Ist wirklich alles GLONASS ausgebrannt?

Möglicherweise stoßen Sie auf Nachrichten wie „GLONASS funktioniert nicht mehr auf der ganzen Welt“ oder auf schreckliche Geschichten: „Etwa die Hälfte der Satelliten der aktuellen Glonass-Orbitalgruppe hat eine Garantiezeit entwickelt. Gleichzeitig befinden sich nur fünf „Glonass-M“ -Fahrzeuge in der Bodenreserve , aus denen hervorgeht, dass GLONASS entweder vollständig zerbrochen war oder Weihrauch atmete. Und wie geht es wirklich?


Vorbereitungen für den Start von drei Glonass-M-Satelliten

Ein bisschen Geschichte

Im Allgemeinen gab es eine Zeit in der Geschichte von GLONASS, in der sich herausstellte, dass das System praktisch nicht funktionsfähig war. In der zweiten Hälfte der 90er Jahre war die sowjetische Trägheit, neue Fahrzeuge zu starten, beendet, die bereits in die Umlaufbahn gebrachten waren nacheinander gebrochen, und zu Beginn der Null waren nach verschiedenen Quellen nur 6-7 Satelliten funktionsfähig, was völlig unzureichend war. Im Jahr 2001 verabschiedeten sie das Bundesprogramm „Globales Navigationssystem“, stellten Mittel bereit und setzten die Gruppe nach und nach bis Ende 2011 erneut für insgesamt 24 Fahrzeuge ein, ohne die Ersatzfahrzeuge.


Vorbereitungen für den frühen Transitstart

Satellitennavigationssysteme, die tiefer in die Geschichte eintauchen, sind seit Beginn des Weltraumzeitalters ein Attribut einer Supermacht. Die Amerikaner waren die ersten, die das Transit-System entwickelten, um den Kampfeinsatz ihrer U-Boote mit ballistischen Raketen zu gewährleisten. Der erste Satellit trat 1960 in die Umlaufbahn, und Transit wurde 1964 offiziell in Dienst gestellt. Die UdSSR war etwas verspätet, die Satelliten des Zyklonsystems wurden ab 1967 gestartet und 1976 in Dienst gestellt. Das Zyklonsystem bot jedoch nicht nur Navigation, sondern auch und Kommunikation. Etwa zur gleichen Zeit begannen auf beiden Seiten des Ozeans Systeme der zweiten Generation zu entwickeln, und das amerikanische NAVSTAR / GPS wurde 1993 vollständig eingesetzt, das russische GLONASS 1995. Beide Systeme erwiesen sich als ähnlich. Es sei denn, GLONASS funktioniert in hohen Breiten besser, aber entgegen einem häufigen Fehler nicht wegen der Höhe der Umlaufbahn (GPS-Satelliten sind etwas höher), sondern wegen seiner größeren Neigung.

Im Fadenkreuz der Sphären

In einer Umlaufbahn von weniger als dreißig Fahrzeugen der Konstellation ist der Zusammenbruch des nächsten ein normales Arbeitsereignis. Und um zu verstehen, wie sich dies auf die Funktionsweise von GLONASS auswirkt, ist es notwendig, die Prinzipien seiner Arbeit zu verstehen.

Beginnen wir mit einem vereinfachten Problem im Flugzeug. Stellen Sie sich vor, wir wären an einem unbekannten Ort und möchten feststellen, woher wir kommen. Wie es das Glück wollte, können Passanten, die zu uns kommen, nur Entfernungen zu Siedlungen ohne Anweisung melden. Wir bewaffnen uns mit einer Karte, einem Kompass und beginnen zu zeichnen. Der erste Passant sagt, dass Moskau 160 km in einer geraden Linie ist. So können wir überall im Kreis sein. Der zweite - der nach Smolensk 275 km. Der Suchbereich wird auf zwei Punkte verengt, an denen sich die Kreise schneiden. Der dritte besagt, dass 310 km nach Kursk, und jetzt können wir sicher sagen, dass der Verfasser der Aufgabe uns nach Kaluga geworfen hat.


Abbildung gisgeography.com

Im dreidimensionalen Raum ist das Prinzip dasselbe, nur der Schnittpunkt zweier Kugeln ist ein Kreis, drei - zwei Punkte, und nur der Schnittpunkt von vier Kugeln gibt uns den genauen Ort. Und die Illustration wird zu komplex, um sofort zu beginnen.


Abbildung gisgeography.com

Einfach ausgedrückt, senden GPS- oder GLONASS-Satelliten ständig die genaue Zeit und die Parameter ihrer Umlaufbahn. Der Bodenempfänger kann die Richtung nicht bestimmen, berechnet jedoch aus den Parametern der Umlaufbahn, wo sich der Satellit im Weltraum befindet, und berechnet die Entfernung zum Satelliten aus der Verzögerung beim Empfang des genauen Zeitsignals, das sich mit Lichtgeschwindigkeit vom Satelliten zum Empfänger bewegt.

Theoretisch funktioniert alles sehr einfach, in der Praxis ist es jedoch erforderlich, die auftretenden Störungen zu berücksichtigen.


Atmosphärische Interferenz, Abbildung gisgeography.com

Zunächst wird das Signal der Satelliten durch die Atmosphäre verzerrt. Daher sind Bodenstationen sinnvoll und werden aktiv genutzt. Wenn wir den genauen Standort kennen, können wir die Änderungen der Geschwindigkeit und Richtung der Signalausbreitung vom Satelliten berechnen und Korrekturen an Empfänger senden, die sich im selben Gebiet befinden.

Ferner ist die relative Position der Satelliten von Bedeutung. Für eine ideale Positionierung sollte sich ein Satellit direkt über dem Kopf befinden und die restlichen drei sollten gleichmäßig über dem Horizont verteilt sein. Und wenn alle Geräte am Himmel nebeneinander stehen, sinkt die Genauigkeit aufgrund einer geometrisch ungeeigneten Position.


Illustration von gisgeography.com

Darüber hinaus gibt es Störungen, wenn das Signal vom Satelliten von Bodenobjekten reflektiert wird, Probleme mit der Genauigkeit der Atomuhren auf dem Satelliten (selbst Nanosekunden führen hier bereits zu Fehlern), Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der Umlaufbahn des Satelliten und andere Faktoren.

Es stellt sich heraus, dass Sie, wenn einer der Satelliten ausfällt, an einigen Stellen das Signal des anderen in der schlechtesten Position auswählen müssen, was den Fehler erhöht. Wenn ein Gerät ausfällt, wird natürlich nicht das gesamte System deaktiviert. Daher wird die Nachricht „GLONASS hat aufgehört, auf der ganzen Welt zu arbeiten“ korrekter umformuliert, da „in einigen Teilen der Erde die Genauigkeit der Positionierung verschlechtert wird“. Aber das klingt natürlich nicht so klickend.

Das GLONASS Information Center überwacht die Genauigkeit des Signals und zeigt es auf seiner Website an . Wenn nun 24 Geräte funktionieren, weist die Karte eine gleichmäßig gute Genauigkeit auf. Bei Ausfällen werden jedoch Zonen mit einem größeren Fehler angezeigt. Satelliten können im Orbit manövrieren, sodass das Kontrollzentrum sie so positioniert, dass der Genauigkeitsabfall einer unvollständigen Konstellation verringert wird.



Eine andere Ironie ist, dass zivile Benutzer überhaupt keine Änderungen bemerken werden, da seit 2011 Chips hergestellt werden, die gleichzeitig mit GPS und GLONASS funktionieren, und Empfänger nun auch mit chinesischem „Beidou“ und europäischem Galileo arbeiten können, selbst wenn dies der Fall ist nicht vollständig bereitgestellt. Daher sieht das zivile Gerät im Jahr 2018, auch wenn es weit davon entfernt ist, an einem idealen Ort zu sein, zwei Dutzend Satelliten.


Ein Experiment vom Balkon nach Westen und Süden, Satelliten blockieren das Haus, die Genauigkeit beträgt jedoch 4 Meter

Strategieprobleme

Es ist bekannt, dass es heute keine Backup-Satelliten in der zweiten und dritten Umlaufbahn gibt. Nach den neuesten Daten wird der nächste Start des Glonass-M-Satelliten im Oktober stattfinden. Es ist also durchaus möglich, dass wir Zeit haben, die neue Iteration der schrecklichen Nachrichten zu lesen.

Der Stand der Dinge im System kann auf zwei entgegengesetzte Arten abgelegt werden:

• „Etwa die Hälfte der Satelliten der aktuellen Glonass-Orbitalgruppe hat eine Garantiezeit entwickelt. Gleichzeitig befinden sich nur fünf Glonass-M-Geräte in der Bodenreserve. “
• „GLONASS-Satelliten haben endlich gelernt, wie sie länger als die Garantiezeit funktionieren, und bis die alten ausfallen, macht es keinen Sinn, neue zu starten. Und bei großen Problemen haben wir bis zu fünf Speicherersatzteile. “

Persönlich liegt mir die zweite Option näher - bei modernen Satelliten besteht die Norm darin, die geplante Betriebszeit zu überschreiten, und es macht keinen Sinn, die Geräte zu ändern, die für eine lange Zeit funktionieren können. Gleichzeitig führt das Fehlen einer Umlaufbahnreserve in zwei der drei Flugzeuge und die offensichtliche Unmöglichkeit, sofort einen neuen Satelliten als Ersatz zu starten, dazu, dass die Gruppierung nach einem mehrmonatigen Unfall in der zweiten oder dritten Ebene unvollständig ist. Von außen können wir den Grad des Risikos, zu dem die Betreiber gegangen sind, nicht einschätzen. Nur die Zeit wird uns den Erfolg des gewählten Weges zeigen.

Fazit

Die Satellitennavigation wurde sehr schnell zu einem festen Bestandteil des modernen Lebens. Es wird nicht nur von „ernsthaften“ Militärs, Piloten und Seeleuten verwendet, sondern auch von Taxidiensten, Fitness, Drohnen, Fotos mit Geotags und vielen anderen Verwendungszwecken. Und bis jetzt ist sich die Welt einig, dass ein entwickeltes Land ein eigenes Navigationssystem haben sollte. Europa, China und Indien ziehen es vor, ihre Satellitenkonstellationen zu erstellen, anstatt das fertige GPS zu verwenden. GLONASS hat sich auch beim zweiten Versuch zu einem vollwertigen und begehrten Navigationssystem entwickelt. Wenn Sie das nächste Mal eine helle Überschrift sehen, beeilen Sie sich nicht, den Emotionen nachzugeben.