- улучшением технических характеристик радионавигационных систем и навигационной аппаратуры потребителей;
- созданием развитой инфокоммуникационной инфраструктуры, предназначенной для оказания услуг, формируемых на основе ресурсов координатно-временной и навигационной информации.
4.1. Глобальная навигационная система ГЛОНАСС
Общие направления модернизации ГНС расширенного состава ГЛОНАСС определены в виде таких мер, как:
- повышение доступности и точности навигационных определений, улучшение сервиса, предоставляемого пользователям;
- повышение надежности и срока службы бортовой аппаратуры спутников и улучшение целостности системы;
- улучшение совместимости с другими радиотехническими системами; развитие дифференциальных подсистем.
Вновь запускаемые НКА "Глонасс-М" и "Глонасс-К" по сравнению со спутниками первой модификации (табл. 4.1) будут иметь следующие основные преимущества:
- более стабильный бортовой АСЧ, имеющий среднеквадратическое относительное отклонение среднесуточных значений частоты не хуже 
; погрешность (СКО) ЧВП составит 2,5 нс при прогнозе на 12 ч и 3,5 нс при прогнозе на 24 ч;
; погрешность (СКО) ЧВП составит 2,5 нс при прогнозе на 12 ч и 3,5 нс при прогнозе на 24 ч; - меньше уровень неучитываемых возмущений орбиты НКА, что позволит повысить точность определения и прогноза ЭИ;
- двухкомпонентный радионавигационный сигнал с частотным разделением (узкополосный и широкополосный) в диапазонах частот L1 1600 МГц и L2 1250 МГц;
- двухкомпонентный радиосигнал в диапазоне L3 1200 МГц с использованием кодового разделения.
Рассматриваются также возможности использования кодового разделения и передачи навигационных сигналов в диапазонах L1 1600 МГц, L2 1250 МГц и L5 1176 МГц. Предложена "Концепция развития навигационных сигналов глобальной навигационной системы ГЛОНАСС".
В связи с передачей дальномерного кода в диапазоне L2 (L3) в навигационном сообщении будет передаваться дополнительный параметр, характеризующий разницу аппаратных задержек дальномерных кодов в диапазонах L1 и L2 (L3). Кроме того, будет введен признак модификации НКА, а также признак ожидаемой секундной коррекции шкалы времени UTC (SU).
Таблица 4.1. Сравнительные характеристики КА системы ГЛОНАСС
Наименование КА | "Глонасс-М" | "Глонасс-К" |
| Годы использования | 2003-2018 | 2010...2020 |
| Срок активного существования, лет | 7 | 10-12 |
| Масса, кг | 1400 | 750 |
| Количество КА в групповом запуске: | ||
| на РН Протон | 3 | 6 |
| на РН Союз | 1 | 2 |
| Энерговооруженность, Вт | 1000 | 1000 |
| Количество гражданских сигналов | 2 | 3 |
Суточная нестабильность АСЧ,  | 1 | <1 |
| Дополнительные задачи | - | Система поиска и спасания |
В таблице 4.2 приведены также требуемые точностные характеристики радионавигационного поля ГЛОНАСС с учетом указанных изменений.
Таблица 4.2. Требуемые точностные характеристики радионавигационного поля ГЛОНАСС
Этап | "Глонасс-М" | "Глонасс-К" |
| Точность (СКП) определения положения, м | 3,5 | 1,4 |
| Скорости, м/с | 0,01 | 0,007 |
| Времени, нс | 6,7 | 2,7 |
В табл. 4.2 представлены соответствующие СКП определения пространственных координат потребителя в государственной системе координат и времени в системной шкале ГЛОНАСС за счет "космического сегмента" по сигналам с открытым доступом (без учета ошибок в среде распространения и ошибок приемной аппаратуры) в реальном времени в абсолютном режиме без использования информации от функциональных дополнений на любом суточном интервале времени на этапе штатной эксплуатации системы в пределах всей области обслуживания ГНС ГЛОНАСС при PDOP=2. В настоящее время требования этапа с КА "Глонасс-М" реализованы. Более совершенные характеристики будут реализованы после замены в ОГ КА "Глонасс-М" на КА "Глонасс-К" (затем "Глонасс-КМ") и модернизации наземного комплекса управления.
Уже осуществленная замена НКА "Глонасс" первой модификации на НКА "Глонасс-М" наряду с восстановлением группировки повысила точность и надежность глобальной навигации приземных и космических подвижных объектов.
Для полностью развернутой орбитальной группировки КА космического комплекса ГЛОНАСС должна быть обеспечена целостность навигационного поля с вероятностью 0,99 в соответствии с таблицей 4.3.
Таблица 4.3 Показатели реализации функции контроля целостности
"Глонасс-М" | "Глонасс-К" | |
| Зона действия | Россия | глобально |
| Время доставки | 10 c | 10 c |
Требования по целостности будут реализованы после введения в эксплуатацию системы дифференциальной коррекции и мониторинга.
4.2. Дифференциальные подсистемы космических радионавигационных систем
Повышение точности навигационных определений при использовании космических и наземных радионавигационных систем может быть достигнуто применением режима дифференциальных поправок, определяемых в точках, координаты которых известны с высокой точностью.
Дифференциальная подсистема должна состоять:
- из контрольно-корректирующих станций (ККС), осуществляющих контроль качества сигналов, определение дифференциальных данных (поправок) и их формирование для передачи (в состав ККС может входить геодезически привязанная опорная станция, метеостанция, и стандарт частоты и времени);
- из аппаратуры передачи дифференциальных данных (поправок);
- из приемной аппаратуры потребителей, обеспечивающей прием и учет дифференциальных поправок.
Частным случаем дифференциального режима является способ относительной навигации, который позволяет улучшить точностные характеристики штатных режимов РНС наземного или космического базирования. Наибольшее применение этот способ находит при решении задач взаимного координирования объектов, работающих по сигналам одной радионавигационной системы, когда не требуется знание точных абсолютных координат. При взаимном координировании группы объектов (кораблей, самолетов и др.) один из них определяется в качестве опорного, текущие абсолютные координаты которого принимаются за начало системы относительных координат и передаются по связному каналу на другие объекты, где определяются координаты относительно опорного объекта.
В относительных координатах доля систематической погрешности будет существенно сокращаться при уменьшении расстояния до опорного объекта и времени между обсервациями. В предельном случае погрешности относительного местоопределения ограничиваются инструментальными погрешностями приемоиндикаторной аппаратуры потребителей.
Разработка дифференциальных подсистем (функциональных дополнений) ГНС ГЛОНАСС и GPS осуществляется в соответствии с ФЦП "Глобальная навигационная система", в рамках которой предусматривалось создание трехуровневой дифференциальной системы, включающей:
- широкозонную дифференциальную подсистему (ШДПС - ДПС-1);
- специализированные региональные дифференциальные подсистемы (ДПС-2);
- специализированные локальные дифференциальные подсистемы (ДПС-3).
Выделение в структуре ЕДС трех иерархических уровней связано с необходимостью удовлетворения требований различных типов потребителей и с особенностями организации соответствующих средств функциональных дополнений. При этом структура и состав ДПС разных уровней существенно различаются, так же как и используемые в них способы и средства получения и доставки потребителям корректирующей информации.
Работы по созданию отечественной ШДПС космического базирования - Системы дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ) - проводятся ОАО "РКС" в рамках тем "Метрика-2015" и "СМ-ГЛОНАСС" ФЦП "Глобальная навигационная система".
СДКМ решает следующие задачи: формирование корректирующей информации; формирование информации о состоянии навигационных полей ГЛОНАСС; оперативная доставка потребителям корректирующей и информации и данных о состоянии навигационных полей ГЛОНАСС и др. (обеспечение целостности). Предполагается, что в состав СДКМ входят центр управления СДКМ, сеть опорных измерительных станций (ОИС), подсистема доведения корректирующей информации до потребителей в рабочей зоне СДКМ, наземные закладочные станции и подсистема информационного обмена. Система должна быть предназначена для широкого круга потребителей. Развернуто 13 ОИС -: Ленинградская обл. (Пулково и Светлое), Москва (ЦДКМ, Менделеево, 32 ГНИИ), Краснодарский край (Геленджик), Ставропольский край (Кисловодск), Красноярский край (Красноярск и Норильск), в Новосибирске, Иркутске, в Петропавловске-Камчатском - в Чукотском автономном округе (Билибино). Планируется расширение состава ОИС, а также создание в рамках СДКМ системы высокоточного позиционирования с точностью определения координат на дециметровом и сантиметровом уровне.
Проводятся предварительные работы по созданию региональных ДПС (РДПС) двух типов:
авиационных РДПС типа GRAS при использовании УКВ станций для передачи дифференциальных поправок и информации контроля целостности,
РДПС типа Еврофикс с использованием для этой цели передающих станций ИФРНС Чайка; эти РДПС могут использоваться всеми потребителями.
Применительно к локальным дифференциальным подсистемам наиболее проработаны вопросы построения морской ДПС (МДПС) для локальных прибрежных районов на базе существующих радиомаяков, работающих в диапазоне средних волн. По ним проводены ОКР и мероприятия по их развертыванию на побережье России и вдоль внутренних водных путей.
Вопросы создания авиационных локальных ДПС (АЛДПС), в отличие от МДПС, до настоящего времени находятся в стадии размещения на отдельных аэродромах.
4.2.1. Морские ДПС
Морские ДПС (МДПС) имеют максимальные дальности действия от контрольно-корректирующих станций (ККС) 250-300 км. МДПС включают одну ККС, аппаратуру удаленного управления и контроля, а также средство передачи данных. Морская ДПС использует в качестве средств линий передачи данных круговые средневолновые радиомаяки (РМ), работающие в диапазоне 300 кГц. При этом функция РМ по обеспечению определения радионаправления отменяется. Применяется манипуляция с минимальным фазовым сдвигом (MSK). Скорость передачи корректирующей информации устанавливается в зависимости от объема данных, требуемого времени их обновления и может составлять от 25 до 200 бит/с. В условиях функционирования GPS без селективного доступа Международная Ассоциация маячных служб (МАМС) рекомендует прибрежным странам Европейской морской зоны ограничить дальность действия передающих станций МДПС 200-ми км и установить скорость передачи корректирующей информации 100 бит/с для исключения возможности взаимных помех.
Для помехоустойчивого кодирования используются корректирующие коды Рида-Соломона.
Корректирующая информация МДПС передается в соответствии с общепринятым стандартом RTCM SC-104, разработанным первоначально для GPS специальным комитетом 104 (Special Commitee 104) Радиотехнической комиссии по мореплаванию (Radio Technical Commission for Maritime) США и поддержанным МАМС. Чтобы учесть использование дифференциального режима ГЛОНАСС, разработана версия 2.2 стандарта. На его основе подготовлен и в 2001 году введен в действие Государственной службой морского флота Минтранса России Стандарт отрасли "Формат передачи дифференциальных поправок по системам ГЛОНАСС/GPS", OCT 31.6.60-01. В настоящее время в Ростехрегулировании готовится к принятию национальный стандарт с тем же названием.
Прием поправок на кораблях и судах осуществляется с помощью приемников корректирующей информации, имеющих соответствующий интерфейс для сопряжения с навигационной аппаратурой потребителей (НАП) ГНС, либо исполненных в едином конструктиве с НАП.