Система спутниковой навигации Galileo - новые возможности для железных дорог

УДК 656.2.052.14

Система спутниковой навигации Galileo -новые возможности для железных дорог

В настоящее время при поддержке Европейской комиссии и Европейского космического агентства (ESA) ведется разработка европейской системы спут­никовой навигации Galileo. Технологии определения местоположения при помощи спутниковых систем все шире используются на транспорте. Для железных дорог это наиболее экономически эффективная тех­нология определения абсолютного местоположения подвижного состава, применяемая в таких приложе­ниях, как управление вагонным и локомотивным парками, а также информирование пассажиров.

В последние годы проведен ряд исследований, направленных на изучение пригодности спутнико­вой навигации для приложений, связанных с обес­печением безопасности. Их результаты показывают, что слабым местом современных систем являются отсутствие гарантированного предоставления услуги и проблема своевременного и надежного распозна­вания сбоев в работе спутников.

В настоящее время эксплуатируются и представ­ляют интерес для практических целей две глобаль­ные системы спутниковой навигации: американская GPS и российская GLONASS.

Система GPS доступна без ограничений во всем мире и находится под контролем министерства обо­роны США. Она включает не менее 24 искусствен­ных спутников Земли, которые вращаются на орби­тах высотой 19 — 20 тыс. км. За счет этого обеспечи­вается возможность определения местоположения во всем мире в любое время.

В прошлом сигналы от спутников на общедоступ­ных частотах умышленно искажались для ограниче­ния точности позиционирования гражданскими пользователями. С 1 мая 2000 г. от таких искажений отказались. Точность позиционирования при ис­пользовании только сигналов от GPS увеличилась за счет этого со 100 до 15 м в 95 % случаев измерений.

Российская система GLONASS построена по схо­жим принципам и также находится под контролем военных. Из-за финансовых проблем в России буду­щее этой системы становится неопределенным. Воз­можности ее применения для определения местопо­ложения затруднены вследствие продолжающегося сокращения числа работоспособных спутников на орбите".

Использование так называемой дифференциро­ванной технологии спутниковой навигации позволя­ет повысить точность позиционирования до десятых долей метра. Этот принцип предусматривает разме­щение опорного приемника в точно определенном месте. С помощью данных об орбитах навигацион­ных спутников могут быть точно вычислены расстоя­ния между опорным приемником и спутниками. По разнице между измеренным и расчетным расстоя­ниями могут быть определены и переданы на движу­щийся приемник ошибки в сигналах от спутников.

В рамках европейской службы EGNOS с 2003 г. информация о дифференциальной коррекции будет предоставляться пользователям систем GPS/CLONASS через геостационарную спутнико­вую систему связи Inmarsat. Точность позициони­рования составит примерно 7 м. Дополнительно будут передаваться данные, позволяющие иденти­фицировать неисправные спутники и за счет этого повысить надежность полученной информации о местоположении. Это открывает новые возмож­ности для применения спутниковой навигации в ответственных приложениях. К сожалению, для спутников на геостационарных орбитах характер­ны малые углы возвышения, поэтому доступность сигналов системы EGNOS ухудшается в типичных для железных дорог условиях. В настоящее время система EGNOS находится в опытной эксплуата­ции и передает информацию в обычные рабочие часы. Окончательный ввод системы в постоянную эксплуатацию намечен на 2004 г.

Число приложений, основанных на современных системах спутниковой навигации, в ближайшие го­ды будет расти. На железных дорогах такие прило­жения только начинают появляться. В перспективе спутниковая навигация будет использоваться не только для управления парками подвижного состава и информирования пассажиров, но и в системе энергосберегающего управления движением поез­дов, бортовых автоматах для продажи билетов и т. п.

При анализе перспектив применения системы GPS в приложениях, связанных с обеспечением без­опасности, необходимо учитывать следующие недо­статки этой системы:

GPS контролируется военными, поэтому нет га­рантии предоставления услуг гражданским пользо­вателям и приложениям;

нарушение в работе одного из спутников теорети­чески может привести к возникновению необнару­живаемой ошибки при определении местоположе­ния. Ограниченные возможности мониторинга за спутниками и передачи информации на них способ­ны увеличить время распознавания отказа до 15—30 мин. Время момента от возникновения ошибки до ее обнаружения в приемнике обозначают как длитель­ность тревожного состояния (ТТА — time to alarm);

сигнал, предоставляемый в настоящее время в распоряжение гражданских пользователей, воспри­имчив к интерференции с соседними сигналами или умышленному искажению.

США намерены в ближайшие годы модернизиро­вать систему GPS. Предусмотрены следующие улуч­шения:

за счет дополнительных спутников должна быть повышена эксплуатационная готовность спутнико­вой навигации;