О приостановке работы наземных станций GPS или почему 1 июня не наступит конец навигации

13 мая появилась нашумевшая новость, что Рогозин собирается приостановить работу наземных станций GPS , расположенных на территории РФ. Новость была подхвачена волной блоггеров и журналистов, которые сразу начали предлагать варианты — что будет с навигацией на смартфонах, один другого апокалиптичнее. Кто-то предрекает снижение точности на несколько метров, некоторые вообще говорят о погрешности позиционирования в километр.

Почему нельзя позвонить в тот же Роскосмос или в профильные ГНСС-ассоциации – сия тайна великая есть. Вероятно, слушать лаконичные комментарии профессионалов намного скучнее, чем рисовать сценарий апокалипсиса, когда все хипстеры из-за километровой погрешности не смогут зачекиниться в любимом старбаксе.

Я хочу рассказать, как это все работает и что будет после отключения станций. Сразу оговорюсь, что многие вещи (на которые, безусловно, обратят внимание специалисты в данной области) я сознательно упростил, чтобы можно было излагать простыми и всем понятными словами.

Как в принципе работает GPS

Есть три сегмента:

• космический (спутники);
• наземный (система контроля и управления);
• потребительский (водители с навигаторами, хипстеры с айфонами и т.д.).

Сигнал от спутника включает в себя фазу, дальномерный код, сигналы точного времени и эфемериды (информация о местоположении спутника – координаты и элементы орбиты). По этой информации приемник делает расчет своего местоположения. Однако, ионосфера, тропосфера, форма Земли, отличная от шара/эллипсоида, и другие источники ошибок вносят погрешности в эти расчёты, приводя к тому, что точность определения местоположения обычного приемника при хорошей видимости спутников составляет 5-8 метров.

А чего так плохо?

Конечно, хочется сделать все это быстрее и точнее. И вот тут приходят они – A-GPS, DGPS и другие.

A-GPS – это получение из сети сотового оператора спутниковых эфемерид, что позволяет навигационному приемнику быстрее определить координаты после включения, а не тупить несколько минут в ожидании эфемерид.

DGPS – или дифференциальный GPS. Это как раз то, с чем все путают эти несчастные американские станции. С ее помощью можно получить точность до нескольких сантиметров, если находиться недалеко. Работает это примерно так: станция, используя свои координаты и время, уточняет сигнал GPS/ГЛОНАСС, минимизируя ионосферные искажения и прочую ненужную фигню. Затем она передает поправки непосредственно абонентскому устройству по каналу УКВ или по IP, через GRPS сети сотовой связи. При этом, все современные модели — двухсистемные GPS/ГЛОНАСС.

Производителей немало (Topcon, Javad, Trimble, Leica, etc.); в РФ таких станций установлено более 500 штук. Стоимость комплекта – примерно $35 000, причем его можно без проблем купить, так что если есть желание – можно воткнуть у себя на даче. Но для позиционирования мангала с сантиметровой точностью необходим приемник, поддерживающий дифференциальный режим навигации.

На рисунке мужественный чувак в белой каске показывает нам — что это такое. Желтая круглая фигня сверху – приемник, совмещенный с антенной, а штука, куда он тыкает стилусом – контроллер. Такой комплект выходит под $12 000. Несложно догадаться, что ни автомобильные навигаторы, ни смартфоны дифференциальный режим не умеют и в ближайшем будущем не будут. Поэтому бытовым потребителям навигационных данных наличие станций дифф. коррекции – как рыбе зонтик.

Те самые американские станции. Скандалы, интриги, расследования

Станции, из-за которых все всполошились, не являются станциями дифф. коррекции. Это контрольно-измерительные станции наземного сегмента GPS. Задача этого сегмента – мониторинг спутникового созвездия, определение/уточнение эфемерид, прогнозный расчет эфемерид и оперативная загрузка расчетных эфемерид на спутник.

Потребительские приемники в принципе не могут получать информацию с этих станций. Если убрать станции в РФ, то точность прогноза эфемерид упадет, равно как и точность определения местоположения. По разным оценкам точность ухудшится на пару сантиметров на территории РФ, в то время как сейчас для бытовых приемников, напомню, она составляет 5-8 метров.

И что?

А ничего. Пользователи смартфонов и навигаторов ничего не заметят, т.к. точность их приемников оставляет желать лучшего. Профессиональные же пользователи (геодезисты, кадастровые инженеры) используют специальные системы типа DGPS для уточнения координат, которые уравновесят падение точности.

Автор: Павел Варнавский