3. GPS i GLONASS - analiza porównawcza

 

    Pomiędzy wieloma, różnorodnymi systemami pozwalającymi człowiekowi lub maszynie określić swoje położenie na powierzchni Ziemi i w otaczającej przestrzeni kosmicznej, amerykański GPS i rosyjski GLONASS wyróżniają się globalnym zasięgiem i powszechną dostępnością.

    GPS - Globalny System Lokalizacyjny i GLONASS - Globalny System Nawigacyjny są systemami satelitarnymi przeznaczonymi do szybkiego i dokładnego wyznaczania współrzędnych określających pozycję anteny odbiornika w globalnym systemie odniesienia. Sygnały odbierane mogą być przez powszechnie dostępne odbiorniki w dowolnym momencie, bez ponoszenia bezpośrednich opłat. Warunki atmosferyczne nie mają większego wpływu na funkcjonowanie urządzeń i dokładność wyznaczonej pozycji. Liczba użytkowników jest nieograniczona. Odbiorniki korzystają zazwyczaj z miniaturowych anten płaskich o charakterystyce umożliwiającej jednoczesny odbiór z całego obszaru sfery niebieskiej. Wykonując pomiar musimy zapewnić dostateczną widoczność sfery niebieskiej z punktu obserwacji. Przeszkody terenowe - drzewa, budynki i konstrukcje znajdujące się na drodze sygnału uniemożliwiają mu dotarcie w linii prostej do odbiornika. Jest to jedyne występujące w praktyce ograniczenie możliwości korzystania z systemów. Oba systemy zostały utworzone i są zarządzane przez wojskowych. Oba wykorzystują technologię rozproszonego widma. Oba posiadają różne poziomy dostępu - Standardowy  i Precyzyjny Serwis Pozycyjny, przeznaczone odpowiednio dla użytkowników cywilnych i militarnych. W przypadku GPS dokładność Standardowego Serwisu Pozycyjnego jest ograniczona poprzez intencjonalne pogorszenie jakości sygnału. Należy podkreślić, iż o ile liczba użytkowników cywilnych odbiorników GPS wyraża się w milionach, odbiorniki systemu GLONASS nie są jeszcze powszechnie stosowane. Systemowi temu daleko jeszcze do niezawodności i pewności jaką daje GPS. W najbliższym czasie, z uwagi na możliwość zagłuszania sygnałów GLONASS przez umieszczane obecnie na orbicie satelity systemów IRIDIUM i GLOBSTAR, niezbędne będzie przesunięcie pasma częstotliwości użytkowanego przez ten system. Aktualną politykę mocarstw wobec cywilnych użytkowników systemów określają: dyrektywa Prezydenta Stanów Zjednoczonych z 26 marca 1996 roku oraz dekret Premiera Rządu Rosyjskiego z 7 marca 1995 roku. Dokument amerykański deklaruje wolę kontynuacji Standardowego Serwisu Pozycyjnego dla potrzeb pokojowych, cywilnych, naukowych i komercyjnych w sposób ciągły, w skali całego globu i bez pobierania bezpośrednich opłat. Zapowiada również odstąpienie w przyszłości od intencjonalnego pogarszania jakości sygnału. Dokument rosyjski deklaruje zamiar pełnego uruchomienia globalnego systemu nawigacyjnego GLONASS dla potrzeb wojskowych i cywilnych użytkowników krajowych oraz cywilnych użytkowników zagranicznych. Zapowiada również zamiar zawarcia porozumień w ramach ICAO - International Civil Aviation Organization oraz IMO - International Maritime Organization, dotyczących użytkowania systemu GLONASS jako elementu międzynarodowego globalnego systemu nawigacyjnego dla użytkowników cywilnych.

•  Konstelacje satelitarne

    Segment kosmiczny GPS składa się z 24 satelitów, w tym 3 aktywnych satelitów zapasowych. W praktyce, ilość dostępnych satelitów przekracza zazwyczaj tą liczbę. Satelity rozmieszczone są na sześciu orbitach kołowych, po cztery na każdej, na wysokości około 20200 km. Płaszczyzny orbit nachylone są pod kątem 55 stopni do równika. Czas obiegu orbity jest równy połowie doby gwiazdowej. Obserwator na Ziemi zaobserwuje tą samą konstelację satelitów codziennie, o prawie tej samej porze. Każdego dnia powtarza się ona o cztery minuty wcześniej z powodu różnicy pomiędzy długościami doby słonecznej i gwiazdowej. Satelity rozmieszczone są tak, iż co najmniej 5 z nich powinno być widocznych z każdego punktu Ziemi z prawdopodobieństwem 0.9996. Taka konfiguracja umożliwia, z małymi wyjątkami, wyznaczenie współrzędnych dowolnego miejsca na powierzchni Ziemi w dowolnym momencie doby. Na nielicznych i niewielkich obszarach wyznaczenie pozycji trójwymiarowej jest niemożliwe w okresie nie dłuższym niż około 20 minut w ciągu doby.

    Pełna konstelacja satelitów GLONASS składa się 24 obiektów rozmieszczonych na trzech płaszczyznach orbitalnych o inklinacji 64.8 stopnia. Po skompletowaniu, na początku 1996 roku, pełen zestaw satelitów był dostępny przez okres około 40 dni. Pod koniec roku 1996 na orbicie znajdowało się 21 aktywnych obiektów. Na każdej płaszczyźnie powinno znajdować się 8 równomiernie rozmieszczonych satelitów. Orbity są kołowe i znajdują się na wysokości około 19100 km. Okres obiegu wynosi 11h15m. Ponieważ, inaczej niż w przypadku GPS, ruch satelitów nie jest synchroniczny z okresem obrotu Ziemi, ilość manewrów orbitalnych niezbędnych do utrzymania stałej konfiguracji jest mniejsza. Przy takim okresie obiegu widok konstelacji z określonego punktu na powierzchni Ziemi powtarza się co 5 dni. Co najmniej 5 satelitów powinno być widocznych w każdym momencie doby, z każdego punktu na powierzchni Ziemi, w konfiguracji zapewniającej prawidłowe wyznaczenie pozycji.

•  Proces wyznaczania pozycji

    Każdy z satelitów wyposażony jest w zespół atomowych wzorców częstotliwości generujący lokalną skalę czasu. Jej zasadniczą cechą jest stabilność. Parametry satelitarnych skal czasu i parametry orbit satelitarnych wyznaczane są przez Naziemne Centra Śledzące. Informacje te przesyłane są na pokłady satelitów celem dalszej retransmisji do użytkowników systemu. Najnowsza generacja satelitów GPS - blok IIR, zaprojektowana została tak, by mogła przejąć część funkcji stacji naziemnych. Przewiduje się, iż w przyszłości konstelacja satelitów GPS będzie mogła funkcjonować autonomicznie przez okres kilku miesięcy bez istotnego pogorszenia jakości serwisu. Struktura sygnału satelitarnego umożliwia odbiornikowi wyznaczenie czasu jaki upłynął od momentu wysłania sygnału do momentu odbioru i określenie w ten sposób odległości pomiędzy użytkownikiem a satelitą. Dane nawigacyjne służą odbiornikowi do określenia położenia satelity w momencie nadawania sygnału. Odległości do satelitów i ich współrzędne są wystarczającymi danymi do wyznaczenia położenia odbiornika. Dla trójwymiarowego określenia położenia odbiornika potrzebne są dane z czterech satelitów, ponieważ oprócz trzech współrzędnych wyznaczyć należy również poprawkę zegara odbiornika.

•  Sygnały o rozproszonym widmie

    Widmo sygnałów nawigacyjnych GPS i GLONASS jest rozproszone na wskutek dodatkowej modulacji sygnału informacyjnego sekwencjami pseudolosowymi. Taka struktura sygnału umożliwia uzyskanie jednocześnie dużej dokładności i jednoznaczności wyniku pomiaru pseudoodległości. Poziom mocy sygnału odbieranego jest wielokrotnie niższy od poziomu szumów odbiornika. Sygnał może być odebrany jedynie przez urządzenia generujące zsynchronizowaną replikę sekwencji pseudolosowej. Przemnożenie odebranego sygnału przez lokalnie generowaną, zsynchronizowaną replikę zwiększa istotnie poziom mocy sygnału użytecznego i obniża jednocześnie poziom mocy wąskopasmowych sygnałów zakłócających. Ta zaleta technologii rozproszonego widma nie ujawnia się w pełni we współczesnych, powszechnie używanych odbiornikach GPS i GLONASS. Wąskopasmowe sygnały zakłócające, nawet te o niewielkim poziomie mocy, mogą przesterować charakteryzujący się ogromnym wzmocnieniem tor radiowy, zanim dotrą do końcowych stopni odbiornika realizujących funkcję przemnażania przez sekwencje pseudolosową. Inną, ważną cechą technologii rozproszonego widma jest możliwość pracy wielu nadajników w tym samym paśmie częstotliwości. Każdy z nadajników używa wtedy innej sekwencji pseudolosowej. System GPS wykorzystuje tą możliwość w pełni. W systemie GLONASS korzysta się z jednej sekwencji pseudolosowej, a każdy z satelitów nadaje swoje sygnały w odrębnym kanale. Odbiornik tego systemu musi posiadać dużo bardziej złożony radiowy tor odbiorczy.

Glonass

Glonass (Globalnaja Nawigacjonnaja Satelitarnaja Sistemma) to rosyjski odpowiednik systemu Navstar. Technicznie działa on na zasadach bardzo podobnych do systemu amerykańskiego. Z początku miał być on dostępny tylko dla wojska, najprawdopodobniej dlatego w systemie w ogóle nie ma błędów typu SA. Występują jednak również dwa kanały: standardowy i precyzyjny. Kanał standardowy ma dokładność 60 metrów dla pomiarów dwuwymiarowych i 75 metrów dla trójwymiarowych. Nie stosuje się CDMA, każdy satelita nadaje w innym paśmie częstotliwości. Satelitów miało być docelowo 24, tak jak w systemie Navstar, ale krążyć miały na 3 orbitach - po 8 na każdej. Liczba ta nigdy jednak nie została osiągnięta - wystrzeliwywano nowe satelity, ale jednocześnie te już działające szybko ulegały awariom.
Stan systemu Glonass nadal nie jest dobry, jako że Rosja nie ma pieniędzy na utrzymywanie go. Nawiązano współpracę z Unią Europejską, która jest zainteresowana istnieniem ogólnoświatowych systemów nawigacyjnych, z którymi mógłby współpracować projektowany w Europie system Galileo.
Obecnie, w systemie Glonass pracuje około dziesięciu satelitów.

Inicjatywy europejskie

    "When you get a GPS navigation signal, how do you know you can trust it?"

Laurent Gauthier, EGNOS project manager

Pomysł cywilnej sieci satelitów nawigacyjnych pojawił się z kilku powodów. Potrzebny jest system dokładniejszy od już istniejących, z którego można by korzystać na skalę międzynarodową, m.in. w nawigacji lotniczej i podczas akcji ratunkowych. System ten nie powinien być zależny od jednego państwa i jego polityki. Powinien też cechować się większą odpornością na zakłócenia i uszkodzenia satelitów.
Koncepcję takiego systemu zaproponowała Unia Europejska. Cały projekt początkowo nosił nazwę GNSS (Global Navigation Satellite System - akronim analogiczny do Glonass). W pierwszej kolejności powstał EGNOS, weryfikujący i korygujący dane z sieci Navstar (i ewentualnie Glonass). Trwa projektowanie i budowa systemu Galileo.

Europejski system EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) wspomaga działanie istniejących systemów nawigacji satelitarnej (głównie sieci Navstar). Do odbiorników GPS współpracujących z EGNOS wysyłane są sygnały korekcyjne pochodzące z satelitów geostacjonarnych znajdujących się nad Europą. Sygnały te zawierają korekty pozycji podawanych przez sieć Navstar, co kilkukrotnie zwiększa ich dokładność. Przede wszystkim jednak, EGNOS weryfikuje dane pochodzące z sieci Navstar, sprawdzając, czy nie doszło do awarii tych satelitów lub błędów podczas transmisji. Dzięki temu, dane z sieci Navstar/EGNOS mogą być zastosowane tam, gdzie ze względów bezpieczeństwa, muszą być w pełni wiarygodne. Są to tzw. aplikacje typu "Safety of Life", np. precyzyjna nawigacja samolotów, sterowanie ruchem pociągów czy niektóre akcje ratunkowe.
EGNOS opiera się na trzech satelitach geostacjonarnych (15.5°W, 21.5°E i 25°E). Na Ziemi znajdują się stacje pomiarowe i kontrolne, które prowadzą ciągłe testy sieci Navstar i satelitów EGNOS. Obliczają poprawki danych GPS, wykrywają nieprawidłowości w transmisji i sprawdzają, czy nie doszło do awarii któregoś z satelitów. Poprawki i dane o stanie sieci GPS są transmitowane do satelitów EGNOS, które z kolei wysyłają je do odbiorników GPS. Jedna ze stacji kontrolnych sieci EGNOS znajduje się w Warszawie, w Centrum Badań Kosmicznych.

Nad projektem Galileo rozpoczętym w 1998 roku, kontrolę sprawują Komisja Europejska i Europejska Agencja Kosmiczna (ESA). Docelowo, Galileo ma być cywilnym systemem nawigacji satelitarnej, zupełnie niezależnym od wojskowych sieci Navstar i Glonass. Segment kosmiczny ma stanowić 30 satelitów (27 operacyjnych i 3 zapasowe aktywne), krążących po trzech orbitach o wysokości 23 616 kilometrów i inklinacji 56°. Poza danymi o pozycji i dokładnym czasie, do odbiorników użytkowników będą transmitowane informacje o wiarygodności tych danych i ewentualnych awariach systemu. Dzięki temu, możliwe będzie zastosowanie danych z sieci Galileo w aplikacjach "Safety of Life", podobnie jak ma to miejsce w systemie EGNOS. Koszt budowy całej sieci został oszacowany na 3.2 G€, a jej roczne utrzymanie - na około 200 M€. W grudniu 2005 roku wystrzelono pierwszego testowego satelitę Galileo, o nazwie Giove-A, a dwa tygodnie później odebrano jego pierwsze sygnały. Planowany start systemu ma nastąpić w roku 2012.

GALILEO

System nawigacji satelitarnej Galileo to wspólna inicjatywa Unii Europejskiej i Europejskiej Agencji Kosmicznej, będąca odpowiedzią na wyzwania stawiane przez współc zesną globalną gospodarkę i postęp
technologiczny. Galileo jest największym projektem opartym na budowie i wykorzystywaniu infrastruktury kosmicznej w dotychczasowej historii Unii, a nawigacja satelitarna i bazujące na niej usługi znajdą zastosowanie w wielu dziedzinach gospodarki. Budowę systemu Galileo uznano za strategiczny projekt Wspólnoty ze względu na jego potencjał ekonomiczny, naukowy i społeczny. Inicjatywa ta jest jednym z głównych elementów dynamicznie rozwijającej się europejskiej polityki kosmicznej i tworzonego przez wspólnie przez UE i ESA europejskiego programu kosmicznego.
W ramach tej współpracy Komisja Europejska odpowiedzialna jest za polityczną stronę projektu, architekturę systemu, korzyści ekonomiczne oraz zaspakajanie potrzeb użytkowników. Europejska Agencja Kosmiczna odpowiada zaś za techniczną stronę projektu, tzn. definiowanie i rozwój systemu, sprawdzanie poprawności działania satelit&o acute;w na orbitach jak również kontrolowanie pracy elementów naziemnych. ESA pracuje ponadto nad rozwojem nowych technologii, które będą wykorzystywane w satelitach systemu i w infrastrukturze naziemnej Galileo. Są to m.in. precyzyjne zegary instalowane na pokładach satelitów, generatory sygnałów wysyłanych z satelitów, źródła mocy, anteny, transpondery telemetryczne. Inżynierowie Europejskiej Agencji Kosmicznej prowadzą także prace nad technologiami, które będą wykorzystywane w odbiornikach Galileo.

Struktura zarządzania

Mimo, że odpowiedzialność za tworzenie Galileo spoczywa głównie na Unii Europejskiej i ESA, w późniejszej fazie nadzór nad rozwojem technicznym i operacyjnym systemu zostanie przekazany w ręce prywatne na zasadzie partnerstwa publiczno - prywatnego. Polega ono na tym, że za realizację pierwszych faz tworzenia systemu odpowiada sektor publiczny, natomiast faza wdrażania satelitów, a następnie utrzymanie systemu będzie już spoczywać w rekach koncesjonariusza. Będzie on na zasadach komercyjnych zarządzał systemem znajdując się jednak pod stałym nadzorem międzynarodowego ciała kontrolnego - Supervisory Authority. Od samego początku prac nad systemem Galileo Unia Europejska zdecydowała się na przekazanie nadzoru i zarządzania fazą wdrażania i działania systemu w ręce prywatnego koncesjonariusza. Za jego wybór odpowiada Galileo Joint Undertaking, powołane zarządzeniem Rady 21 maja 2002 r. GJU ma pełną osobowość prawną i działa niezależnie od innych instytucji.
Postępowanie konkursowe o przyznanie dwudziestoletniej koncesji na zarządzanie systemem Galileo zainicjowano w październiku 2003 roku; na ogłoszenie GJU odpowiedziały 4 konsorcja. Do pierwszej fazy negocjacji, trwającej od kwietnia 2004 do stycznia 2005 roku, przystąpiły dwa konsorcja: Eurely (główni partnerzy: Aena, Alcatel, Finmeccanica, Hispasat) i iNavSat (główni partnerzy: EADS Space, Inmarsat, Thales). 1 marca 2005 roku Galileo Joint Undertaking rozpoczęło równocześnie rozmowy z oboma kandydatami. W maju Eurely i iNavSat wyraziły wolę połączenia swoich wysiłków. Przeprowadzona analiza wykazała, że nie stwarza to żadnych problemów odnośnie reguł uzyskiwania zamówień publicznych i konkurencyjności.

GJU w oparciu o wspólną ofertę Eurely/iNavSat rozpoczęło negocjacje kontraktu na koncesję, które mają się zakończyć do 2007 roku. Rozmowy te powinny doprowadzić do precyzyjnego zdefiniowania podziału ról i zakresu obowiązków i odpowiedzialności koncesjonariusza i strony publicznej, zwłaszcza w kwestiach finansowych i zarządzania ryzykiem (mechanizmy gwarancji).
Fazy rozwoju systemu Galileo

Program Galileo przewiduje cztery fazy rozwoju systemu, które będą prowadzone pod patronatem Europejskiej Agencji Kosmicznej i Komisji Europejskiej, jednak nadzór nad ostatnią faza programu (użytkowania) przekazany zostanie w ręce sektora prywatnego. Poszczególne etapy projektu to:

1. Faza definiowania systemu (zakończona), która zaowocowała takimi projektami jak GALA, GALILEI, GEMINIUS, INTEG, SAGA, GUST, SARGAL.

2. Faza rozwoju systemu (2001-2008) na którą składają się:

• zestawienie wymogów misji

• rozwój satelitów i komponentów naziemnych

• atestacja systemu na orbitach

Faza ta poświęcona jest szczegółowemu, dalszemu definiowaniu różnych komponentów systemu: satelitów, elementów naziemnych czy odbiorników użytkowników. W części testowej zawiera umieszczenie prototypu satelity na orbicie (nastąpiło to 28 grudnia 2005 roku) i stworzenie minimalnej infrastruktury naziemnej. Pozwoli to na niezbędną regulację sektora naziemnego w odniesieniu do jego globalnego użytkowania i uruchamiania. Kierowaniem tej fazy rozwoju zajmuje się GALILEO Joint Undertaking.

3. Faza rozwoju (2008-2012) składająca się z:

• konstrukcji i uruchomienia satelitów

• kompletna instalacja segmentu naziemnego

Faza ta obejmuje stopniowe umieszczanie wszystkich satelitów na orbitach począwszy od 2008 roku, aż do zapewnienia pełnego wykorzystania infrastruktury naziemnej, tak by normalne funkcjonowanie systemu rozpoczęło się od 2012 roku.

4. Faza użytkowania i komercyjnego działania (od 2012 roku)

Serwisy Galileo

System Galileo dostarczy użytkownikom cztery usługi nawigacyjne oraz jedną usługę wspomagającą badania i poszukiwania. Zostały one wszystkie tak pomyślane, by zadowolić wszystkich potencjalnych użytkowników poczynając od profesjonalistów, poprzez naukowców, do zwykłych masowych użytkowników.

1. Open Service - powszechnie dostępny, bezpłatny serwis zapewniający dokładny pomiar czasu i pozycji, lepszy niż pozostałe systemy GNSS,

2. Safety of Life Service - powszechnie dostępny pod warunkiem stosowania odbiorników posiadających odpowiednie certyfikaty, bezpłatny serwis zapewniający dokładny pomiar czasu i pozycji z gwarancją jakości i dokładności sygnału, posiada funkcję ostrzegania użytkownika o wadliwym działaniu systemu,

3. Commercial Service - serwis płatny zapewniający pomiary o zwiększonej precyzji (dzięki wykorzystaniu dwóch dodatkowych sygnałów kodowych) i gwarancję jakości i dokładności sygnału, posiada funkcję ostrzegania użytkownika o wadliwym działaniu systemu zapewniając większą wydajność,

4. Public Regulated Service - serwis bezpłatny dla członków Unii Europejskiej, zapewniający organom administracji państwowej, władzom odpowiedzialnym za ochronę cywilną oraz bezpieczeństwo narodowe dokładny pomiar czasu i pozycji w oparciu o dodatkowe kodowane sygnały, odseparowane od innych w celu gwarancji jakości i ciągłości usług. Usługa ta umożliwi rozwinięcie w krajach UE aplikacji, które ulepszą instrumenty wykorzystywane przy walce z nielegalnym eksportem czy nielegalnymi migracjami.

5. Search and Rescue Service - serwis zapewniający precyzyjny sygnał umożliwiający dokładną lokalizację zagrożenia i komunikację zwrotną pomiędzy wysyłającym a operatorem usługi.

Struktura systemu

System Galileo składa się z trzech następujących segmentów:

• Kosmicznego

• Naziemnego

• Użytkownika

Segment kosmiczny składać się będzie z 30 satelitów, rozmieszczonych równomiernie na trzech kołowych okołoziemskich orbitach średnich (Medium Earth Orbit - MEO), nachylonych pod kątem 56o względem płaszczyzny równika. 27 satelitów operacyjnych (rozmieszczonych co 40o) wraz z 3 (po jednym na każdej orbicie) aktywnymi satelitami zapasowymi będzie poruszać się na wysokości 23 616 km nad powierzchnią Ziemi, okrążając nasz glob w ciągu 14 godzin i 21 minut. Dzięki takiemu rozmieszczeniu satelitów (większy promień orbity niż w przypadku GPS), system zapewni dobrą jakość sygnału pomiarowego nawet na 75° szerokości geograficznej. Duża liczba satelitów znajdujących się na orbitach wpłynie także bardzo korzystnie na jakość jego działania. Utrata jednego z nich nie powinna nawet zakłócić funkcjonowania całego systemu. Drugim elementem architektury Galileo będzie segment naziemny, w którym wyróżniamy dwa niezależne komponen ty. Pierwszy z nich to podsegment kontroli satelitów GCS (Ground Control System), a drugi to podsegment kontroli całości misji systemu MCS (Mission Control System). Każdy z powyższych elementów będzie pełnić różne funkcje. GCS ma odpowiadać za: utrzymywanie konstelacji i kontrolowanie stanu technicznego wszystkich satelitów, opracowywanie strategii ich napraw, jak również ciągłe zarządzanie systemem w celu jego poprawnego funkcjonowania. Zadaniami, za które z kolei odpowiadać ma MCS będzie: konserwacja serwisów oferowanych przez system, monitorowanie jego funkcjonowania, analizowanie emitowanych przez satelity sygnałów oraz rozprzestrzenianie danych systemu. Pomimo innego przeznaczenia oba podsegmenty posiadać będą także pewne funkcje wspólne takie jak: monitorowanie i kontrola stacji naziemnych, zaopatrywanie serwisów czy zarządzanie bezpieczeństwem systemu. Trzecią częścią systemu Galileo będ zie segment użytkowników, których zadaniem będzie eksploatacja stworzonego systemu. W skład tego segmentu wchodzić będzie cała gamy odbiorników Galileo, które będą konstruowane dla różnych grup odbiorców usług systemu, w zależności od zapotrzebowania i zastosowania.

Współpraca międzynarodowa w ramach Galileo

System Galileo to inicjatywa o charakterze międzynarodowym; zainteresowanie udziałem w niej wyraziło wiele państw nie należących do UE i ESA. Z punktu widzenia przeciętnego użytkownika najważniejsze było podpisanie 26 czerwca 2004 r. przez Unię Europejską i Stany Zjednoczone umowy w sprawie Promocji, Warunków i Wykorzystywania Satelitarnych Systemów Nawigacji Galileo i GPS oraz związanych z nimi zastosowań. Wypracowany układ zapewnia, że sygnały systemu Galileo nie będą miały negatywnego wpływu na systemy nawigacyjne wykorzysty wane przy prowadzeniu operacji wojskowych przez Stany Zjednoczone i NATO. Ponadto zarówno USA jak i Unia Europejska będą uzgadniać kwestie dotyczące wspólnego bezpieczeństwa i bezpieczeństwa poszczególnych państw-stron umowy. Zgodnie z porozumieniem cywilny handel oraz przepływ towarów i usług związanych z nawigacją satelitarną powinien opierać się na zasadach równości podmiotów i wolnego rynku.

Mając na uwadze możliwość uzyskania dużych korzyści dla cywilnych i komercyjnych użytkowników, pod warunkiem kompatybilności i współoperacyjności dwóch niezależnych systemów, Stany Zjednoczone i Unia Europejska wymieniały się doświadczeniami i technicznymi informacjami, co zaowocowało osiągnięciem porozumienia dotyczącego utworzenia wspólnego sygnału cywilnego. Odbiorniki dwu-systemowe (GPS-Galileo) zapewnią większą dostępność, precyzję i solidność, co będzie stanowić podstawę nowej generacji usł ug i aplikacji opartych na danych satelitarnych, z których będą mogli korzystać użytkownicy zarówno ze sfer gospodarczych, naukowych czy administracji publicznej, jak i klienci indywidualni.

Bardzo aktywne zainteresowanie udziałem w systemie Galileo wykazały Chiny, które już w 2003 r. podpisały porozumienie o współpracy z EU. Na mocy tego dokumentu Chiny zobowiązały się przeznaczyć 200 mln euro na program Galileo, z czego 70 mln na wsparcie udziału chińskich podmiotów w budowie systemu. Reszta środków będzie zainwestowana podczas etapu wdrażania za pośrednictwem koncesjonariusza Galileo. Od kwietnia 2005 r. 3 chińskich ekspertów pracuje w GJU w Brukseli, a latem podpisano pierwsze kontrakty.
W czerwcu 2004 r. do programu Galileo przystąpił Izrael, zobowiązując się wpłacić 18 mln euro w fazie rozwoju systemu oraz udostępnić swoją wiedzę technologiczną i doświadczenie. W 2005 r. podpisano porozumienie UE - Ukraina, ustanawiające możliwości współpracy w wielu sektorach nawigacji satelitarnej, a zwłaszcza w nauce i technologii, przemyśle, rozwoju rynku i usług oraz standaryzacji, częstotliwościach i certyfikacji. Przewiduje ono także rozszerzenie zasięgu EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) na Ukrainę i jej uczestnictwo w strukturach zarządzania systemem Galileo. Położenie geograficzne Ukrainy szczególnie predestynuje ją do udziału w usługach EGNOS.

Również Indie zawarły z UE umowa zapewniającą im dostęp do najwyższej jakości usług oferowanych przez Galileo i stwarzającą podstawy do współpracy w tworzeniu regionalnych systemów wspomagania satelitarnego opartych na EGNOS i Galileo.

Trwają także negocjacje z Argentyną, Brazylią, Marokiem, Meksykiem, Norwegią, Chile, Korea Południową, Malezją, Kanadą i Australią.

GLONASS

System Glonass rozpoczął działalność w 1993 r. z konstelacją 12 satelitów. Zaprojektowany głównie do celów wojskowych Glonass był w pełni operacyjny w 1995 r. z konstelacją 24 satelitów. Równocześnie Glonass jest dostępny dla użytkowników cywilnych - sygnał L1 ze standardową dokładnością i bez ograniczeń dostępu. W 1995 r. rząd rosyjski zobowiązał się do zapewnienia wolnego dostępu do Glonassa przez 10 lat.
W ostatnich latach nawigacja satelitarna znalazła wiele zastosowań nie tylko w aplikacjach wojskowych, ale i cywilnych. Systemy nawigacji satelitarnej stały się elementem infrastruktury państwa zapewniającym bezpieczeństwo narodowe i rozwój ekonomiczny.

W tych warunkach na mocy dekretu prezydenta w 1999 r. Glonass stał się systemem podwójnego zastosowania, wykorzystywanym przez Ministerstwo Obrony i Federalną Agencję Kosmiczną Federacji Ros yjskiej. Uznając znaczenie nawigacji satelitarnej rząd rosyjski przyjął 20 sierpnia 2001 r. długoterminowy program utrzymania, modernizacji i zastosowania systemu Glonass, zapewniający rozwój sprzętu użytkownika i produkcję seryjną. Ostatecznym celem programu jest w pełni operacyjny system globalny z parametrami zapewniającymi szerokie wykorzystanie Glonassa na rosyjskim i światowym rynku nawigacji satelitarnej.

W kolejnej decyzji rządowej o wykorzystywaniu Glonass z 3 sierpnia 1999 r. zalecono stosowanie połączonych odbiorników systemów GPS i Glonass.

W sierpniu 2001 rząd rosyjski przyjął Federalny Program Misji Glonass, zakładający finansowanie systemu z budżetu państwa przez 10 lat, na okres 2002 - 2011. Jest to praktyczna realizacja wcześniejszych decyzji prezydenta i rządu.

Program obejmuje następujące zagadnienia:

• Utrzymanie, modernizację, wdrożenie i funkcjonowanie systemu Glonass;

• Rozwój odbiorników nawigacyjnych i sprzętu użytkownika dla potrzeb cywilnych, przygotowanie przemysłu do seryjnej produkcji urządzeń nawigacji satelitarnej;

• Zastosowanie sprzętu i technologii nawigacji satelitarnej w transporcie (lotniczym, morskim, kolejowym, drogowym);

• Zastosowanie nawigacji satelitarnej w geodezji na terenie Rosji, modernizacja systemu geodezyjnego;

• Rozwój odbiorników nawigacyjnych i sprzętu użytkownika dla zastosowań specjalnych (wojsko, siły specjalne)

Struktura i aktualny status systemu Glonass

System Glonass składa się z 3 segmentów:

• Segmentu kosmicznego (konstelacja 24 satelitów na orbicie - wys. 19 100 km, nachylenie 64,8' , czas obiegu 11 godz. 15 min)

• Segmentu kontroli naziemnej (centrum kontroli Glonass, 4 stacje TT&C, centralny zegar systemu, system monitoringu sygnału nawigacyjnego oparty na bezpośrednim porównywaniu sygnału dwu- i jednodrogowego

• Segmentu użytkowników (odbiorniki przystosowane do różnych aplikacji, lokalne i regionalne podsystemy różnicowe, systemy zarządzania i kontroli oparte na połączeniu funkcji nawigacyjnych, komunikacyjnych i kartograficznych)

Wymagania techniczne systemu Glonass zakładają osiągnięcie następujących parametrów:
Dokładność (95 %)

• Pozioma - 28 m

• Pionowa - 60 m

• Prędkość - 15 cm/s

Dokładność skali czasu użytkownika do skali UTC (SU): 1 mikrosekunda

Etapy rozwoju segmentu kosmicznego systemu Glonass

1. Utrzymanie systemu poprzez wystrzelenie satelitów Glonass aktualnej generacji; nawet ograniczona konstelacja zapewnia użytkownikom cywilnym standardowe usługi. Mogą nastąpić przerwy do 3 - 4 godzin. W chwili obecnej na orbicie znajduje się 14 satelitów; 12 satelitów Glonass i 2 satelity G lonass - M (jeden operacyjny, jeden w fazie lotu testowego). Pod koniec bieżącego roku ma być wystrzelony kolejny satelita.
2. Od 2005 roku planowane jest stosowanie satelitów Glonass - M o przedłużonym czasie życia (do 7 lat). Drugi sygnał cywilny będzie nadawany na częstotliwości L2. Dokładność pomiaru powinna być mniejsza niż 30 m (w 95 %). W tym etapie będzie także przeprowadzona modernizacja segmentu kontroli naziemnej oraz wprowadzony system monitorowania wiarygodności.

3. Po 2008 roku nowa, ulepszona generacja satelitów Glonass - K będzie umieszczana na orbicie. Pojawi się trzeci sygnał cywilny na częstotliwości L3 (L5). Nowe satelity umożliwią uruchomienie usługi "search and rescue". Dokładność pomiaru ma wynosić 5 - 7 m (w 95 %). Planowana jest dalsza modernizacja systemu naziemnego w celu zwiększenia dokładności i wiarygodności pozycjonowania.

Federalny program Glonass zakłada umieszczenie na orbicie 18 sa telitów niezbędnych do zapewnienia globalnego zasięgu systemu do 2007 roku, a następnie rozbudowę konstelacji do 24 satelitów w 2011 r.

---