Национальный центр космических исследований и технологий Институт космической техники и технологий

1. Национальный центр космических исследований и технологий Институт космической техники и технологий Использование спутниковых навигационных технологий для решения задач отраслей экономики Республики Казахстан (проблемы разработки и производства систем высокоточной спутниковой навигации) Алматы 2010

2. Основные направления космической деятельности • производство КА; • пусковые услуги; • услуги спутниковой связи; • производство наземного оборудования (в частности, навигационного оборудования); • услуги на основе спутниковых систем связи; • дистанционное зондирование Земли и услуги на основе обработки данных ДЗЗ; • космический туризм; • проведение научных исследований в области космической деятельности.

3. Прогнозные экономические показатели в области производства и оказания услуг спутниковой навигации • Согласно данным маркетингового отдела по проекту Галилео Еврокомиссии, общий экономический эффект от развития рынка навигационных систем и услуг может (Gross turnover) составить около 140 млрд. евро в 2015 г. и 150 млрд. евро в 2020 г. • Среди основных тенденций рынка необходимо выделить рост доли услуг на основе навигационного оборудования по сравнению с его производством, а также рост потребительского рынка по сравнению с коммерческим. • В частности, если доходы от предоставления услуг в 2003 г. составляли около 2,3 млрд. евро, то к 2020 г. доля услуг может вырасти до 112 млрд. евро (согласно исследованиям маркетингового центра системы Галилео при Еврокомиссии).

4. Предполагаемые объемы рынков оборудования и услуг, млн. тенге

5. Основные социально-экономические результаты внедрения спутниковых навигационных технологий • Обеспечения высоких темпов экономического развития.Широкое внедрение спутниковых навигационных технологий лежит как в области получения и доставки координатно-временной и навигационной информации, так и в области ее использования в интересах конкретных потребителей. Эти технологии в свою очередь обеспечивают широкое распространение навигационно-временных услуг и создают базу дальнейшего стимулирования отечественного высокотехнологичного производства. Реализация проекта приведет к увеличению высокотехнологичных рабочих мест в стране. • Повышения качества жизни населения за счетпредоставления массовых услуг различным потребителям на основе координатно-временной и навигационной информации, созданной отечественными средствами и системами координатно-временного и навигационного обеспечения. Услуги с использованием КВиНО, подобно многим информационным услугам, получат широкое распространение и станут неотъемлемыми составляющими образа жизни. • Повышения уровня национальной безопасностиза счетпредоставления оператором услуг спецпотребителям без использования компонент, находящихся вне территории Республики Казахстан, при достаточном обеспечении качества этих услуг и их номенклатуры. Создание и функционирование оператора обеспечит технологическую независимость страны, использование отечественных научных и технических решений, определение приоритетов развития в соответствии с интересами Республики Казахстан. • Привлечение инвестиций в развитие отраслей. Формирование рынка массовых навигационных услуг, создание экономических механизмов и условий развития этого рынка, широкое распространение навигационных услуг способствуют улучшению инвестиционной привлекательности различных отраслей экономики Республики Казахстан.

6. Отрасли и группы пользователей высокоточной спутниковой навигацией

7. Научно-технологическое обеспечение технологии высокоточной спутниковой навигации • математическое моделирование процесса высокоточного спутникового позиционирования; • разработка численных методов и алгоритмов решения задачи высокоточного спутникового позиционирования; • разработка программ обработки навигационных сигналов и решения задачи высокоточного спутникового позиционирования; • разработки программного и информационного обеспечения для локальной системы дифференциальной коррекции; • разработка технического обеспечения локальной системы дифференциальной коррекции; • производство аппаратуры локальной системы дифференциальной коррекции.

8. Вариант размещения СВСН РК в составе 5 ПРДК

9. Основные функциональные подсистемы СВСН РК • подсистема широкозонных дифференци-альных коррекций (ПШДК); • подсистема региональных дифференци-альных коррекций (ПРДК); • подсистема RTK сетей; • подсистема прецизионных послесеансных определений (ПППО)

10. Структура ККС (производства НИИРИ)

11. Внешний вид ККС ККС - 1 ККС - 3

12. Заключение • уровень казахстанских специалистов позволяет в полной мере реализовать технологию высокоточной спутниковой навигации, а также практически весь цикл создания программного обеспечения и производства навигационной аппаратуры и полный спектр оказания услуг высокоточной навигации силами отечественных специалистов. • освоение современных технологий высокоточной навигации отечественными специалистами позволит перейти к созданию новых программно-аппаратных комплексов (с учетом постоянного продвижения в области программно-математического и технического обеспечения), а также следующих поколений навигационной аппаратуры, при создании которых будут использованы новые информационные технологии и возможности существующих спутниковых навигационных систем GPS/ГЛОНАСС, а также перспективных систем типа Galileo (ESA), Compass (China).

13. Благодарим за внимание!!!

14. Имеющийся задел Рассматривается спутниковая навигационная система GPS NAVSTAR В настоящий момент на орбите находится 31 КА на 6 орбитальных плоскостях с высотой орбиты 20200 км. Каждый КА GPS оснащен 4 комплектами атомных часов (по 2 цезиевых и рубидиевых), транслирует PRN или С/А код на частоте L1 – 1575,42 МГц и на частоте L2 – 1227,60 МГц.

15. Основные уравнения для решения навигационной задачи tНАЧ0,007 с

16. Основные характеристики точности позиционирования и источники ошибок • DOP (параметр, характеризующий точность позиционирования) – GDOP, PDOP, TDOP, HDOP, VDOP. • Circular Error – CЕn – показатель точности GPS позиционирования (СЕ90=10). • Основными источниками ошибок в определении положения с использованием одиночного приемника GPS являются: • ошибки в модели бортовых часов КА (0.5-1 м) • ошибки в эфемеридах (1-2 м) • ошибки в модели ионосферы (2-5 м, модель Клобучара) • ошибки в модели тропосферы (0.5-1 м, модели Хопфилда, Саастамойнена, UNB3m) • переотражения сигнала от местных препятствий (0.5-5 м) • шум приемника при измерении псевдодальностей (0.5-1 м) • ошибки вычислений с плавающей точкой.

17. Кодовые дифференциальные подсистемы • Два типа поправок: • коррекция координат; • коррекция навигационных параметров. • Точность позиционирования – 1-3 метра на расстояниях от базы 50-200 км.

18. Используемый при экспериментах модуль u-blox LEA-4T имеет несинхронность до 0.005 секунды. Для этого случая подходит линейная экстраполяция: Точность определения рассогласований – 1 микросекунда, что соответствует сдвигу спутника в 3 мм Основным видом ошибок в кодовом дифференциальном режиме являются погрешности измерений псевдодальностей PR, переотражения, шумы приемника по измеренным псевдодальностям.

19. Фазовые дифференциальные системы Использование фаз несущей частоты позволяет достичь точности 10-60 см без разрешения целочисленных неопределенностей и 1-2 см с разрешением целочисленных неопределенностей. Несущая частота L1 составляет 1575.42 МГц, что соответствует длине волны около 19.03 см. Фаза сигнала измеряется с точностью не хуже 1% длины волны, то есть около 2 мм, что позволяет добиться гораздо большей точности, чем при использовании только кодов (псевдодальностей).

20. Основные математические соотношения для фазовой дифференциальной коррекции

21. Получаем нецелочисленные решения: LAMBDA-метод Время инициализации – 0,5÷10 минут, 1-2 см

22. Экспериментальная база OEM-модуль LEA-4T

23. Результаты натурных экспериментов

24. Условия проведения эксперимента База

25. Основные направления развития проекта • разработка программно-математического обеспечения для системы высокоточного спутникового позиционирования в реальном режиме времени; • разработка программно-математического обеспечения для систем ГЛОНАСС, Galileo; • разработка программно-математического обеспечения систем GPS ориентации; • разработка экспериментальных образцов локальной системы дифференциальной коррекции.

26. Спасибо за внимание!