Глонасс спутниковая навигация

ГЛОНАСС
Глобальная навигационная спутниковая система
Российская спутниковая система навигации

Российская спутниковая система ГЛОНАСС применяется в различных областях. Она является основой государственной информационной системы «ЭРА-ГЛОНАСС» — первой в мире национальной системы экстренного реагирования при дорожно-транспортных и иных происшествиях на автомобильных дорогах.  На 2022 год в системе зарегистрировано 8,7 млн автомобилей. «Тревожная кнопка» — обязательная часть конструкции новых транспортных средств, выпускаемых и ввозимых в Россию. Благодаря этому сокращается время доведения информации о ДТП до экстренных служб, снижается время их реагирования, что кратно увеличивает шансы сохранить жизнь и здоровье участников дорожного движения.

Публикаций — 2537, упоминаний — 2609

ГЛОНАСС упоминается на CNews совместно со следующими персонами и организациями

* Страница-профиль компании, системы (продукта или услуги), технологии, персоны и т.п. создается редактором на основе анализа архива публикаций портала CNews. Обрабатываются тексты всех редакционных разделов (новости, включая «Главные новости», статьи, аналитические обзоры рынков, интервью, а также содержание партнёрских проектов). Таким образом, чем больше публикаций на CNews было с именем компании или продукта/услуги, тем более информативен профиль. Профиль может быть дополнен (обогащен) дополнительной информацией, в т.ч. презентацией о компании или продукте/услуге.

Читатели CNews — это руководители и сотрудники одной из самых успешных отраслей российской экономики: индустрии информационных технологий. Ядро аудитории составляют топ-менеджеры и технические специалисты департаментов информатизации федеральных и региональных органов государственной власти, банков, промышленных компаний, розничных сетей, а также руководители и сотрудники компаний-поставщиков информационных технологий и услуг связи.

22 декабря 2020 года было издано постановление №2216 ( об оснащении аппаратурой спутниковой навигации ), которое, обязывает оборудовать все транспортные средства, выполняющие перемещение опасных грузов, ACH-терминалами ГЛОНАСС/GPS с интегрированными SIM-картами АО ГЛОНАСС.

Постановление ГЛОНАСС 2216 распространяется только на транспорт категорий M2, M3 и категории N

Категория M2. Перевозка пассажиров Более 8 мест для сидения (помимо места водителя) Технически допустимая максимальная масса до 5 тонн

Категория M3. Перевозка пассажиров Более 8 мест для сидения (помимо места водителя) Технически допустимая максимальная масса более 5 тонн

Категория N.Перевозка опасных грузов Технически допустимая максимальная масса: N1 — до 3,5 тонн N2 — от 3,5 тонн до 12 тонн N3 — более 12 тонн

Часто задаваемые вопросы по ПП РФ 2216

После 1-го сентября, для идентификации в ГАИС «ЭРА-ГЛОНАСС» необходимо установить специализированное оборудование АСН ГЛОНАСС:- Omnicomm АСН колесных транспортных средств категории(-й) M, N в конфигурации дополнительного оборудования- FORT-112EG-M, в конфигурации дополнительного оборудования транспортных средств категорий M и N- «СИГНАЛ» Модель «S-2652»- «ОРБИТА.Навигатор.02»- «СВТГ.462222.008-01(02) Advantech MIC-7700»- АвтоГРАФ-GSM+ , АвтоГРАФ-GSM+WiFi

Как идентифицировать АСН в ГАИС «ЭРА-ГЛОНАСС» и получить свидетельство об идентификации?

Для этого необходимо последовательно выполнить следующие действия:

Какое оборудование установить под постановление 2216?

До 01.09.21 можно установить практически любой терминал GPSГЛОНАСС. Список довольно большой, посмотреть его можно здесь. Главное, успеть до 1-го сентября идентифицировать оборудование в ГАИС «ЭРА-ГЛОНАСС»

Где получить SIM-карты АО «ГЛОНАСС»?

SIM-карты АО «ГЛОНАСС» выдаются в офисе АО «ГЛОНАСС» после заключения договора на оказание услуг по идентификации АСН в ГАИС «ЭРА-ГЛОНАСС» и обеспечению передачи информации в Ространснадзор, а также через агентов АО «ГЛОНАСС».

Почему выгодно оборудовать транспорт под Постановление №2216 в компании «МОНТРАНС»

— MONTRANS входит в Перечень представительств (агентов) АО «ГЛОНАСС», которые имеют право заключать договора от имени АО «ГЛОНАСС» с владельцами транспорта на оказание услуг по идентификации АСН в ГАИС «ЭРА-ГЛОНАСС», обеспечению определения и передачи информации в Ространснадзор, включая договоры на услуги связи, с возможностью подключения коммерческого мониторинга транспорта;

— колоссальный опыт монтажных работ — всего под управлением компании более 30 тысяч автомобилей и спецтехники в различных отраслях промышленности;

— прямые договора на поставку позволяют Вам приобретать специальное оборудование под Постановление Правительства №2216 по самым низким ценам в России и странах СНГ.

Дополнительное оборудование системы мониторинга транспорта

На любое транспортное средство допустимо выполнить установку дополнительного оборудования: датчиков контроля уровня топлива, давления в шинах, алкозамков, камер видеонаблюдения, блокировки работы двигателя и многое другое.

Технология глобальной спутниковой навигации

Время на прочтение

В этой статье мы расскажем про глобальные системы позиционирования, разработанные в США, России, ЕС и Китае; объясним, как поддержка технологий глобальной спутниковой навигации реализована в электронных устройствах, а также опишем ключевые и дополнительные функции современных навигационных приемников.

GPS

Система GPS (Global Positioning System) создавалась для применения в военных целях. Она начала работать в конце 80-х — начале 90-х годов, однако до 2000 года искусственные ограничения на определение местоположения существенно сдерживали ее возможности использования в гражданских целях.

После отмены ограничений на точность определения координат ошибка снизилась со 100 до 20 м (в последних поколениях GPS-приёмников при идеальных условиях ошибка не превышает 2 м). Такие условия позволили использовать систему для широкого круга общих  и специальных задач:

Орбиты спутников системы GPS. Пример видимости спутников из одной из точек на поверхности Земли. Visible sat — это число спутников, видимых над горизонтом наблюдателя в идеальных условиях (чистое поле).

Российский аналог GPS — ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система) — была развёрнута в 1995 году, но в связи с недостаточным финансированием и малым сроком службы спутников она не получила широкого распространения. Вторым рождением системы можно считать 2001 год, когда была принята целевая программа ее развития, благодаря которой ГЛОНАСС возобновил полноценную работу в 2010 году.

Сегодня на орбите работают 24 спутника ГЛОНАСС, они охватывают навигационным сигналом весь земной шар.
Новейшие потребительские устройства используют GPS и ГЛОНАСС как взаимодополняющие системы, подключаясь к ближайшим найденным спутникам, это значительно увеличивает скорость и точность их работы.

Пример: aвтомобильное GPS/ГЛОНАСС-навигационно-связное устройство на базе ОС Android, разработанное командой Promwad по заказу российского конструкторского бюро. Реализована поддержка GSM/GPRS/3G. Устройство автоматически обновляет информацию о дорожной обстановке в режиме реального времени и предлагает водителю оптимальный маршрут с учётом загруженности дорог.

Сейчас на стадии разработки находятся еще две спутниковые системы: европейская Galileo и китайская Compass.

Galileo

Галилео — совместный проект Европейского союза и Европейского космического агентства, анонсированный в 2002 году. Изначально рассчитывали, что уже в 2010 году в рамках этой системы на средней околоземной орбите будут работать 30 спутников. Но этот план не был реализован. Сейчас  предположительной датой начала эксплуатации Galileo считается 2014 год. Однако ожидается, что полнофункциональное использование системы начнется не ранее 2020 года.

Compass

Это следующая ступень развития китайской региональной навигационной системы Beidou, которая была введена в эксплуатацию после запуска 10 спутников в конце 2011 года. Сейчас она обеспечивает покрытие в границах Азии и Тихоокеанского региона, но, как ожидается, к 2020 году система станет глобальной.

Сравнение орбит спутниковых навигационных систем GPS, ГЛОНАСС, Galileo и Compass (средняя околоземная орбита — MEO) с орбитами Международной космической станции (МКС), телескопа Хаббл и серии спутников Иридиум (Iridium) на низкой орбите, а также геостационарной орбиты и номинального размера Земли.

Поддержка ГНСС

Поддержка технологи глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) в электронных устройствах реализуется на базе навигационных приемников, которые могут быть выполнены в различных вариантах:

Навигационный модуль подключается к микроконтроллеру или системе на кристалле по интерфейсу UART/RS-232 или USB.

Ключевые параметры навигационных приемников

Прежде чем навигационный приемник сможет выдавать информацию о местоположении, он должен обладать тремя наборами данных:

Характеристика TTFF показывает сколько времени требуется приемнику на поиск сигналов от спутников и определение местоположения. Если приёмник новый, или был выключен на протяжении длительного периода, или был перевезен на большое расстояние с момента последнего включения, время до получения набора необходимых данных и определения места увеличивается.

Производители приемников используют различные методы уменьшения TTFF, включая скачивание и сохранения альманаха и эфемерид по беспроводным сетям передачи данных (т.н. метод Assisted GPS или A-GPS), это быстрее чем извлечение этих данных из сигналов ГНСС.

Холодный старт описывает ситуацию, когда приемнику нужно получение всей информации для определения места. Это может занять до 12 минут.

Теплый старт описывает ситуацию, когда у приемника есть почти вся необходимая информация в памяти, и он определит место в течении минуты.

Одним из ключевых параметров навигационных модулей в мобильных устройствах является энергопотребление. В зависимости от режима работы модуль потребляет различное количество энергии. Фаза поиска спутников (TTFF) характеризуется большим, а слежение меньшим энергопотреблением. Также производители реализуют различные схемы уменьшения энергопотребления, например, путем периодического перевода модуля в режим сна.

Как правило, все модули выдают данные по текстовому протоколу NMEA-0183, но кроме указанного текстового протокола каждый производитель имеет свой собственный двоичный протокол (Binary), который позволяет изменять конфигурацию модуля под конкретное использование либо получать доступ к дополнительному функционалу, а также доступ к сырым измерениям. Двоичный протокол удобен для использования на микроконтроллерах, т.к. при этом нет необходимости выполнять преобразование из текста в двоичные данные, тем самым экономя программную память путем исключения библиотеки работы со строками и времени на преобразование.

Стандарт NMEA-2000 — это развитие протокола NMEA-0183. В качестве физического уровня в NMEA-2000 используется CAN-шина, которая была выбрана в виду большей защищенности по сравнению с RS-232. С точки зрения протокола передачи данныхNMEA-2000 существенно отличается от своего предшественника, т.к. использует двоичный протокол, базирующийся на стандарте SAE J1939.

Частота обновления данных о местоположении и скорости всех модулей составляет 1 Гц, но при необходимости ее можно поднять до 5 или 10 Гц.

В зависимости от области применения модуль можно  сконфигурировать под определенные динамические характеристики, которые он должен отслеживать (например, максимальное ускорение объекта). Это позволяет использовать оптимальный алгоритм и улучшать качество измерений.

Для выполнения навигационной задачи модуль должен одновременно принимать сигналы от нескольких спутников, т.е. иметь несколько приемных каналов. На сегодняшний день это число лежит в диапазоне от 12 до 88.

Точность определения местоположения по GPS составляет в среднем 15 м, она обусловлена используемым неточным сигналом, влиянием атмосферы на распространение радиосигнала, качеством кварцевых генераторов в приемниках и пр. Но с помощью корректирующих методов возможно улучшить точность определения местоположения. Эта технология называется Differential GPS. Существует два метода коррекции: наземный и спутниковый DGPS.

В наземных методах коррекции наземные станции дифференциальных поправок постоянно сверяют свое заведомо известное местоположение и сигналы от навигационных спутников. На базе этой информации вычисляются корректирующие величины, которые могут быть переданы с помощью УКВ- или ДВ-передатчика на мобильные DGPS-приемники в формате RTCM. На основании полученной информации потребитель может корректировать процесс определения собственного местоположения. Точность этого метода составляет 1—3 метра и зависит от расстояния до передатчика корректирующей информации и качества сигнала.

Спутниковые методы, такие как система WAAS (Wide Area Augmentation System), доступная в Северной Америке, и система EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay System), доступная в Европе, шлют корректирующие данные с геостационарных спутников, таким образом достигается большая область приема, чем при наземных методах.

Спутниковые системы дифференциальной коррекции (SBAS — Space Based Augmentation Systems) позволяют улучшить точность, надежность и доступность навигационной системы за счет интеграции внешних данных в процессе расчета

Демонстрация принципа работы системы WAAS (Wide Area Augmentation System) на территории США

Одним из основных параметров, влияющих на точность определения местоположения и стабильность приема является чувствительность. Она, как правило, определяется качеством малошумящего усилителя на входе приемника и сложностью реализованных алгоритмов цифровой обработки. Типовые значения современных приемников лежат в диапазоне 143 дБм для поиска и 160 дБм для слежения.

Кроме определения местоположения ГНСС предоставляют информацию о точном времени. Как правило, все приемники имеют выход PPS (pulse per second, импульсов в секунду) — секундная метка (1 Гц), которая точно синхронизирована с временной шкалой UTC.

Дополнительные функции навигационных устройств

Счисление пути. На основе информации о направлении движения и пройденном пути (предоставляется дополнительными датчиками) приемник может рассчитывать свои координаты при отсутствии сигналов от спутников (например, в туннелях, на подземных стоянках и в плотной городской застройке).

Некоторые модули имеют возможность напрямую подключать флэш-память (например, по SPI) к модулю для записи трека c необходимой периодичностью. Эта функция позволяет отказаться от использования отдельного микроконтроллера, либо она может быть полезной для минимизации энергопотребления (т.е. система на кристалле может находиться в состоянии сна).

На этом поверхностный обзор технологий глобальной спутниковой навигации завершен. Спасибо за внимание. Примеры реализованных проектов на базе этих ГЛОНАСС и GPS можно посмотреть на странице разработок компании Promwad.

Многие мобильные приложения и программное обеспечение используют GPS, ГЛОНАСС и другие системы глобальной спутниковой навигации. Первые из них были разработаны еще в середине прошлого века — и с тех пор каждый день в любое время суток и любую погоду помогают пользователям с точностью определять местоположение самых разных объектов.

Что такое современные ГНСС, какие есть системы спутниковой навигации и в чем разница между GPS и ГЛОНАСС? Читайте в формате ответов на вопросы.

Что такое глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС)

Глобальная навигационная спутниковая система или ГНСС (GNSS) — это система наземного и космического оборудования, которая позволяет определять местоположение объектов в пространстве через прием и передачу спутникового сигнала.

Помимо координат современные навигационные системы способны вычислять скорость и направление движения любых объектов, которые могут принимать сигналы от навигационных спутников. Такие объекты называются ГНСС- или GNSS-приемниками.

Первой в мире спутниковой навигационной системой считается Transit. В 1960-х годах, еще до старта известных GPS или ГЛОНАСС, американский военный флот использовал спутники для определения местоположения своих подводных лодок и судов.

Что входит в состав ГНСС

Глобальные навигационные спутниковые системы состоят из трех уровней: космического, наземного и пользовательского.

Как работает ГНСС

Для определения местоположения объекта как раз необходимы два важнейших сегмента глобальной навигационной спутниковой системы. Это созвездие спутников на орбите, которое отправляет сигнал, и устройства, которые эти сигналы способны принимать.

Принцип определения местоположения основан на измерении расстояния от объекта (ГНСС-приемника) до спутников навигационной системы. Положение и перемещение спутников всегда известно с высокой точностью — они сами отправляют на устройства пакеты данных со своими координатами. Расстояние от спутника до объекта можно определить по задержке между отправкой сигнала с данными и его получением ГНСС-приемником. Задержка во времени вычисляется по высокоточным атомным часам, которые стоят на спутниках.

Для понимания своих координат объекту нужно знать расстояние как минимум до 4 спутников — чтобы вычислить собственную высоту над уровнем моря, долготу и широту.

Чем больше задействовано спутников и чем сложнее геометрическую фигуру они образуют, тем точнее устройство сможет определить свое местоположение. Поэтому все навигационные спутниковые системы имеют от 5 спутников на орбите, а повсеместно используемые глобальные GPS и ГЛОНАСС — свыше 20.

Какие существуют ГНСС

В мировой навигации лидируют глобальные навигационные спутниковые системы второго поколения: американская GPS, российская ГЛОНАСС, европейская Galileo и китайская Beidou. Принцип их действия одинаковый — разница лишь в количестве спутников и их расположении на орбите.

Глобальный охват каждая из ГНСС-систем обеспечивает с помощью спутниковой группы из 18-30 спутников средней околоземной орбиты. Все они расположены между несколькими орбитальными плоскостями. Все системы используют наклоны орбит больше 50°, а их спутники движутся на высоте порядка 20 000 километров и выше.

На помощь глобальным системам, в первую очередь GPS и ГЛОНАСС, приходят региональные. Отдельные страны также разворачивают собственные навигационные системы для точности определения координат объектов на своей территории.

Что мы знаем о Beidou, Galileo, QZNSS и NavIC

В настоящий момент полностью задействованными по всему миру считаются такие ГНСС, как GPS и ГЛОНАСС. Работа их спутников развернута на территорию всей нашей планеты. Оставшиеся навигационные системы работают только в своем регионе или же в процессе развития своей глобальной спутниковой группировки.

Мы вкратце сравним Beidou, Galileo, QZSS и NAVIC.

Самая многочисленная по спутникам ГНСС — Beidou

Единственная ГНСС без контроля военных ведомств — Galileo

ГНСС с самой необычной орбитой — японская QZSS и движение «восьмеркой»

Самая молодая ГНСС — индийская NAVIC

Какая спутниковая система используется в России

ГЛОНАСС — российская глобальная навигационная спутниковая система. Отечественная система считается одной из двух существующих в мире, которые приняты в эксплуатацию повсеместно. Поэтому большинство устройств, которые могут определять свое местоположение, оснащены навигационными чипами GPS/ГЛОНАСС — а не только GPS.

Спутниковая система России позволяет определять местоположение и скорость объектов в практически любой точке нашей планеты, а также в космическом пространстве вблизи Земного шара.

Первый запуск космического аппарата ГЛОНАСС успешно прошел в 1982 году. Исследования применения спутников для навигации начались в 1957 году.

Основу орбитальной группировки ГНСС в трёх орбитальных плоскостях составляют космические аппараты «Глонасс-М» и космические аппараты нового поколения «Глонасс-К». Всего для работы требуется 24 аппарата, на данный момент на орбите находятся 26 спутников на высоте 19 100 километров.

Система спутников ГЛОНАСС

Штатная спутниковая группировка ГЛОНАСС состоит из 24 спутников. Все они находятся на средневысотных околокруговых орбитах на высоте 19 100 километров. Угол наклона осей по орбитам составляет 64,8°, а полный оборот вокруг Земли каждый спутник совершает за 11 часов 15 минут и 44 секунды.

Такие характеристики оптимальны для использования в высоких широтах (северных и южных полярных регионах), где сигнал системы американской GPS ощутимо слабее.

В штате космических аппаратов ГЛОНАСС числятся следующие спутники:

Слева направо — спутники системы ГЛОНАСС от самого старого до разрабатываемого. Источник glonass-iac.ru

Что такое ГЛОНАСС-К2

ГЛОНАСС-К2 — это серия космических аппаратов российской глобальной навигационной системы третьего поколения.

От спутников предыдущих М-серий они отличаются в первую очередь более продолжительным сроком активной работы — 10 лет вместо 7.

Аппаратура новых спутников может работать в условиях открытого космоса, поэтому разработчики смогли отказаться от использования герметичного контейнера и уменьшить массу спутника. Представители К-серии весят всего 935 килограмм против предыдущих 1415.

Запуск первого спутника ГЛОНАСС-К2 запланирован на конец 2022 года.

Сравнение ГЛОНАСС и GPS

Две глобальные навигационные спутниковые системы GPS и ГЛОНАСС начали разрабатываться практически одновременно — в 1970-х годах. США и Советский Союз изначально вели исследования и запуски в военных целях, но когда спутниковая навигация нашла свое применение в гражданских целях, то развитие американской и советской системы пошло по одинаковому сценарию.

В настоящее время каждая из ГНСС имеет на орбите полноценную орбитальную группировку, которая обеспечивает покрытие в глобальном масштабе.

Спутники GPS движутся в 4 плоскостях по 6 аппаратов в каждой

Спутники ГЛОНАСС движутся в 3 плоскостях по 8 аппаратов в каждой

Несмотря на схожесть в процессе разработки можно выделить следующие ключевые отличия систем GPS/ГЛОНАСС друг от друга.

Численность спутников на орбите. GPS насчитывает 32 аппарата, а ГЛОНАСС — 26. Каждая ГНСС постоянно работает с 24.

Расположение спутников на орбите. В системе GPS спутники занимают 6 плоскостей по 4 аппарата в каждой, в ГЛОНАСС — 8 спутников в трех плоскостях.

Синхронизация с Землей и корректировка точности. Спутники GPS синхронизированы с вращением Земли. Поэтому для обеспечения точности GPS необходима целая цепочка геостационарных станций, которые отслеживают и корректируют неизбежные отклонения.

Спутники ГЛОНАСС движутся по орбите независимо от вращения Земли — для них проблема корректировки отсутствует.

Погрешность определения координат Погрешность ГЛОНАСС выше, чем у GPS. Для отечественной системы эти значения колеблются от 3 до 6 метров, а для американской ГНСС — от 2 до 4 метров. Одновременное использование GPS/ГЛОНАСС сокращает погрешность до 1,5-3 метров.

Глобальное покрытие ГНСС Ключевое преимущество GPS перед ГЛОНАСС — это 100% покрытие Земли, в то время как навигационный сигнал ГЛОНАСС доступен не во всех точках мира. Это также нивелируется совместным использованием GPS/ГЛОНАСС.

Покрытие в северных регионах В северных регионах точность ГЛОНАСС ощутимо выше, чем у GPS. Это можно объяснить военным фактором — механика ГЛОНАСС рассчитывалась в первую очередь под войсковые группировки, которые находились на севере СССР.

Совместная обработка GPS/ГЛОНАСС позволяет увеличить точность определения местоположения в 2 раза. Это учитывают крупнейшие производители и оснащают свои устройства двухсистемной навигацией. Например, те же айфоны работают в обязательном порядке и с GPS, и с ГЛОНАСС.

Как работают GPS и ГЛОНАСС

Системы GPS/ГЛОНАСС работают по такому же принципу, как и другие глобальные навигационные спутниковые системы. Мы подробно рассказывали об их работе на примере использования GPS-трекеров.

https://youtube.com/watch?v=actVMn0nKIs%3Ffeature%3Doembed

Насколько вероятно отключение

GPS продолжает работу по всему миру, включая территорию России. Но в текущих условиях все больше пользователей задают вопрос: отключат ли GPS в России и как это отразится на пользователях. Короткий ответ: отключение GPS возможно, но крайне маловероятно.

GPS или ГЛОНАСС — какое устройство выбрать

На сегодняшний день все производители техники и разработчики программного обеспечения оснащают свои продукты возможностью единовременной работы с системами GPS/ГЛОНАСС, а также с другими ГНСС.

Двухсистемная навигация позволяет нивелировать недостатки каждой из ГНСС, а пользователям получать точный и качественный результат. Поэтому выбор GPS или ГЛОНАСС очевиден — это синергия.

Система мониторинга ГдеМои работает с GPS/ГЛОНАСС для большей точности

Наша система мониторинга, фирменная линейка трекеров и мобильные приложения поддерживают работу с обеими спутниковыми системами. С помощью GPS/ГЛОНАСС мы ежедневно помогаем нашим клиентам с точностью отслеживать транспорт, сотрудников, грузы и работать с этими данными.

Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС, англ. GLONASS) – российская спутниковая система навигации, предназначенная для навигационно-временного обеспечения неограниченного числа пользователей наземного, морского, воздушного и космического базирования. Она позволяет в абсолютно любой точке земного шара, а также в космическом пространстве вблизи планеты определять местоположение и скорость объектов.

Толчком к началу практических работ в области спутниковой радионавигации послужил успешный запуск в СССР первого искусственного спутника Земли в октябре 1957 года.

Использовать спутники для навигации первым предложил профессор Валентин Шебшаевич. Такая возможность была открыта им при исследовании приложений радиоастрономических методов в самолетовождении.

Данные исследования были использованы в 1963 году при опытно-конструкторских работах над первой отечественной низкоорбитальной системой «Цикада», предназначенной для морской и воздушной навигации.

В 1967 году на орбиту был выведен первый навигационный отечественный спутник «Космос-192». Система «Цикада» была сдана в эксплуатацию в составе четырех спутников в 1979 году.

Успешная эксплуатация низкоорбитальных спутниковых навигационных систем морскими потребителями привлекла широкое внимание к спутниковой навигации.

Возникла необходимость создания универсальной навигационной системы, удовлетворяющей требованиям подавляющего состава потенциальных потребителей. В 1976 году вышло постановление правительства СССР о ее разработке.

На основе проведенных многосторонних исследований отечественными специалистами для навигационной системы была выбрана штатная орбитальная группировка из 24 спутников, находящихся на средневысотных околокруговых орбитах с номинальными значениями высоты – 19100 километров.

Летные испытания высокоорбитальной отечественной навигационной системы, получившей название ГЛОНАСС, были начаты 12 октября 1982 года с запуском первого космического аппарата серии «Глонасс» («Космос-1413»). Развертывание системы продолжилось с темпом один-два запуска космических аппаратов в год и к концу 1988 года на орбите находились уже шесть спутников. 24 сентября 1993 года система была официально принята в эксплуатацию в интересах министерства обороны РФ с орбитальной группировкой ограниченного состава из 12 спутников. В декабре 1995 года орбитальная группировка была развернута до полного состава (24 спутника), который необходим для полного охвата территории всего земного шара. Однако в то время большим недостатком было практически отсутствие гражданской навигационной аппаратуры и соответственно гражданских потребителей системы.

В связи с экономическими проблемами во второй половине 1990-х годов орбитальная группировка ГЛОНАСС не восполнялась и практически деградировала.

К 2002 году она насчитывала только семь космических аппаратов, что не могло обеспечить территорию России навигационными сигналами системы ГЛОНАСС хотя бы с умеренной доступностью. Точностные характеристики уступали более чем на порядок американской системе навигации GPS, а срок активного существования космических аппаратов составлял три-четыре года.

Чтобы переломить ситуацию, распоряжением президента РФ от 18 февраля 1999 года система ГЛОНАСС была определена как система двойного назначения, применяемая в научных, социально-экономических целях, в интересах обороны и безопасности России, а в 2001 году принята федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система» на период 2002-2012 годов.

В результате ее реализации орбитальная группировка была полностью восстановлена. С 2012 года система развивалась в рамках новой федеральной целевой программы «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012-2020 годы». Ее целями являлись расширение внедрения отечественных спутниковых навигационных технологий и услуг с использованием системы ГЛОНАСС в интересах специальных и гражданских (в том числе коммерческих и научных) потребителей, международного использования спутниковых навигационных российских технологий за счет поддержания и развития системы ГЛОНАСС.

Система ГЛОНАСС состоит из подсистемы космических аппаратов, подсистемы контроля и управления и навигационной аппаратуры потребителей.

Подсистема космических аппаратов штатно включает 24 спутника, находящихся на круговых орбитах высотой 19100 километров, наклоненных к экватору под углом 64,8° и периодом обращения 11 часов 15 минут в трех орбитальных плоскостях. Орбитальные плоскости разнесены по долготе на 120°. В каждой орбитальной плоскости штатно размещаются по восемь спутников с равномерным сдвигом по аргументу широты 45°. Кроме этого, в плоскостях положение спутников сдвинуты относительно друг друга по аргументу широты на 15°.

Выбранная структура орбитальной группировки обеспечивает движение всех космических аппаратов по единой трассе на поверхности Земли с ее повторяемостью через восемь суток и позволяет обеспечить непрерывное и глобальное покрытие земной поверхности и околоземного пространства навигационным полем. Кроме того, такие характеристики обеспечивают высокую устойчивость орбитальной группировки системы ГЛОНАСС, что практически позволяет обходиться без коррекции орбит космических аппаратов в течение всего срока их активного существования.

По состоянию на 10 октября 2022 года в составе орбитальной группировки ГЛОНАСС находилось 26 космических аппаратов, из них 22 использовались по целевому назначению.

Космические спутники для ГЛОНАСС были спроектированы в конструкторском бюро НПО прикладной механики (ныне – АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева», АО «ИСС») в городе Красноярск-26 (Железногорск, Красноярский край). С 1982 года по 2005 год в эксплуатацию вводились космические аппараты (КА) «Глонасс», со сроком активного гарантийного существования три года.

В настоящее время основу орбитальной группировки составляют спутники модифицированной серии «Глонасс-М» со сроком активного существования семь лет, первый из которых был запущен в 2003 году, и космические аппараты нового поколения «Глонасс-К», работоспособность которых составляет 10 лет. В отличие от спутников «Глонасс-М, где доля зарубежных комплектующих доходит до 80%, в «Глонасс-К» значительно больше половины электроники российской разработки.

«Глонасс-К» имеют меньшую массу и обладают рядом других усовершенствований. Помимо излучения навигационных сигналов они способны передавать информацию с аварийных радиобуев Международной космической системы поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ. Запуск первого спутника был успешно произведен в феврале 2011 года с космодрома Плесецк.

В настоящее время в АО «ИСС» создают усовершенствованные навигационных спутники – «Глонасс-К2», которые отличаются от спутников прошлого поколения большим количеством излучаемых навигационных сигналов, позволяющим повысить качество навигационного обслуживания в России.

В феврале 2021 года генеральный директор «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин заявлял, что точность спутников «Глонасс» составляет 2,6 метра, а с появлением аппаратов нового поколения «Глонасс-К2» она улучшится до 1,3 метра. https://ria.ru/20210605/glonass-1735743775.htmlТакже будет повышена помехоустойчивость навигации, что крайне актуально в современных условиях. «Глонасс-К2» планируется запустить в космос в конце 2022 года. Эти космические аппараты будут основой российской навигационной спутниковой группировки вплоть до 2050 года.

Подсистема контроля и управления (ПКУ) состоит из Центра управления системой ГЛОНАСС и сети станций измерения, управления и контроля, рассредоточенной по всей территории России. В задачи ПКУ входит контроль правильности функционирования космических аппаратов, непрерывное уточнение параметров орбит и выдача на спутники временных программ, команд управления и навигационной информации.

Навигационная аппаратура потребителей состоит из навигационных приемников и устройств обработки, предназначенных для приема навигационных сигналов спутников ГЛОНАСС и вычисления собственных координат, скорости и времени. Навигационной аппаратурой потребителей системы ГЛОНАСС выполняются беззапросные измерения до четырех спутников ГЛОНАСС, а также прием и обработка навигационных сообщений. В навигационном сообщении описывается положение спутника в пространстве и времени.

В результате обработки полученных измерений и принятых навигационных сообщений определяются три координаты потребителя, три составляющие вектора скорости его движения, а также осуществляется «привязка» шкалы времени потребителя к шкале Госэталона координированного всемирного времени UTC (SU).

Интерфейс между подсистемой космических аппаратов и навигационной аппаратурой потребителей состоит из радиолиний L-диапазона частот. Космические аппараты модификации «Глонасс-М» в поддиапазонах L1 и L2 излучают навигационные сигналы стандартной точности (СТ), доступные любым потребителям, и сигналы высокой точности (ВТ), доступные только специальным потребителям. Сигнал ВТ модулирован специальным кодом и предназначен для использования в интересах министерства обороны РФ.

КА модификации «Глонасс-К» наряду с радиосигналами L1 и L2 с частотным разделением, полностью аналогичным сигналам КА «Глонасс-М», дополнительно излучает в диапазоне L3 радиосигналы открытого доступа с кодовым разделением.

В настоящее время существует широкий спектр задач навигационного и координатно-временного обеспечения, условий и областей применения спутниковых навигационных технологий, требующих дальнейшего совершенствования системы ГЛОНАСС, включая навигационную аппаратуру потребителей. В первую очередь это относится к высокоточным применениям системы ГЛОНАСС, для реализации которых необходимо обеспечение дециметрового и сантиметрового уровней точности в реальном масштабе времени, а также к применениям, связанным с обеспечением безопасности при эксплуатации авиационного, морского и наземного транспорта. Требуется повышение оперативности навигационных решений и устойчивости системы ГЛОНАСС к воздействию помех. Существует значительное количество применений, где предъявляются требования обеспечения миниатюризации и высокой чувствительности навигационной приемной аппаратуры.

В настоящее время развитием проекта ГЛОНАСС занимается Госкорпорация «Роскосмос» и АО «Российские космические системы», головная организация по ГЛОНАСС.

Усовершенствование спутниковой навигационной системы осуществляется путем модернизации космических аппаратов, а также развитием системы функциональных дополнений, которая предоставляет потребителям дополнительную информацию, позволяющую повысить точность и достоверность определения пространственных координат, скорости движения и времени.

Комплексом высокоточного широкозонного функционального дополнения системы ГЛОНАСС является система дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ), обеспечивающая воздушные суда гражданской авиации высокоточным навигационным сервисом SBAS, позволяющим им выполнять операции захода на посадку. Одним из компонентов СДКМ является сеть унифицированных станций сбора измерений (УССИ), охватывающую территорию России и сопредельных государств. На начало 2022 года сеть состояла из 46 станций, дислоцированных в РФ, и семи УССИ за рубежом, включая Южную Америку и Антарктиду.

По сообщению Роскосмоса, точность определения местоположения с помощью ГЛОНАСС планируется улучшить до 10 сантиметров после 2030 года.

В соответствии с указом президента РФ доступ к гражданским навигационным сигналам системы ГЛОНАСС предоставляется как российским, так и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.

С 1996 года по предложению правительства РФ ГЛОНАСС наряду с американской GPS используется Международной морской организацией и Международной организацией гражданской авиации.

Сегодня трудно найти сферу социально-экономического развития, в которой не могли бы использоваться услуги спутниковой навигации. Наиболее актуальным остается применение ГЛОНАСС-технологий в транспортной отрасли, включая морское и речное судоходство, воздушный и наземный транспорт. При этом, по данным экспертов, порядка 80% навигационного оборудования применяется на автомобильном транспорте. Еще одна область применения ГЛОНАСС в интересах спасения человеческих жизней – сочетание глобальной спутниковой навигации с Международной системой поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ.

Также основной сферой применения технологий спутниковой навигации становится персональная навигация.

Технологии ГЛОНАСС используются в городском и земельном кадастре, планировании и управлении развитием территорий, для обновления топографических карт. Научное сообщество активно использует навигационные данные для наблюдений и исследований Земли.

Технологии ГЛОНАСС применяются в космической отрасли, при строительстве, в сельском хозяйстве и т.д.

Система ГЛОНАСС широко используется в транспортной отрасли для управления транспортными средствами, контроля их местоположения и повышения безопасности дорожного движения.

Спутниковая система позволяет определять местоположение транспортных средств с высокой точностью, а также получать информацию о скорости и направлении движения. Эта информация может быть передана на центральный сервер, где ее можно использовать для отслеживания и управления транспортными средствами, оптимизации маршрутов и расписания движения.

Отслеживание местоположения стационарных и перемещающихся объектов — основная практическая функция системы. Ее можно применять для определения местоположения пользователей, находящихся в местах, где не работают мобильные телефоны. Расходы на эксплуатацию устройств, поддерживающих систему ГЛОНАСС, минимальны — она бесплатна. Мониторинг — контроль положения и перемещения движущихся объектов — используют в государственном, оборонном секторе, а также в бизнес-целях, для оптимизации работы транспорта предприятий, компаний, служб логистики и грузоперевозок. Устройства для связи с ГЛОНАСС устанавливают на частные и коммерческие автомобили. Во втором случае предприятие-владелец автопарка получает доступ к гибкому и современному инструменту оптимизации транспортных расходов через сайт глонасс.

Система ГЛОНАСС также может быть использована для управления автопарками. На основе данных о местоположении и состоянии транспортных средств можно оптимизировать процессы транспортировки грузов и пассажиров, повысить эффективность использования транспортных средств и сократить расходы на топливо и другие ресурсы.

Таким образом, система ГЛОНАСС является важным инструментом для управления транспортной отраслью и повышения безопасности дорожного движения.