Как работает глонасс – Орбитальная группировка системы ГЛОНАСС несет технические потери — еще один спутник выведен на ТО

Принцип работы системы GPS ГЛОНАСС

6 Марта 2018

Как работает система ГЛОНАСС мониторинга

Используя ГЛОНАСС/GPS оборудование, мы можем узнать местоположение и скорость транспорта. Сегодня термины ГЛОНАСС и GPS известны практически каждому. Используя ГЛОНАСС/GPS оборудование, мы можем в любой конкретный момент узнать о координатах контролируемого объекта, определить его скорость и направление движения. Но откуда берутся все эти данные? Каков принцип работы GPS ГЛОНАСC – подробнее в нашей статье.

Сегодня термины ГЛОНАСС и GPS известны практически каждому. Используя ГЛОНАСС/GPS оборудование, мы можем в любой конкретный момент узнать о координатах контролируемого объекта, определить его скорость и направление движения. Но откуда берутся все эти данные? Каков принцип работы GPS ГЛОНАСC?

Как работают системы GPS ГЛОНАСС

ГЛОНАСС/GPS системы состоят из трех элементов – космического, управляющего и пользовательского. Это:

·       спутники, расположенные на околоземной орбите;

·       управляющие станции и наземные антенны;

·       устройства со встроенными приемниками ГЛОНАСС/GPS сигналов.

Кратко принцип работы GPS ГЛОНАСС можно описать так:

·       Спутники поддерживают связь между собой и с наземной станцией, определяя свои координаты в пространстве и времени;

·       Каждый спутник постоянно отправляет на землю радиосигналы, содержащие информацию о своих координатах и времени передачи сигнала;

·       ГЛОНАСС/GPS приемник принимает сигналы с ближайших спутников, записывает время приемки каждого сигнала и его содержание, рассчитывает расстояние до спутников и на основании этих данных определяет свое местоположение по трем координатам – долготе, широте и высоте над уровнем моря. Для определения координат приёмник должен принимать сигнал как минимум четырёх спутников и вычислить расстояния до них.

Точность показаний совмещенных чипов ГЛОНАСС + GPS обычно не превышает 2-5 метров.

Как работает GPS ГЛОНАСС слежение за транспортом

Для отслеживания координат транспорта используются автомобильные трекеры, которые настраиваются на автоматическое получение сигналов от максимально-возможного количества ближайших спутников системы ГЛОНАСС и/или GPS.

Для обработки, хранения и анализа полученных данных трекеры подключается к системе спутникового мониторинга транспорта.

Принцип работы ГЛОНАСС GPS на автомобиле заключается в следующем:

• Трекер отслеживает и записывает во встроенную память изменяющиеся координаты спутников, выходит в интернет через сим-карту и отправляет информацию на телематический сервер;
• Сервер принимает полученные данные и сохраняет их в базе данных;
• Клиентский интерфейс системы позволяет обрабатывать сохраненную на сервере информацию, формировать маршруты на карте, строить различные отчеты о работе транспортных средств, вести рейтинг водителей по управлению транспортным средством.

В зависимости от потребностей бизнеса к трекеру можно подключить дополнительное оборудование: датчики уровня топлива, датчики температуры, датчики работы механизмов, маяки, закладки, подключаться к CAN шине (бортовому компьютеру) и т.п.

Чтобы узнать больше о принципах и возможностях работы ГЛОНАСС/GPS на транспорте – позвоните или напишите нам. Мы оценим потребности вашей компании и порекомендуем оптимальное оборудование. Кроме того, с удовольствием расскажем, как оптимизировать и другие задачи управления транспортом – автоматизировать планирование перевозок, выписку путевых листов, работу водителей и экспедиторов, управление имуществом автопарка.

 

Поделиться:

Просмотров: 3933

Спутниковая система навигации — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 22 ноября 2019; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 22 ноября 2019; проверки требует 1 правка. Спутник «Navstar-GPS».

Спу́тниковая систе́ма навига́ции (англ. Global Navigation Satellite System, GNSS, ГНСС) — система, предназначенная для определения местоположения (географических координат) наземных, водных и воздушных объектов. Спутниковые системы навигации также позволяют получить скорости и направления движения приёмника сигнала. Кроме того, могут использоваться для получения точного времени. Такие системы состоят из космического оборудования и наземного сегмента (систем управления). В настоящее время только две спутниковые системы обеспечивают полное покрытие и бесперебойную работу для всего земного шара — GPS и ГЛОНАСС.

Принцип работы спутниковых систем навигации основан на измерении расстояния от антенны на объекте (координаты которого необходимо получить) до спутников, положение которых известно с большой точностью. Таблица положений всех спутников называется альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приёмник до начала измерений. Обычно приёмник сохраняет альманах в памяти со времени последнего выключения и если он не устарел — мгновенно использует его. Каждый спутник передаёт в своём сигнале весь альманах. Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных геометрических построений, на основе альманаха, можно вычислить положение объекта в пространстве.

Метод измерения расстояния от спутника до антенны приёмника основан на том, что скорость распространения радиоволн предполагается известной (на самом деле этот вопрос крайне сложный, на скорость влияет множество слабопредсказуемых факторов, таких как характеристики ионосферного слоя и пр.). Для осуществления возможности измерения времени распространяемого радиосигнала каждый спутник навигационной системы излучает сигналы точного времени, используя точно синхронизированные с системным временем атомные часы. При работе спутникового приёмника его часы синхронизируются с системным временем, и при дальнейшем приёме сигналов вычисляется задержка между временем излучения, содержащимся в самом сигнале, и временем приёма сигнала. Располагая этой информацией, навигационный приёмник вычисляет координаты антенны. Все остальные параметры движения (скорость, курс, пройденное расстояние) вычисляются на основе измерения времени, которое объект затратил на перемещение между двумя или более точками с определёнными координатами.

Основные элементы спутниковой системы навигации:

• орбитальная группировка спутников, излучающих специальные радиосигналы;
• наземная система управления и контроля (наземный сегмент), включающая блоки измерения текущего положения спутников и передачи на них полученной информации для корректировки информации об орбитах;
• аппаратура потребителя спутниковых навигационных систем («спутниковые навигаторы»), используемая для определения координат;
• опционально: наземная система радиомаяков, позволяющая значительно повысить точность определения координат;^[1]
• опционально: информационная радиосистема для передачи пользователям поправок, позволяющих значительно повысить точность определения координат^[2].

Примечания к списку:

¹ Является наземным (неотъемлемым) сегментом для Системы дифференциальной коррекции (ССДК)

² С середины 2010-х, является неотъемлемой частью ГНСС.

Исторические системы[править | править код]

• Transit — первая в мире спутниковая навигационная система, США, 1960-е — 1996.
• Циклон — первая спутниковая система навигации в СССР
  [1], 1976—2010.
• Цикада — низкоорбитальная «космическая навигационная система»* (КНС) — гражданский вариант морской спутниковой навигационной системы «Циклон», аналог Transit — 1976—2008 гг.
• Парус — низкоорбитальная КНС (именно с таким названием была принята на вооружение в 1976 г.) — серия российских (советских) навигационных спутников военного назначения.

Действующие спутниковые системы[править | править код]

• GPS — принадлежит министерству обороны США. Этот факт, по мнению некоторых государств, является её главным недостатком. Устройства, поддерживающие навигацию по GPS, являются самыми распространёнными в мире. Также известна под более ранним названием NAVSTAR.
• ГЛОНАСС — принадлежит министерству обороны РФ. Разработка системы официально началась в 1976 г., полное развёртывание системы завершилось в 1995 г. После 1996 года спутниковая группировка сокращалась и к 2002 году пришла в упадок. Была восстановлена к концу 2011 г. В настоящее время на орбите находится 27 спутников, из которых 22 используется по назначению ^[2]. К 2025 году предполагается глубокая модернизация системы.
• DORIS — французская навигационная система. Принцип работы системы связан с применением эффекта Допплера. В отличие от других спутниковых навигационных систем основана на системе стационарных наземных передатчиков, приёмники расположены на спутниках. После определения точного положения спутника система может установить точные координаты и высоту маяка на поверхности Земли. Первоначально предназначалась для наблюдения за океанами и дрейфом материков.
• Beidou — развёртываемая Китаем местная спутниковая система навигации, основанная на геостационарных спутниках. По состоянию на 2015 год система имела 14 работающих спутников: 5 на геостационарных орбитах, 5 — на геосинхронных и 4 — на средних околоземных. Реализация программы началась в 2000 году. Первый спутник вышел на орбиту в 2007 г. В мае 2016 года был запущен 21-й космический аппарат. Предполагается, что к 2020 году, когда количество спутников будет увеличено до 35, система «Бэйдоу» сможет работать как глобальная.
• Galileo — европейская система, находящаяся на этапе создания спутниковой группировки. По состоянию на ноябрь 2016 года на орбите находится 16 спутников, 9 действующих и 7 тестируемых. Планируется полностью развернуть спутниковую группировку к 2020 году^[3].

Действующие региональные спутниковые системы[править | править код]

• IRNSS — индийская навигационная спутниковая система, в состоянии разработки. Предполагается для использования только в Индии. Первый спутник был запущен в 2008 году. Общее количество спутников системы IRNSS — 7.
• QZSS — японская квази-зенитная спутниковая система (Quasi-Zenith Satellite System, QZSS) была задумана в 2002 г. как коммерческая система с набором услуг для подвижной связи, вещания и широкого использования для навигации в Японии и соседних районах Юго-Восточной Азии. Первый QZSS-спутник был запущен в 2010 г. Предполагается создание группировки из трёх спутников, находящихся на геосинхронных орбитах, а также собственной системы дифференциальной коррекции.

Кроме навигации, координаты, получаемые благодаря спутниковым системам, используются в следующих отраслях:

• Геодезия: с помощью систем навигации определяются точные координаты точек
• Навигация: с применением систем навигации осуществляется как морская, так и дорожная навигация
• Спутниковый мониторинг транспорта: с помощью систем навигации ведётся мониторинг за положением, скоростью автомобилей, контроль за их движением
• Сотовая связь: первые мобильные телефоны с GPS появились в 90-х годах. В некоторых странах (например, США) это используется для оперативного определения местонахождения человека, звонящего 911. В России в 2010 году начата реализация аналогичного проекта — Эра-ГЛОНАСС.
• Тектоника, тектоника плит: с помощью систем навигации ведутся наблюдения движений и колебаний плит
• Активный отдых: существуют различные игры, где применяются системы навигации, например, Геокэшинг и др.
• Геотегинг: информация, например фотографии «привязываются» к координатам благодаря встроенным или внешним GPS-приёмникам

Основные характеристики систем навигационных спутников[править | править код]

параметр, способ	GPS NAVSTAR	СРНС ГЛОНАСС	TEN GALILEO	BDS COMPASS
Начало разработки	1973	1976	2001	1983
Первый запуск	22 Февраля 1978	12 Октября 1982	28 Декабря 2005	30 октября 2000
Число НС (резерв)	24 (3)	24 (3)	27 (3)	30 (5)
Число орбитальных плоскостей	6	3	3	3
Число НС в орбитальной плоскости (резерв)	4	8 (1)	9 (1)	9
Тип орбит	Круговая	Круговая (e=0±0.01)	Круговая	Круговая
Высота орбиты (расчетная), км	20183	19100	23224	21528
Наклонение орбиты, градусы	~55 (63)	64.8±0.3	56	~55
Номинальный период обращения по среднему солнечному времени	~11 ч 58 мин	11 ч 15 мин 44 ± 5 с	14 ч 4 мин. и 42 с.	12 ч 53 мин 24
Характеристики сигнала	CDMA	FDMA (CDMA планируется)	CDMA	CDMA
Способ разделения сигналов НС	Кодовый	Кодово-частотный (кодовый на испытаниях)	Кодово-частотный	нет данных
число частот	2 + 1 планируется	24 + 12 планируется	5	2 + 1 планируется
Несущие частоты радиосигналов, МГц	L1=1575.42 L2=1227.60 L5=1176.45	L1=1602.5625…1615.5 L2=1246.4375…1256.5 L3= 1207,2420…1201,7430 сигнал L5 на частоте 1176,45 МГц (планируется)	E1=1575.42 (L1) E6=1278.750 E5=L5+L3 E5=1191.795 E5A=1176.46 (L5) E5B=1207.14 E6=12787.75	B1=1575,42 (L1) B2=1191,79 (E5) B3=1268,52 B1-2=1589,742 B1-2=1589,742 B1=1561,098 B2=1207,14 B3=1268,52
Период повторения дальномерного кода (или его сегмента)	1 мс (С/А-код)	1 мс	нет данных	нет данных
Тип дальномерного кода	Код Голда (С/А-код 1023 зн.)	М-последовательность (СТ-код 511 зн.)	М-последовательность	нет данных
Тактовая частота дальномерного кода, МГц	1.023 (С/А-код) 10.23 (P,Y-код)	0.511	Е1=1.023 E5=10.23 E6=5.115	нет данных
Скорость передачи цифровой информации(соответственно СИ- и D- код)	50 зн/с (50Гц)	50 зн/с (50Гц)	25, 50, 125, 500, 100 Гц	50/100 25/50 500
Длительность суперкадра, мин	12.5	2.5	5	нет данных
Число кадров в суперкадре	25	5	нет данных	нет данных
Число строк в кадре	5	15	нет данных	нет данных
Система отсчета времени	UTC (USNO)	UTC (SU)	UTC (GST)	UTC (BDT)
Система отсчета координат	WGS-84	ПЗ-90/ПЗ-90.02/ПЗ-90.11	ETRF-00	CGCS -2000
Тип эфемирид	Модифицированные кеплеровы элементы	Геоцентрические координаты и их производные	Модифицированные кеплеровы элементы	нет данных
Сектор излучения от направления на центр земли	L1=±21 в 0 L2=±23.5 в 0	±19 в 0	нет данных	нет данных
Сектор Земли	±13.5 в 0	±14.1 в 0	нет данных	нет данных
Система дифференциальной коррекции	WAAS	СДКМ	EGNOS	SNAS
Высокоорбитальные Геосинхронный Сегмент	нет	ведутся НИР	ведутся НИР	3 НС
Геостационарный сегмент	нет	ведутся НИР	ведутся НИР	5 НС
Точность	5м (без DGPS)	4.5м – 7.4м (без DGPS)	1м (Открытый Сигнал), 0.01м (Закрытый)	10м (Открытый Сигнал), 0.1м (Закрытый)

Отдельные модели спутниковых приёмников позволяют производить т. н. «дифференциальное измерение» расстояний между двумя точками с большой точностью (сантиметры). Для этого измеряется положение навигатора в двух точках с небольшим промежутком времени. При этом, хотя каждое такое измерение имеет погрешность, равную 10-15 метров без наземной системы корректировки и 10-50 см с такой системой, измеренное расстояние имеет погрешность намного меньшую, так как факторы, мешающие измерению (погрешность орбит спутников, неоднородность атмосферы в данном месте Земли и т. д.) в этом случае взаимно вычитаются.

Кроме того, есть несколько систем, которые посылают потребителю уточняющую информацию («дифференциальную поправку к координатам»), позволяющую повысить точность измерения координат приёмника до 10 сантиметров. Дифференциальная поправка пересылается либо с геостационарных спутников, либо с наземных базовых станций, может быть платной (расшифровка сигнала возможна только одним определённым приёмником после оплаты «подписки на услугу») или бесплатной.

На 2009 год имелись следующие бесплатные системы предоставления поправок: американская система WAAS (GPS), европейская система EGNOS (Galileo), японская система MSAS (QZSS)^[4]. Они основаны на нескольких передающих поправки геостационарных спутниках, позволяющих получить высокую точность (до 30 см).

Создание системы коррекции для ГЛОНАСС под названием СДКМ завершено к 2016.

Орбитальная группировка системы ГЛОНАСС несет технические потери — еще один спутник выведен на ТО

Космический аппарат (КА) «Глонасс-М» №742 российской глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС, запущенный в октябре 2011 года, выведен 26 августа 2019 года на внеплановое техническое обслуживание, о котором заранее не говорилось. Дата окончания техобслуживания не сообщается.

По данным информационно-аналитического центра ГЛОНАСС, в настоящее время 22 КА используются по целевому назначению, а два КА временно выведены на техобслуживание.

Более половины КА системы ГЛОНАСС работают за пределами гарантийного срока. Ранее, 1 августа 2019 года старейший КА ГЛОНАСС («Глонасс-М» № 717) был также выведен на незапланированное техобслуживание. Работы с этим КА продлятся до начала сентября.

Для покрытия территории всей Земли ГЛОНАСС необходима активная работа 24 КА, тогда как для покрытия всей России достаточно 18 активных КА.

Продолжение этой новостной публикации на Хабре:»У половины спутников системы ГЛОНАСС закончилась заводская гарантия».

ГЛОНАСС — это российская спутниковая система навигации, аналог американской GPS. Основная ее задача — предоставление точного времени и координат потребителям на территории страны и за ее пределами.

Ранее сообщалось о выводе 1 августа 2019 года на внеплановое техобслуживание спутника «Глонасс-М» номер 717. Планируется, что он не будет работать по целевому назначению до 1 сентября.

На сайте информационно-аналитического центра ГЛОНАСС говорится, что спутник номер 742 выведен на техобслуживание 26 августа. Дата окончания техобслуживания не сообщается.

Кроме того, как отмечается на сайте информационно-аналитического центра ГЛОНАСС, у спутника «Глонасс-М» номер 730 «зафиксированы нарушения в приеме сигнала».

В настоящее время орбитальная группировка российской глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС включает 27 космических аппаратов (25 «Глонасс-М» и два «Глонасс-К»), из которых 22 работают по целевому назначению, два находятся в орбитальном резерве, один — на этапе летных испытаний и два — на техническом обслуживании, время окончания одного не определено, а второго в начале сентября.

Сейчас обновление орбитальной группировки ГЛОНАСС происходит только по необходимости, когда на замену старому запускают новый аппарат.

На хранении у предприятия-изготовителя находится четыре готовых к запуску спутника «Глонасс-М», а в производстве находятся еще несколько новых аппаратов «Глонасс-К».

Для гарантированного глобального покрытия Земли навигационными сигналами системы нужно 24 работающих спутника, таким образом, сейчас система ГЛОНАСС не является мировой по покрытию.

Мгновенная доступность. Значения позиционного геометрического фактора PDOP на текущий момент времени по земной поверхности (угол места ≥ 5°). По целевому назначению используются 22 КА (1,2,3,.5,6,7,8,9,.11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24)

Интегральная доступность навигации наземного потребителя по системе ГЛОНАСС (PDOP<=6) на суточном интервале: угол места не менее 5 градусов. Дата: 28.08.2019г. По целевому назначению используются 22 КА (1,2,3,.5,6,7,8,9,.11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24)

Интегральная доступность глобально: 99.6%.
Интегральная доступность по России: 100.0%.

Примечания:
1. Белым цветом отмечены территории со 100%-ой доступностью навигации по системе ГЛОНАСС в течение текущих суток.

2. Доступность рассчитывается на основе текущего альманаха для суточного интервала как процент времени, в течение которого выполняется условие PDOP<=6 при углах места КА >=5 градусов, где PDOP — позиционный (трехмерный) геометрический фактор. Дискретность расчета: по времени — 4 минуты и по поверхности — 1 градус.

Результаты контроля состояния КА ГЛОНАСС за последние 24 часа на основе обработки измерений глобальной сети станций:

Текущие значения ошибок кодовых измерений КА ГЛОНАСС (URE).

Для сравнения значения ошибок кодовых измерений КА ГЛОНАСС (URE) на 20.08.2019.

Санкции и проблемы

В апреле 2018 года гендиректор ИСС (предприятия-производителя спутников, компании «Информационные спутниковые системы» имени Решетнева) Николай Тестоедов рассказал, что космические аппараты ГЛОНАСС почти на 40 процентов состоят из зарубежных комплектующих.

В июне 2018 года в заключении Счетной палаты РФ по проекту поправок к федеральному бюджету на 2019 год указывалось, что санкции стран Запада, введенные в отношении электроники военного и двойного назначений, привели к сокращению финансирования ГЛОНАСС.

В апреле 2019 года замгендиректора «Роскосмоса» Юрий Урличич заявил, что точность ГЛОНАСС к 2025 году повысится на четверть. В том же месяце источники сообщали, что завершение эксплуатации тяжелых ракет «Протон-М» и неготовность создаваемых им на замену носителей «Ангара-А5» привели к необходимости уменьшения массы спутников ГЛОНАСС.

В начале августа 2019 года руководитель Института космической политики Иван Моисеев пояснил, что если космические аппараты системы ГЛОНАСС начнут массово выходить из строя из-за устаревания, то в первую очередь могут пострадать основные потребители системы — военные, а гражданские потребители могут даже не заметить произошедшего.

«Для рядовых потребителей проблем вообще не будет, потому что все гражданские чипы работают на ГЛОНАСС параллельно с GPS», — заявил Иван Моисеев.

По словам Моисеева, как только спутник переходит границу срока службы, его теоретическая надежность резко понижается.

При этом потеря нескольких спутников на работоспособности всей системы сильно не скажется, но оператору системы ГЛОНАСС требуется постоянно следить за орбитальной группировкой, не доводя ее состояние до критического.

ГЛОНАСС и BeiDou

Компания «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» (входит в состав Госкорпорации «Роскосмос») принимает участие в заседании Российско-Китайского комитета по стратегически важным проектам в области спутниковой навигации.

Заседание Российско-Китайского комитета по спутниковой навигации, которое проходит в г. Казани с 28 по 30 августа, организовано Госкорпорацией «Роскосмос». В его рамках работают четыре тематические группы, посвящённые различным аспектам взаимодействия двух глобальных навигационных спутниковых систем — российской ГЛОНАСС, действующей на базе космических аппаратов производства «ИСС», и китайской BeiDou.

Работа группы по обеспечению совместимости и взаимодополняемости ГЛОНАСС и BeiDou проводится под сопредседательством заместителя генерального директора «ИСС» Сергея Ревнивых. Ее участники представили итоги анализа, который показал радиочастотную совместимость сигналов ГЛОНАСС и BeiDou. Сигналы обеих навигационных систем могут использоваться потребителями, не создавая помех друг другу. Стороны также подтвердили совместимость орбитальных группировок ГЛОНАСС и BeiDou, исключив опасность столкновения космических аппаратов на орбите.

Помимо этого, на заседании обсуждаются вопросы взаимодополняемости системных шкал времени. Сторонами разработан проект соответствующего Соглашения о сотрудничестве между Государственной корпорацией «Роскосмос» и Китайского комитета по спутниковой навигации.

Ещё одна задача, стоящая перед участниками заседания, заключается в обеспечении совмещения систем координат ГЛОНАСС и BeiDou с международной геоцентрической системой координат.

Как это работает: ГЛОНАСС

ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система) — система спутниковой навигации, разработанная по заказу Министерства обороны СССР. Она является конкурентом американской GPS и работает по тому же принципу с небольшими отличиями. Как и GPS, ГЛОНАСС изначально создавалась для военных нужд, но затем нашла гражданское применение.

Разработка ГЛОНАСС началась в СССР в 1976 году, система принята в эксплуатацию в 1993, и к 1995 году на орбиту было запущено 24 спутника. К 2001 году число спутников из-за недостатка финансирования и выхода части из них из строя сократилось до шести. В этом же году Правительством РФ было принято решение возродить ГЛОНАСС к 2008 году. В 2010 число спутников ГЛОНАСС достигло 26, основными являются 24, остальные резервные.

Спутники ГЛОНАСС вращаются на высоте 19100 километров над Землей в трех направлениях по восемь в каждом. В отличие от GPS, их движение не нужно синхронизировать с движением Земли, поэтому они работают более стабильно и не требуют дополнительной корректировки после запуска.

Каждый спутник передает сигналы двух видов: открытые с обычной точностью и защищенные с повышенной точностью. Первый вид сигнала доступен любому приемнику ГЛОНАСС, второй только авторизованной аппаратуре Вооруженных сил РФ.

 

Иллюстрация: gpsclub.ru

Приемник определяет свои координаты по сигналам минимум от четырех спутников. Точность позиционирования в ГЛОНАСС ниже, чем в GPS, ошибка при определении местоположения достигает 3-6 метра, в то время как GPS работает с погрешностью 2-4 метра. Однако в полярных регионах ГЛОНАСС работает точнее, чем GPS, поскольку там видно достаточное количество российских спутников. В некоторых современных навигаторах и смартфонах, ввозимых в Россию, установлены совмещенные приемники сигналов ГЛОНАСС и GPS. При одновременном использовании систем погрешность удается сократить до 2-3 метров.

ГЛОНАСС оснащают гражданские и военные суда и самолеты, а также баллистические ракеты, в которых на американскую GPS по понятным причинам полагаться нельзя. Правительством России принимается ряд мер по популяризации применения ГЛОНАСС: эта система в обязательном порядке устанавливается на общественном транспорте и в автомобилях экстренных служб, а в скором времени может быть принят закон, обязывающий оснащать ей все автомобили в стране.

В ближайшие годы ГЛОНАСС будет модернизирована: готовятся к запуску новые спутники, которые передают CDMA-сигналы, увеличивающие точность определения местоположения приемника в несколько раз, а число рабочих спутников планируется увеличить до тридцати.

Передача экстренных данных в системе ЭРА-ГЛОНАСС / Habr

Bсе легковые автомобили, производимые или ввозимые на территорию РФ с 1 января 2017 года, обязаны оснащаться модулями «ЭРА-ГЛОНАСС». Новые автомобили Lada оснащаются экстренными кнопки SOS уже с 2016 года. ГОСТ на систему экстренного реагирования при авариях появился еще в далеком 2011-м, однако до сих пор не появилось ни одной технической статьи, описывающей принципы ее работы. Так что кому интересно, прошу.

Что же такое ЭРА?

«ЭРА-ГЛОНАСС» — российская государственная система Экстренного Реагирования при Авариях, нацеленная на повышение безопасности дорожного движения и уменьшения смертности от ДТП за счет сокращения времени оповещения экстренных служб. По сути, это частично скопированная европейская система eCall с некоторыми отличиями в передаваемых данных и частично обратно-совместимая с европейским родителем. Принцип работы системы достаточно прост и логичен: при аварии, встроенный в автомобиль модуль (IVS) в полностью автоматическом режиме и без участия человека определяет степень тяжести аварии, определяет местоположение транспортного средства через ГЛОНАСС или GPS, устанавливает связь с инфраструктурой «ЭРА-ГЛОНАСС» и в соответствии с протоколом передаёт необходимые данные об аварии (некий сигнал бедствия). Приняв сигнал бедствия, сотрудник колл-центра оператора ЭРА-ГЛОНАСС должен позвонить на бортовое устройство и выяснить, что произошло. Если никто не ответит — передать полученные данные в Систему-112 и отправить по точным координатам бригады спасателей и медиков, притом последним, чтобы прибыть на место, даётся 20 минут. И все это, повторюсь, без участия человека: даже если попавшие в ДТП люди не смогут самостоятельно вызвать экстренные службы, данные об аварии все равно будут переданы.

Что такое инфраструктура ЭРА?

Инфраструктуру для работы системы можно разделить на 3 основных части:

1. Устройства вызова экстренных служб, устанавливаемые в автомобили (по стандарту eCall эти устройства называются IVS — In Vehicle System) и осуществляющие сбор и передачу данных от Автомобиля

2. Инфраструктура мобильной связи, по сути, единый виртуальный оператор сотовой связи (MVNO), базирующийся не на одном, а сразу на всех реальных операторах мобильной связи. Таким образом, в случае экстренного вызова, достаточно иметь покрытие любого из действующих на территории РФ операторов мобильной связи, что в свою очередь существенно увеличивает зону действия системы. Также, с целью обеспечения максимального покрытия, в качестве опорной технологии для передачи данных выбран обычный GSM.

3. Инфраструтура приема и обработки вызовов (по eCall — PSAP — Public Safety Answering Point), представляющий из себя большой колл-центр для приема и обработки звонков.

Как это работает?

По сути внутри автомобиля находится обычный мобильный телефон, который при срабатывании подушек безопасности автоматически производит звонок и «сообщает оператору о произошедшем» и вот тут то и кроется главная технологическая «фишка» системы ЭРА-ГЛОНАСС и eCall: тональный модем.

Так как система изначально разрабатывалась для работы в местах, где может отсутствовать мобильное интернет соеденение (даже GPRS есть не всегда) был придуман протокол, позволяющий все равно передать небольшой объем экстренных данных, называемых Минимальным набором данных (МНД). Суть этого протокола в том, что вся передача данных происходит внутри Голосового GSM канала, почти как DialUp модемы в середине 2000-х, однако более помехоустойчнивого, с поддержкой временной синхронизации и ARQ.

На рисунке ниже показана временная характиристика передаваемого от IVS (Uplink — Figure 1) и от PSAP (Downlink — Figure 2) сигнала (внутри голосового канала):

Передача данных в тональном модеме в общем случае состоит из 3-х этапов:

1. Синхронизация (Figure 1 — левая часть)
2. Готовность к передаче данных (тишина на Figure 1 и передача сообщений StartMSD на Figure 2)
3. Передача ‘экстренных данных (правая часть Figure 1, состоящая из 3-х блоков (в данном случае самый первый, это синхропоследовательность, далее 3 блока — это полезные данные, а остальные — это дополнительная избыточность для повышения помехоустойчивости). Причем дополнительных блоков может быть еще больше, что в свою очередь повысит вероятность успешного декодирования.

Если кому то интересно, более детально принцип работы тонального модема можно изучить в открытом стандарте ETSI TS 126.267.

После получения и декодирования данных из канала на стороне PSAP имеется закодирование с помощью АСН.1 сообщение вида:

01580D0010410410410410410410410414100000000FFFFFFFFFFFFFFFFFF8020080200030104012328E
E6400400000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000002000000080000000000000080000000000000004000800000000000000000000000000
000000000000

Из которого после ASN.1 декодера выделяется «полезный нам» Минимальный набор данных:

<ECallMessage>
  <id>1</id>
  <msd>
    <msdStructure>
      <messageIdentifier>3</messageIdentifier>
      <control>
        <automaticActivation>
          <false/>
        </automaticActivation>
        <testCall>
          <true/>
        </testCall>
        <positionCanBeTrusted>
          <false/>
        </positionCanBeTrusted>
        <vehicleType>
          <passengerVehicleClassM1/>
        </vehicleType>
      </control>
      <vehicleIdentificationNumber>
        <isowmi>111</isowmi>
        <isovds>111111</isovds>
        <isovisModelyear>1</isovisModelyear>
        <isovisSeqPlant>1111111</isovisSeqPlant>
      </vehicleIdentificationNumber>
      <vehiclePropulsionStorageType>
        <gasolineTankPresent>
          <true/>
        </gasolineTankPresent>
      </vehiclePropulsionStorageType>
      <timestamp>0</timestamp>
      <vehicleLocation>
        <positionLatitude>2147483647</positionLatitude>
        <positionLongitude>2147483647</positionLongitude>
      </vehicleLocation>
      <vehicleDirection>255</vehicleDirection>
      <recentVehicleLocationN1>
        <latitudeDelta>0</latitudeDelta>
        <longitudeDelta>0</longitudeDelta>
      </recentVehicleLocationN1>
      <recentVehicleLocationN2>
        <latitudeDelta>0</latitudeDelta>
        <longitudeDelta>0</longitudeDelta>
      </recentVehicleLocationN2>
    </msdStructure>
    <optionalAdditionalData>
      <oid>1.4.1</oid>
      <data>28EE640040000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000</data>
    </optionalAdditionalData>
  </msd>
</ECallMessage>
<ERAAdditionalData>
  <diagnosticResult>
    <micConnectionFailure>
      <false/>
    </micConnectionFailure>
    <speakersFailure>
      <false/>
    </speakersFailure>
    <ignitionLineFailure>
      <false/>
    </ignitionLineFailure>
    <uimFailure>
      <false/>
    </uimFailure>
    <batteryFailure>
      <false/>
    </batteryFailure>
    <batteryVoltageLow>
      <false/>
    </batteryVoltageLow>
    <crashSensorFailure>
      <false/>
    </crashSensorFailure>
    <gnssReceiverFailure>
      <false/>
    </gnssReceiverFailure>
    <raimProblem>
      <true/>
    </raimProblem>
    <eventsMemoryOverflow>
      <false/>
    </eventsMemoryOverflow>
  </diagnosticResult>
</ERAAdditionalData>

На значения внутри пакета можно не смотреть, это всего лишь пример, в который заранее были закодированы тестовые данные, он нужен лишь для понимания структуры и объема передаваемой информации.

Как было сказано ранее, ЭРА-ГЛОНАСС отличается от системы eCall. Помимо базовой информации:

• VIN транспортного средства
• Тип автомобиля (легковой, грузовой, мотоцикл, автобус и.т.п.)
• Тип топлива (бензин, газ, дизельное топливо и т.п.)
• Количество пристегнутых ремней безопасности (для примерного определения количества пострадавших)
• Геолокационные данные, в том числе о траектории движения
• Времени наступления события
• Дополнительной контрольной информации о типе активации, валидности координат и.т.п.

передаются еще и дополнительные данные ERAGlonassAdditionalData:

• о тяжести ДТП (расчитвается по формуле из ГОСТ на основе профиля ускорения, полученного от акселерометров на борту IVS)
• о месте первоначального удара (спереди, сзади, сбоку, с переворотом транспортного средства)
• и о состоянии устройства вызова экстренных служб

Заключение

Многие понимают, что передача МНД это всего лишь малая часть из всех возможностей, открывающихся перед автовлядельцами и регуляторами: автомобильные терминалы «ЭРА-ГЛОНАСС» по желанию владельцев автомобилей могут использоваться для оказания целого комплекса дополнительных услуг, связанных с навигацией, информационным обменом в целях безопасности дорожного движения, удаленной диагностикой транспортных средств и т.д. Инфраструктура, созданная в рамках проекта «ЭРА-ГЛОНАСС», может станет основой для развития в России навигационно-информационных систем и систем интеллектуального управления трафиком — это уверенный шаг России в сторону технологий Connected Car.

Надеюсь, эта статья была полезна, однако если есть какие-то моменты, о которых хотелось бы узнать подробнее, пишите в комментариях и, возможно, я расскажу о них в следующей статье. До новых встреч!

Лаборатория Интернета Вещей
Сколковский Институт Науки и Технологий