GPS vs ГЛОНАСС-мониторинг: в чем разница и что выбрать
Первоначально системы спутникового слежения, как в США, так и в СССР, разрабатывались под нужды военных для определения точных координат потенциальных целей поражения. Однако системы оказались весьма востребованными и в мирной жизни. В последние годы они распространились настолько, что почти каждый частный владелец автомобиля обзавелся навигатором или использует систему слежения, установленную в смартфоне. А для компаний, занимающихся перевозкой пассажиров, с 2012 года установка систем мониторинга является обязательной.
Что такое системы мониторинга GPS и ГЛОНАСС
Спутниковые системы мониторинга ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США) используются, в первую очередь, для определения местоположения подвижных объектов — автомобилей, поездов, самолетов. Основная функция любой системы — это непосредственно мониторинг, включающий определение координат, направление, скорость движения, расход топлива и т.д. Эта функция помогает водителю ориентироваться при движении в незнакомых ему районах, и при этом дает возможность логистическим компаниям контролировать допускаемые им нарушения — отклонения от маршрута, нецелевое использование транспортного средства, слив топлива, несоблюдение режима труда и отдыха. В некоторых системах предусмотрены такие опции, как включение зажигания только через СМС-сообщения, аудиоконтроль салона автомобиля, отключение зажигания при выезде из рабочей зоны. С помощью системы диспетчер может оперативно связываться с водителем во время движения. Для этого применяется система текстовых сообщений с обратной связью или голосовая связь с объектом.
Функция контроля используется также для учета передвижений транспорта, учета доставки грузов в определенные точки. Система дает возможность получать отчеты по стоянкам и движению, по пробегу, по расходу топлива, посещению зон, скорости, разгрузкам, пассажиропотоку и т.д. Отслеживаются практически все аспекты работы автомобиля и водителя.
Еще одна важная функция — обеспечение безопасности. Определение местоположения транспорта дает возможность быстро обнаружить угнанную машину. ГЛОНАСС/GPS-маячки системы обычно расположены в труднодоступных местах, так что угонщики в большинстве случаев не успевают обнаружить их и отключить. В случае аварии система сама подаст в службы спасения сигнал бедствия.
Как это работает? Принцип работы любой системы — ГЛОНАСС или GPS — основан на отслеживании и анализе временных и пространственных координат объекта. Установленный в нем трекер получает сигнал от спутников и сервисов глобальной беспроводной сети. Для получения такого сигнала автомобиль должен быть оснащен специальными модулями, автоматически вычисляющими координаты объекта, исходя из расположения спутников и вышек сотовой связи, находящихся от него на минимальном расстоянии. Все телеметрические данные или события, например авария, накапливаются в памяти трекера и через определенные временные интервалы передаются на сервер, оборудованный соответствующим ПО, или в виде СМС-сообщений на мобильное устройство.
Кроме ГЛОНАСС/GPS-трекера со встроенными GPS/GSM-модулями, оборудование систем спутниковой навигации в машине включает в себя микроконтроллер и память. Также в систему входит несколько датчиков (в зависимости от выбранных функций), GSM/GPS-антенны и программное обеспечение, позволяющее принимать отчеты через интернет.
Сфера применения систем спутникового мониторинга весьма широка. Кроме военной, она охватывает, в первую очередь, транспортную отрасль, включая пассажирские перевозки, грузоперевозки и логистику. Целесообразно использовать слежение и в горнодобывающей промышленности, при строительстве дорог, в работе служб безопасности и быстрого реагирования. В последние годы область применения расширяется — системы персонального спутникового мониторинга применяют для отслеживания перемещений людей, например, детей или стариков, и даже домашних животных.
Отличия GPS от ГЛОНАСС
И GPS, и ГЛОНАСС создавались для военных целей, но в США на 7 лет раньше по сравнению с ГЛОНАСС был снят запрет на ограничение точности для гражданских устройств. После снятия этого запрета система начала стремительно развиваться. В остальном принципы построения систем глобального позиционирования весьма схожи — на околоземную орбиту запускается определенное количество спутников, которые и передают сигнал принимающим устройствам для определения координат объектов. Достаточным количеством спутников считается 24 единицы.
Численность группировки космических аппаратов у ГЛОНАСС — 27 единиц, 24 основных и 3 резервных. При этом для покрытия территории России достаточно всего 18 спутников. По мнению аналитиков, увеличение количества спутников в ближайшие годы нецелесообразно [1] .
Космическая сеть GPS на сегодняшний день состоит из 32 спутников, 24 из которых основные, а 6 резервные. В будущем GPS планирует увеличить свою группировку до 48 спутников.
Расположение спутников в системах полностью отличается. Спутники GPS располагаются в шести плоскостях по четыре штуки в каждой на высоте 20 180 км с наклонением 55°. Спутники вращаются синхронно вращению Земли, для точного позиционирования поэтому требуется помощь корректирующих станций. На земле находится главная контрольная станция и 10 станций слежения. Три станции передают спутникам корректировочную информацию, а они распределяют ее на всю сеть.
Спутники ГЛОНАСС занимают три плоскости по 8 аппаратов на меньшей высоте — 19 140 км и с наклонением 64,8°. Спутники движутся асинхронно по отношению к Земле, это дает им более стабильное положение и облегчает управление. Наземный сегмент состоит из 14 станций, расположенных в России, и по одной в Антарктиде и Бразилии.
Частота сигнала. По сути, и ГЛОНАСС, и GPS передают обычные радиосигналы на определенных частотах. Спутники постоянно излучают навигационные сигналы двух типов:
- навигационный сигнал стандартной точности (СТ) в диапазоне L1 — 1,6 ГГц для ГЛОНАСС и 1,575 ГГц для GPS.
- навигационный сигнал высокой точности (ВТ) в диапазоне L1 и L2 — 1,2 ГГц (ГЛОНАСС) и 1,227 ГГц (GPS) [2] .
Получается, что хотя сигналы в обеих системах и разнесены по частоте, они передаются в очень близких диапазонах. Но зато методы кодирования сигналов используются совершенно разные. В ГЛОНАСС применяется более защищенный и более ресурсоемкий принцип «выделенной линии» FDMA. В GPS — устойчивый, менее защищенный и более экономичный кодированный множественный доступ CDMA.
Точность позиционирования. На сегодня погрешность в определении координат несколько ниже у системы GPS — от 2 до 4 метров. На территории США, Канады, Китая, Японии и стран благодаря работе станций, осуществляющих поправки дифференциального режима, погрешность снижается до 1–2 метров. Как ожидается, спутники последнего поколения GPS будут давать погрешность примерно в 0,6–0,9 м [3] .
У ГЛОНАСС погрешность позиционирования составляет 3–6 метров, но теоретически, система имеет возможность снижения этого показателя до 10 см [4] . Как обещают разработчики, этот параметр будет достигнут в 2020-х годах.
Доступность сигнала. ГЛОНАСС покрывает 100% территории РФ и примерно 70% территории всего земного шара [5] . GPS работает в любом месте Земли, исключая приполярные области.
По сути, обе системы могут быть взаимодополняемыми. Оптимальное решение — это именно спутниковый ГЛОНАСС/GPS-мониторинг транспорта. Недостатки систем взаимно нивелируются, и устройство выдает максимально точный и качественный результат. Большинство современных устройств оборудовано такими комплексными системами спутникового слежения.
Преимущества внедрения систем спутниковой навигации
Внедрение систем спутникового контроля существенно облегчает процесс управления предприятием, использующим в своей работе автотранспорт.
Во-первых, она дает возможность постоянного контроля. За пару кликов мышкой можно точно выяснить, где сейчас находится определенный водитель, почему произошла задержка рейса, соблюдается ли температурный режим при перевозке сложных грузов. Тайные отклонения от маршрута теперь попросту невозможны, и это может существенно повысить производительность труда.
Во-вторых, система позволяет снизить затраты. На основе статистических данных, полученных после анализа расстояния до объектов, скоростного режима и расхода топлива можно разрабатывать оптимальные маршруты передвижения, а значит, экономить топливо и время, снижать затраты на ремонт автотранспорта за счет его меньшей изношенности. Уменьшается количество простоев и объем холостого пробега и примерно на 20–30% увеличиваются обороты рейсов — потребность в расширении автопарка снижается.
Таким образом, система спутникового контроля топлива не позволит недобросовестным работникам сливать бензин и продавать его на сторону. Любой неустановленный расход будет зафиксирован системой слежения, а информация о нем передана собственнику. С помощью системы можно снизить и расходы на связь с водителем, поскольку в функционал уже заложена такая опция.
Стоимость сервиса GPS и ГЛОНАСС-мониторинга
Цена систем спутникового мониторинга складывается из нескольких составляющих — страны-производителя трекера, используемых систем навигации, качества комплектующих и наличия дополнительных функций.
Самыми дешевыми являются изделия китайского производства, цена здесь начинается чуть ли ни от одной тысячи рублей. Но при этом набор дополнительных функции у таких систем минимален, а срок службы и условия обслуживания далеки от приемлемых.
Европейские устройства более дорогие, от 5 000 рублей, но за эти деньги покупатель получает надежный и качественный прибор с большим количеством дополнительных опций и современным программным обеспечением. Единственная проблема в том, что иногда такое оборудование не адаптировано для российских условий.
Серьезную конкуренцию зарубежным производителям в последнее время составляют отечественные разработчики. По качеству и функциональности российские приборы практически не уступают импортным, а по цене гораздо выгоднее их, при этом они отлично работают в российских условиях. Цена на такие устройства начинается примерно от 2500 рублей.
Стоимость обслуживания системы определяется в основном тарифным планом и объемом возможностей. Дороже всего в обслуживании американские и европейские системы, при этом за доступ к истории перемещений приходится платить дополнительно.
Отечественные поставщики оказывают услуги по обслуживанию на более выгодных условиях — в среднем от 400 рублей в месяц. Кроме того, необходимо однократно заплатить за монтаж и подключение системы. Цена в этом случае зависит от набора подключаемых опций. В среднем стоимость подключения одного датчика составляет 1000–1500 рублей [7] .
Итак, установка системы спутникового мониторинга — это вполне реальная возможность обеспечения контроля над работой сотрудников компании и защиты автомобиля от угона. Окупается она достаточно быстро, к тому же на рынке можно найти устройства по вполне приемлемым ценам. Главное — правильно выбрать компанию, которая будет заниматься установкой и последующим сервисом.
- 1 http://nsn.fm/hots/chislo-sputnikov-glonass-uvelichat-vdvoe-analitiki-ne-uvideli-v-etom-smysla.php
- 2 https://allcamers.ru/stati/33-kak-stat-nevidimkoj-dlya-glonass.html
- 3 https://aboutspacejornal.net/космические-аппараты/искусственный-спутник-земли/спутник-связи/спутники-gps/
- 4 http://mssglonass.ru/articles/chem-otlichaetsya-glonass-ot-gps/
- 5 http://planet-today.ru/novosti/tekhnologii/item/71635-v-chem-otlichie-glonass-ot-gps
- 6 https://www.aviapanorama.ru/2018/05/navitglonass-forum/
- 7 http://www.control-transporta.ru/tseny/stoimost-uslug
Каадзе Анастасия Геннадьевна Ответственный редактор
Трекеры для мониторинга объектов на основе систем глобального позиционирования используются по большей части для контроля за транспортными средствами. Однако все чаще их стали применять для наблюдения за домашними животными и престарелыми людьми, отлучающимися из дома без сопровождения.
Где купить тахограф и сколько он стоит?
Контроль транспорта: технологии ГЛОНАСС и GPS для оптимизации транспортных расходов
Спутниковый мониторинг: обзор технологий, сферы применения
© 2023 АО «Аргументы и Факты» Генеральный директор Руслан Новиков. Главный редактор еженедельника «Аргументы и Факты» Михаил Чкаников. Директор по развитию цифрового направления и новым медиа АиФ.ru Денис Халаимов. Шеф-редактор сайта АиФ.ru Владимир Шушкин.
GPS и ГЛОНАСС в чем разница
Сегодня системы глобального позиционирования применяются во многих сферах от логистики до транспорта. GPS и ГЛОНАСС гарантируют передачу картографической информации, с их помощью определяется точное местоположение. Среди основных сфер применения данных систем следующие:
- Навигация в автомобиле. Обе системы широко используются в автомобильной навигации. Современные автомобильные навигаторы, системы GPS в смартфонах и встроенные системы навигации в автомобилях позволяют водителям определять свое местоположение на карте, строить маршруты и получать характеристики движения.
- Воздушная навигация и на море, эти системы имеют важнейшее значение для данных сфер транспорта. С их помощью пилоты и капитаны имеют возможность с высокой точностью определять положение судов в воздухе и на море, что в первую очередь важно для безопасности (снижается до минимума вероятность пересечения маршрутов судов).
- Научные исследования. Они используются в научных исследованиях, в частности при проведении геологических и геодезических работ. С их помощью специалисты могут точно установить местоположение и координаты, что очень важно для проведения измерений, создания карт и проведения исследований в окружающей среде.
- Сельское хозяйство и агробизнес. В сельском хозяйстве они используются для управления техникой, вычисления границ полей, высокоточного позиционирования сельскохозяйственных машин и повышения эффективности различных операций.
- Спорт и активный отдых. Они встраиваются во многие спортивные устройства, это могут быть беговые часы и велокомпьютеры, при помощи которых осуществляется построение маршрутов, определение расстояний, скорости и высоты.
- Безопасность и спасение. Они используются для обеспечения безопасности, позволяют точно определять местоположение людей или объектов в бедных условиях.
- Мобильные приложения. Они встроены в большинство современных смартфонов и планшетов, что позволяет приложениям определять местоположение владельца гаджета для различных целей, включая карты, социальные сети, погоду и т.д.
Кроме того, существует множество других сфер, в которых системы GPS и ГЛОНАСС находят применение, это: геология, строительство, телекоммуникации, археология и т.д.
Что собой представляют данные системы
GPS — это аббревиатура от словосочетания «Глобальная система позиционирования». Она представляет собой систему навигации специальной разработки, в которой задействовано различное оборудование, техника и программное обеспечение. В основе ее работы взаимодействие множества спутников, которые вращаются вокруг планеты и создают замкнутый контур отслеживания позиционирования. Она разработана и управляется США, при этом данная система позволяет оперативно определить местоположение, скорость и время в любой точке планеты и за ее пределами. В GPS спутниковое оборудование отвечает за передачу сигналов, после чего они принимаются специальными приемниками уже непосредственно на земле. GPS состоят из следующих компонентов:
- Спутники – GPS состоят из сетевых спутников, которые вращаются вокруг Земли на определенных орбитах. Всего в системе находится около 30 рабочих спутников, которые постоянно передают сигналы на поверхность Земли.
- Приёмники – это устройства принимающие сигналы от спутников, обрабатывают их, после чего становится возможным определить точное местоположение, скорость и время. Приёмники могут быть встроены в разные устройства, например, в смартфоны, автомобильные навигаторы, часы и другие.
- Контрольные станции – сеть станций обрабатывает данные со спутника и корректирует их положение, что позволяет достичь более высокой точности изображения.
GPS имеет широкий спектр применения, включая навигацию в авиации, морском и наземном транспорте, а также в личных устройствах для навигации на открытой местности, в космосе, геодезии, картографии и других областях, где важно знать точное местоположение.
В то же время ГЛОНАСС — это аббревиатура от словосочетания «Глобальная навигационная спутниковая система». Это система навигации российского производства, которая во многом аналогичная американской системе GPS. Система была разработана и управляется Российским космическим агентством «Роскосмос». Основные компоненты системы идентичны GPS, однако в данном случае используются российские спутники и оборудование.
GPS и ГЛОНАСС в чем разница
GPS и ГЛОНАСС — это 2-е разные системы, создали которые в разное время и по-разному, но у них сходные цели и функции. Вот некоторые особенности данных систем:
Происхождение и управление:
GPS разработана и управляется США. Оно было запущено в начале 1970-х годов и считается одной из первых спутниковых систем навигации.
ГЛОНАСС разработана и управляется Российским космическим агентством “Роскосмос”. Система начала разрабатываться еще в 1980-х годах.
Частоты сигналов:
GPS использует настройки импульсных сигналов для передачи информации до приемника.
ГЛОНАСС также использует свои частоты для навигационных сигналов.
Точность:
Система обеспечивает точность навигации, но точность может различаться в зависимости от условий использования и других факторов.
Географическое распределение:
GPS широко используется во всем мире, и его приемники работают на многих устройствах, включая смартфоны, навигаторы и другие.
ГЛОНАСС используется в основном в России и странах СНГ.
Системы обеспечивают надежные сигналы для навигации, и их приемники могут использоваться совместно для повышения точности. Многие современные устройства используют как GPS, так и ГЛОНАСС, чтобы определить более точное позиционирование и надежность сигнала.
Кроме GPS и ГЛОНАСС есть и иные системы навигации, такие как система BeiDou в Китае и система Galileo Европейского Союза. Некоторые современные приемники используют множество этих систем, чтобы повысить точность и надежность навигации. GPS и ГЛОНАСС – постоянно модернизируются и обновляются для обеспечения более высокой точности и надежности. Эти обновления включают в себя увеличение количества спутников, улучшение частотных характеристик и другие технические улучшения. Теперь более понятно, чем отличается gps от глонасс.
Сходства и различия
Так в чем отличие глонасс от gps? Несмотря на то, что обе системы достаточно похожи у них есть не только сходства, но и различия. Сходства следующие:
- Цель и функциональность. Основное это точное определение местоположения, скорости и времени в любой точке Земли.
- Обещаем систему обеспечения глобальных покрытий, которая позволит использовать их практически в любой точке мира.
- Основные компоненты. Обе системы включают в себя спутниковые приемники, приемники и контрольные станции.
- Точность – как GPS, так и ГЛОНАСС имеют высокую точность навигации, обычно до нескольких метров.
- Поддержка на устройствах. Различные современные устройства, такие как смартфоны, навигаторы, автомобильные системы и другие, такие как GPS, ГЛОНАСС, а также другие спутниковые системы.
Различия различие глонасс и gps следующие:
- Происхождение и управление:
- GPS разработан и управляется США.
- ГЛОНАСС разработан и управляется Россией.
- Число спутников:
- GPS состоит из около 30 рабочих спутников.
- ГЛОНАСС также состоит из около 30 спутников.
- Частоты сигналов:
- Системы используют разные сигналы для передачи информации приемникам.
- Географическое влияние:
- GPS широко используется во всем мире.
- ГЛОНАСС используется в основном России и странах СНГ.
- Системное сотрудничество:
- Некоторые современные приемники могут использовать обе системы для определения точности.
- Применение и охват:
- Системы можно применять в различных областях, но у них может быть разная степень надежности и качества работы в зависимости от страны и региона.
Это основные сходства и различия глонасс и gps. Если задаться вопросом что лучше глонасс или gps, то с учетом того, что количество спутников одинаковое, как и качество их работы, а также работы приемников, то они в принципе равнозначны. Однако если взять за основу безопасность стран, то наличие собственной системы — это серьезное преимущество. Поэтом для России, как самостоятельно страны ГЛОНАСС разумеется лучше. Важно, что эти системы играют решающую роль в обеспечении надежной навигации по всему миру и оказывают влияние на многие аспекты нашей повседневной жизни.
Отличие GPS от ГЛОНАСС
Задача систем GPS и ГЛОНАСС — определение координаты объекта на поверхности планеты, именно так переводится на обычный язык словосочетание “глобальное позиционирование”. Идея об использовании спутников для навигации наземного и морского транспорта появились сразу же после выхода на орбиту первого искусственного объекта. Получение практических доказательств, что спутник может длительное время находиться на геостационарной орбите активизировало поиски. В результате — появились спутники ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система), первый из которых выведен на орбиту в 1982 году.
Но реально работать система ГЛОНАСС начала в 2009 году, когда все 24 спутника включились в одну цепочку. Спутники находятся на трех орбитах на высоте около 19100 км. Наблюдение за наземными движущимися объектами обеспечивает погрешность в 3–6 метров.
Более точная американская система NAVSTAR GPS отличается большей точностью. 48 геостационарных спутников позволяют определить координату с погрешностью до 2–4 м. Система GPS (Global Positioning System) начала эффективно работать намного раньше — в 1993 году (первый спутник — в 1974 году). Разработана, как военная структура, GPS обеспечивает свободный доступ к данным всем желающим, установившим на свой транспорт приемник, или навигатор, настроенный на частоты системы. Прообраз GPS — военная система навигации Transit (NAVSAT) начала работу еще в 1964 году, обеспечивая точность позиционирования до 200 м с помощью 6 спутников.
Не все пользователи система навигации понимают, в чем отличие Глонасс от GPS. На бытовом уровне разница в точности позиционирования и скорости работы не ощущается. Но по многим параметрам системы отличаются, причем довольно значительно.
Отличие GPS от ГЛОНАСС
Обе системы работают по одному принципу, анализируя спектральное смещение сигнала по эффекту Доплера. Для одной и другой системы нужен на земле прибор, принимающий сигнал, чтобы его заметил спутник. Найти положение объекта, не оборудованного нужной аппаратурой, ни GPS, ни ГЛОНАСС не сможет.
Самые главные отличия:
- Спутники ГЛОНАСС находятся на асинхронных орбитах, по 8 в трех плоскостях, GPS — по 8 спутников на 4 геостационарных орбитах (неподвижно висят над определенной точкой поверхности). Не вдаваясь в подробности, отметим, что ГЛОНАСС отлично определяет координаты объектов во всех широтах, а у GPS наблюдаются сложности в полярных областях. Но выведение еще 24 спутников в перспективе должно решить эту проблему.
- Программное обеспечение GPS находится в легком доступе, стоимость навигаторов и других приборов с возможностью использования навигации по спутникам невысокая. ПО ГЛОНАСС представлено на рынке в чрезвычайно ограниченном количестве.
- Большое количество прикладных программ GPS позволяет неограниченно расширять сферу применения системы в разных отраслях.
- GPS работает при любой погоде, достаточно иметь под руками смартфон, или туристический трекер.
Некоторые производители навигаторов и систем спутникового мониторинга обеспечивают свои изделия возможностью работать с обеими системами одновременно. Это нивелирует недостатки и интегрирует положительные качества, позволяя всегда точно знать, где находится объект.
Преимущества спутниковых систем: GPS и Глонасс
В спутниковых системах GPS и ГЛОНАСС используется по 24 спутника, которые работают в постоянном режиме, и по 7 резервных. Гарантия получения требуемых данных составляет 100%. За объектом следят сразу несколько спутников, в зоне видимости которых он находится. По разнице во времени задержки сигнала и вычисляется положение в пространстве и скорость объекта относительно неподвижной системы координат на Земле. Следует учитывать, что вычисляет координаты не спутник, а приемник, установленный на объекте. Спутник передает только необходимую базу данных измерений.
Система GPS работает на частотах1575,42 МГц и 1224,60 МГц, передавая кодированный сигнал, который нельзя расшифровать, не располагая PRN-кодом. В этом — одно из преимуществ GPS мониторинга. Узкий частотный диапазон обеспечивает устойчивость от помех и гарантирует прием. Скорость передачи информации — 50 бит/с. Этого достаточно при уверенном приеме, но не хватает при пропавшем по разным причинам сигнале. В таком случае поиск спутника начинается заново, что замедляет определение координат.
ГЛОНАСС в Украине работает хуже, чем GPS. Этому есть свои объяснения. При передаче сигналов используются частоты 1602 и 1246 МГц при скорости передачи в тех же 50 бит/с. Передается информация по двум каналам, обычной и повышенной точности. Второй вариант доступный только для узкого круга авторизованных пользователей, например, военных и моряков флота РФ. Система непопулярна еще и потому, что навигаторов и трекеров с приемниками сигналов российского спутника в продаже мало.
Решения с использованием GPS от Микро Троник Украина
Компания “Микро Троник Украина” предоставляет выбор готовых решений для навигации и спутникового слежения за работой транспорта и спецтехники, а также разрабатывает решения индивидуально на основании системы навигации GPS. Выбор оправдан экономически и практически. Приборов разного рода и уровня на базе приемников GPS в продаже много, купить их можно по невысокой цене, в отличном качестве.
Отдельно стоит вопрос о надежности систем. Если время работы спутника ГЛОНАСС на орбите составляет 3–4 года, то американские находятся в строю вдвое дольше. Если в системе случиться сбой, то на восстановление работоспособности ГЛОНАСС потребуется намного больше времени, чем GPS. А потеря возможности контроля над работой транспорта и техники — это прямые убытки.
GPS, ГЛОНАСС и другие системы спутниковой навигации – что лучше?
Технологии спутниковой навигации стали привычным удобством для рядового пользователя. Ежегодно выпускаются миллионы устройств, поддерживающих работу с такими системами. Синонимом геопозиционирования стала GPS — первая глобальная система. Но есть еще отечественная ГЛОНАСС, европейская Galileo, а также загадочная Beidou из Поднебесной. А еще японская QZSS и индийская NavIC (IRNSS), которые являются региональными проектами, но в будущем имеют перспективы перерасти в глобальные системы.
GPS, ГЛОНАСС и Beidou созревали еще с середины второй половины прошлого века. Европейская программа по созданию глобальной навигационной системы была только утверждена в 1994 году, а до первых запусков прошло еще много лет. Идея спутниковой навигации посетила светлые головы инженеров после запуска первого спутника СССР. Было установлено, что сила сигнала от космического аппарата изменялась в зависимости от удаленности спутника за счет эффекта Допплера.
Первый спутник навигационной системы запустили США, и до нашего времени проект дошел под названием GPS. В СССР тоже работали над собственным решением — свой аналог советские инженеры назвали ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система). Если американская программа разрабатывалась планомерно, то развитие ГЛОНАСС столкнулось с проблемами из-за перестройки, а затем из-за нехватки финансирования. Beidou тоже прошла долгий путь становления, что вызвано кризисами.
GPS и ГЛОНАСС создавались, в первую очередь, как военные технологии со всеми вытекающими. Позднее доступ к ним открыли и для гражданских. Сейчас спутниковая навигация применяется в различных сферах жизнедеятельности человека и позволяет определять не только местоположение, но и параметры движения.
При этом для улучшения надежности и стабильности навигации страны объединяют усилия, правда, делают это группами. Так в GPS продвигается интеграция с Galileo, а ГЛОНАСС больше «дружит» с Beidou.
Коротко о принципе работы
Технология строится на измерении задержки сигнала от спутника к приемнику. Передача сигнала осуществляется в дециметровом диапазоне волн. Для точного определения координат на плоскости необходимо три спутника, а четвертый спутник помогает определить высоту.
Основные элементы системы:
- модуль приемника;
- спутник на околоземной орбите;
- наземная инфраструктура.
Система спутниковой навигации определяет координаты с точностью до десятков или даже сотни метров. Далее в игру вступают алгоритмы, устраняющие ошибки и погрешности. Вычисления помогают сократить погрешность до нескольких метров, а передовые решения — до нескольких сантиметров. Так как системы разрабатывались в первую очередь оборонными ведомствами, то повышенная точность в большинстве случаев предоставляется исключительно военным. В Galileo — на коммерческой основе.
Могут ли отключить GPS?
Теоретически, отключение пользователей из конкретных регионов или стран возможно. Отключение гражданского сегмента GPS американскими военными имело место во время локальных конфликтов. Соответственно, повторение подобных сценариев в будущем возможно. Не исключено, что союзная Galileo тоже может приостановить работу в отдельных зонах или увеличить погрешность до неприемлемых значений.
Если раньше это могло стать серьезной проблемой, то сейчас ГЛОНАСС и Beidou достаточно окрепли, чтобы стать полноценной альтернативой. Более того, в отдельных случаях эти спутниковые системы навигации работают лучше американского и европейского аналога. К тому же, большинство современных устройств оснащены приемниками двух типов, поэтому никаких существенных изменений для пользователей не предвидится.
Параметры основных спутниковых навигационных систем
| GPS | ГЛОНАСС | Beidou | Galileo | |
| Запуск первого навигационного спутника | 1960 | 1967 | 2000 | 2005 |
| Кол-во спутников | 32 | 25 | 49* | 26 |
| Наклонение орбитальных плоскостей | 55° | 64,8° | 55° | 56° |
| Высота орбиты (тыс. км) | 20,2 | 19,1 | 21,528 и 35,786 | 23,222 |
| Период обращения | 11 ч 58 мин | 11 ч 15 мин 44 с | 12 ч 53 мин 24 с | 14 ч 4 мин 45 с |
* В Beidou используются орбитальные группировки смешанного типа: 8 спутников на геостационарной орбите, 12 — на наклонных геосинхронных орбитах, 29 — на средних круговых орбитах.
Орбиты и спектр навигационных радиосигналов GPS:
Орбиты и спектр навигационных радиосигналов ГЛОНАСС:
Орбиты и спектр навигационных радиосигналов Beidou:
Орбиты и спектр навигационных радиосигналов Galileo:
На данный момент лучшую точность определения местоположения в глобальных масштабах обеспечивает GPS. При этом Galileo использует продвинутые разработки и в будущем может предложить более высокую точность.
ГЛОНАСС немногим уступает в точности GPS, но более надежна при работе в северных широтах.
Некоторые европейские страны из северных регионов многие годы использовали российскую спутниковую систему навигации вместо американского и европейского аналога, что говорит о многом.
Beidou интенсивно набирает обороты, и только в последние годы вырвалась в лидеры и оставила позади другие системы по количеству спутников. Помимо глобального охвата, китайская программа ориентирована также на собственный регион и улучшение мобильной связи. Кроме совершенствования аппаратной части важной составляющей является развитие алгоритмов устранения ошибок и погрешностей.
Региональные проекты
На данный момент существуют два региональных проекта, на базе которых в будущем возможно развертывание глобальных систем. Это японская QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) и индийская NavIC.
QZSS ориентирована на Тихоокеанско-Азиатский регион и на Японию. В рамках проекта уже запущены 4 космических аппарата, которые находятся на квазизенитных орбитах. В Японии система обеспечивает точность определения местоположения с погрешностью 2 м. Планируется расширение орбитальной группировки еще тремя спутниками.
Система также ориентирована на улучшение качества связи, передачу данных и текстовых сообщений. Одним из преимуществ японского проекта является работа с сигналом LEX (диапазон L6), обеспечивающим высокоточное позиционирование с сантиметровой точностью.
Орбиты и спектр навигационных радиосигналов QZSS:
NavIC ориентируется на пользователей Индии, а также охватывает территорию близлежащих стран и акватории Индийского океана — до 1500 км от границы страны. Особенность системы заключается в использовании одночастотной аппаратуры, которая, благодаря поправкам с использованием параметров ионосферной точечной сетки, выдает результаты, аналогичные двухчастотной аппаратуре.
Орбитальная группировка состоит из трех космических аппаратов на геостационарной орбите и четырех — на геосинхронной. В своем регионе NavIC работает точнее и быстрее GPS.
Орбиты и спектр навигационных радиосигналов NavIC:
Какие еще альтернативы есть
Определение местоположения объекта в пространстве возможно без спутниковых навигационных систем. Существует множество альтернатив, но на данный момент их точность и надежность недостаточны. В качестве примера можно назвать Location-based service (LBS) — эти технологии могут применяться там, где нет возможности работать со спутниковым сигналом. Те же сервисы могут использоваться для повышения точности вычисления местонахождения объекта, работая совместно с глобальными системами навигации.
Серьезным конкурентом глобальных спутниковых систем может стать проект Starlink, который разворачивает SpaceX. Если верить исследователям университета штата Огайо, ученые смогли добиться точности вычисления координат до 7,7 м. С ростом количества спутников погрешность снизится. Исследователи отмечают, что спутники Starlink находятся ближе к поверхности планеты, и сигнал от них более сильный. В частности это может снизить влияние помех и повысить надежность системы.
Подведем итоги
Сейчас многих волнует вопрос о том, что будет, если отключат GPS (и Galileo). Фактически, современные устройства поддерживают работу со всеми четырьмя системами сразу, поэтому никаких проблем из-за этого не возникнет. Исключением могут стать устройства с приемниками старого образца, которые были разработаны под GPS — в большинстве случаев это девайсы из 2000-х.
Современные устройства поддерживают работу со всеми четырьмя системами сразу, проблемы с навигацией могут возникнуть только у старых устройств.
В остальном же технологии развиваются, и постепенно появляются альтернативы глобальным системам спутниковой навигации.