Британская резервная навигационная система

Британская резервная навигационная система (англ. British Backup Navigation System, BBNS) — это комплекс наземных радионавигационных средств, разрабатываемый в Великобритании для обеспечения резервного и дополняющего источника позиционирования, навигации и синхронизации времени по времени (PNT) в случае отказа, подавления или вывода из строя глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), таких как GPS (США) и Galileo (ЕС). Система предназначена для повышения устойчивости критической инфраструктуры страны к сбоям в работе спутниковой навигации, вызванным природными явлениями, техническими неисправностями или целенаправленным воздействием.

История создания

Предпосылки

Необходимость создания резервной системы PNT осознавалась в Великобритании на протяжении 2010-х годов. Ряд инцидентов, включая сбои в работе спутников Galileo в 2019 году и случаи глушения GPS вблизи аэропортов, выявили уязвимость экономики и обороны страны, зависящих от точного времени и координат. В 2018 году правительство Великобритании опубликовало «Чёрную книгу» (Blackett Review), в которой указывалось, что потеря сигнала GPS на пять дней может обойтись экономике страны в сумму до 5,2 миллиарда фунтов стерлингов. В 2020 году был создан Совет по устойчивости PNT (PNT Resilience Council), координирующий разработку резервных решений.

Начало разработки

В 2022 году Министерство транспорта Великобритании (Department for Transport) объявило о начале конкурса на проектирование наземной резервной навигационной системы. В 2023 году был выбран консорциум во главе с компанией QinetiQ, в который вошли Ordnance Survey, BT Group, CGI и другие. Проект получил название «Британская резервная навигационная система» (BBNS). Финансирование первого этапа (демонстрация технологии) составило около 8 миллионов фунтов стерлингов. В 2024 году начались полевые испытания прототипов на юге Англии.

Технические принципы

Отличие от ГНСС

В отличие от спутниковых систем, BBNS базируется на сети наземных передатчиков, расположенных на известных геодезических точках. Сигналы передаются в диапазонах, отличных от спутниковых (например, в диапазоне УКВ или дециметровых волн), что делает их менее подверженными глушению и помехам. Система не требует приёма сигнала со спутников, что исключает задержки и проблемы с видимостью в городских каньонах или под землёй.

Принцип работы

BBNS использует метод псевдоспутников (pseudolites) или наземных радиомаяков, работающих по принципу измерения времени прохождения сигнала от нескольких передатчиков до приёмника. Для синхронизации передатчиков применяются атомные часы (рубидиевые или цезиевые) и оптоволоконные линии связи. Точность позиционирования в тестовом режиме составляет от 1 до 10 метров в зависимости от конфигурации сети и условий приёма. Система также обеспечивает синхронизацию времени с точностью до наносекунд.

Частотный диапазон

Для BBNS рассматривается использование диапазона 700–900 МГц (часть УВЧ-диапазона, ранее занятого аналоговым телевидением) или 2,4–2,5 ГГц (ISM-диапазон). Выбор обусловлен компромиссом между дальностью распространения, проникающей способностью и устойчивостью к помехам. В отличие от спутниковых сигналов, наземные сигналы BBNS не подвержены ионосферным задержкам.

Архитектура системы

Наземные передатчики

Планируется развернуть от 50 до 100 передатчиков на территории Великобритании, размещённых на вышках сотовой связи, радиомачтах или специально построенных опорах. Каждый передатчик оснащён:

• Рубидиевыми атомными часами с суточной стабильностью не хуже 1×10⁻¹².
• Модулем цифрового формирования луча (beamforming) для фокусировки сигнала.
• Системой резервного электропитания (аккумуляторы, дизель-генераторы).
• Защищённым каналом связи с центром управления (оптоволокно или спутниковая связь).

Центр управления

Центральный пункт управления (ЦУП) BBNS расположен в Фарнборо (графство Хэмпшир). Он отвечает за мониторинг состояния передатчиков, синхронизацию времени, коррекцию эфемерид и управление режимами работы. В ЦУПе установлены эталонные атомные часы, связанные с UTC (NPL) — национальным эталоном времени Великобритании.

Приёмники

Для работы с BBNS требуются специализированные приёмники, способные принимать сигналы наземных передатчиков. В отличие от гражданских GPS-приёмников, они не являются массовыми. Разрабатываются версии для:

• Критической инфраструктуры (энергосети, финансовые центры, связь).
• Транспорта (железные дороги, авиация, морские порты).
• Государственных служб (экстренные службы, оборона).

Применение

Защита критической инфраструктуры

Основное назначение BBNS — обеспечение непрерывности PNT для объектов, где сбой навигации или времени может привести к катастрофическим последствиям:

• Энергетика: синхронизация фаз в электросетях, управление автоматикой подстанций.
• Финансы: временная метка для биржевых транзакций, синхронизация серверов.
• Связь: синхронизация базовых станций 5G, сетей передачи данных.
• Транспорт: управление железнодорожными переездами, автоматическое торможение поездов, навигация в портах.

Резервирование для авиации

BBNS рассматривается как дополнение к существующим системам посадки (ILS, MLS) и навигации (VOR/DME). В случае глушения GPS вблизи аэропортов, пилоты смогут использовать наземные сигналы BBNS для захода на посадку. В 2024 году начались испытания на аэродроме в Боскомб-Даун.

Оборонное применение

Министерство обороны Великобритании проявляет интерес к BBNS как к средству, устойчивому к радиоэлектронной борьбе (РЭБ). Система может использоваться для навигации военной техники, беспилотников и подразделений в условиях, когда спутниковые сигналы подавлены или подменены.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Устойчивость к глушению: наземные сигналы сложнее подавить, чем спутниковые, из-за меньшей дальности и направленности.
• Независимость от спутников: не требуется орбитальная группировка, что снижает затраты на запуск и обслуживание.
• Высокая точность в локальной зоне: вблизи передатчиков точность может достигать дециметров.
• Возможность работы в помещениях и под землёй: сигналы проникают в здания и тоннели.

Недостатки

• Ограниченная зона покрытия: для покрытия всей территории Великобритании требуется плотная сеть передатчиков, что дорого.
• Необходимость специализированного оборудования: гражданские смартфоны и навигаторы не поддерживают BBNS.
• Зависимость от наземной инфраструктуры: передатчики уязвимы для физических атак, стихийных бедствий и отключений электроэнергии.
• Меньшая точность по сравнению со спутниковыми системами: в удалённых районах точность может снижаться до 50–100 метров.

Статус и перспективы

По состоянию на 2025 год, BBNS находится на стадии демонстрации технологии. Проведены испытания на юге Англии с участием 10 передатчиков. Полномасштабное развёртывание запланировано на 2027–2029 годы. Ожидается, что система будет интегрирована с другими резервными решениями, такими как eLoran (усовершенствованная радионавигационная система) и инерциальные навигационные системы. Бюджет проекта оценивается в 100–200 миллионов фунтов стерлингов на этапе развёртывания.

Критика

Некоторые эксперты отмечают, что BBNS дублирует функции существующих наземных систем, таких как eLoran, которая уже используется в Великобритании для морской навигации. Критики указывают на высокую стоимость и риск того, что система не будет полностью развёрнута из-за бюджетных ограничений. Также высказываются опасения, что BBNS может быть уязвима для кибератак на центр управления и линии связи.

Источники

• Blackett Review. «Satellite-Derived Time and Position: A Study of Critical Dependencies». UK Government Office for Science, 2018.
• Department for Transport. «UK Backup Navigation System: Feasibility Study». London, 2022.
• QinetiQ. «BBNS Technical Overview». Farnborough, 2023.
• Royal Academy of Engineering. «Resilience of the UK’s Positioning, Navigation and Timing Infrastructure». London, 2021.
• House of Commons Science and Technology Committee. «The UK’s Critical National Infrastructure: PNT Dependencies». 2023.