ГЛОНАСС миллиметровой точности

Космический аппарат "Глонасс-К".
Фото с сайта www.glonassnw.ru

Одним из главных инновационных проектов в России, способным стать локомотивом развития страны, выступает глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. О ее состоянии и путях дальнейшего развития читателям «НВО» в интервью Виктору МЯСНИКОВУ рассказывает генеральный директор – генеральный конструктор корпорации «Российские космические системы», генеральный конструктор ГЛОНАСС Юрий Матэвич УРЛИЧИЧ.

– Юрий Матэвич, в нынешнем году завершится создание спутниковой группировки ГЛОНАСС. Но ведь это вовсе не значит, что на этом ее развитие закончилось. В условиях технического прогресса система ГЛОНАСС неизбежно обязана выходить на новый уровень, приобретать новые качества. Каким вам видится дальнейшее развитие ГЛОНАСС?

– Вы абсолютно правильно сказали, что система должна развиваться. Разработаны предложения по развитию ГЛОНАСС, которые прошли обсуждение в Правительстве и сейчас на их основе создается федеральная целевая программа «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС» на 2012 – 2020 годы. Пока идет многостороннее обсуждение по вопросу, какое бюджетное финансирование будет выделено под нее, какие внебюджетные деньги будут привлечены. И, соответственно, с какой интенсивностью будет развиваться система ГЛОНАСС. Есть несколько путей – более инновационный, менее инновационный, но все зависит от того бюджетных ассигнований. Сейчас заказчиков несколько. Я имею в виду министерства и ведомства. Облик федеральной целевой программы определяют не только традиционные заказчики – Роскосмос и Минобороны России, но и Минпромторг, Росреестр, Минтранс России, МЧС и МВД России. От их общей позиции будет зависеть облик системы в целом. Я имею в виду не только орбитальную группировку, но и наземную составляющую. Ради чего, собственно говоря, мы все и работаем.

Отдельный вопрос – это международное сотрудничество. Здесь мы понимаем, что нам предстоит многое сделать. Потому что сейчас все видят: орбитальная группировка ГЛОНАСС обеспечивает практически полную глобальную доступность навигационных услуг. Есть лишь небольшие перерывы в навигационном обслуживании в районе экватора. Реально их никто не чувствует, потому что корабли не так часто ходят там. Плюс наше конкурентное преимущество – у нас практически вся гражданская навигационная аппаратура делается двухсистемной ГЛОНАСС/GPS. Соответственно, при каких-то затенениях одной или другой орбитальной группировки, что может быть вызвано рельефом местности, деревьями, высотными зданиями, мы получаем гарантированное решение навигационной задачи. Это позволяет говорить, что в использовании ГЛОНАСС есть преимущества, которыми ряд стран, конечно же, захочет воспользоваться. Сейчас эти вопросы решаются с Латинской Америкой, с Индией и многими другими странами. А Белоруссия, Казахстан, Украина и Российская Федерация подписали соглашение о фактически едином информационном навигационном пространстве. То есть мы будем решать задачи, в том числе и высокоточного определения, надежно на территории всех этих государств.

– Это означает, что наземные коррекционно-дифференциальные станции системы ГЛОНАСС шагнут за пределы России?

– Действительно система дифференциальной коррекции и мониторинга располагает контрольно-корректирующими станциями, которые в первую очередь находятся на территории РФ. Так как проще всего за границей РФ такие станции поставить в Антарктиде. В соответствии с Договором об Антарктике от 1959 года, который предусматривает ее использование в исключительно мирных целях и предполагает открытость для научных исследований, мы смогли поставить на «шестом континенте» две станции. Они уже функционируют. Предполагается, что будут развернуты еще две станции. Одна – в рамках 57 Российской Антарктической Экспедиции, которая начнется в ноябре этого года. И мы будем смотреть, как у нас станут развиваться отношения с другими странами, которые должны позволить у себя разместить такие гражданские станции. В первую очередь это Австралия, ряд стран Южной Америки. И если это произойдет, мы сможем четвертую станцию в Антарктиде не ставить. Если же эти страны откажутся, мы поставим четвертую станцию в Антарктиде. Конечно, условия там, с точки зрения географического расположения и условий приема сигналов космических аппаратов ГЛОНАСС идеальны. Но с точки зрения пребывания и содержания аппаратуры – экстремальные. Если бы не политические трудности, мы бы еще два года назад разместили наше оборудование на Кубе и в Австралии и, скажем, в Никарагуа или в Южной Африке. Но переговоры – вещь сложная. Что это размещение нам даст? Это даст нам возможность с помощью наземной системы постоянно осуществлять мониторинг всех спутников. И в случае какой-то нештатной работы немедленно доводить потребителю, что тот или иной спутник не обеспечивает необходимой точности. Помимо этого, конечно же, функция системы дифференциальной коррекции и мониторинга – дать так называемые дифференциальные поправки, которые помогут с точностью до метра знать потребителю свои координаты. Причем с запуском таких космических аппаратов, как «Луч-5А» и «Луч-5Б», мы сможем давать потребителю поправки из космоса фактически на ту же аппаратуру, поскольку спутники на тех же частотах вещают. Единственное, что нужно, чтобы приемник программно мог обработать эту информацию.

– Спутник «Луч-5А» на геостационарной орбите будет работать в интересах потребителей в европейской части России. Каковы перспективы потребителей в Сибири и на Дальнем Востоке?

– В составе орбитальной группировки системы дифференциальной коррекции и мониторинга будет три космических аппарата, которые обеспечат доставку потребителям корректирующей информации на большей части территории нашей страны за исключением полярных районов. Потребители в европейской части страны смогут воспользоваться данной услугой уже зимой. Мы и сейчас можем с помощью других систем связи доставлять такую информацию. Космические аппараты дифференциальной коррекции и мониторинга, выведенные на геостационарную орбиту, просто обеспечивает удобство потому, что вы имеете спутниковую антенну которая на тех же частотах принимает сигнал. Вам нужна только его программная обработка. Вам не нужен отдельно Интернет, волоконные линии связи, 3G, «вай-фай» и прочее.

Необходимо отметить, что для достижения точности навигационных определений 2-3 см. потребителю необходимо использовать региональные или локальные дифференциальные системы. Принцип действия данных систем основан на относительных определениях, т.е. мы имеем одну или несколько базовых станций, абсолютные координаты которых известны и привязаны к национальной системе координат. Потребитель может производить высокоточное определение своих координат относительно данных базовых станций, а затем вычислить свое абсолютное местоположение используя абсолютные координаты базовых станций. Это все дает возможность говорить, что система навигации глобальна вот с такими уточняющими системами. Они позволяют получать те точности, которые нужны сегодня в строительстве, в мониторинге особо сложных инженерных сооружений, такая точность достаточна для большинства геодезических работ.

– Значит, точность определения координат в системе ГЛОНАСС таким способом можно доводить до сантиметров и миллиметров?

– До сантиметров. Для получения миллиметровой точности необходимо применение специальных алгоритмов обработки, и чтобы расстояние до базовой станции составляло не более 3-5 км. Это позволяет определять смещения и колебания плотин, мостов и других сложных инженерных сооружений. Более того, с помощью ГЛОНАСС можно определить амплитуды колебаний на резонансных частотах сооружений с точностью долей миллиметра в реальном времени. У нас есть такая аппаратура.

– Уже наступила эпоха сетецентрических войн с беспилотной техникой, высокоточным оружием. Какова роль системы ГЛОНАСС в сфере военной безопасности?

– Практически во всей военной технике и экипировке бойца она будет применяться. Я в этом глубоко убежден. Как без связи, так и без навигации современные войны вестись не могут. Можно говорить, что для спецподразделений в тылу противника какое-то время связь должна отсутствовать, чтобы не демаскировать. Но навигационный сигнал они все равно будут принимать, чтобы знать, где находятся, что изменилось вокруг. И вы знаете, что эти связные каналы все равно работают на приме информации. Поэтому генерал Владимир Шаманов недавно объявлял, что это дойдет буквально до каждого бойца. Мы убеждены, что вся подвижная техника должна иметь привязку по глобальной навигационной системе. Во всяком случае, российская. Многие страны понимают, что на одной системе находиться плохо, и смотрят, как внедрять в свои армии две системы. Вы знаете, что объединенная Европа строит систему «Галилео», Китай строит KOMPASS/Beidou. И они, конечно же, будут стараться применять их для своей техники, и не только для гражданской. Мир устроен так, что мысли приходят параллельно, и сейчас объединение связных, управляющих, навигационных систем с искусственным интеллектом дает возможность решать задачи с помощью роботов. И появляются самолеты-беспилотники, вертолеты-беспилотники, роботы-спасатели. И даже робот-медик, который, как предполагают заказчики его разработки в США, должен несколько часов обеспечивать жизнь раненого бойца, эвакуировать его с поля боя. Появляются различные стрелковые системы, которые без участия человека могут работать. Но без навигации, сами понимаете, всем им просто не обойтись. Иначе, куда стрелять, где ты находишься, не определишь. Причем надо знать все время меняющиеся координаты. Сейчас армия оснащается и будет оснащаться не только аппаратурой, которая ставится на бронетехнику или в экипировку бойца, но и дифференциально-корректирующими станциями, которые повышают точность использования аппаратуры.

– Новый навигационный спутник «Глонасс-К» впервые передает сигналы на трех частотах, причем на третьей частоте с кодовым разделением. Это тоже в интересах безопасности страны?

– Да, действительно, сигнал на третьей частоте передается с кодовым разделением и предназначен для гражданского использования в отличии от ранее применявшегося и морально устаревшего способа частотного применения сигналов. Мы с вами придем к тому, что появятся системы, которые будут наращивать сигналы с кодовым разделением для гражданских и военных нужд. Но это определит опять же заказчик в рамках ФЦП.

– С учетом будущего увеличения количества национальных спутников и навигационных сигналов, получатся, надо уже разрабатывать чипсет, способный одновременно принимать сигналы 50-100 космических аппаратов?

– Могу сказать, что фирма Trimble и наше совместное с ней предприятие «Руснавгеосеть», занимающееся созданием систем высокоточного позиционирования, уже сделали аппаратуру на 400 каналов и даже больше.

В обычном геодезическом приемнике 440 каналов! Хочу сказать, что наши зарубежные партнеры начали нас спрашивать, а зачем так много? Действительно, у них 200-250, а у нас – целых 440.

Давайте посчитаем. Возьмем, например, типичный навигационный спутник. У него задействовано сразу 5 каналов – три диапазона L1, L2, L5, еще два для дальномерных последовательностей. Нужны каналы и для дифференциальных коррекций, и для широкополосных систем типа Omnistar. А ведь есть еще резервирование.

В общем, если все учесть, получается, что одновременно можно увидеть около 40-50 навигационных спутников. Много ли это. Сегодня потребителю доступны только американская система GPS и российская ГЛОНАСС, позволяющие принимать сигналы от 20 космических аппаратов. Но мы рассчитываем, что в ближайшее время будут развернуты навигационные системы объединенной Европы и Китая и тогда 440 каналов будут не излишеством, а необходимостью для качественной работы.

– Сообщалось, что Федеральную целевую программу «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС» (2012–2020) планируют принять в декабре.

– В целом она уже готова. Надеюсь, что ее все же примут в ближайшее время.