Непрерывное возрастание требований к точности и надежности определений координат судов морского и речного флота и наличие ряда специальных задач, требующих особо высокой надежности их решения в экстремальных условиях мореплавания, определяют необходимость использования перспективных навигационных систем.
Искусство спутника
Широкое применение технологий спутниковой навигации, в том числе и в гражданском секторе, определило роль глобальных спутниковых навигационных систем как стратегического средства обеспечения национальной безопасности и экономической независимости государства.
12 октября 2017 года состоялось 35-летие запуска первого космического аппарат Глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) ГЛОНАСС. Данное событие имеет существенное значение с точки зрения эволюции современных методов судовождения и навигации на водном транспорте и требует особенного внимания. Ведь фактически широкое внедрение гражданской навигационной аппаратуры потребителя, использующие сигналы системы ГЛОНАСС, началось именно в транспортном комплексе Российской Федерации, и именно на морском флоте.
Официально начало работ по созданию ГЛОНАСС было положено в декабре 1976 года специальным постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР. Данный проект являлся продолжением развития отечественной навигационной спутниковой системы, начатой программой «Цикада». Сроки работ по созданию системы неоднократно сдвигались и официальным стартом работы системы ГЛОНАСС по целевому назначению стал запуск первого космического аппарата системы ГЛОНАСС 12 октября 1982 года.
24 сентября 1993 года распоряжением Президента Российской Федерации система ГЛОНАСС была официально принята в эксплуатацию в составе 12 работоспособных спутников. В этом же году США вывели на орбиту свой 24-й спутник ГНСС GPS (первый спутник GPS был выведен на орбиту в 1974 году).
Согласно оценкам, проведённым в 1997 году, только на развёртывание ГЛОНАСС было потрачено около 2,5 млрд. долларов.
Новое развитие система ГЛОНАСС получила с принятием в августе 2001 года Федеральной целевой программы «Глобальная навигационная система» на период 2002-2011 годы. Всего на выполнение мероприятий данной Федеральной целевой программы по данным Минэкономразвития России было затрачено более 113 млрд. руб. При этом уже 2 сентября 2010 года общее количество спутников ГЛОНАСС было доведено до 26 и орбитальная группировка была полностью развёрнута для полного покрытия Земли.
Федеральной целевой программой «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012 - 2020 годы» в развитие Федеральной целевой программы «Глобальная навигационная система» предусматривается выделение 320 миллиардов рублей. В этот период планируется запустить 37 космических аппаратов, создать новые типы аппаратуры потребителей, разработать и другие инструменты для дальнейшего развития навигационных технологий на основе использования системы ГЛОНАСС.
Собственно применение навигационных технологий на основе использования Глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС и GPS в авиации и на водном транспорте началось в 1996 году, когда обе системы были одобрены Международной морской организацией (ИМО) и Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) в качестве компонент Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS – Global Navigation Satellite System). Именно Минтрансом России были внесены соответствующие документы для одобрения системы ГЛОНАСС в ИМО и ИКАО.
Такое решение ИМО, в частности, было основано на практическом соответствии указанных систем принятым ИМО требованиям к GNSS. Одобрение систем подтверждено соответствующими циркулярными письмами Комитета по безопасности ИМО - SN/Circ.182 от 05.06.1996 в отношении GPS и SN/Circ.187 от 05.12.1996 в отношении системы ГЛОНАСС. Для соответствия требованиям каждая глобальная навигационная спутниковая система должна иметь в своем штатном составе 24 спутника и поддерживаться в эксплуатации, что было официально подтверждено письмами, представленными в ИМО владельцами систем - США и Россией.
Резолюция ИМО А.815(19) 1995 года установила требования к Глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS) для обеспечения безопасности мореплавания и эффективного и надежного использования ее координатно-временной информации при плавании во всех районах мирового океана, включая узкости, подходы к портам, реки и портовые воды. Ассамблея ИМО на своей 20 сессии 27.11.1997 г приняла резолюцию А.860(20), определяющую политику в области навигации и содержащую требования к GNSS. (Эти требования позднее были уточнены новыми резолюциями ИМО А.915(22) 2001 г. и А.1046(27) 2011г., которые определили перспективные требования к точности и показателям надежности получения навигационной информации).
Фактически с этого момента начинается внедрение ГНСС ГЛОНАСС на морском флоте. Ведь именно на море навигационное обеспечение является одним из основных элементов надежного функционирования флота. Такое обеспечение должно быть непрерывным по времени, глобальным по территории и обладать достаточной точностью с целью постоянного контроля за местоположением транспортных средств.
Решение вопросов оснащения морского и речного флота России современной спутниковой навигационной техникой, внедрение эффективных береговых технических средств навигационного оборудования составляют основной перечень направлений работы Минтранса России при разработке мер повышения безопасности мореплавания и предупреждения аварийности морских и речных судов.
В условиях увеличения объема морских грузоперевозок, включая перевозки опасных грузов, роста скорости судов и общего количества транспортных средств, надежное навигационное обеспечение играет первостепенное значение.
Сегодня Минтрансом России последовательно реализуются решения Президента Российской Федерации и Правительства Российской Федерации по использованию отечественной Глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) ГЛОНАСС в системах безопасности, контроля и управления движением судов морского и речного транспорта.
Основными руководящими документами для внедрения технологии ГЛОНАСС в сфере морского и речного транспорта являются:
- Указ президента РФ от 18 мая 2007 года №638 «Об использовании глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС в интересах социально-экономического развития Российской Федерации».
- Постановление Правительства Российской Федерации от 25 августа 2008 года № 641 «Об оснащении транспортных, технических средств и систем аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS».
- Федеральная целевая программа «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012 - 2020 годы».
Во исполнение постановления Правительства Российской Федерации от 25 августа 2008 года № 641 Минтрансом России были подготовлены предложения по порядку оснащения транспортных средств и обеспечения условий применения аппаратуры ГНСС ГЛОНАСС на водном транспорте. Спутниковая навигационная приемная аппаратура, которой оснащаются береговые объекты и суда, использует сигналы навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS и полностью соответствует рекомендациям Международной морской организации (ИМО).
В 2009 году президентом Российской Федерации был подписан Федеральный закон «О навигационной деятельности». C 1 января 2011 года транспортные, технические средства и системы, перечень которых составляется федеральными и региональными органами исполнительной власти, подлежат оснащению средствами навигации, функционирование которых должно обеспечиваться российскими навигационными системами. Данный закон позволил установить порядок взаимодействия между субъектами навигационной деятельности и обеспечить широкомасштабное использование систем навигации, в первую очередь, ГНСС ГЛОНАСС в интересах обороны и безопасности страны, различных отраслей экономики и международного сотрудничества.
Минтрансом России проведен ряд мероприятий с целью внедрению судовых и береговых средств и систем навигации, работающих на основе технологии ГНСС ГЛОНАСС/GPS.
В соответствии с Межведомственной программой оборудования побережья морей в Российской Федерации морской дифференциальной подсистемой ГНСС ГЛОНАСС/GPS, а впоследствии - ФЦП ГЛОНАСС, на подходах к портам и в районах наиболее значимых для судоходства были спроектированы и установлены дифференциальные станции на базе существующих радиомаяков.
Первая в России и в мире дифференциальная станция ГНСС ГЛОНАСС/GPS была введена в эксплуатацию Минтрансом России в тесном сотрудничестве с Главным Управлением навигации о океанографии (ГУНИО, ныне УНИО) Минобороны России на мысе Шепелевский в Финском заливе. Станция была введена в эксплуатацию распоряжением Правительства Российской Федерации от 28.09.2000 г. № 1363-р.
В Российской Федерации морская дифференциальная подсистема ГНСС создается с учетом международных рекомендаций и в соответствии с требованиями действующих национальных документов, предусматривающими обязательное использование сигналов ГНСС ГЛОНАСС и GPS. За счет этого в значительной степени повышается надежность систем навигации, основанных на использовании ГНСС, и обеспечивается функционирование указанных систем в случае непреднамеренных или преднамеренных нарушений стандартного режима работы какой-либо отдельно взятой ГНСС, что особенно важно для систем обеспечения безопасности, контроля и управления водным транспортом. Для передачи поправок в морской дифференциальной подсистеме используется радиомаячный диапазон частот (283,5-325 кГц) и, благодаря этому, размещение контрольно-корректирующих станций производится в основном на базе существующих морских радиомаяков с использованием имеющейся инфраструктуры (антенного комплекса, источников питания и т.д.), что позволяет снизить расходы на сооружение станций диффподсистемы.
Принимая во внимание значимость арктического региона, работы по внедрению дифференциального режима ГНСС ГЛОНАСС активно проводятся и в этом регионе. После проведения натурных исследований еще в 1996 – 1997 гг. были определены места размещения четырех опорных контрольно-корректирующих станций (ККС) в Карском море для обеспечения круглогодичной навигации в этом регионе. Всего в арктическом регионе сегодня размещено пять ККС и одни контрольно-корректирующий пункт. Их использование подтверждает возможность получения высокоточного навигационного обеспечения в сложных арктических условиях. Применение этих станций имеет большое значение не только для морских судов, но и для речных судов, работающих в устьевых участках рек Енисей и Обь. Возможно также использование дифференциальных станций самолетами гражданской авиации и другими потребителями.
Ввод в эксплуатацию дифференциальных станций ГНСС ГЛОНАСС/GPS в Российской Федерации создал предпосылки для использования в системах контроля и управления судоходством современных навигационно-информационных технологий, позволил обеспечить высокоточную навигацию на подходах к российским портам и, в конечном счете, повысил их конкурентоспособность на мировом рынке.
Помимо функциональных дополнений ГНСС ГЛОНАСС применяется в обязательных средствах и системах, предназначенных для использования на судах в соответствии с требованиями ИМО. Так в частности, Правилом V/19 Международной конвенции по охране человеческой жизни на море (СОЛАС-74), кроме приемной аппаратуры ГНСС, предусмотрено обязательное оснащение (в зависимости от категорий) всех морских судов, совершающих международные рейсы, аппаратурой автоматической идентификационной системы (АИС), которая предназначена для целей навигации, мониторинга и получила широкое применение в системах контроля и управления судоходством. АИС обеспечивает автоматический обмен информацией между судами в море, между судами и береговыми службами в целях обеспечения безопасности мореплавания, проведения поисково-спасательных операций и антитеррористических мероприятий. При разработке требований к аппаратуре АИС, предназначенной для установки на российских судах и в береговых службах еще в 2001-2002 годах были учтены требования действующих национальных документов и предусмотрено обязательное использование встроенного комбинированного приемника ГНСС ГЛОНАСС/GPS в качестве источника временной синхронизации и датчика определения координат местоположения. Для установки на суда приемники ГНСС должны пройти соответствующие испытания и получить сертификат одобрения типа Росморречфлота, сертификат Российского морского Регистра или Российского Речного регистра.
На всех судах, совершающих рейсы под флагом Российской Федерации, начиная с 2002 года, устанавливается и используется аппаратура АИС со встроенными приемниками ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS. Использование комбинированных приемников ГНСС GPS/ГЛОНАСС позволило повысить надежность аппаратуры АИС за счет комплексирования сигналов различных ГНСС и обеспечения функционирования указанных систем даже в случае непреднамеренных или преднамеренных нарушений стандартного режима работы одной из систем. Таким образом, в настоящее время все суда, совершающие рейсы под флагом Российской Федерации оснащены навигационной аппаратурой потребителя ГНСС ГЛОНАСС. Накопленный большой (более 15 лет) опыт практического применения ГНСС ГЛОНАСС и ее функциональных дополнений на морском флоте позволил эффективно внедрять навигационные технологии и на речном флоте.
Кроме того, обязательное применение комбинированных приемников ГНСС GPS/ГЛОНАСС предусмотрено и в судовых системах охранного оповещения (ССОО), предназначенных для передачи скрытого сигнала тревоги в случае террористической угрозы или угрозы пиратского нападения на суда. Данное оборудование в соответствии с требованиями Конвенции СОЛАС в обязательном порядке устанавливается на российские суда, совершающие международные рейсы, начиная с 1 июля 2004 года.
Таким образом, судовая аппаратура ГНСС ГЛОНАСС является основным источником координатно-временных данных и, соответственно, ключевым элементом построения систем мониторинга морских и речных судов, функционирующих на базе использования каналов АИС и спутниковых каналов связи.
Опыт применения ГНСС ГЛОНАСС в транспортной отрасли показывает, что в ближайшей перспективе основные направления развития технических средств будут ориентированы на интеграцию различных навигационных и телекоммуникационных систем. Создание подобных систем позволит обеспечивать всю необходимую информацию для контроля и управления транспортными процессами в интересах решения задач обеспечения безопасности на водном транспорте.
Материал предоставлен ФГУП «Морсвязьспутник».