„Не плаши моряка с морето, той от него сит живее.“

Морските диференциални подсистеми (МДПС) са специализирани наземно-космически структури, чиято основна цел е да повишат точността и надеждността на глобалните навигационни спътникови системи (ГНСС) – като GPS, GLONASS и Galileo – при корабоплаване и хидрографски проучвания. Докато стандартният ГНСС сигнал дава точност от около 5–15 метра, морските диференциални подсистеми (известни най-вече като DGPS / DGNSS) свеждат тази грешка до по-малко от 1–3 метра (а в близки разстояния и до сантиметри).

Морските диференциални подсистеми, използващи контролни коригиращи станции (ККС), започнаха да се използват широко в началото на 80-те години като средство за компенсиране на грешки, въведени изкуствено чрез селективен достъп до GPS системата. След премахването на последния през 2000 г. методът за диференциална корекция не е загубил своята актуалност и се използва за подобряване на точността на координиране на потребителите на море и река.
За да обедини усилията на световната общност, да осигури единство на подходите и техническите реализации на метода за диференциална корекция в морето, Международната асоциация на фаровите услуги (IALA) се съгласи да поеме ролята на координатор по технически въпроси. Тук е необходимо да се направи уговорка, че дейностите на IALA не се простират до вътрешните водни пътища на държавите, освен ако не е абсолютно необходимо.
IALA е международна техническа асоциация с не стопанска цел, основана през 1957 г., която обединява морски навигационни власти, производители, консултанти, както и научни и образователни институции от цял свят и им предлага възможността да обменят своя опит и постижения.

От основаването си IALA разработи няколко важни концепции и системи като:
– IALA морска бариерна система (IALA MBS);
– диференциална GPS система (DGPS);
– система за автоматична идентификация (AIS);
– УКВ система за обмен на данни (VDES);
– развитие на службата за контрол на трафика на плавателни съдове (VTS).
Един от документите, публикувани от IALA по темата за морските диференциални подсистеми (МДПС) се явява информационен бюлетин (masterlist) на референтни и предавателни станции в морския радио навигационен обхват (283,5–315 kHz, регион 1; 285–325 kHz, региони 2 и 3). Името на документа се променя, последната версия 1.8 от октомври 2021 г. е публикувана на уебсайта на организацията.

След това ще анализираме, доколкото е възможно, тенденциите на развитие на морската диференциална корекция през последните 10 години според данните, публикувани в бюлетина на IALA за 2021 г. Документи от предишни версии не са налични на сайта.
Първите важни и очевидни промени са изложени в преразглеждането на самия документ: в САЩ и Австралия всички DGPS услуги са спрени от юни 2020 г. Въпреки това Грузия, Египет и Куба са включени в бюлетина, Тайпе (Тайван, територията на Китай) е отделно подчертана, добавени са станции на Великобритания и Ирландия, а страните, които не предоставят диференцирана услуга, са премахнати. Въз основа на резултатите от сравнението на данни от предходни години, страните, които са спрели предоставянето на диференцирана услуга, са показани в табл. 1.

Таблица 1. Държави, които са прекратили диференцираното обслужване

Понятието „спряно обслужване на услугата“ не означава, че ККС са напълно изключени. Всяка държава има право да подава или да не подава актуална информация за състоянието на своите морски диференциални подсистеми (МДПС) на IALA. Някои станции работят в различни режими на излъчвана мощност, по график или по заявки, може да са в рутинна поддръжка и т.н. Документът съдържа неточности, предположения и бележки. Така за Англия и Ирландия в бележките се посочва, че през март 2022 г. всички станции са спрени, няма услуга в Нова Зеландия, а за латвийската станция във Вентспилс се отбелязва, че станцията не работи от няколко години. Изглежда, че липсата на данни се компенсира от информация, получена от асоциацията или аналитично (сила на полето, обхват) или от неофициални източници.
Нека разгледаме по-подробно някои от промените в данните за конкретни страни, дадени в табл. 2.

Таблица 2. Промени в ККС данните за избрани държави

По този начин към 2012 г. в света има повече от 530 работещи ККС. Въз основа на данни, различни от IALA, има по-малко от 400 станции, останали в експлоатация към 2021 г. ККС в сила в страните по света към средата на 2023 г. са показани на рис. 1.
Основният дял от изключените станции се пада на технологично развитите страни, като САЩ, Англия, Япония, които имат свои собствени национални спътникови съзвездия и предоставят широкообхватни услуги за диференциална корекция като SBAS. Някои от изключените континентални ККС на САЩ са преобразувани за предаване и излъчване на оповестителни сигнали. Почти всички континентални ККС на Русия не бяха включени в бюлетина, тъй като не отговаряха на спецификата на IALA.

Рис. 1. Местоположение на съществуващите ККС в света за 2023 г

Съществува тенденция за ограничаване на програмите за по-нататъшно внедряване на морски ККС, което косвено показва намаляване на интереса от страна на крайните потребители към услугата за диференциална корекция. Една от причините за това намаление е по-нататъшното развитие на методите и системите за глобална високопрецизна навигация като системите за сателитна диференциална корекция (SBAS), които в близко бъдеще и с голяма степен на вероятност ще изместят МДПС от пазара поради по-ниската ефективност на последните. Въвеждането на нови, обикновено предварително планирани, ККС е отбелязано в развиващите се страни и в райони на Световния океан, които не са оборудвани с тях. Също така, нови или модернизирани ККС декларират по-големи обхвати – до 550 км.
Дадените в бюлетина за диапазони на работещи ККС не са се променили като цяло, както и стойностите на изчислената напрегнатост на електромагнитното поле на границата на зоните от 75 до 100 µV/m.
Списъкът с типове изречения на стандарта RTCM, посочени като предадени за конкретни ККС, поражда съмнения. Според бюлетина само три украински ККС предават диференциални корекции чрез GNSS GLONASS.
Всъщност по-голямата част от ККС на Русия и част от ККС на Китай предават съобщения от тип 31, 32, 33 и т.н. Като основна информация представяме присвояването на типове съобщения в МДПС съгласно препоръките на RTCM 2.3 ( Таблица 3).

Таблица 3. Основни съобщения МДПС според RTCM 2.3

Така анализът на наличната информация от бюлетините на IALA с 10-годишен период потвърждава две тенденции в развитието на МДПС в страните по света: – първо, намаляването на високо точните навигационни услуги чрез морски диференциални подсистеми, базирани на ККС; – второ, увеличаване на обхвата на отделните станции чрез модернизиране на преносните системи.

В допълнение към горното трябва да се отбележи, че процесът на подобряване на съществуващите и разработване на нови сателитни навигационни технологии продължава. Понастоящем сателитните, широкообхватните и регионалните системи за диференциална корекция, използващи методите за кинематика в реално време Real Time Kinematic (RTK) и методите за точно позициониране на точки Precise Point Positioning (PPP), са получили най-голям тласък за развитие на „високо прецизно позициониране“). Извършва се техническо проучване за възможността за въвеждане на RTK и PPP методи в съществуващите MDPS и оценка на тяхната ефективност.
Друга посока за бъдещо развитие на МДПС е интегрирането им с други високо точни навигационни услуги и интегрирането в потребителското навигационно оборудване на възможностите на различни радио навигационни системи за далечно действие, включително елементи на изкуствени невронни мрежи и интелект за осигуряване на бъдеща навигация на безпилотни плавателни съдове.