайский проект Beidou);
развитие ФД.

ФД ГНСС предоставляют потребителям дополнительную информацию, которая позволяет повысить точность и достоверность определения пространственных координат, скорости движения и времени.

Выходная информация ФД доводится до потребителей по специальным каналам связи. Она обычно содержит КИ (для устранения или уменьшения погрешностей определения местоположения потребителей) и информацию о целостности ГНСС (для обеспечения достоверности результатов местоопределения).

В Российской Федерации и в других странах развернуты ФД различного типа и ведутся активные работы по модернизации существующих и созданию новых систем.

Параметры	Системы ФД
Параметры	Локальные дифференциальные системы	Региональные дифференциальные системы	Широкозонные системы дифференциальной коррекции	Глобальные системы дифференциальной коррекции
Состав	Одна или несколько станций сбора измерений¹ канал передачи данных	Сеть станций измерений каналы передачи данных вычислительный центр	Региональная сеть станций измерений каналы передачи данных вычислительный центр наземный комплекс управления	Глобальная сеть станций измерений каналы передачи данных вычислительный центр наземный комплекс управления
Корректирующая информация	Поправки к навигационным параметрам, измеряемым потребителем информация о целостности системы²	Поправки к навигационным параметрам, измеряемым потребителем информация о целостности системы	Поправки к эфемеридно-временной информации³ поправки к навигационным параметрам, измеряемым потребителем информация о целостности системы	Поправки к эфемеридно-временной информации поправки для исключения атмосферных искажений сигнала поправки к навигационным параметрам, измеряемым потребителем информация о целостности системы
Каналы передачи	Наземные линии передачи данных⁴	Наземные линии передачи данных	Космические аппараты связи и ретрансляции	Космические аппараты связи и ретрансляции
Зона действия	50 — 200км	400 — 2 000 км	2 000 — 5 000 км	глобальное покрытие
Погрешность определения местоположения потребителя	1 — 5 см	5 — 50 см	5 дм — 2 м	5 см — 2 м

1 ССИ — ККС, представляющие собой комплекс высокоточной навигационной аппаратуры, установленные в точках с известными координатами.

2 информация о целостности системы — информация о сбоях в работе ГНСС , не обнаруженных или не исправленных её собственными средствами в процессе эксплуатации. Передача информация о целостности системы предотвращает использование потребителями некорректных навигационных данных.

3 ЭВИ — данные для расчёта орбиты КА и данные бортовых часов.

4 наземные линии передачи данных — УКВ-радиостанции, системы подвижной беспроводной связи или сеть Интернет.

В настоящее время развиваются широкозонные системы функциональных дополнений: СДКМ (Россия), WAAS (США), EGNOS (Евросоюз), BDSBAS (Китай), GAGAN (Индия), MSAS (Япония), SouthPan (Австралия), ANGA (Африка), KAAS (Южная Корея), UKSBAS (Великобритания).

Широкозонные системы дифференциальной коррекции

СДКМ	Россия	Широкозонная система дифференциальной коррекции и мониторинга
EGNOS	Евросоюз	Европейская геостационарная навигационная служба (European Geostationary Navigation Overlay Service)
ANGA	Африка	Функциональные дополнения навигации Африки (Augmented NaviGation for Africa)
GAGAN	Индия	Геостационарное функциональное дополнение навигации системы GPS (GPS-aided GEO augmented navigation)
KAAS	Южная Корея	Корейская космическая система функциональных дополнений (KOREA Augmentation Satellite System)
BDSBAS	КНР	Космическая система функциональных дополнений BeiDou (BeiDou Satellite-Based Augmentation System)
UKSBAS	Великобритания	Космическая система функциональных дополнений Великобритании (The UK Space-Based Augmentation System)
MSAS	Япония	Космическая система функциональных дополнений на космических аппаратах MTSAT (MTSAT (Multifunctional Transport Satellites) Satellite Augmentation System
WAAS	США	Широкозонная система функциональных дополнений (Wide Area Augmentation System)
SouthPAN	Австралия	Сеть функциональных дополнений южного позиционирования (Southern Positioning Augmentation Network)

Зона действия системы СДКМ – вся территория Российской Федерации и прилегающие географические районы, основной потребитель системы – гражданская авиация. Корректирующая информация СДКМ передаётся с помощью КА системы ретрансляции «Луч». Третий аппарат в группировке «Луч-В» выведен на орбиту в 2014 году.

Существуют частные глобальные системы дифференциальной коррекции, например, StarFire navigation system (коммерческая система компании John Deere); Starfix DGPS System и OmniSTAR (коммерческая система голландской компании Fugro N.V.).

Отдельное место в числе глобальных систем дифференциальной коррекции занимает «сервис РРР» (Precise Point Positioning – высокоточное абсолютное позиционирование). Технология PPP способна обеспечить точности позиционирования на уровне от дециметра до сантиметра и более (для режима статики) при сочетании точных спутниковых орбит и часов с двухчастотным приемником сигналов ГНСС (за счет учета эффекта влияния ионосферы первого порядка).

К основным преимуществам технологии PPP по сравнению с другим методам дифференциального позиционирования следует отнести то, что для реализации PPP необходим только один приемник и не требуются специальные базовые станции в непосредственной близости от пользователя.

Следует специально выделить ФД, отличающиеся от традиционно применяемых потребителями – псевдоспутниковые и ассистирующие ФД.

Псевдоспутниковые ФД представляют собой один или несколько псевдоспутников (навигационных спутников, размещенных на земле), формирующих навигационные сигналы в формате ГНСС . Они дополняют глобальное радионавигационное поле ГНСС в заданном районе и обычно имеют локальную рабочую зону. Ее размер определяется мощностью передатчика псевдоспутников и дальностью прямой видимости.

Ассистирующие ФД — системы, реализующие режим «assisted GNSS» и формирующие не корректирующие поправки, а дополнительную вспомогательную информацию для ускорения вхождения в связь с НКА и повышения надежности местоопределений потребителей.

В настоящее время Госкорпорация «Роскосмос» ведёт работы по созданию глобальной системы высокоточного определения навигационной и ЭВИ в реальном времени для гражданских потребителей. Проект предполагает развёртывание глобальной сети ССИ и создание на базе навигационных радиосигналов ГЛОНАСС и дополнительной корректирующей информации системы предоставления услуг высокоточных навигационных определений. Работы ведёт АО «Научно-производственная корпорация «Системы прецизионного приборостроения».

Высокоточную информацию на безвозмездной основе по сети Интернет в обеспечение широкого использования спутниковой навигации в Российской Федерации предоставляют научные центры:

ИАЦ КВНО АО «ЦНИИмаш» — ассоциированный центр анализа Международной службы IGS (International GNSS service), ассоциированный центр анализа Международной службы лазерной дальнометрии (ILRS), официальный центр анализа Международной службы вращения Земли (IERS). Продукты центра – высокоточная ЭВИ для ГЛОНАСС и GPS, параметры вращения Земли.
ftp://ftp.glonass-iac.ru/MCC/PRODUCTS/
АО «Научно-производственная корпорация «Системы прецизионного приборостроения» — СВОЭВП.