Дзен
Телеграм
В давние времена на греческом острове Крит жил царь Минос. По его приказу в построенном архитектором Дедалом запутанном лабиринте обитало чудовище Минотавр — существо с телом человека и головой быка. Раз в девять лет Афины должны были отправлять на Крит семь юношей и семь девушек в качестве жертвы Минотавру. Сын афинского царя Эгея Тесей добровольно вызвался отправиться туда с целью убить чудовище.
На Крите Тесей поразил красотой и смелостью дочь Миноса — Ариадну. Она влюбилась в юношу и решила помочь. Ариадна обратилась за советом к Дедалу, и тот дал ей клубок ниток. Царская дочь тайно передала его Тесею.
Ариадна наказала герою привязать конец нити у входа в лабиринт и разматывать клубок по мере продвижения. Идя по следу, Тесей и его спутники смогли выбраться из запутанных коридоров. В лабиринте герой сразился с Минотавром, победил его и, следуя за нитью, вышел наружу вместе с остальными.
Из мифа следует, что нить — это практический инструмент, буквально помогающий найти выход из любого положения. Такой нитью может стать сегодня российская система сверхточного бесспутникового позиционирования и навигации «Ариадна».
В отличие от американской системы спутниковой навигации GPS и российского аналога ГЛОНАСС, отечественная экспериментальная разработка работает без спутников. Данное обстоятельство делает её устойчивой к спуфинговым (имитационным. — Прим. «Ридуса») атакам и преднамеренным помехам. Такое условие работы незаменимо там, где традиционные навигационные системы могут давать сбой.
Основой технологии являются наземные базовые станции-радиомаяки, передающие координаты приёмникам на борту беспилотников и других транспортных средств. Система корректирует их геопозицию без связи со спутниками благодаря алгоритму расчёта собственной разработки. Прототип наземной навигационной системы «Ариадна» успешно прошёл испытания при поддержке Фонда НТИ.
Пилотные испытания с использованием системы в ближайшее время будут запущены в ряде регионов России, в том числе в Самарской, Оренбургской, Сахалинской областях и Еврейской автономной области.
Советская система дальней навигации РСДН-20 «Альфа»
Радиотехническая система дальней навигации (РСДН) или фазовая радионавигационная система (РНС) «Альфа» — это советская система дальней радионавигации, введённая в эксплуатацию в 1972 году. Система предназначалась для определения координат самолётов, кораблей и подводных лодок в подводном положении. Она разрабатывалась параллельно с американской РНС «Омега».
При этом «Омега» стала первой в мире глобальной радионавигационной системой для воздушных судов. Она поддерживалась США и ещё шестью странами. «Омега» разработана по заказу ВМС США для нужд военной авиации. Разработка началась в 1968 году. Планировалось глобальное покрытие океанов с помощью восьми передатчиков с точностью определения местоположения, равной 4 милям (примерно 6,4 километра). Изначально система использовалась атомными бомбардировщиками в приполярных районах. Позже обнаружилось, что она может использоваться и подводными лодками.
Советская система «Альфа» состояла из четырёх передатчиков, излучавших последовательности сигналов длительностью 3,6 секунды на частотах 11,905, 12,649 и 14,881 килогерц. Радиоволны на таких частотах отражались от самых нижних слоёв ионосферы, поэтому в меньшей степени подвергались затуханию.
Приёмник измерял разность фаз сигналов от навигационных передатчиков и строил семейство гипербол. Подвижный объект мог определить своё местоположение, если не терял способность слежения за сигналами навигационных передатчиков. К 1999 году система модернизирована до точности определения места на 70% поверхности Земли не хуже 1,2–1,5 километра. Это было точнее американского аналога почти в четыре раза. Дальность действия составляла 10 тысяч километров от ведущей станции.
РСДН-20 обладала большой дальностью действия, скрытностью (поскольку на борту объекта не было передающих устройств) и возможностью работы на разных высотах.
И на солнце есть пятна
В РСДН-20 («Альфа»), как у любой сложной системы, действительно имелся ряд особенностей, которые можно было считать недостатками. Особенно в сравнении с современными спутниковыми системами.
Система использовала очень низкие частоты, а состояние ионосферы сильно влияет на распространение сигнала. Во время сильных возмущений — например, при высыпаниях релятивистских электронов или солнечных протонных событиях — затухание сигнала возрастает, а в высокоширотных трассах могут появляться заметные искажения из-за неоднородностей ионосферы. Это напрямую снижает дальность уверенного приёма и увеличивает погрешность определения местоположения, особенно на больших расстояниях от передатчика.
Станции системы довольно сложны в реализации и обслуживании. Данное обстоятельство повышало требования к квалификации персонала и надёжности оборудования.
Антенные системы станций — это физически крупные и относительно хрупкие элементы. Они могли стать мишенью в определённых оперативных сценариях.
Работа системы строилась на взаимодействии нескольких станций. Если нарушается связь между ведущей и ведомыми станциями, это сказывается на точности и стабильности навигационных данных.
Сегодня РСДН-20 стала историческим объектом. В последние годы она действительно фактически не используется для обычной навигации или связи, поскольку за десятилетия эксплуатации аппаратная часть неизбежно устарела. Сеть станций требовала постоянного внимания и ресурсов для поддержания в рабочем состоянии, а в современных условиях такие затраты стали менее оправданными.
Появились более точные и удобные системы в лице спутниковой навигации и радионавигационных сервисов, постепенно вытеснившие дальнюю низкочастотную навигацию, к которой относится РСДН-20. Одной из таких систем стала навигационная система «Ариадна».
«Ариадна» — не панацея, а руководство к действию
Она возникла как ответ на ряд острых технологических вызовов, связанных с зависимостью от спутниковой навигации (GPS, ГЛОНАСС) и необходимостью обеспечить надёжное позиционирование в сложных условиях.
Дело в том, что спутниковые системы обеспечивают покрытие на глобальном уровне, но имеют принципиальные ограничения. Сигнал может подавляться средствами радиоэлектронной борьбы (РЭБ), подвергаться спуфингу (подмене координат ложными сигналами), теряться в зонах радиотеней — в плотной городской застройке, тоннелях, горных районах. Всё это создаёт риски для навигации беспилотников, автономных транспортных средств и других мобильных объектов.
Традиционные системы обеспечивают точность в несколько метров. «Ариадна» же заявляет точность до 15–20 сантиметров, что в восемь и более раз превосходит показатели GPS. Такая детализация критически важна для задач, где ошибка недопустима. Например, при точном земледелии, аэрологистике или управлении роями беспилотников.
В условиях геополитической напряжённости и акцента на суверенитет в технологической сфере разработка отечественной системы без зависимости от зарубежных спутниковых группировок стала приоритетом.
Развитие средств радиоэлектронной борьбы и методов спуфинга требует создания навигационных систем, способных работать в условиях активного противодействия. «Ариадна» предлагает решение, которое не опирается на спутниковые сигналы и не может быть ослеплено глушением.
Разработчики видят потенциал «Ариадны» в самых разных сферах, в том числе в точном наведении беспилотников, корректируемых авиабомб и ракет даже в условиях подавления GPS или ГЛОНАСС.
При использовании «Ариадны» БПЛА принимает навигационные сигналы от наземных маяков. Для определения позиции обычно требуется минимум 3–4 видимых маяка. Система триангулирует положение по времени прихода сигналов. Связь односторонняя: маяки только вещают, дрон только принимает. Это снижает сложность и энергозатраты по сравнению с двусторонними радиоканалами типа спутниковой связи.
При этом в сельском хозяйстве система сможет обеспечивать автономную работу техники с сантиметровой точностью при внесении удобрений, посеве и уборке, отслеживании грузов на складах, в портах и на закрытых промышленных территориях.
В текущем году ожидается пилотный запуск системы в одном из регионов России в рамках экспериментально-правового режима и интеграция технологии в работу крупного агропромышленного комплекса. Проект реализуется в контексте концепции «Цифровое небо» — единой цифровой платформы для интеграции беспилотников, спутников и наземных систем мониторинга.
Однако главный минус системы заключается в необходимости развёртывания наземной сети радиомаяков. Это требует времени, ресурсов и логистики. Система привязана к району покрытия, поэтому вне зоны действия маяков навигация не сработает. При этом базовые станции становятся дополнительной целью для противника. Система требует серьёзной вычислительной мощности, из-за чего растут масса и энергопотребление аппарата.
Сеть радиомаяков на своей территории вполне возможна, но это не сделает систему глобальной. Поэтому только спутниковые системы позиционирования оправдывают определение «глобальные».
Если подвести итоги, то «Ариадна» возникла как ответ на комплекс вызовов: от физической ограниченности спутникового сигнала до необходимости обеспечить его безопасность и наделить объекты сверхточной навигацией в любых условиях.
Во всём мире уже есть аналогичные системы: американские eLoran, классическая VOR/DME для авиации (VORTAC), TACAN. Удастся ли России составить им конкуренцию, покажет только время.