Чем отличается ГЛОНАСС от GPS?

Вплоть до начала 2000-х годов в мире не существовало реальной альтернативы американской системе глобального позиционирования GPS. Однако с начала 2000-х годов на сцену вышла полузабытая отечественная система ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система), которая начала быстро развиваться, и к сегодняшнему дню стала серьезным конкурентом американской системы. Эти навигационные системы имеют ряд отличий и особенностей.

Можно выделить три ключевых отличия систем друг от друга:

• Численность группировки космических аппаратов – работу обеих систем обеспечивает по 24 спутника, также на орбитах находится несколько резервных аппаратов, в GPS предусмотрено увеличение спутников до 48;

• Расположение спутников – в GPS спутники занимают 6 плоскостей по 4 аппарата в каждой, в ГЛОНАСС – по 8 спутников в трех плоскостях. При этом спутники GPS синхронизированы с вращением Земли, спутники ГЛОНАСС вращаются независимо от Земли;

• Сигналы, передаваемые спутниками, разнесены по частоте (хотя некоторые сигналы в GPS и ГЛОНАСС передаются в близких диапазонах).

В остальном же обе системы очень похожи, они построены на единых принципах, поэтому обладают примерно одинаковыми характеристиками.

Отличия в работе и в точности позиционирования систем

На сегодняшний день погрешность определения координат у ГЛОНАСС несколько больше, чем у GPS: 3 — 6 метров против 2 — 4 метров. Использование сигналов от спутников сразу обеих систем резко повышает точность — средняя погрешность в этом случае не превышает 1,5 — 3 метров. Однако у ГЛОНАСС, в отличие от GPS, заложена возможность снижения погрешности вплоть до 10 см, которая будет достигнута в 2020-х годах.

У ГЛОНАСС есть и еще один недостаток — навигационный сигнал системы доступен не во всех точках мира. Однако и эта проблема в будущем будет разрешена строительством новых наземных станций и принятием иных технических решений.

В настоящее время очень многие производители наделяют свои навигаторы и системы спутникового мониторинга возможностью одновременной работы с сигналами GPS и ГЛОНАСС, поэтому недостатки систем относительно друг друга нивелируются, а пользователь получает более точный и качественный результат. И сейчас такой подход — работа сразу с обеими системами — является наиболее перспективным.

В чем отличия ГЛОНАСС от GPS

Аббревиатура ГЛОНАСС дословно расшифровывается как «Глобальная навигационная спутниковая система». Данная система спутниковой навигации, является российской. Она была разработана еще по заказу Министерства обороны СССР и заработала в 50-е годы прошлого столетия, в то время, когда в космос запустили первый спутник. Во время изучения сигналов со спутника, учеными было обнаружено, что при использовании их специальным образом, возможно определять свое местоположение по координатам, при этом с очень высокой для того времени точностью. За этим открытием последовали активные научные работы с целью разработать глобальную навигационную спутниковую систему.

В первые, ГЛОНАСС вышел на орбиту Земли лишь в 1982 году. В 90-х годах в этой системе уже был полный комплект спутников, в количестве 24-х штук. Тем не менее, в скором времени финансирование системы прекратилось и к 2001 году осталось лишь 6 спутников. Сегодня в России идет федеральная целевая программа по полной модернизации комплектации этой системы и восстановлению количества спутников на орбите.

Спутники системы ГЛОНАСС перемещаются по 8 спутников в 3-х плоскостях. Их траектория не синхронизирована с вращением Земного шара. Благодаря такому движению, спутники более стабильны и не нуждаются в корректировке. Но есть и значительный минус – их срок службы достаточно короткий, а их количества пока не достаточно для максимального использования системы.

Сигнал передается по частоте FDMA и применяется сложная модель вычисления на приемнике координат. Эта модель очень ресурсоемка для принимающего устройства, вследствие чего они имеют более мощный процессор и приемник, а это приводит к увеличению их габаритов.

Буквы GPS расшифровываются как «Global Positioning System», что в переводе означает «глобальная система позиционирования». Эта спутниковая система разработана в Америке. Она разрабатывалась по заказу американского Министерства обороны.

Первый спутник GPS был запущен на орбиту в 1974 году, спустя около 20-ти лет после появления самой идеи о спутниковой навигации. Еще через 20 лет, система GPS была принята на вооружение США и применялась для наведения ракет на наземные и воздушные цели. Но в наши годы эта система эффективно используется в мирных целях для определении точных координат различных объектов.

Но, тем не менее, условия получения сигналов GPS не могут гарантировать 100% точность, т.к. напрямую зависят от политики Минобороны Соединенных Штатов. GPSспутники перемещаются по 6-ти плоскостям на орбите, в каждой из которых по 4 спутника. Самих же спутников запущено и функционирует на сегодняшний день в избытке. В GPS применяется код CDMA, что позволяет уменьшить размеры приемника до размера наручных часов.

Краткие выводы:

1. Основное отличие GPS от ГЛОНАСС в «национальности». GPS – это американская спутниковая система, а ГЛОНАСС – российская.
2. Отличия в траекториях по плоскостям. Восемь спутников ГЛОНАСС перемещаются в трех орбитальных плоскостях, в GPS спутники движутся по шести разным плоскостям. ГЛОНАСС спутников пока недостаточно для максимальной эффективности, а GPS – полный комплект.

Чем отличается ГЛОНАСС от GPS

Такие «игрушки», как навигаторы, вошли в нашу жизнь недавно, но до сих пор пользователи знакомы с ними лишь на обывательском уровне, на основании неточных и неактуальных данных, домыслов и слухов. Однако разницу между двумя существующими видами систем геопозиционирования следует осознавать уже потому, что эти знания помогут выбрать лучшее из имеющегося и укрепить уже приобретенные сведения.

Определение

GPS – система навигации, разработанная Министерством обороны США в 1993 году.

ГЛОНАСС – отечественная система навигации. Первые разработки начались в 1982 году, однако ввиду заморозки проекта в 90-х из-за сложностей с финансированием, ГЛОНАСС был введен в эксплуатацию в 2009-м.

к содержанию ↑

Сравнение

Конечно, в таких вопросах во главу угла ставится точность. Различия в погрешкости измерений обеими системами небольшие, но они имеют место быть: у ГЛОНАСС этот показатель составляет 3-6 метров, у GPS – 2-4 метра. То есть теоретически GPS точнее своего конкурента почти в 2 раза, но на практике это не имеет значения.

Стоит также обратиться к истории, которая покажет нам, что ГЛОНАСС имеет более длинную и сложную историю благодаря тому, что в 1991-м распался СССР, а вместе с ним пропало и финансирование, поэтому ГЛОНАСС появился на 16 лет позже GPS.
Различны и физико-географические характеристики систем. Спутники GPS располагаются на орбите высотой 20,2 км, ГЛОНАСС – 19,1. Кроме того, спутники GPS имеют наклон орбиты, при котором качество приёма GPS-антенн в приполярных областях земного шара существенно ниже, чем ГЛОНАСС.

к содержанию ↑

Выводы TheDifference.ru

1. У GPS немного выше точность определения местоположения.
2. GPS появился раньше ГЛОНАСС.
3. Орбита спутников GPS расположена выше, чем орбита ГЛОНАСС.
4. В приполярных областях качество приёма GPS ниже.

Что выбрать – GPS или ГЛОНАСС?

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

НА ПЕРВЫЙ взгляд принцип действия спутниковой навигации довольно прост и сводится к решению не слишком сложной геометрической задачи. Если известны координаты нескольких спутников и точное расстояние от них до приемника, то вполне можно рассчитать местонахождение последнего. Расстояние до спутников автомобильный штурман высчитывает на основе сравнения времени между моментом излучения и моментом приема сигнала. Для корректной работы навигатору надо “поймать” минимум три спутника.

Пользуясь терминологией специалистов, система космического позиционирования состоит из трех сегментов. В первый входит орбитальная группировка навигационных космических аппаратов. Следующая часть включает в себя наземный комплекс управления спутниками. И третий сегмент – это сами навигационные приборы, в нашем случае – автомобильные.

Схема положения спутников на околоземной орбите называется альманахом. На его основе и проводятся геометрические вычисления. Разумеется, по мере движения автомобиля координаты приемника все время меняются, поэтому сигнал от спутников обновляется и перерасчитывается каждые несколько секунд. За счет этого можно отследить перемещения объекта, вычислить его скорость и пройденный путь.

Каждый навигатор держит в памяти альманах и после выключения. Это избавляет его от необходимости каждый раз искать спутники заново. Если прибор постоянно используется в течение дня, то привязка к спутникам осуществляется буквально в течение минуты. Это называется “горячим стартом”. Но при самом первом включении устройства или же если оно не использовалось в течение какого-то времени, поиск спутников может занимать десять-двадцать минут. Этот процесс получил название “холодный старт”.

GPS

История

ИДЕЯ создания системы глобального позиционирования NAVSTAR GPS (NAVigation Satellites providing Time And Range & Global Positioning System) возникла практически сразу после запуска первого советского спутника земли. Американские ученые под руководством директора лаборатории прикладной физики Ричарда Кершнера одновременно заметили, что частота сигнала от спутника меняется вместе с его перемещением и на этой основе можно вычислить как его координаты, так и свои собственные.

Уже в 1964 году в строй вступает первая американская навигационная система TRANSIT, у которой было сугубо военное назначение – с ее помощью c борта подводных лодок осуществлялись пуски баллистических ракет “Polaris”. Однако для гражданской навигации эта система не годилась. Точность определения координат неподвижного объекта у нее ограничивалась 50 метрами, а подвижного – в десять раз больше. Кроме того, TRANSIT не обеспечивал непрерывного определения координат из-за того, что спутник, находящийся на низкой орбите, был в поле зрения на конкретном участке планеты не более часа.

Чтобы исправить положение, в 1967 году был запущен спутник нового поколения с более высокой орбитой “TIMATION-I”, а через два года – “TIMATION-II”. В 1973 году обе эти системы были объединены в единую – NAVSTAR GPS. Первый тестовый запуск спутника, близкого к современному поколению, был осуществлен 14 июля 1974 года. Поначалу эта система также использовалась только военными. Предоставить гражданским организациям доступ к точному позиционированию помог печальный инцидент, когда в небе над Советским Союзом был сбит потерявший ориентацию южнокорейский “Боинг” с 269 пассажирами на борту. Тогда президент США Рональд Рейган разрешил использовать GPS не только в военных, но и в мирных целях, но точность определения для гражданских пользователей искусственно снизили.

Дальнейшее развитие программы было задержано катастрофой многоразового космического аппарата “Challenger” в 1986 году. Этот корабль помимо других задач должен был использоваться и для развертывания второй группы спутников проекта NAVSTAR GPS. Работы продолжились через пару лет. В 1990 году, во время операции “Буря в пустыне”, были временно отключены искусственные помехи, снижающие точность позиционирования для гражданских пользователей – военных приемников попросту не хватало. А в декабре 1993 года было принято окончательное решение о бесплатном предоставлении услуг GPS частным лицам.

Полностью система NAVSTAR GPS была готова в 1995 году, а через пять лет были сняты все ограничения в гражданском использовании, в результате чего точность позиционирования тогда выросла с 200 до 20 метров.

Технические особенности

Орбитальная группировка NAVSTAR GPS на сегодняшний день состоит из 32 спутников – 24 основных, которые обеспечивают полное покрытие земного шара, и восемь резервных. Максимально на орбиту можно вывести до 37 спутников этой системы. Космические объекты движутся на высоте 20.180 км по шести круговым орбитальным траекториям – по четыре спутника на каждую. Период их обращения вокруг планеты составляет 11 ч 58 мин.

Служба наземного обеспечения включает в себя порядка десяти станций слежения, разбросанных по разным частям света, и главной станции MCS (Master Control Station), которая находится на базе ВВС Шривер в американском штате Колорадо.

ГЛОНАСС

История

РАБОТЫ по созданию системы позиционирования в Советском Союзе начались одновременно с выводом на орбиту первого искусственного спутника Земли группой ученых во главе с известным деятелем науки Владимиром Котельниковым. Уже в 1958–1959 годах в нескольких ведущих НИИ страны начались масштабные исследования по этой проблеме, а в 1963 году начались работы по построению низкоорбитальной навигационной спутниковой системы “Циклон” (военный вариант) и “Цикада” (гражданский). Первый отечественный навигационный спутник “Космос-192” был выведен на орбиту в 1967 году. Одной из его особенностей было использование только одного спутника для определения координат. Впоследствии спутники системы “Цикада” оборудовались и приемниками для получения сигналов от объектов, терпящих бедствие.

Первый спутник собственно системы ГЛОНАСС был выведен на орбиту 12 октября 1982 года. Через 11 лет система была принята в эксплуатацию, а в 1995 году спутниковая группировка достигла оптимального количества – 24 объекта. Правда, из-за бедственного экономического положения в стране число работающих спутников сократилось, поэтому конкуренции заокеанскому комплексу GPS наша система составить не смогла. Серьезно взяться за возрождение ГЛОНАСС смогли лишь в 2001 году, когда была принята федеральная целевая программа “Глобальная навигационная система”. В то время она предполагала покрыть территорию России к 2008 году, а выйти на полную мощность – в 2010 году.

Технические особенности

Как и GPS, группировка ГЛОНАСС является системой двойного назначения – в первую очередь военного и лишь затем гражданского. На данный момент на орбите находятся 17 спутников, из которых два еще в стадии ввода в эксплуатацию. Объекты находятся на круговой геостационарной орбите на высоте 19.100 км. Время обращения спутника вокруг Земли занимает 11 ч 45 мин. Первоначально использовались спутники первого поколения ГЛОНАСС, срок службы которых составлял всего три года (последний был запущен в 2005 г.). Кроме того, в 2003 году начался запуск модернизированных моделей ГЛОНАСС-М, они служат по семь лет. На очереди последний проект – ГЛОНАСС-К, срок службы его спутников 10 лет, они излучают сигналы разных типов, в том числе совместимые с GPS. Первый запуск спутников третьего поколения намечен в 2010 году. Чтобы охватить весь земной шар, группировке потребуется 24 рабочих спутника и еще несколько резервных.

Наземный сегмент состоит из нескольких квантово-оптических измерительных и командно-измерительных пунктов, расположенных по всей территории России, а также командного пункта в Москве. Что касается гражданских наземных пользователей, в частности автомобилистов, то их процент на данный момент ничтожно мал в сравнении с владельцами GPS-навигаторов.

Европа и Азия

“Galileo”

ЕВРОПЕЙСКИЙ навигационный проект, который отличается своей сугубо гражданской направленностью. Он не принадлежит государственным и военным структурам. Разработкой занимается Европейское космическое агентство, в которое входит 18 стран. По замыслу создателей, система должна заработать на полную мощность в 2013 году. Тогда на орбите должно находиться 30 спутников – 27 работающих и три резервных. Общая стоимость проекта составляет 3,8 млрд евро.

Планируется, что точность бесплатного определения координат составит примерно один метр, а в коммерческом режиме – и вовсе 10 сантиметров. Кроме того, системой “Galileo” смогут пользоваться летчики, моряки, спасатели и агенты правительственных служб.

Первый спутник был выведен на орбиту 28 декабря 2005 года с помощью российского носителя “Союз-ФГ”. Что касается дальнейшего развития системы, то финансовые проблемы начались у Европейского космического агентства еще больше года назад, когда проект чуть не провалился из-за разногласий в схемах его финансирования. Нынешний экономический кризис поставил “Galileo” под еще большую угрозу. На данный момент говорить о его использовании в автомобильной навигации не приходится.

“Beidou”

КИТАЙСКИЙ вариант спутниковой навигационной системы. Само название означает “Северный ковш”, то есть созвездие Большой Медведицы. Система работает с 2000 года, за это время на орбиту выведено пять спутников. В будущем году планируется запустить еще 12 объектов. Всего же, по замыслу китайских властей, в космосе должно находиться около 30 спутников. Ожидается, что в полной мере группировка заработает уже в 2010 году.

Система должна стать бесплатной для гражданских пользователей и быть совместимой с ГЛОНАСС и GPS.

IRNSS

ИНДИЙСКИЙ проект (Indian Regional Navigation Satellite System), рассчитанный на покрытие самой страны и некоторых сопредельных государств. Всего на геосинхронную орбиту к 2011 году планируется вывести семь спутников. Система является государственной, а навигационные приборы будут разрабатываться и изготавливаться местными компаниями.

Коллеги-соперники

ЧТОБЫ наглядно представить сходства и различия автомобильных навигационных приборов, давайте сравним два устройства, близких по типу, функциям, размерам и ценовой категории. Одно из них разработано американской фирмой – крупнейшим поставщиком средств навигации, другое является детищем отечественной компании. Итак, заокеанский “Garmin nuvi 5000” против российского “Glospace SGK-70”.

Прибор от “Garmim”, как и все аппараты этой фирмы, использует исключительно спутники системы GPS. Устройство “Glospace” – первый в мире бытовой автомобильный навигатор, который может одновременно принимать сигналы от двух систем-конкурентов – ГЛОНАСС и GPS.

Что касается собственно навигации, то возможности аппаратов примерно равны. Многое тут зависит от встроенной программы-штурмана. Собственный гарминовский софт справедливо считается одним из лучших в мире. Он полностью русифицирован и использует русскоязычные карты “City Navigator NT”. Первоначально устанавливаемая на “Glospace SGK-70” программа “ПалмГИС ГЛОНАСС/GPS” от компании “Киберсо” менее наглядна и удобна, но в последнее время на аппарат ставится программа АВТОСПУТНИК от компании “Навигационные системы”, которая умеет работать с обеими спутниковыми системами. По своим возможностям и удобству интерфейса она может потягаться со знаменитым заокеанским софтом, а кроме того, способна работать с дорожными пробками, что гарминовские разработчики считают излишним для российских реалий.

О технической начинке “Garmin” традиционно не сообщает, многозначительно называя ее “абсолютно достаточной для всех задач”. Зато про российский аппарат известно, что оснащен он сразу двумя спутниковыми приемниками – 12-канальным ГЛОНАССовским и 20-канальным GPS-прибором. Теоретически это должно обеспечивать лучшую работу со спутниками, но рядовой автомобилист при прямом сравнении вряд ли найдет различия в поведении обоих навигаторов.

В общем и целом, приборы достаточно похожи, и однозначный выбор в пользу той или иной системы пока что сделать нельзя, да и особой необходимости в этом нет. Если все системы легальны и бесплатны, то при подборе навигатора следует руководствоваться собственными предпочтениями в пользу размера, сервисных функций и эргономики. А к месту назначения вас приведет практически любой современный навигатор. Кстати, есть сведения, что АвтоВАЗ в будущем году собирается устанавливать на свои автомобили мультимедийные навигационные устройства, одновременно использующие ГЛОНАСС и GPS. Предполагается, что их будут совместно производить российская компания “АвтоАудиоЦентр” и китайская “Shenzhen Hangsheng Electronics”. Основываясь на хорошей репутации этих фирм, можно предположить, что это навигационное оборудование будет достаточно качественным. Весь вопрос только в его стоимости.

ВЫБИРАТЬ ИЛИ НЕТ?

ГОВОРЯ прямо, рядовому российскому автомобилисту должно быть все равно, какая система применяется его навигатором. В идеале он даже не должен лишний раз забивать себе этим голову, потому что для гражданских лиц обе спутниковые группировки абсолютно равнозначны. Как и GPS, отечественная спутниковая система может без ограничения использоваться любыми пользователями, в том числе и для автомобильной навигации. В указе президента РФ “Об использовании глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС в интересах социально-экономического развития Российской Федерации” от 18 мая 2007 года прописано, что “доступ к гражданским навигационным сигналам глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС …предоставляется российским и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений”. В то же время между российской и американской сторонами существует ряд договоренностей о совместном использовании обеих спутниковых систем для мирного применения. Для автомобилистов это означает, что в каждой стране можно изготавливать навигаторы с так называемой бинарной системой, которая использует сигналы от спутников того и другого типов.

Зато когда речь заходит о навигации в военной или государственной сфере, безусловно, такой крупной стране, как Россия, необходима собственная спутниковая группировка. Это вопрос безопасности. Ведь в некоторых случаях американская сторона может попросту отключить систему для всех пользователей, кроме собственной армии, как это уже было во время первой войны в Ираке. И если военных российские власти прямо обязывают пользоваться собственной навигацией, то всем остальным только рекомендуют. Более того, буквально на днях правительство РФ предложило внести в Государственную думу законопроект о том, что GPS-навигация может быть запрещена к использованию на автомобилях, принадлежащих государству.

Стефан Бернард, менеджер по маркетинговым коммуникациям представительства “Garmin” в Европе:– В НАСТОЯЩЕЕ время все навигаторы нашей фирмы, поставляемые в Россию, используют исключительно GPS-сигналы. Что касается российской системы ГЛОНАСС, то, по нашему мнению, в данный момент она развита не в той степени, чтобы удовлетворять нашим требованиям. Однако мы готовы к сотрудничеству, и как только ваша спутниковая группировка заработает в полном режиме, вполне возможно, что наши навигационные приборы будут использовать информацию от ГЛОНАСС. Все вышесказанное также относится и к европейскому проекту “Galileo”. Александр Казаков, генеральный директор компании ЗАО “Центр Навигационных Технологий”:– НАШИ программы и электронные карты одинаково совместимы и с GPS, и с ГЛОНАСС. Поэтому на маркетинговую политику более широкое распространение ГЛОНАСС вряд ли повлияет. Массовое использование отечественной системы мы рассматриваем как дополнительные технические и маркетинговые возможности, поскольку у потребителя появится возможность выбора и сравнения этих систем.

Конечно, система ГЛОНАСС еще не готова к использованию. В глобальном масштабе она может заработать только в 2012 году, как только государство выведет на орбиту полноценную спутниковую группировку. Наша компания заранее уже сегодня адаптировала свою навигационную программу “Навител Навигатор” под использование ГЛОНАСС.

Андрей Кузнецов, исполнительный директор компании “Навигационные Системы”, руководитель проекта АВТОСПУТНИК:– ОСНОВНОЕ техническое преимущество комбинированной GPS/ГЛОНАСС-системы – это радикальное повышение точности и надежности навигации. Сочетание двух навигационных систем не только увеличивает число одновременно видимых спутников, но и обеспечивает работу на нескольких частотах, компенсируя ионосферное искажение сигнала. Практически точность “потребительской” GPS/ГЛОНАСС- навигации – 1-5 метров, а современного массового GPS-навигатора – от 5 до 50 метров”.

Автор

Леонид ПАЩЕНКО

Издание

Клаксон №22 2008 год

GPS/Глонасс навигация: спутниковые навигаторы

Спутниковой навигацией пользуются водители, велосипедисты, туристы – даже любители утренних пробежек отслеживают собственный маршрут при помощи спутников. Вместо того чтобы расспрашивать прохожих, как найти нужный дом, большинство предпочитают достать смартфон и задать этот вопрос ГЛОНАСС или GPS. Несмотря на то, что модули спутниковой навигации установлены в каждом смартфоне и в большинстве спортивных часов, только один человек из десяти понимает, как работает эта система и как в море девайсов с функциями GPS/ГЛОНАСС найти подходящий.

Как устроена спутниковая навигационная система

Аббревиатура GPS расшифровывается как Global Positioning System: «система глобального позиционирования», если переводить дословно. Идея использовать спутники на околоземной орбите для определения координат наземных объектов появилась в 1950-е, сразу после того, как Советский Союз запустил первый искусственный спутник. Американские ученые отслеживали спутниковый сигнал и обнаружили, что его частота меняется, когда спутник приближается или отдаляется. Поэтому, зная свои точные координаты на Земле, можно вычислить и точное расположение спутника. Это наблюдение и дало толчок для разработки глобальной системы расчета координат.

Первоначально открытием заинтересовался флот – разработку начала военно-морская лаборатория, но со временем было решено создать единую систему для всех вооруженных сил. Первый спутник GPS вывели на орбиту 1978-м. Сейчас сигналы передают около тридцати спутников. Когда навигационная система заработала, военные ведомства США сделали подарок всем жителям планеты – открыли свободный доступ к спутникам, так что каждый может пользоваться Global Positioning System бесплатно, был бы приемник.

Вслед за американцами Роскосмос создал свою систему: первый спутник ГЛОНАСС вышел на орбиту в 1982 году. ГЛОНАСС – Глобальная навигационная спутниковая система, работающая по тому же принципу, что и американская. Сейчас на орбите находятся 24 российских спутника, которые обеспечивают координирование.

Чтобы воспользоваться одной из систем, а лучше двумя одновременно, нужен приемник, который будет получать сигналы от спутников, а также компьютер для расшифровки этих сигналов: местоположение объекта вычисляется, исходя из интервалов между полученными сигналами. Точность вычислений – плюс-минус 5 м.

Чем больше спутников «видит» устройство, тем больше информации может предоставить. Для определения координат навигатору достаточно увидеть всего два спутника, но если он запеленгует хотя бы четыре спутника, девайс сможет сообщить, например, скорость передвижения объекта. Поэтому современные навигационные устройства считывают все больше параметров:

• Географические координаты объекта.
• Скорость его передвижения.
• Высоту над уровнем моря.

Какие могут возникнуть погрешности в работе GPS/ГЛОНАСС

Спутниковая навигация хороша тем, что доступна круглосуточно из любой точки планеты. Где бы вы ни находились, если у вас есть приемник – вы сможете определить координаты и построить маршрут. Однако на практике сигнал спутников могут глушить физические препятствия или погодные катаклизмы: если вы проезжаете подземный туннель, а сверху к тому же бушует шторм, сигнал может не «добить» до приемника.

Эту проблему решили за счет технологии A-GPS: она предполагает, что приемник обращается через альтернативные каналы связи к серверу. Тот, в свою очередь, использует данные, полученные от спутников. Благодаря этому можно пользоваться навигационной системой в помещениях, туннелях, в непогоду. Технология A-GPS рассчитана на смартфоны и прочие персональные устройства, поэтому, выбирая навигатор или смартфон, уточняйте, поддерживает ли он этот стандарт. Так вы сможете быть уверенными, что устройство не подведет в ответственный момент.

Владельцы смартфонов иногда жалуются, что навигатор работает не точно или периодически «отключается», не определяет координаты. Как правило, это связано с тем, что в большинстве смартфонов функция GPS/ГЛОНАСС по умолчанию отключена. Для расчетов координат устройство использует сотовые вышки или беспроводной интернет. Проблема решается настройкой смартфона, активацией нужного способа определения координат. Также может потребоваться калибровка компаса или сброс настроек навигатора.

Виды навигаторов

• Автомобильные. Навигационные система, завязанная на спутниках ГЛОНАСС или их американских аналогах, может быть частью бортового компьютера авто, но чаще покупают отдельные устройства. Они не только определяют координаты машины и позволяют без проблем добраться из пункта А в пункт Б, но также защищают от угона. Даже если злоумышленники угонят машину, ее можно будет отследить по маячку. Плюс специальных устройств для авто еще и в том, что они предусматривают установку антенны – за счет антенны можно усилить ГЛОНАСС-сигнал.
• Туристические. Если в автомобильный навигатор можно установить специальный набор карт, то к туристическим устройствам предъявляются более строгие требования: современные модели допускают использование расширенного набора карт. Однако самый простой туристический девайс – это только приемник сигнала с простейшим компьютером. Он может даже не отмечать координаты на карте, и тогда потребуется бумажная карта с навигационной сеткой. Впрочем, сейчас такие устройства покупают только из соображений экономии.
• Смартфоны, планшеты с GPS/ГЛОНАСС-приемником. Смартфоны также позволяют загрузить расширенный набор карт. Их можно использовать, как автомобильные и туристические навигаторы, главное – установить приложение и загрузить необходимые карты. Многие из полезных навигационных программ – бесплатные, но за некоторые нужно заплатить небольшую сумму.

Навигационные программы для смартфонов

Одна из самых простых программ, рассчитанных на тех, кто не хочет вникать в функционал: MapsWithMe. Она позволяет загрузить из сети карту нужного региона, чтобы затем пользоваться ею, даже если соединения с интернетом не будет. Программа покажет местоположение на карте, отыщет отмеченные на этой карте объекты – их можно сохранять в закладки и пользоваться потом быстрым поиском. На этом функционал исчерпывается. Программа использует только векторные карты – другие форматы загрузить нельзя.

Владельцы устройств на Android могут воспользоваться программой OsmAnd. Она подходит водителям и пешеходным туристам, поскольку позволяет автоматически проложить маршрут по автодорогам или горным тропинкам. ГЛОНАСС-навигатор будет вести вас по маршруту голосовыми командами. Кроме векторных карт, можно использовать растровые, а также отмечать путевые точки и записывать треки.

Ближайшая альтернатива OsmAnd – приложение Locus Map. Оно подойдет для пешеходных туристов, поскольку напоминает классическое навигационное устройство для туристов, какие были в ходу до появления смартфонов. Использует и векторные, и растровые карты.

Туристические устройства

Смартфоны и планшеты могут заменить специальное GPS/ГЛОНАСС-устройство для туризма, но у такого решения есть свои недостатки. С одной стороны, если есть смартфон, не нужно покупать никаких дополнительных девайсов. На большом ярком экране легко работать с картой, выбор приложений широкийо – мы указали всего несколько программ, охватить все предложения невозможно. Но у смартфона есть и недостатки:

• Быстро разряжается. В среднем устройство работает сутки, а в режиме постоянного поиска координат – и того меньше.
• Требует бережного обращения. Конечно, существуют защищенные смартфоны, но кроме того, что они дорогие, надежность такого смартфона все равно не сравнится со специальным туристическим ГЛОНАСС-устройством. Оно может быть полностью водонепроницаемым.

Для многодневных походов по дикой местности разработаны специализированные устройства, во влагозащищенных корпусах и с мощными аккумуляторами. Однако при выборе такого прибора важно уточнять, чтобы он поддерживал и векторные, и растровые карты. Растровая карта – это изображение, привязанное к координатам. Вы можете взять бумажную карту, отсканировать ее, связать с координатами ГЛОНАСС – и получится растровая карта. Векторные карты – не картинка, но набор объектов, которые программа размещает на изображении. Система позволяет запустить поиск по объектам, но самостоятельно создать подобную схему сложно.

В чем разница между ГЛОНАСС и GPS?

Длительное время система геопозиционирования, созданная в США (GPS), была единственной среди доступных систем для обычных пользователей. Данной системы ранее хватало как для навигации, так и для отслеживания координат транспортных средств. В свою очередь, еще в Советском Союзе, была изобретена и внедрена собственная система определения координат – сегодня ГЛОНАСС – со сходным принципом действия, однако с достаточным количеством отличий от GPS.

Основные отличия ГЛОНАСС от GPS

К основным отличиям двух систем можно отнести следующие:

• ГЛОНАСС более точно работает в условиях серверных регионов, так как именно там ранее базировались войска СССР и России. Система ГЛОНАСС была рассчитана для корректной и точной работы именно в данном регионе.
• Система ГЛОНАСС не нуждается в корректирующих станциях. Точность GPS обеспечивают цепочки геостационарных станций, которые отслеживают возможные отклонения, так как спутники самой системы неподвижны. Однако у ГЛОНАСС спутники движутся относительно Земли, поэтому не нуждаются в корректировке координат.
• Спутники системы GPS занимают 6 плоскостей по 4 аппарата, а у ГЛОНАСС – 8 аппаратов в трех плоскостях.
• Погрешность определения координат – еще одно отличие между системами. Погрешность у ГЛОНАСС немного выше (3-6 метров), чем у GPS (2-4 метра). Однако ГЛОНАСС обладает специальной функцией снижения погрешности, которая помогает корректировать координаты вплоть до 10 сантиметров.
• У ГЛОНАСС склонение спутника к горизонту на севере значительно меньше, поэтому при равной точности оценки временных интервалов между сигналами расчёт координат и скорости будет гораздо точнее.

Несмотря на все отличия, системы функционируют практически одинаково и построены на единых принципах работы. ГЛОНАСС менее распространена во множестве точек мира, но данная проблема сегодня активно решается возведением дополнительных наземных станций и принятием ряда технических решений. Современные устройства – навигаторы и системы спутникового мониторинга – сегодня наделены возможностью одновременно работать как с GPS, так и с ГЛОНАСС – это значительно увеличивает точность позиционирования, а также сглаживает отличия между двумя системами практически полностью. Более того, совместное использование двух систем сегодня позволяет нивелировать недостатки каждой и получить качественный результат.

Системы ГЛОНАСС или GPS – чем они отличаются и основные достоинства

В настоящее время невозможно представить транспортное средство без спутниковой системы. Навигатор помогает не только ориентироваться в незнакомой местности, но и быстро получать информацию о наличии пробок и подобного на дороге. Любой водитель сможет заранее продумывать маршрут, чтобы экономить собственное время и нервы. Многие автомобили оборудованы кнопкой sos, на случай чрезвычайного происшествия.

Каждый знает, что в мире существует две основные системы спутниковой связи:

1. ГЛОНАСС от российского производителя;

2. GPS – американский вариант.

Водитель может устанавливать любую систему, здесь нет каких-либо ограничений. Главное, чтобы было удобно и довольно практично. Что касается системы ГЛОНАСС, то она появилась не так давно, только набирает обороты распространения. GPS существует довольно давно, и в этом нет ничего удивительного. Ведь именно в Америке придумали подобную систему, чтобы улучшить жизнь водителей.

Основы спутниковой связи

Современная спутниковая система предназначена для точного определения местоположения транспортного средства и других объектов. В транспортном средстве подобное осуществляется за счёт специального устройства, которое помогает устанавливать координаты. Его название навигатор.

Спутники, которые находятся около космического пространства, взаимодействуют с конкретной системой навигации и отправляют персональный сигнал. Чтобы получить точные данные, навигатору достаточно четыре спутника. Если их количество будет больше, то это ещё лучше. Из этого следует вывод о том, что навигатор это не просто гаджет, а элемент сложной системы космического позиционирования. Во время передвижения транспортного средства координаты меняются. В связи с этим любая система имеет автоматическое обновление через равный промежуток времени. Происходит новый расчёт расстояния.

К главному преимуществу современной системы относят то, что она способна запоминать местоположение даже в выключенном состоянии. Подобное повышает эффективность прибора, так как не требуется по новой отыскивать орбиту спутника. Для автомобилистом придумали специальную функцию под названием «горячий старт». За счёт неё можно за короткий промежуток времени устанавливать связь со спутниками и получать информацию. Что касается холодного запуска, то требуется порядка 10-20 минут.

Создание систем

Хотя первым спутником Земли была советская разработка, вначале родилась именно американская GPS. Ученые обратили внимание на перемены в спутниковых сигналах, зависящие от его перемещения по орбите. Тогда они задумались над методикой расчета не только координат самого спутника, но и привязанных к нему земных объектов.

В 1964 году заработала исключительно военная навигационная система под названием TRANZIT, ставшая первой в мире разработкой такого уровня. Она способствовала запуску ракет с подводных лодок, но точность расположения объекта рассчитывала только на расстоянии 50 метров. К тому же объект этот должен был оставаться абсолютно неподвижным.

Следующая, модернизированная версия появилась спустя 3 года вместе с новым спутником Тиматионом-1 и его собратом Тиматионом-2. Совместно они поднялись на более высокую орбиту и объединились в единую систему, названую «Навстар». Начинала она так же, как военная разработка, но затем было принято решение сделать ее общедоступной для нужд гражданского населения.

Эта система функционирует до сих пор, насчитывая в своем арсенале 32 спутника, обеспечивающих полное покрытие Земли. Еще 8 аппаратов имеются в резерве на некий непредвиденный случай. Двигаясь на существенном расстоянии от планеты по нескольким орбитам, спутники завершают оборот почти за сутки.

Первый советский спутник 1967 года рождения должен был стать единственным, достаточным для расчета координат. Но скоро в космосе появилась целая оборудованная радиопередатчиками система, известная населению как Цикада, военные называли ее Циклоном. Ее задачей стало определение терпящих бедствие объектов, чем она и занималась вплоть до появления ГЛОНАССа в 1982 году.

Советский Союз был разрушен, страна находилась в бедственном положении и не могла изыскать резервы для доведения до ума высокотехнологичной системы. Вся система включала в себя 24 спутника, но из-за финансовых трудностей почти половина из них не функционировала. Поэтому в то время, в 90-х годах, ГЛОНАСС даже близко не могла конкурировать с GPS.

На сегодняшний день российские разработчики намерены догнать и обогнать американских коллег, что уже подтверждает более быстрое обращение вокруг Земли наших спутников. Пусть исторически российская спутниковая система ощутимо отставала от американской, из года в год этот отрыв сокращается.

Преимущества и недостатки

Многим гражданам безразлично, какую именно спутниковую навигацию использует его техника. Они обе доступны без ограничений и взимания платы всему гражданскому населению, в том числе для использования в автомобиле. Если смотреть с технической точки зрения, то шведская спутниковая компания официально заявила о достоинствах ГЛОНАСС, намного качественнее работающей в северных широтах.

Спутники GPS практически не появляются севернее 55-й параллели, а в южном полушарии, соответственно, южнее. Тогда как при угле наклона в 65 градусов и высоте нахождения в 19,4 тыс.км спутники ГЛОНАСС поставляют отличные, стабильные сигналы в Москву, Норвегию и Швецию, что так оценили зарубежные специалисты.

Хотя обе системы имеют большое количество спутников во всех орбитальных плоскостях, другие эксперты все же отдают пальму первенства GPS. Даже при активной программе усовершенствования российской системы на данный момент американцы имеют 27 спутников против 24 российских, что даёт большую чёткость их сигналам.

Достоверность сигналов ГЛОНАСС составляет 2,8 м по сравнению с 1,8 м у GPS. Однако эта цифра достаточно усреднена, потому что спутники могут выстроиться на орбите таким образом, что показатель погрешности возрастёт в несколько раз. Причём такая ситуация может постичь обе спутниковые системы.

По этой причине производители стараются оснастить свои устройства с двухсистемной навигацией, принимающей сигналы и GPS, и ГЛОНАСС.

ГЛОНАСС:

1) Во время смены небесной координаты происходит неточность определения координат;

2) Имеются прерывания сигнала;

3) Рельеф влияет на результат.

GPS:

1) Можно получить неточный сигнал в результате многолучевой интерференции;

2) Для гражданского пользования существует только ограниченная версия.

В общей сложности на орбите постоянно крутится более пяти десятков спутников обеих мировых держав. Как уже было сказано, для получения достоверных координат достаточно хорошего «обзора» 4 спутников. На ровном пространстве, в степи или в поле, любой приёмник сумеет зафиксировать одновременно до десятка сигналов, тогда как в лесу или горной местности связь стремительно исчезает.

Таким образом, цель разработчиков состоит в том, чтобы каждое принимающее устройство было способно связываться с максимальным количеством спутников. Это снова возвращает к идее совмещения ГЛОНАСС и GPS, что уже практикуют в Америке для служб спасения. Как бы ни складывались отношения государств, человеческая жизнь превыше всего, а двухсистемный чип с большей скоростью и чёткостью определит местоположение попавшего в беду человека.

24.11.2017