Вестник МГТУ. 2016, №4.

Золотов О. В. и др. Математическое моделирование верхней атмосферы Земли… 774 УДК 629.052.9, 550.338.2 О. В. Золотов, Ю. В. Романовская Математическое моделирование верхней атмосферы Земли: аспект обеспечения транспортной инфраструктуры В настоящее время растет значимость спутниковых навигационных систем для решения разнообразных прикладных задач в различных отраслях экономики и государственного сектора России. С 2001 г. в соответствии с Федеральной целевой программой планово развивается отечественная глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. В работе приведены примеры применения ГЛОНАСС в различных секторах транспортной системы России, включая автомобильный, железнодорожный и водный транспорт. Любая навигационная система (или система определения координат) имеет свои погрешности вычисления местоположения объекта, связанные с различными факторами. Особое внимание в работе уделяется погрешностям, связанным с учетом свойств среды распространения спутникового навигационного сигнала (т. е. преимущественно ионосферной составляющей задержки сигнала). Величина ошибки позиционирования возрастает в высоких широтах, что обусловлено особенностями (наклонением) орбит спутников навигационных систем и свойствами высокоширотной ионосферы, а также при возмущенных геомагнитных условиях, в частности во время геомагнитных бурь и суббурь. В качестве моделей ионосферы для вычисления поправок (ионосферных задержек) в современных навигационных системах используются статистические модели, полученные в результате анализа большого количества серий наблюдений. Такие модели не могут обеспечить высокую точность определения местоположения объекта при возмущениях ионосферы, а также в высоких широтах. Получаемые по статистической модели параметры ионосферы, используемые при определении ионосферных задержек спутниковых сигналов, могут быть скорректированы с помощью самосогласованной физико- математической модели ионосферы. В качестве такой модели авторы предлагают использовать глобальную численную самосогласованную модель верхней атмосферы Земли UAM (Upper Atmosphere Model), учитывающую высыпания энергичных частиц и продольные токи в авроральных областях и адекватно воспроизводящую поведение ионосферы в высоких широтах при различных геофизических условиях. Ключевые слова: глобальные спутниковые навигационные системы, точность позиционирования, псевдодальность, ионосфера, математическое моделирование. Введение В настоящее время наблюдается существенное усиление зависимости транспортной инфраструктуры не только от функционирования ее наземной части, но и от космического сегмента, в особенности от глобальных спутниковых навигационных систем. К последним относятся ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система, Россия), GPS (Global Positioning System – система глобального позиционирования, США), Galileo (совместный проект Европейского союза и Европейского космического агентства), Бэйдоу (Китай). В России 2011 г. завершилось выполнение Федеральной целевой программы "Глобальная навигационная система ГЛОНАСС", начатое в 2001 г. В результате выполнения этой программы российская космическая навигационная система по своей точности, доступности и оперативности сравнялась с американской системой глобального позиционирования GPS на российской территории. При этом доступность навигационного поля системы ГЛОНАСС достигла 100 % как на территории России, так и в других странах. В 2012 г. начата реализация Федеральной целевой программы "Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012– 2020 гг.", в соответствии с которой планируется модернизация дополняющих комплексов системы, в частности системы высокоточного определения временных поправок 1 . Материалы и методы Наличие в свободном доступе (в том числе для гражданского применения) сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (на территории России – ГЛОНАСС) позволяет предоставлять новые сервисы и услуги как в коммерческом секторе, так и областях, подлежащих государственному регулированию. Член совета директоров ПАО "Навигационно-информационные системы" Д. А. Марков раскрывает возможности применения системы "ЭРА-ГЛОНАСС" в дорожном секторе и приводит данные о том, что более 55 % навигационного рынка приходится на автомобильный транспорт [1]. В соответствии с действующим техническим регламентом Таможенного союза "О безопасности колесных транспортных средств" транспортные средства, используемые для коммерческих перевозок пассажиров и перевозок детей, а также транспортные средства оперативных служб должны быть оснащены аппаратурой спутниковой навигации, а с 2017 г. установка 1 Федеральная целевая программа "Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012– 2020 гг. Общие показатели" : утв. постановлением Правительства Рос. Федерации от 3 марта 2012 г. № 189. URL: http://federalbook.ru/files/OPK/Soderjanie/OPK-9/V/Glonass.pdf.