Gps глонасс что это: ГЛОНАСС — Википедия – как работают и применяются, в чем отличия, что лучше?
это… Глобальные навигационные спутниковые системы. Что такое ГЛОНАСС и чем он отличается от GPS
Система ГЛОНАСС является крупнейшим навигационным комплексом, который позволяет отслеживать местоположение различных объектов. Проект, запущенный в 1982 г., по сей день активно развивается и совершенствуется. Причем работа ведется как над техническим обеспечением ГЛОНАСС, так и над инфраструктурой, позволяющей использовать систему все большему количеству людей. Так, если первые годы существования комплекса навигация посредством спутников использовалась преимущественно в решении военных задач, то сегодня ГЛОНАСС – это технологичный инструмент позиционирования, который стал обязательным в жизнедеятельности миллионов гражданских пользователей.
Глобальные системы спутниковой навигации
Ввиду технологической сложности реализации проектов глобального спутникового позиционирования на сегодняшний день полностью соответствовать этому названию могут лишь две системы – ГЛОНАСС и GPS. Первая является российской, а вторая – плодом американских разработчиков. С технической точки зрения ГЛОНАСС – это комплекс специализированного аппаратного оснащения, расположенного и на орбите, и на земле.
Для связи со спутниками используются специальные датчики и приемники, считывающие сигналы и формирующие на их основе данные о местоположении. Для расчета временных параметров применяются специальные атомные часы. Они служат для определения положения объекта с учетом трансляции и обработки радиоволн. Сокращение погрешностей позволяет обеспечивать более достоверный расчет параметров позиционирования.
Функции спутниковой навигации
В спектр задач глобальных систем спутниковой навигации входит определение точного местоположения наземных объектов. Помимо географического положения, глобальные навигационные спутниковые системы позволяют учитывать время, путь следования, скорость и другие параметры. Реализуются эти задачи посредством спутников, находящихся в разных точках над земной поверхностью.
Применение глобальной навигации используется не только в транспортной отрасли. Спутники помогают в поисково-спасательных операциях, выполнении геодезических и строительных работ, а также без них не обходится координация и обслуживание других космических станций и аппаратов. Военная отрасль также не остается без поддержки системы GPS. ГЛОНАСС-навигатор для подобных целей обеспечивает защищенный сигнал, предназначенный специально для авторизованной аппаратуры Министерства обороны.
Система ГЛОНАСС
Полноценную работу система начала лишь в 2010 г., хотя попытки ввести комплекс в активную работу предпринимались с 1995 г. Во многом проблемы были связаны с низкой долговечностью используемых спутников.
На данный момент ГЛОНАСС — это 24 спутника, которые работают в разных точках орбиты. В целом навигационную инфраструктуру можно представить тремя компонентами: космические аппараты, управляющий комплекс (обеспечивает контроль группировки на орбите), а также навигационные технические средства пользователей.
24 спутника, каждый из которых имеет свою постоянную высоту, распределены на несколько категорий. На каждое полушарие приходится по 12 спутников. Посредством спутниковых орбит над поверхностью земли формируется сетка, за счет сигналов которой определяются точные координаты. Помимо этого, спутниковый ГЛОНАСС имеет и несколько резервных объектов. Они также находятся каждый на своей орбите и не бездействуют. В круг их задач входит расширение покрытия над конкретным регионом и замена выходящих из строя спутников.
Система GPS
Американский аналог ГЛОНАСС – это система GPS, которая начинала свою работу также в 1980-е, но только с 2000 года точность определения координат сделал возможным ее широкое распространение среди потребителей. На сегодняшний день спутники gps гарантируют точность до 2-3 м. Задержка в развитии возможностей навигации долгое время была обусловлена ограничениями позиционирования искусственного характера. Тем не менее их снятие позволило с максимальной точностью определять координаты. Даже при условии синхронизации с миниатюрными приемниками достигается результат, соответствующий ГЛОНАСС.
Отличия между ГЛОНАСС и GPS
Между навигационными системами выделяется несколько отличий. В частности, есть разница в характере расстановки и движении спутников на орбитах. В комплексе ГЛОНАСС они движутся по трем плоскостям (по восемь спутников на каждую), а в системе GPS предусматривается работа в шести плоскостях (примерно по четыре на плоскость). Таким образом, российская система обеспечивает более широкий охват наземной территории, что отражается и в более высокой точности. Однако на практике краткосрочная «жизнь» отечественных спутников не позволяет использовать весь потенциал системы ГЛОНАСС. GPS, в свою очередь, поддерживает высокую точность за счет избыточного количества спутников. Тем не менее российский комплекс регулярно вводит новые спутники, как для целевого использования так и в качестве резервной поддержки.
Также применяются разные методы кодирования сигнала – американцы используют код CDMA, а в ГЛОНАСС – FDMA. При расчете приемниками данных для позиционирования российская спутниковая система предусматривает более сложную модель. В результате для использования ГЛОНАСС необходимо высокое потребление энергии, что отражается в габаритах устройств.
Что позволяют возможности ГЛОНАСС?
Среди базовых задач системы — определение координат объекта, способного взаимодействовать со спутниками ГЛОНАСС. GPS в этом смысле выполняет схожие задачи. В частности, рассчитываются параметры движения наземных, морских и воздушных объектов. За несколько секунд транспортное средство, обеспеченное соответствующим навигатором может вычислить характеристики собственного движения.
При этом использование глобальной навигации уже стало обязательным для отдельных категорий транспорта. Если в 2000-х распространение спутникового позиционирования относилось к контролю определенных стратегических объектов, то сегодня приемниками снабжаются морские и авиационные суда, общественный транспорт и т. д. В скором будущем не исключено и обязательное обеспечение ГЛОНАСС-навигаторами всех частных автомобилей.
Какие устройства работают с ГЛОНАСС
Система способна обеспечивать непрерывное глобальное обслуживание всех без исключения категорий потребителей независимо от климатических, территориальных и временных условий. Как и услуги системы GPS, ГЛОНАСС навигатор предоставляется бесплатно и в любой точке планеты.
Среди устройств, которые имеют возможность приема спутниковых сигналов, значатся не только бортовые навигационные средства и GPS-приемники, но также и сотовые телефоны. Данные о местоположении, направлении и скорости движения отправляются на специальный сервер по сетям GSM-операторов. В использовании возможностей спутниковой навигации помогает специальная программа ГЛОНАСС и различные приложения, которые занимаются обработкой карт.
Комбинированные приемники
Территориальное расширение спутниковой навигации обусловило сращивание двух систем с точки зрения потребителя. На практике устройства ГЛОНАСС нередко дополняются GPS и наоборот, что повышает точность позиционирования и временных параметров. Технически это реализуется посредством двух датчиков, интегрированных в один навигатор. На основе этой идеи и производятся совмещенные приемники, работающие одновременно с системами ГЛОНАСС, GPS и сопутствующей аппаратурой.
Кроме повышения точности определения географических координат такой симбиоз делает возможным отслеживание местоположения, когда спутники одной из систем не улавливаются. Минимальное количество орбитальных объектов, «видимость» которых требуется для работы навигатора, составляет три единицы. Так, если, например, программа ГЛОНАСС становится недоступной, то на помощь придут спутники gps.
Другие системы спутниковой навигации
Разработкой проектов, схожих по масштабам с ГЛОНАСС и GPS, занимается Европейский союз, а также Индия и Китай. Европейское космическое агентство планирует реализовать систему Galileo, состоящую из 30 спутников, что позволит добиться непревзойденной точности. В Индии планируется запуск системы IRNSS, работающей посредством семи спутников. Навигационный комплекс ориентируется на внутригосударственное использование. Система Compass от китайских разработчиков должна состоять из двух сегментов. Первый будет включать 5 спутников, а второй – 30. Соответственно, авторы проекта предполагают два формата обслуживания.
Система ГЛОНАСС – что это такое, поддержка ГЛОНАСС
Нет сегодня человека, который бы не слышал названия ГЛОНАСС. Однако не все до конца понимают, что это такое, по каким принципам функционирует, в каких сферах применяется. А ведь эта разработка очень полезна для безопасности на дороге, контроля бизнеса, связанного с перевозками, да и в жизни многие уже не могут без нее. Раньше использовалась американская система навигации, однако ГЛОНАСС понемногу завоевывает свое место на рынке.
Что такое ГЛОНАСС?
Под системой GLONASS понимают навигационный комплекс, позволяющий мониторить и отслеживать географическое положение объектов и высчитывать скорость их движения. Данной системой сейчас оборудуют гражданские и военные воздушные суда, корабли, баллистические ракеты, общественный транспорт, автомобили служб быстрого реагирования. Возможно, вскоре будет принят закон о необходимости устанавливать данный комплекс в автомобили, эксплуатируемые в России. В 2013 году власти уже обязали весь коммерческий и грузовой транспорт, передвигающийся по территории РФ, оснащать GLONASS.
Это российская система позиционирования, разработку которой начали еще в 1982 году в СССР, практически одновременно с американцами, разрабатывающими GPS. Все это время система ГЛОНАСС дорабатывалась и совершенствовалась. Первоначально ее применяли военные для специализированных задач. Тогда в комплекс входило всего 12 спутников. Однако, когда их число выросло до 24, они охватили уже всю планету.
Период 90-х годов негативно отразился на космической отрасли страны. Правительство урезало финансирование. К 2002 году в систему входило всего 7 космических аппаратов, которые могли обеспечить территорию РФ сигналами с минимальной доступностью. О земном шаре и вовсе речи идти не могло. Точностные характеристики комплекса были хуже некуда.
Все изменилось в 2002 году, когда президент и правительство наконец утвердили комплекс мероприятий, направленных на восстановление GLONASS. Мероприятия по улучшению, возрождению системы должны были длиться вплоть до 2012 года. Разработанная программа по реконструкции системы была рассчитана на 10 лет, которых хватило, чтобы восстановить и улучшить то, что было практически потеряно в 90-е.
В 2012 году запустили новую программу, направленную уже не на восстановление, а на улучшение, расширение, поддержание и активное внедрение системы в различные отрасли помимо военной. Сейчас в систему входят 29 спутниковых аппаратов, 24 из которых используются по прямому назначению, 1 проходит испытания, а 3 остаются в резерве. Помимо космического комплекса в GLONASS включены:
- Система, отвечающая за улучшение характеристик: точности, доступности, надежности.
- Наземная система, выполняющая радиоконтроль орбит спутников.
- Элементы, помогающие определять всемирное время, координаты X и Y, отслеживать процессии и колебания, длительность суток, а также модуль скорости вращения планеты.
- Аппаратура пользователей, состоящая из приемников и аппаратов обработки, необходимых для улавливания сигналов спутников системы и вычисления параметров.
Работы по улучшению технического обеспечения и инфраструктуры позволили внедрить систему в гражданскую жизнь общества. Даже сейчас деятельность по улучшению системы не прекращается: ученые делают ее более доступной, чтобы большее количество людей могло применять ее в жизни.
Знаменательные даты развития системы ГЛОНАСС:
| Дата | Событие |
| 1957 | Научные изыскания в области спутниковой навигации |
| 1967 | Первый навигационный спутник «Космос-192» |
| 1972 | Начало разработки системы GLONASS |
| 1982 | Запуск первого космического аппарата из системы GLONASS |
| 1993 | Опытная эксплуатация GLONASS для военных |
| 1995 | Штатная эксплуатация GLONASS для гражданских пользователей |
Если говорить о точности, то система ГЛОНАСС позволяет определить местонахождение объекта в диапазоне 3–5 м при хорошей погоде. Однако ученые работают над тем, чтобы увеличить точность до нескольких сантиметров.
С помощью данной системы можно:
- управлять транспортными потоками;
- контролировать перемещение ценных и опасных грузов;
- контролировать вылов рыбы;
- проводить организационные, технические мероприятия, направленные на обнаружение и установление географического положения людей, потерпевших бедствие в море, горах;
- проводить геодезические изыскания при проведении строительных работ, прокладке нефте- и газопроводов, установке ЛЭП.
Полный перечень возможностей применения GLONASS:
| Местоопределение | |
| Сферы деятельности, связанные с данными о местоположении | Мониторинг |
| Целевая реклама | Отслеживание местоположения людей, животных, имущества |
| Пространственно-ориентированный доступ к информационным ресурсам | Координация автотранспорта экстренных служб |
| Геопространственные информационные системы | Отслеживание перемещения ценных грузов |
| Совокупная информация об окружающем пространстве | Мониторинг состояния ж/д путей |
| Геодезия и картография | Строительство |
| Геодезические изыскания, съемки | Автоматизированное управление строительной техникой |
| Кадастровые работы, межевание земли | Строительство и ремонт дорог |
| Обновление и актуализация карт, планов | Прокладка коммуникаций |
| Поддержка проведения инженерных работ | Строительство и ремонт ж/д путей |
| Навигация | |
| Досуг и отдых | Наземный транспорт |
| Пеший туризм | Построение маршрутов |
| Рыбалка | Интеллектуальные транспортные системы |
| Лодочный спорт | Мониторинг состояния автодорог, мостов, ж/д путей |
| Построение маршрутов путешествий | |
| Сельское хозяйство | Авиация |
| Оптимизация процесса посадки, полива и сбора урожая | Заход и посадка по категории ИКАО |
| Улучшение эффективности опыления посевов | Маршрутная навигация |
| Обслуживание сельхозтехники | Повышение безопасности движения вертолетов |
| Навигация беспилотных летательных аппаратов | |
| Космос | Водный транспорт |
| Наблюдение за средствами выведения | Подход и маневрирование в портах |
| Точное определение орбит космических аппаратов | Навигация на внутренних водных путях |
| Определение местоположения космических аппаратов относительно солнца | Наблюдение и учет флота |
| Научные исследования и синхронизация | |
| Окружающая среда | Связь и синхронизация |
| Мониторинг деформации Земли | Синхронизация работы ЛЭП |
| Мониторинг параметров вращения планеты | Синхронизация средств связи и телекоммуникаций |
| Наблюдение за составом и состоянием тропо- и ионосферы | Всемирное скоординированное время |
| Мониторинг водных и лесных ресурсов | |
| Добыча полезных ископаемых | |
Поддержка ГЛОНАСС: что это такое и как работает?
Учитывая все вышесказанное, получается, что, используя ГЛОНАСС, любой человек получает возможность в нужный момент узнать о географическом положении наблюдаемого объекта: в какую сторону он движется и с какой скоростью. Оборудование ГЛОНАСС может быть установлено не только в воздушный, наземный и морской транспорт. Его можно устанавливать в современные гаджеты: смартфоны, планшеты, другую мобильную технику.Теперь разберемся, как работают приборы, поддерживаемые ГЛОНАСС: откуда берутся данные, как они анализируются и в каком виде поступают пользователю.
В систему включено 3 элемента:
- космический, в который входят спутники, находящиеся на околоземной орбите;
- управляющий, включающий координирующие станции и наземные антенны;
- клиентский, вобравший в себя оборудование для приема сигналов.
Космические летательные аппараты связаны друг с другом и со станциями на земле. Они беспрерывно определяют свое положение, отправляя закодированные сигналы на приемники, которые, собрав данные с ближайших летательных аппаратов, фиксируют время их получения. Рассчитывается расстояние до искусственных спутников, определяется положение с помощью координат. Чтобы точно определить свое положение, оборудование ГЛОНАСС должно поймать закодированные импульсы минимум от 4 спутников.
Поддержка на транспорте
Для контроля движения транспортных средств применяют специальные трекеры, настраиваемые на улавливание сигналов от максимального количества летательных аппаратов ГЛОНАСС, расположенных ближе всего.
Чтобы хранить, анализировать, обрабатывать полученную информацию, такие трекеры удаленно соединяются со спутниковой системой наблюдения за автотранспортом.
Принцип работы системы на авто выглядит так:
- Трекер следит и фиксирует постоянно меняющиеся координаты искусственных спутников системы в своей внутренней памяти.
- Далее трекер выходит в Сеть через встроенную сим-карту и пересылает все собранные данные на сервер, который в свою очередь сохраняет их в базу данных.
- Пользовательский интерфейс настроен таким образом, чтобы можно было анализировать сохраненные на сервере данные, выстраивать маршруты. Также он формирует отчеты о работе автомобилей, контролирует и проводит оценку деятельности водителей.
Исходя из потребностей и задач, требующих решения, к трекеру можно присоединять вспомогательное оборудование. Оно позволит удаленно подключаться к маршрутному компьютеру авто, следить за уровнем топлива, работой механизмов. Также можно установить датчики, реагирующие на сильные удары и перевороты авто. Эта опция предусматривает автоматический вызов экстренных служб при возникновении аварийной ситуации.
Поддержка системы в мобильных устройствах
Впервые смартфон, поддерживающий ГЛОНАСС, был выпущен компанией МТС в 2011 году. Хотя гаджет не смог завоевать рынок, сама идея приема сигналов, посылаемых отечественными спутниками, стала реализовываться другими производителями девайсов.
Первым, кто сделал это после мобильного оператора, стала компания Apple, а уже ее примеру последовали «Нокиа» и «Самсунг». Для пользователей внедрение российской системы в гаджеты прошло почти незаметно, так как в основном смартфоны не имеют отдельной кнопки, сигнализирующей о возможности использования ГЛОНАСС. Запуск и настройка модуля осуществляется через пункт меню «Геоданные», хотя ранее этот пункт назывался GPS, так как это была единственная подобная разработка.
Теперь же благодаря использованию GPS и ГЛОНАСС навигационные приложения, установленные на мобильных устройствах, обнаруживают больше искусственных спутников. Это значительно повышает точность определения местоположения на карте.
Принцип работы ГЛОНАСС в мобильных гаджетах такой же, как в автомобилях. Пользователю достаточно запустить поддержку спутниковой системы на своем устройстве, открыть приложение с картами и начать работу. Пользователь ставит на карте точку, где он находится, и задает точку, куда нужно отправиться. Приложение автоматически выстраивает подходящие маршруты и определяет расстояние, используя сигналы спутников.
Сравнение ГЛОНАСС и GPS
Данные системы имеют одинаковые цели, и принципы их работы очень схожи. Однако есть в системах и различия, например в расстановке и передвижении космических аппаратов. В российском комплексе они двигаются по 3 плоскостям, по 8 спутниковых аппаратов на каждой. В GPS по 4 спутника движутся на 6 плоскостях. Благодаря этому отечественный комплекс обеспечивает больший охват территории.
Российская разработка ГЛОНАСС по тем или иным причинам пока не полностью использует своего потенциала. А разработка американцев отличается избыточным количеством спутников, которые позволяют достигать высокой точности определения положения объекта.
Также в системах предусмотрены разные методы кодирования. В ГЛОНАСС коды более сложные, что подразумевает высокое энергопотребление оборудования, а это сказывается на его габаритах.
Сравнивать два комплекса сложно, ведь они давно работают в симбиозе. В российское оборудование ГЛОНАСС часто встраивают GPS и наоборот. Это позволяет в разы улучшить точность и скорость определения географического положения объектов. Например, некоторые смартфоны и планшеты используют сразу два комплекса.
Альтернативные системы
Россия и США разработали крупные навигационные комплексы, работающие сегодня, чем существенно повысили планку для остальных стран. Проекты, схожие с ними по масштабам, разрабатывают Евросоюз, Индия и Китай. Европейцы планируют внедрить систему «Галилео», в которую войдет 30 спутников. Если такой план будет реализован, то европейская разработка будет отличаться высокой точностью.
В Индии в скором времени планируется запуск спутниковой системы, состоящей из 7 аппаратов, которые будут использоваться для решения внутригосударственных задач.
Китайцы разрабатывают систему, состоящую из 2 сегментов. Первый включит 5 космических аппаратов, второй – 30. Авторы проекта предполагают, что такой комплекс будет использоваться как внутри страны, так и в мире.
Система ГЛОНАСС: что это такое и как работает
Рейтинг 5/5 (1 голосов)Принцип и схема работы системы спутниковой навигации GPS
Спутниковая навигация GPS давно уже является стандартом для создания систем позиционирования и активно применяется в различных трекерах и навигаторах. В проектах Arduino GPS интегрируется с помощью различных модулей, не требующих знания теоретических основ. Но настоящему инженеру должно быть интересно разобраться со принципом и схемой работы GPS, чтобы лучше понимать возможности и ограничения этой технологии.
Схема работы GPS
GPS – это спутниковая навигационная система, разработанная Министерством обороны США, которая определяет точные координаты и время. Работает в любой точке Земли в любых погодных условиях. GPS состоит из трех частей – спутников, станций на Земле и приемников сигнала.
История GPS
Идея создания спутниковой навигационной системы зародилась еще в 50-е годы прошлого столетия. Американская группа ученых, наблюдающая за запуском советских спутников, заметила, что при приближении спутника частота сигнала увеличивается и уменьшается при его отдалении. Это позволило понять, что возможно измерить положение и скорость спутника, зная свои координаты на Земле, и наоборот. Огромную роль в развитии навигационной системы сыграл запуск спутников на низкую околоземную орбиту. А в 1973 году была создана программа «DNSS» («NavStar»), по этой программе спутники запускались на среднюю околоземную орбиту. Название GPS программа получила в том же 1973 году.
Система GPS на данный момент используется не только в военной области, но и в гражданских целях. Сфер применения GPS много:
- Мобильная связь;
- Тектоника плит – происходит слежение за колебаниями плит;
- Определение сейсмической активности;
- Спутниковое отслеживание транспорта – можно проводить мониторинг за положением, скоростью транспорта и контролировать их движение;
- Геодезия – определение точных границ земельных участков;
- Картография;
- Навигация;
- Игры, геотегинт и прочие развлекательные области.
Важнейшим недостатком системы можно считать невозможность получения сигнала при определенных условиях. Рабочие частоты GPS лежат в дециметровом диапазоне волн. Это приводит к тому, что уровень сигнала может снизиться из-за высокой облачности, плотной листвы деревьев. Радиоисточники, глушилки, а в редких случаях даже магнитные бури также могут мешать нормальной передаче сигнала. Точность определения данных будет ухудшаться в приполярных районах, так как спутники невысоко поднимаются над Землей.
Навигация без GPS
Основным конкурентом GPS является российская система ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система). Свою полноценную работу система начала с 2010 года, попытки активно использовать ее предпринимались с 1995 года. Существует несколько отличий между двумя системами:
- Разные кодировки – американцы используют CDMA, для российской системы используется FDMA;
- Разные габариты устройств – ГЛОНАСС использует более сложную модель, поэтому повышается энергопотребление и размеры устройств;
- Расстановка и движение спутников на орбите – российская система обеспечивает более широкий охват территории и более точное определение координат и времени.
- Срок службы спутников – американские спутники делаются более качественными, поэтому они служат дольше.
Помимо ГЛОНАСС и GPS существуют и другие менее популярные навигационные системы – европейский Galileo и китайский Beidou.
Описание GPS
Принцип работы GPS
Работает система GPS следующим образом – приемник сигнала измеряет задержку распространения сигнала от спутника до приемника. Из полученного сигнала приемник получает данные о местонахождении спутника. Для определения расстояния от спутника до приемника задержка сигнала умножается на скорость света.
С точки зрения геометрии работу навигационной системы можно проиллюстрировать так: несколько сфер, в середине которых находятся спутники, пересекаются и в них находится пользователь. Радиус каждой из сфер соответственно равен расстоянию до этого видимого спутника. Сигналы от трех спутников позволяют получить данные о широте и долготе, четвертый спутник дает информацию о высоте объекта над поверхностью. Полученные значения можно свести в систему уравнений, из которых можно найти координату пользователя. Таким образом, для получения точного местоположения необходимо провести 4 измерения дальностей до спутника (если исключить неправдоподобные результаты, достаточно трех измерений).
Поправки в полученные уравнения вносит расхождение между расчетным и фактическим положением спутника. Погрешность, которая возникает в результате этого, называется эфемеридной и составляет от 1 до 5 метров. Также свой вклад вносят интерференция, атмосферное давление, влажность, температура, влияние ионосферы и атмосферы. Суммарно совокупность всех ошибок может довести погрешность до 100 метров. Некоторые ошибки можно устранить математически.
Чтобы уменьшить все погрешности, используют дифференциальный режим GPS. В нем приемник получает по радиоканалу все необходимые поправки к координатам от базовой станции. Итоговая точность измерения достигает 1-5 метров. При дифференциальном режиме существует 2 метода корректировки полученных данных – это коррекция самих координат и коррекция навигационных параметров. Первый метод использовать неудобно, так как все пользователи должны работать по одним и тем же спутникам. Во втором случае значительно увеличивается сложность самой аппаратуры для определения местоположения.
Существует новый класс систем, который увеличивает точность измерения до 1 см. Огромное влияние на точность оказывает угол между направлениями на спутники. При большом угле местоположение будет определяться с большей точностью.
Точность измерения может быть искусственно снижена Министерством обороны США. Для этого на устройствах навигации устанавливается специальный режим S/A – ограниченный доступ. Режим разработан в военных целях, чтобы не дать противнику преимущества в определении точных координат. С мая 2000 года режим ограниченного доступа был отменен.
Все источники ошибок можно разделить на несколько групп:
- Погрешность в вычислении орбит;
- Ошибки, связанные с приемником;
- Ошибки, связанные с многократным отражением сигнала от препятствий;
- Ионосфера, тропосферные задержки сигнала;
- Геометрия расположения спутников.
Основные характеристики
В систему GPS входит 24 искусственных спутника Земли, сеть наземных станций слежения и навигационные приемники. Станции наблюдения требуются для определения и контроля параметров орбит, вычисления баллистических характеристик, регулировка отклонения от траекторий движения, контроль аппаратуры на бору космических аппаратов.
Характеристики навигационных систем GPS:
- Количество спутников – 26, 21 основной, 5 запасных;
- Количество орбитальных плоскостей – 6;
- Высота орбиты – 20000 км;
- Срок эксплуатации спутников – 7,5 лет;
- Рабочие частоты – L1=1575,42 МГц; L2=12275,6МГц, мощность 50 Вт и 8 Вт соответственно;
- Надежность навигационного определения – 95%.
Навигационные приемники бывают нескольких типов – портативные, стационарные и авиационные. Приемники также характеризуются рядом параметров:
- Количество каналов – в современных приемников используется от 12 до 20 каналов;
- Тип антенны;
- Наличие картографической поддержки;
- Тип дисплея;
- Дополнительные функции;
- Различные технические характеристики – материалы, прочность, защита от влаги, чувствительность, объем памяти и другие.
Принцип действия самого навигатора – в первую очередь устройство пытается связаться с навигационным спутником. Как только связь будет установлена, происходит передача альманаха, то есть информации об орбитах спутников, находящихся в рамках одной навигационной системы. Связи с одним только спутником недостаточно для получения точного местоположения, поэтому оставшиеся спутники передают навигатору свои эфемериды, необходимые для определения отклонений, коэффициентов возмущения и других параметров.
Холодный, теплый и горячий старт GPS навигатора
Включив навигатор впервые или после долгого перерыва, начинается долгое ожидание для получения данных. Долгое время ожидания связано с тем, что в памяти навигатора отсутствуют либо устарели альманах и эфемериды, поэтому устройство должно выполнить ряд действий по получению или обновлению данных. Время ожидания, или так называемое время холодного старта, зависит от различных показателей – качество приемника, состояние атмосферы, шумы, количество спутников в зоне видимости.
Чтобы начать свою работу, навигатор должен:
- Найти спутник и установить с ним связь;
- Получить альманах и сохранить его в памяти;
- Получить эфемериды от спутника и сохранить их;
- Найти еще три спутника и установить с ними связь, получить от них эфемериды;
- Вычислить координаты при помощи эфемерид и местоположения спутников.
Только пройдя весь этот цикл, устройство начнет работать. Такой запуск и называется холодным стартом.
Горячий старт значительно отличается от холодного. В памяти навигатора уже имеется актуальный на данный момент альманах и эфемериды. Данные для альманаха действительны в течение 30 дней, эфемерид – в течение 30 минут. Из этого следует, что устройство выключалось на непродолжительное время. При горячем старте алгоритм будет проще – устройство устанавливает связь со спутником, при необходимости обновляет эфемериды и вычисляет местоположение.
Существует теплый старт – в этом случае альманах является актуальным, а эфемериды нужно обновить. Времени на это затрачивается немного больше, чем на горячий старт, но значительно меньше, чем на холодный.
Ограничения на покупку и использование самодельных модулей GPS
Российское законодательство требует от производителей уменьшать точность определения приемников. Работать с незагрубленной точностью может производиться только при наличии у пользователя специализированной лицензии.
Под запретом в Российской Федерации находятся специальные технические средства, предназначенные для негласного получения информации (СТС НПИ). К таковым относятся GPS трекеры, которые используются для негласного контроля над перемещением транспорта и прочих объектов. Основной признак незаконного технического средства – его скрытность. Поэтому перед приобретением устройства нужно внимательно изучить его характеристики, внешний вид, на наличие скрытых функций, а также просмотреть необходимые сертификаты соответствия.
Также важно, в каком виде продается устройство. В разобранном виде прибор может не относиться к СТС НПИ. Но при сборе готовое устройство уже может относиться к запрещенным.
Как работает система навигации ГЛОНАС-GPS
Что такое система ГЛОНАСС
Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС, GLONASS) — советская и российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Разработка ГЛОНАСС началась в СССР в 1976 году. Изначально система создавалась для военных нужд, но затем нашла гражданское применение. Её используют для управления транспортными потоками на всех видах транспорта, для контроля перевозок ценных и опасных грузов, для контроля рыболовства в территориальных водах, во время поисково-спасательных операций, для проведения геодезических съёмок, при прокладке нефте- и газопроводов, линий электропередач, в строительстве и т. д.
Где используют приёмники ГЛОНАСС
ГЛОНАСС оснащают гражданские и военные суда и самолёты, а также баллистические ракеты. Система в обязательном порядке устанавливается на общественном транспорте и в автомобилях экстренных служб, а в скором времени может быть принят закон, обязывающий оснащать ей все автомобили в стране. С 1 января 2013 года коммерческий и грузовой автотранспорт, эксплуатируемый на территории России, должен быть оснащён системами ГЛОНАСС.
Для чего предназначена система ГЛОНАСС
Основная цель ГЛОНАСС — определение местоположения (координат), скорости движения (составляющих вектора скорости), а также определение местоположения воздушных, наземных, морских объектов с точностью до одного метра. То есть любой объект (корабль, самолёт, автомобиль или просто пешеход) в любом месте в любой момент времени способен всего за несколько секунд определить параметры своего движения. Сигналы ГЛОНАСС принимают не только GPS-приёмники, бортовые навигаторы, но и мобильные телефоны. Информация о положении, скорости и направлении движения через сеть GSM-оператора отправляется на сервер сбора данных. Данная система обеспечивает глобальное и непрерывное навигационное обслуживание всех категорий потребителей круглогодично, в любое время суток, вне зависимости от метеорологических условий. В любой точке земного шара потребители имеют доступ к сигналам ГЛОНАСС на безвозмездной основе и без ограничений.
Сколько спутников имеет ГЛОНАСС
Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трёх орбитальных плоскостях с наклоном орбитальных плоскостей 64,8° и высотой 19 100 км. Гражданское применение системы ГЛОНАСС началось в 1993 году, к 1995 году на орбиту было запущено 24 спутника. К 2001 году число спутников из-за недостатка финансирования и выхода части из них из строя сократилось до шести. В 2010 году число спутников ГЛОНАСС увеличили до 26, основными являются 24, остальные резервные. В настоящий момент в системе ГЛОНАСС насчитывается 29 космических аппаратов, из которых 24 используются по целевому назначению, один — на этапе лётных испытаний, один — на этапе ввода в систему, три — в орбитальном резерве.
Какое количество спутниковых навигационных систем существует в мире
На сегодняшний день существует две системы глобальной спутниковой навигации.
Кроме российской, есть ещё американская система навигации NAVSTAR GPS. Отличие двух систем в том, что спутники ГЛОНАСС в своём орбитальном движении не имеют резонанса (синхронности) с вращением Земли. Благодаря этому они более стабильны и им не требуют дополнительных корректировок в течение всего срока активного существования, но при этом срок их службы заметно короче. Спутники ГЛОНАСС вращаются на высоте 19 100 километров над Землёй.
Приёмники ГЛОНАСС позволяют определить:
- горизонтальные координаты с точностью 50–70 м (вероятность 99,7 %),
- вертикальные координаты с точностью 70 м (вероятность 99,7 %),
- вектор скорости с точностью 15 см/с (вероятность 99,7 %),
- точное время с точностью 0,7 мкс (вероятность 99,7 %).
Каждый спутник передаёт сигналы двух видов: открытые с обычной точностью и защищённые с повышенной точностью. Первый вид сигнала доступен любому приёмнику ГЛОНАСС, второй — только авторизованной аппаратуре Вооружённых сил РФ.
Что такое GPS
GPS (англ. Global Positioning System — система глобального позиционирования, читается Джи Пи Эс) — спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположениe во всемирной системе координат WGS 84.
Позволяет в любом месте Земли (не включая приполярные области), почти при любой погоде, а также в космическом пространстве вблизи планеты определить местоположение и скорость объектов.
Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США. GPS состоит из трёх основных сегментов: космического, управляющего и пользовательского. Спутники GPS транслируют сигнал из космоса, и все приёмники GPS используют этот сигнал для вычисления своего положения в пространстве по трём координатам в режиме реального времени. Космический сегмент состоит из 32 спутников, вращающихся на средней орбите Земли. Управляющий сегмент представляет собой главную управляющую станцию и несколько дополнительных станций, а также наземные антенны и станции мониторинга, ресурсы некоторых из упомянутых являются общими с другими проектами. Пользовательский сегмент представлен тысячами приемников GPS. «GPS-приёмник» — это радиоприёмное устройство для определения географических координат текущего местоположения антенны приёмника.
GPS-навигатор
GPS-навигатор — устройство, которое получает сигналы глобальной системы позиционирования с целью определения текущего местоположения устройства на Земле. Устройства GPS обеспечивают информацию о широте и долготе, а некоторые могут также вычислить высоту. Аппаратная часть GPS-навигатор:
- GPS-чипсет — набор микросхем, в котором процессор — самая важная часть. Процессор обеспечивает работу всего устройства, а также обрабатывает спутниковый сигнал, поступающий от GPS-модуля, вычисляя координаты.
- GPS-антенна настроена на частоты, на которых передаются данные навигационных спутников.
- Дисплей для отображения информации.
- Оперативная память обеспечивает быстродействие навигатора.
- Память BIOS обеспечивает связь аппаратной и программной части.
- Встроенная Flash-память используется для хранения операционной системы, ПО и пользовательских данных.
ГЛОНАСС — что это такое и как работает эта система?
ГЛОНАСС – (аббр.: глобальная навигационная спутниковая система). Уже из самого названия этой системы становится понятно, что, во-первых, она охватывает всю поверхность земного шара (то есть является глобальной). Во-вторых, основными её задачами являются навигация и позиционирование, то есть определение с максимально возможной точностью местоположения любого объекта и времени. И, в-третьих, эта система использует в своей работе сигналы со спутника (точнее, одновременно с нескольких спутников).
История появления ГЛОНАСС.
Необходимость в разработке собственной системы навигации стала очевидной для советского руководства в начале 80-х годов двадцатого века. К тому времени американцы уже активно разворачивали свою систему GPS и отчётливо просматривались все преимущества её использования в военных целях.
В конце 1982 года на геостационарную орбиту был выведен первый спутник системы ГЛОНАСС.
Развитие орбитальной группировки спутников пришлось на трудное для страны время (перестройка, распад СССР, «лихие» 90-е). Именно поэтому необходимое для полноценного функционирования системы количество орбитальных аппаратов было сформировано только в начале 21 века. Тогда же сигналы со спутников стали доступны и устройствам гражданского назначения.
На данный момент на орбите находятся не только постоянно действующие спутники, но и аппараты, находящиеся в резерве и готовые в любую минуту заменить вышедшие из строя. На сегодняшний день точность определения местоположения объекта составляет несколько метров. После вывода на орбиту аппаратов для корректировки сигнала ожидается повышение точности позиционирования до 1 метра. К 2020 году точность определения координат не должна быть больше 0,6 метра, в последующем это значение должно уменьшиться до 0,1 метра.
Принцип действия системы ГЛОНАСС.
Для полного покрытия поверхности Земли спутниковым сигналом необходимо наличие на орбите 24 космических аппаратов. Каждый объект навигации должен постоянно «видеть» сигналы не менее чем четырёх спутников. Причём три из них будут отвечать за определение точного местоположения, а четвёртый – за определение времени. Большее количество спутников способно повысить точность позиционирования.
Ответ на вопрос, почему количество спутников при определении положения объекта должно быть не меньше трёх, даёт элементарная математика. Приёмное устройство способно с высокой степенью точности определить расстояние до спутника по его сигналу. По сигналам трёх спутников вычисляются три разные расстояния до одного и того же объекта.
Координаты всех космических аппаратов системы навигации известны. Именно соотношение координат спутников, участвующих в измерении, и расстояний от них до объекта позволяет весьма точно определить положение этого объекта на земной поверхности.
Естественно, если в поле зрения приёмника будет большее количество спутников, и в расчётах будет участвовать большее количество параметров, то точность от этого только возрастёт.
В чём отличие GLONASS от GPS.
Американская система позиционирования GPS и российская система ГЛОНАСС принципиально ничем друг от друга не отличаются. Они построены на одних и тех же физических и математических законах и используют похожее оборудование.
Появление фактически одинаковых систем (весьма дорогостоящих) в разных странах вызвано в основном необходимостью полной независимости в военной сфере.
Американская система GPS на сегодняшний день обладает чуть большей точностью в определении местоположения объекта. Разница в точности невелика и принципиального влияния на работу навигационных устройств не оказывает.
Преимуществом GLONASS является более уверенная работа по определению координат объектов в высоких широтах Северного полушария. Объясняется это тем, что вся система создавалась именно для России.
Ещё одним отличием системы ГЛОНАСС от GPS является большая стабильность положения космических аппаратов на орбите. Это избавляет российскую группировку спутников от регулярной коррекции положения. Данная характеристика более важна для специалистов и никакого влияния на работу всей системы она не оказывает.
Применение системы ГЛОНАСС в устройствах гражданского назначения
Навигационная система ГЛОНАСС, создававшаяся главным образом для военных нужд, в последнее время широко используется и в «мирных» целях.
- Навигационные устройства (автомобильные, морские, пешеходные и так далее) являются самыми распространёнными потребителями услуг системы ГЛОНАСС. Благодаря разработанным навигационным программам и составленным компьютерным картам стало возможным не только определять существующее местоположение объекта, но и рассчитывать необходимые маршруты следования и отображать их на виртуальных картах. В качестве дополнительных параметров маршрутов могут рассчитываться время в пути, время прибытия, пройденное расстояние и так далее. Практически все современные навигаторы могут работать с системой ГЛОНАСС.
- Для видеорегистрирующих устройств поддержка ГЛОНАСС является способом придания дополнительной достоверности фиксируемым событиям. Соответствующее программное обеспечение позволяет отображать на видео точные координаты объекта и время. Для транспортных средств возможно также отображение скорости движения.
- Радар-детекторы с модулем ГЛОНАСС могут выявлять системы фиксации нарушений ПДД по базам данных координат мест их установки. Преимуществом такого способа предупреждения является его высокая точность. Кроме того, некоторые комплексы ГИБДД, иначе как по координатам, выявить не получится.
Широкое распространение получили устройства, способные принимать и обрабатывать сигналы как от спутников системы GPS, так и ГЛОНАСС. Этим достигается увеличение точности предоставляемых сведений и более уверенная и надёжная работа всего устройства.
Видео о принципах работы самых крупных в мире навигационных систем.
Спутниковая система навигации — это… Что такое Спутниковая система навигации?
«Navstar-GPS», спутник второго поколения  | В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 14 мая 2011. |
Спутниковая система навигации — комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты) и времени, а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.
Основные элементы
Основные элементы спутниковой системы навигации:
- Орбитальная группировка, состоящая из нескольких (от 2 до 30) спутников, излучающих специальные радиосигналы;
- Наземная система управления и контроля (наземный сегмент), включающая блоки измерения текущего положения спутников и передачи на них полученной информации для корректировки информации об орбитах;
- Приёмное клиентское оборудование («спутниковые навигаторы»), используемое для определения координат;
- Опционально: наземная система радиомаяков, позволяющая значительно повысить точность определения координат.
- Опционально: информационная радиосистема для передачи пользователям поправок, позволяющих значительно повысить точность определения координат.
Принцип работы
Принцип работы спутниковых систем навигации основан на измерении расстояния от антенны на объекте (координаты которого необходимо получить) до спутников, положение которых известно с большой точностью. Таблица положений всех спутников называется альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приёмник до начала измерений. Обычно приёмник сохраняет альманах в памяти со времени последнего выключения и если он не устарел — мгновенно использует его. Каждый спутник передаёт в своём сигнале весь альманах. Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных геометрических построений, на основе альманаха, можно вычислить положение объекта в пространстве.
Метод измерения расстояния от спутника до антенны приёмника основан на определённости скорости распространения радиоволн. Для осуществления возможности измерения времени распространяемого радиосигнала каждый спутник навигационной системы излучает сигналы точного времени, используя точно синхронизированные с системным временем атомные часы. При работе спутникового приёмника его часы синхронизируются с системным временем, и при дальнейшем приёме сигналов вычисляется задержка между временем излучения, содержащимся в самом сигнале, и временем приёма сигнала. Располагая этой информацией, навигационный приёмник вычисляет координаты антенны. Все остальные параметры движения (скорость, курс, пройденное расстояние) вычисляются на основе измерения времени, которое объект затратил на перемещение между двумя или более точками с определёнными координатами.
В реальности работа системы происходит значительно сложнее. Ниже перечислены некоторые проблемы, требующие специальных технических приёмов по их решению:
- Отсутствие атомных часов в большинстве навигационных приёмников. Этот недостаток обычно устраняется требованием получения информации не менее чем с трёх (2-мерная навигация при известной высоте) или четырёх (3-мерная навигация) спутников; (При наличии сигнала хотя бы с одного спутника можно определить текущее время с хорошей точностью).
- Неоднородность гравитационного поля Земли, влияющая на орбиты спутников;
- Неоднородность атмосферы, из-за которой скорость и направление распространения радиоволн может меняться в некоторых пределах;
- Отражения сигналов от наземных объектов, что особенно заметно в городе;
- Невозможность разместить на спутниках передатчики большой мощности, из-за чего приём их сигналов возможен только в прямой видимости на открытом воздухе.
Применение систем навигации
Кроме навигации, координаты, получаемые благодаря спутниковым системам, используются в следующих отраслях:
- Геодезия: с помощью систем навигации определяются точные координаты точек
- Картография: системы навигации используется в гражданской и военной картографии
- Навигация: с применением систем навигации осуществляется как морская, так и дорожная навигация
- Спутниковый мониторинг транспорта: с помощью систем навигации ведётся мониторинг за положением, скоростью автомобилей, контроль за их движением
- Сотовая связь: первые мобильные телефоны с GPS появились в 90-х годах. В некоторых странах (например, США) это используется для оперативного определения местонахождения человека, звонящего 911. В России в 2010 году начата реализация аналогичного проекта — Эра-ГЛОНАСС.
- Тектоника, Тектоника плит: с помощью систем навигации ведутся наблюдения движений и колебаний плит
- Активный отдых: существуют различные игры, где применяются системы навигации, например, Геокэшинг и др.
- Геотегинг: информация, например фотографии «привязываются» к координатам благодаря встроенным или внешним GPS-приёмникам
Современное состояние
В настоящее время работают или готовятся к развёртыванию следующие системы спутниковой навигации:
GPS
Принадлежит министерству обороны США. Этот факт, по мнению некоторых государств, является её главным недостатком. Устройства поддерживающие навигацию по GPS являются самыми распространёнными в мире. Также известна под более ранним названием NAVSTAR.
ГЛОНАСС
Принадлежит министерству обороны России. Система, по заявлениям разработчиков наземного оборудования, будет обладать некоторыми техническими преимуществами по сравнению с GPS. После 1996 года спутниковая группировка сокращалась и к 2002 году практически полностью пришла в упадок. Была полностью восстановлена только в конце 2011 года. Отмечается малая распространенность клиентского оборудования. К 2025 году предполагается глубокая модернизация системы.
Бэйдоу
Развёртываемая Китаем подсистема GNSS предназначена для использования только в этой стране. Особенность — небольшое количество спутников, находящихся на геостационарной орбите. В настоящий момент выведено на орбиту Земли восемь навигационных спутников. Согласно планам, к 2012 году она сможет покрывать Азиатско-Тихоокеанский регион, а к 2020 году, когда количество спутников будет увеличено до 35, система «Бэйдоу» сможет работать как глобальная. Реализация данной программы началась в 2000 году. Первый спутник вышел на орбиту в 2007-ом.
Galileo
Европейская система, находящаяся на этапе создания спутниковой группировки. Планируется полностью развернуть спутниковую группировку к 2020 году.
IRNSS
Индийская навигационная спутниковая система, в состоянии разработки. Предполагается для использования только в этой стране. Первый спутник был запущен в 2008 году.
QZSS
Первоначально японская QZSS была задумана в 2002 г. как коммерческая система с набором услуг для подвижной связи, вещания и широкого использования для навигации в Японии и соседних районах Юго-Восточной Азии. Первый запуск спутника для QZSS был запланирован на 2008 г. В марте 2006 японское правительство объявило, что первый спутник не будет предназначен для коммерческого использования и будет запущен целиком на бюджетные средства для отработки принятых решений в интересах обеспечения решения навигационных задач. Только после удачного завершения испытаний первого спутника начнётся второй этап и следующие спутники будут в полной мере обеспечивать запланированный ранее объём услуг.
Основные характеристики систем навигационных спутников
| параметр, способ | СРНС ГЛОНАСС | GPS NAVSTAR | TEN GALILEO |
|---|---|---|---|
| Число НС (резерв) | 24 (3) | 24 (3) | 27 (3) |
| Число орбитальных плоскостей | 3 | 6 | 3 |
| Число НС в орбитальной плоскости | 8 | 4 | 9 |
| Тип орбит | Круговая (e=0±0.01) | Круговая | Круговая |
| Высота орбиты, КМ | 19100 | 20183 | 23224 |
| Наклонение орбиты, градусы | 64.8±0.3 | ~55 (63) | 56 |
| Номинальный период обращения по среднему солнечному времени | 11ч 15мин 44±5с | ~11ч 58 мин | 14 ч 4 мин. и 42 с. |
| Способ разделения сигналов НС | Частотный | Кодовый | Кодово-частотный |
| Несущие частоты радиосигналов, МГц | L1=1602.5625…1615.5 L2=1246.4375…1256.5 | L1=1575.42 L2=1227.60 L5=1176.45 | E1=1575.42 E5=1191.795 E5A=1176.46 E5B=1207.14 E6=12787.75 |
| период повторения дальномерного кода (или его сегмента) | 1 мс | 1 мс (С/А-код) | нет данных |
| тип дальномерного кода | М-последовательность (СТ-код 511 зн.) | Код Голда (С/А-код 1023 зн.) | М-последовательность |
| тактовая частота дальномерного кода, МГц | 0.511 | 1.023 (С/А-код) 10.23 (P,Y-код) | Е1=1.023 E5=10.23 E6=5.115 |
| Скорость передачи цифровой информации(соответственно СИ- и D- код) | 50 зн/с (50Гц) | 50 зн/с (50Гц) | 25, 50, 125, 500, 100ГЦ |
| Длительность суперкадра, Мин | 2,5 | 12,5 | 5 |
| Число кадров в суперкадре | 5 | 25 | нет данных |
| Число строк в кадре | 15 | 5 | нет данных |
| Система отсчета времени | UTS (SU) | UTS (USNO) | UTS (GST) |
| Система отсчета координат | ПЗ-90/ПЗ90.2 | WGS-84 | ETRF-00 |
| Тип эфемирид | Геоцентрические координаты и их производные | Модифицированные кеплеровы элементы | Модифицированные кеплеровы элементы |
| Сектор излучения от направления на центр земли | ±19 в 0 | L1=±21 в 0 L2=±23.5 в 0 | нет данных |
| Сектор Земли | ±14.1 в 0 | ±13.5 в 0 | нет данных |
Технические детали работы систем
Рассмотрим некоторые особенности основных действующих систем спутниковой навигации (GPS и ГЛОНАСС):
- Обе системы имеют двойное назначение — военное и гражданское, поэтому излучают два вида сигналов: один с пониженной точностью определения координат (~100 м) для гражданского применения и другой высокой точности (~10-15 м и точнее) для военного применения. Для ограничения доступа к точной навигационной информации вводят специальные помехи, которые могут быть учтены после получения ключей от соответствующего военного ведомства (США для GPS и России для ГЛОНАСС). В настоящее время эти помехи отменены, и точный сигнал доступен гражданским приёмникам, однако в случае соответствующего решения государственных органов стран-владельцев военный код может быть снова заблокирован (в системе GPS это ограничение было отменено только в мае 2000 года и в любой момент может быть восстановлено).
- Спутники GPS располагаются в шести плоскостях на высоте примерно 20 180 км. Спутники ГЛОНАСС (шифр «Ураган») находятся в трёх плоскостях на высоте примерно 19 100 км. Номинальное количество спутников в обеих системах — 24. Группировка GPS полностью укомплектована в апреле 1994-го и с тех пор поддерживается, группировка ГЛОНАСС была полностью развёрнута в декабре 1995-го, но с тех пор значительно деградировала. В 2011 году система ГЛОНАСС полностью восстановлена, количество спутников в группировке достигла 24 .В системе появился орбитальный резерв.
- Обе системы используют сигналы на основе т. н. «псевдошумовых последовательностей», применение которых придаёт им высокую помехозащищённость и надёжность при невысокой мощности излучения передатчиков.
- В соответствии с назначением, в каждой системе есть две базовые частоты — L1 (стандартной точности) и L2 (высокой точности). Для GPS L1=1575,42 МГц и L2=1227,6 МГц. В ГЛОНАСС используется частотное разделение сигналов, то есть каждый спутник работает на своей частоте и, соответственно, L1 находится в пределах от 1602,56 до 1615,5 МГц и L2 от 1246,43 до 1256,53.
- Каждый спутник системы, помимо основной информации, передаёт также вспомогательную, необходимую для непрерывной работы приёмного оборудования. В эту категорию входит полный альманах всей спутниковой группировки, передаваемый последовательно в течение нескольких минут. Таким образом, старт приёмного устройства может быть достаточно быстрым, если он содержит актуальный альманах (порядка 1-й минуты) — это называется «тёплый старт», но может занять и до 15-ти минут, если приёмник вынужден получать полный альманах — т. н. «холодный старт». Необходимость в «холодном старте» возникает обычно при первом включении приёмника, либо если он долго не использовался.
- Для подавления сигналов спутниковых навигационных систем используются передатчики активных помех. Впервые широкой общественности передатчики разработки российской компании «Авиаконверсия» были представлены в 1997 году на авиасалоне МАКС-1997.[1]
Дифференциальное измерение
Отдельные модели спутниковых приёмников позволяют производить т. н. «дифференциальное измерение» расстояний между двумя точками с большой точностью (сантиметры). Для этого измеряется положение навигатора в двух точках с небольшим промежутком времени. При этом, хотя каждое такое измерение имеет точность порядка 10-15 метров без наземной системы корректировки и 10-50 см с такой системой, измеренное расстояние имеет погрешность намного меньшую, так как факторы, мешающие измерению (погрешность орбит спутников, неоднородность атмосферы в данном месте Земли и т. д.) в этом случае взаимно вычитаются. Кроме того, есть несколько систем, которые посылают уточняющую информацию («дифференциальную поправку к координатам»), позволяющую повысить точность измерения координат приёмника до десяти сантиметров. Дифференциальная поправка пересылается либо с геостационарных спутников, либо с наземных базовых станций, может быть платной (расшифровка сигнала возможна только одним определённым приёмником после оплаты «подписки на услугу») или бесплатной.
В настоящее время (2009 год) существуют бесплатные американская система WAAS, европейская система EGNOS, японская система MSAS основанные на нескольких передающих коррекции геостационарных спутниках, позволяющих получить высокую точность (до 30 см).
Запланировано создание системы коррекции для ГЛОНАСС под названием СДКМ.
См. также
Примечания
Ссылки
Международный форум по спутниковой навигации Мероприятие, посвящённое вопросам спутниковой навигации
Мобильный ГИС для предприятий лесного хозяйства GPS навигация, контроль лесоустроительных данных по спутниковым снимкам, карта лесхоза, таксационное описание в мобильном телефоне.