PDAce   PDAce   PDAce
 
סקירות ומדריכים
חפש
 
דף הבית
סקירות ומדריכים
השוואת מכשירים
מילון מונחים
תוכנות מומלצות
קישורים לאתרים נבחרים
הוראות שימוש באתר
מי אנחנו
טאגליינס
 
החיים מבעד ל-PDA
PDAce - Stories אני והפאלם
מפנקסו של yossi_gu

 
 
טאגליינס

GLONASS

 
מאת: תרגם מ-Wikipedia: יואב קורעל
מערכת הלוויינים הרוסית.
Glonass_logo

כללי

GLONASS, ראשי התיבות של Systema GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya, היא מערכת ניווט רדיו מבוססת לווין המופעלת עבור ממשלת רוסיה על ידי חיל ההגנה האווירי הרוסי. מערכת זו גם משלימה ומספקת חלופה למערכת המיקום הגלובלית של ארצות הברית (GPS) והיא מערכת הניווט האלטרנטיבית היחידה אשר לה כיסוי עולמי ודיוק דומה לזו האמריקאית.

פיתוח GLONASS החל בברית המועצות בשנת 1976. השיגורים החלו ב -12 באוקטובר 1982, ומאז טילים רבים נשאו לווינים נוספים למערכת, עד אשר "המערך" הושלם בשנת 1995. במהלך שנות ה -2000, תחת נשיאותו של ולדימיר פוטין, קיבל שיקום המערכת עדיפות עליונה והמימון ממשלתי לכך הוגדל באופן משמעותי. GLONASS היא התכנית היקרה ביותר של סוכנות החלל הפדרלית הרוסיה, שצורכת כשליש מתקציבה בשנת 2010.

בשנת 2010 השיגה GLONASS כיסוי של 100% משטחתה של רוסיה ובאוקטובר 2011, שוחזרה מערכת מלאה של 24 לווינים, המאפשרת כיסוי הגלובלי מלא. עיצובם של לוויני ה- GLONASS עבר כמה שדרוגים, כאשר הגרסה העדכנית ביותר היא GLONASS-K.

הקמה ועיצוב

מערכת ניווט הרדיו הראשונה מבוססת-לווין שפותחה בברית המועצות הייתה Tsiklon, אשר מטרתה היתה לספק שיטה למיקום מדויק של צוללות נושאות טילים בליסטיים. 31 לוויני Tsiklon הושקו בין 1967 ל 1978. הבעיה העיקרית של המערכת ההיא, שלמרות שהיתה מדויקת ביותר לספינות נייחות או איטיות, נדרש עבורה מספר שעות של צפייה בתחנת הקבלה כדי לקבוע את המיקום, מה שהפך אותה לבלתי שמישה לביצוע משימות ניווט רבות ולצורך הנחייתם של הטילים הבליסטיים בני הדור החדש. ב- 1968-1969, התחילה יוזמה של פיתוח מערכת חדשה לניווט, שתתמוך לא רק בחיל הים, אלא גם בכוחות אוויר, היבשה והחלל. הגדרת הדרישות פורמאליות של המערכת הושלמה בשנת 1970. בשנת 1976, קיבלה הממשלה החלטה להשיק פיתוח של "מערכת ניווט לווינית כלל עולמית" – GLONASS .

המשימה של תכנון מערכת ה- GLONASS ניתנה לקבוצה של מומחים צעירים בקבוצת ה- NPO PM בעיר קרסנויארסק (כיום נקראית ז'לזנוגורסק). תחת הנהגתו של ולדימיר צ'רמיסין. הם פתחו את הצעות שונות, אשר מהם בחר מנהל המכון, גריגורי צ'רניאבסקי, את העדיפה. עבודת הפיתוח הושלמה בשנות ה- 70 המאוחרות - המערכת תהיה מורכבת ממערך של 24 לווינים הפועלים בגובה של 20,000 ק"מ במסלול מעגלי בינוני. היא ההיה מסוגלת לקבוע באופן מיידי את המיקום של תחנת הקליטה בהתבסס על אותות הנקלטים מלפחות ארבעה לווינים, וגם למדוד ולחשב את המהירות והכיוון של התחנה. הלוויינים ישוגרו 3 בכל פעם על טיל הנשיאה הכבד Proton. בשל מספר הרב של לווינים הדרושים לתכנית, העבירה NPO PM את הייצור של הלוויינים למפעל Polyot באומסק, שהיה יכולות ייצור טובות יותר.

מפרטית, נועדה מערכת ה- GLONASS לתת דיוק של 65 מ ', אבל בפועל הושג דיוק של 20 מ' ע"י אות הרדיו האזרחי ו- 10 מ' ע"י אות הרדיו הצבאי. לוויני GLONASS בני הדור הראשון היו בעלי גובה של 7.8 מ' ורוחב של 7.2 מ' אשר נמדד על פני הפנלים סולאריים שלהם. משקלם היה 1260 ק"ג.

משבר כלכלי ושקיעה למצב של קלקול תמידי

היות וזמן הפעולה הממוצע של לוויני הדור הראשון היה כ- 3 שנים , נדרשו לפחות שני שיגורים בשנה כדי לשמור על מלוא היכולת המבצעית של המערכת בעלת ה- 24 לווינים. אולם, בתקופה הכלכלית הקשה של 1989-1999, הופחת המימון של תכנית החלל ב 80% וכתוצאה מכך מצאה עוצמה רוסיה ללא יכולת להרשות לעצמם קצב שגורים זה. לאחר שההשלמה המלאה של המערכת הושגה בדצמבר 1995, לא היו שיגורים נוספות, עד דצמבר 1999. כתוצאה מכך, מערכת הלווינים הגיעה לנקודת השפל של 6 לווינים מבצעיים בלבד בשנת 2001. כהקדמה לתוכנית הפירוז הכללית, הועברה האחריות של התכנית ממשרד הביטחון לסוכנות חלל האזרחית של רוסיה : Roscosmos .

מאמצי חידוש ומודרניזציה

בשנות ה -2000, תחת נשיאותו של ולדימיר פוטין, התאוששה הכלכלה הרוסיה ושוק הון של המדינה השתפר באופן ניכר. פוטין עצמו גילה עניין מיוחד ב-GLONASS והשיקום של המערכת נעשה אחד הנושאים המועדפים של הממשלה. לשם כך, באוגוסט 2001, הושקה התכנית הפדרלית הממוקדת "מערכת ניווט גלובלית" 2002-2011 (החלטת ממשלת מס . 587). התכנית קבלה תקציב של 420 מיליון דולרים ויעדה לשקם את המערך המלא עד שנת 2009.
ב -10 בדצמבר 2003, הושק בפעם הראשונה עיצוב הדור השני , הלווין GLONASS-M. היה לו מסה גדולה במעט מה- GLONASS הראשוני, 1415 ק"ג. אבל אורך חייו היה כפול מזה של הראשוני, וכתוצאה מכך קטן שיעור התחלופה הנדרש ב- 50%. הלווין החדש היה גם בעל דיוק טוב יותר ויכולת לשדר שני אותות אזרחיים נוספים.
בשנת 2006, הורה שר הביטחון סרגיי איבנוב להפנות אחד מהאותות (ברמת דיוק של 30 מ') לשימושם הזמין של משתמשים אזרחיים. פוטין, לעומת זאת, לא הסתפק בכך, ודרש שכל המערכת צריכה להיות זמינה באופן מלא לכולם. כתוצאה מכך, ב -18 במאי 2007, הוסרו כל ההגבלות. האות מדויק, לשעבר האות הצבאי בעל דיוק של 10 מ', הפך להיות מאז נגיש למשתמשים האזרחיים.
במהלך אמצע העשור הראשון של המאה ה -21, צמחה הכלכלה הרוסית פלאים, וכתוצאה מכך חלה עלייה ניכרת בתקציב החלל של המדינה. בשנת 2007, הוגדל במידה ניכרת מימון תכנית ה- GLONASS; תקציבה יותר מהוכפל. בעוד בשנת 2006 קיבלה תוכנית GLONASS סכום של 181 מיליון דולרים מהתקציב הפדרלי, בשנת 2007 הסכום היה גדל ל- 380 מיליון דולרים.
בסופו של דבר, 140 מיליארד רובל (4.7 מליארד דולרים) הופנו לתכנית בשנים 2001-2011, מה שהפך אותו לפרויקט הגדול ביותר של Roscosmos , ולצרכן של כשליש מהתקציב של שנת 2010 : של 84.5 מיליארד רובל.

שחזור היכולת המלאה

נכון ליוני 2008, כללה המערכת 16 לווינים, כאשר ל- 12 מהם יש יכולת מלא. בשלב זה, קבעה לעצמה Roscosmos מנטרה להשלים לכדי מערכת מלאה של 24 לווינים במסלול עד שנת 2010, שנה אחת מאוחר יותר מהמתוכנן בעבר.
בחודש ספטמבר 2008, חתם ראש הממשלה ולדימיר פוטין על צו הקצאה של 67 מיליארד רובל נוספים (2.6 מליארד דולרים) ל- GLONASS מהתקציב הפדרלי.

קידום השימוש המסחרי

למרות שמערכת לוויני GLONASS הגיעה לכיסוי הגלובלי, המסחור שלה, במיוחד הפיתוח במקטע המשתמש, היה חסר בהשוואה למערכת ה-GPS האמריקאי. לדוגמה, המכשיר הניווט המסחרי הראשון למכוניות מהתוצרת רוסיה המבוסס GLONASS, Glospace SGK-70, הושק בשנת 2007, אבל היה הרבה יותר גדול ויקר ממקלטי GPS דומים שכבר היו בשוק. בסוף שנת 2010, היו רק קומץ של מקלטי GLONASS בשוק, ורק מעט מהם היו מיועדת לצרכנים רגילים. כדי לשפר את המצב, החלה הממשלה הרוסיה לפעול לקידום ה- GLONASS לשימוש אזרחי.

כדי לשפר את הפיתוח של מגזר המשתמש, הודיע סרגיי איבנוב ב -11 באוגוסט, 2010, על תכנית להפיל 25% היטל יבוא על כל סוגי המכשירים כוללי ה-GPS, כולל טלפונים ניידים, אלא אם כן הם תואמי GLONASS. כמו כן, מתכננת הממשלה לחייב את כל יצרני הרכב ברוסיה בייצור מכוניות עם מקלטי GLONASS החל משנת 2011. חיוב זה ישפיע על כל יצרניות הרכב, כולל מותגים זרים כמו פורד וטויוטה, אשר יש להם מפעלי ייצור מכוניות ברוסיה.
כמו כן, יצרני ושבבי עיבוד תדר בסיס לטלפון מספקים גדולים כדוגמת ST-Erricson, BroadCom, QualCom , ישלבו את התמיכה GLONASS ביחד עם ה-GPS האמריקאי.
בחודש אפריל 2011, חב' Swepos השבדית, רשת ארצית של תחנות התייחסות לווין שמספקים נתונים למיצוב בזמן אמת ברמת דיוק של מטר, הפכה לחברת הראשונה הידועה הזרה להשתמש ב-GLONASS .
יישומים של תמיכה ב- GLONASS ניראו גם בטלפונים חכמים וטאבלטים כבר בשנת 2011 עם מכשירים שפורסמו באותה השנה של סוני אריקסון, סמסונג, אסוס, אפל (מיני 4S ואייפד אייפון בשלהיי 2012) ו- HTC , ומאפשרים בכך שיפור דיוק של המיקום והמהירות בתנאי עבודה קשים.

תיאור המערכת

GLONASS הוא מערכת ניווט לווינים גלובלית, המספקת בזמן אמת את המיקום והמהירות עבור משתמשים צבאיים ואזרחיים.
הלוויינים נמצאים במסלול מעגלי בינוני בגובה 19,100 ק"מ עם נטיית 64.8 מעלות וזמן הקפה של 11 שעות ו 15 דקות. מסלולי ההקפה של לווני ה- GLONASS הופכים אותה אותו מתאימה במיוחד לשימוש בקווי רוחב גבוהים , שבו קליטת אות ה- GPS האמריקאי יכולה להיות בעייתית. המערך פועל בשלושה מישורים מסלוליים, עם 8 לווינים במרחק שווה בכל אחד מהם. מערך מבצעי מלא הנותן כיסוי הגלובלי מורכב מ- 24 לווינים, בעוד שרק 18 לווינים נחוצים לכיסוי שטחה של רוסיה. כדי לקבל קביעת מיקום, המקלט חייב להיות בטווח ראיה של לפחות ארבעה לווינים, שלושה מהם ישמשו כדי לקבוע את מיקומו של המשתמש, והרביעי לסינכרון השעונים של המקלט עם שלושת הלווינים האחרים.

לוויינים

הקבלן הראשי של תכנית GLONASS הוא חברה בורסאית בשם "רשטנב - מערכות לוויני מידע" (שנקרא בעבר NPO-PM). החברה, הממוקמת בז'לנסנוגורסק, היא המעצבת של כל לוויני GLONASS, בשיתוף עם המכון להנדסת התקני החלל (РНИИ КП) ומכון הרוסי לניווט ותזמון ע"י רדיו. ייצור סדרתי של הלוויינים נעשה על ידי חברת Polyot PC הממוקמת באומסק.
במהלך שלושה העשורים של פיתוח, עברו עיצובי הלווין שיפורים רבים, וניתן לחלק אותם לשלושה דורות: את GLONASS המקורי (מאז 1982), GLONASS-M (מאז 2003) וGLONASS-K (מאז 2011). כל לווין GLONASS יש את הסימון של רשות פיתוח הטילים : 11F654, וכמו כן יש לו גם את הסימון הצבאי : Cosmos-NNNN.

דור ראשון

הדור האמיתי הראשון של לוויני GLONASS (המכונה גם Uragan) היו כלים מיוצבי 3 צירים, אשר שקלו בדרך כלל בסביבות 1250 ק"ג והיו מצוידים במערכת הנע צנועה לצורך שינוי מיקומם בתוך המערך. במשך זמן הם שודרגו לדגמי קבוצות IIa, IIb, ו- IIv, כאשר כל קבוצה מכילה שיפורים אבולוציוניים.
ששת לוויני קבוצה IIa הושקו בשנים 1985 ו- 1986 עם תקני זמן ותדר משופרים מעל אלה של אבי הטיפוס, וכמו כן כללו יציבות תדר משופרת. חלליות אלה הראו גם אורך חיים תפעולי ממוצע של 16 חודש. חלליות קבוצה IIb, עם בעלות זמן חיים ממוצע של שנתיים, הופיעו בשנת 1987, מתוכם שוגרו סך של 12, אבל חצי מהם אבדו בתאונות שיגור. החללית השישית שהיגיעה למסלול עבדה היטב, ופעלה בממוצע כמעט 22 חודשים.
הקבוצה הפורה ביותר של הדור הראשון הייתה הקבוצה ה- IIv. השימוש העיקרי שלה היה בשנים 1988-2000, ועד 2005 המשיכו לשגר אותה, סך של 25 לווינים.חי התכנון המקורי היה לזמן חיים של שלוש שנים, אולם חלליות רבה חרגו מעל מתכנון והיגיעו, עם דגם מאוחר אחד עד כדי 68 חודשים.
לוויני קבוצה II שוגרו ברגיל באצווה של שלוש מתוך בסיס החלל בייקונור באמצעות טילי Proton‑K Blok‑DM-2 או Proton-K עם מאיצי Briz-M.

דור שני

פיתוח הדור השני של הלווינים, הידועים כ- GLONASS-M, החל בשנת 1990 והראשון בהם שוגר בשנת 2003. לווינים אלה הציגו גידול משמעותי באורך החיים של עד כדי שבע שנים ומשקלם היה מעט יותר מ- 1480 ק"ג. מידותיהם הם גובה של 2.4 מ' וקוטר של 3.7 מ' בקירוב, עם מערך סולארי בעל מפתח של 7.2 מ' לצורך ייצור הספק חשמלי של 1600 ואט מיד לאחר השיגור. מבנה המטען האחורי כולל 12 אנטנות עיקריות לשידור בתחום L. מחזירי צלע-קוביה של אור ליזר פינת קובייה משמשים כדי לסייע בקביעת מסלול מדויק ולצורך מחקר גיאודטי. שעוני צזיום על סיפון הלווין משמשים כמקור השעון המקומי.
סך של 14 לווינים מהדור השני שוגרו עד סוף 2007. בדומה לשיגורי הדור הקודם, הדור השנייה החללית שוגרו הלווינים באצווה של שלוש בכל פעם , באמצעות טילי Proton-K Blok-DM-2 או Proton-K עם מאיצי Briz-M.

דור שלישי

GLONASS-K הוא שיפור משמעותי מהדור הקודם: הוא לווין ה-GLONASS הראשון ללא אוירה דחיסה ובעל מסה מופחתת בהרבה (750 ק"ג לעומת 1,450 ק"ג של GLONASS-M). עם אורך חיים תפעולי של 10 שנים, בהשוואה לאורך חיים של 7 שנים של לווינים בני הדור השני, GLONASS-M. לוון זה ישדר אותות נוספים ניווט כדי לשפר את רמת הדיוק של המערכת, כולל אותות חדשים באפנון CDMA בתחומי תדר L3 ו- L5 . אפנון זה דומה לזה הנמצא במערכות ה- לGPS המודרני, גלילאו האירופאית ומצפן הסינית. הציוד המתקדם של הלווין החדש – שנעשה מרכיבים תוצרת רוסיה בלבד – יאפשר ההכפלה של דיוק מערכת ה- GLONASS . כמו בגרסאות הקודמות, אלה הם לוונים מיצבי 3 צירים, עם משקולת נגד הזניט ובעליקולטי שמש כפולים . לווין ה- Glonass-K הראשון שוגר בהצלחה ב -26 בפברואר 2011.
בשל ההפחתה במשקל, חללית GLONASS-K יכולה להיות משוגרת בזוגות מבסיס החלל פלסצק באמצעות טילי שיגור בעלי עלות נמוכה באופן משמעותי מאיצי Soyuz-2.1b או באצווה של 6 מבסיס החלל בביקונור באמצעות טילי שיגור Proton-K Briz-M .

בקרת קרקע

מקטע הבקרה הקרקעית של GLONASS נמצא לחלוטין בתוך השטח של ברית המועצות לשעבר. מרכז בקרת הקרקע וקביעת תקני התיזמון ממוקם במוסקבה ותחנות הטלמטריה והמעקב נמצאים בסנט-פטרסבורג, טרנופול, אניסייסק, וקומסומולסק על האמור.

סוגי מקלטים

החברות המייצרות מקלטי ניווט לוויני המשתמשים ב- GLONASS הן:
  • Septentrio
  • Topcon
  • C-Nav
  • JAVAD
  • Magellan Navigation
  • Novatel
  • Leica Geosystems
  • Hemisphere GPS
  • Trimble Inc

חב' NPO Progress מציגה מקלט הקרוי GLAS-A1 היודע לעבוד הן עם ה- GPS האמריקאי והן עם ה- GLONASS הרוסי.
חב' SkyWave Mobile Communications מייצרת טלפון לוויני למערך ה- InmarSAT הנעזר לצורך סינכרון הן ב- GPS והן ב- GLONASS .
בשנת 2011 , כמה מהמקלטים האחרונים של חב' Garmin eTrex נעזרים גם הם ב- GLONSSS וב- GPS .
כמה סמארטפונים מהדור האחרון נעזרים אף הם ב- GLONASS (ביחד עם GPS ) :
  • Xiaomi Tech Company (Xiaomi Phone 2)
  • Sony Ericsson
  • ZTE
  • Huawei
  • Samsung
  • Apple (iPhone 4S, iPhone 5)
  • iPad (3rd generation, 4G model only),
  • HTC
  • LG
  • Motorola
  • Nokia

דו"ח מצב נוכחי

ביום ה- 08/01/2013 , היתה מצבת לוויני המערכת כלהלן:
סך הלווינים במערכת 29
פעילים 23
בהזמנה 0
בטיסת מבחן 1
בתחזוקה 2
יתירים 3

לצורך פעולה תקינה של המערכת דרושים 18 לווינים לכיסוי שטחה של רוסיה כולה ו- 24 לווינים עבור כיסוי כלל עולמי.
מערכת ה- GLONASS מכסה בפעולתה 100% משטח כדור הארץ.

דיוק

על פי האיגוד הרוסי לתיקון וניטור הפרשי, החל משנת 2010 , הגדרת דיוק הניווט של מערכת ה- GLONASS, ברמת מובהקות של 95% , עבור קווי אורך ורוחב היה 4.46 ÷ 7.78 מ'.
לשם השוואה, רמת הדיוק של מערכת ה- GPS היא 2.00 ÷8.76 לכן, מקלט GLONASS העובד לבדו הוא מעט פחות מדוייק ממקלט ה- GPS .בקווי רוחב הגבוהים (צפונה או דרומה), הדיוק של ה- GLONASS הוא טוב יותר מזה של ה-GPS בשל מיקום מסלולי ההקפה של הלוויינים.
כמה מקלטים מודרניים מסוגלים להשתמש הן ב- GLONASS והן ב- GPS ביחד, המספק כיסוי השתפר מאוד בערוצי קניון עירוניים ומציאת מיקום מהירה מאוד עבור המערכת הכוללת מעל 50 לווינים.
בשימוש בשני מערכות ניווט בו זמנית, ניתן לשפר באופן משמעותי את הדיוק, מעל שימוש ב-GPS לבד, עבור קניון מקורה באיזור עירוני או עבור אזורים הרריים. רמת הדיוק של מערכת GLONASS / GPS הייתה 2.37÷4.65 מ' .
בחודש מאי 2009, הצהיר אנטולי פרמינוב, אז המנהל של סוכנות החלל הפדרלית הרוסית, הצהיר כי מעשים נעשתה פעולה כדי להרחיב מערך ה- GLONASS ולשפר את המערך הקרקעי במטרה לשפר את הגדרת דיוק הניווט של ה- GLONASS לרמה של 2.8 מ' . בשנת 2011. [64 ] בפרט, לגירסה האחרונה של תכנון הלווין, GLONASS-K יש את היכולת להכפיל את הדיוק של המדידה. המקטע הקרקעי של המערכת עבר גם הוא שיפורים. נכון לתחילת 2012, 16 תחנות קרקע מיצוב הן בהקמה ברוסיה ובאנטרקטיקה בבסיסי בלינגהאוזן ונובולזרבסקייה. בנוסף, תחנות חדשות תיבנינה סביב חצי הכדור הדרומי מברזיל עד אינדונזיה. ביחד, שיפורים אלה צפויים להביא דיוק GLONASS ל- 0.6 מ' או טוב יותר בשנת 2020.

קישורים חיצוניים

>


המאמר פורסם במקור ב-Wikipedia תחת רשיון CC.
מהמאמר הושמט סעיף ה"אותות" משום שנראה מפורט מדי עבור הקורא תאב הדעת אך הבלתי מקצועי. בנוסף הושמטו ממנו ההתייחסויות (References) וביבליוגרפיה.
למאמר המקורי.

 
7-Mar-2013