Без развитой сферы телекоммуникаций, представить современный мир уже невозможно. Как нельзя заставить людей пользоваться керосиновыми лампами, когда вокруг электрическое освещение, так нельзя их заставить перестать пользоваться интернетом, спутниковым телевидением и навигаторами. В этой статье мы рассмотри некоторые вопросы, касающиеся спутниковых систем глобального позиционирования, применяемые для навигаторов, в том числе и автомобильных GPS и ГЛОНАСС. В итоге, немного узнав о каждой из этих систем, вы сможете выбрать лучшую для себя альтернативу, при покупке автомобильного навигатора.
О системам спутникового позиционирования GPS и ГЛОНАСС
Хотя эпоха Великих географических открытий давно минула, тем не менее, проблема точного определения географических координат того или иного объекта, подвижного или неподвижного, была сложной математической задачей со многими неизвестными. Развитие космической отрасли, широкое применение искусственных спутников Земли, сначала для передачи простой текстовой информации, затем все более сложных и крупных информационных массивов, сподвигло ученых на разработку систем определения наземных координат объектов с помощью искусственных спутников Земли. Конечно, решение и этой задачи не было тривиальным. Но здесь на помощь пришла компьютерная техника, которая во много раз ускорила процессы вычисления и учета множества параметров при определении географических координат объектов. Первыми заказчиками подобных систем выступили военные – куда же без них. Они должны были точно знать расположение, сначала только ядерных объектов, как противника, так и своих, самолетов-ракетоносцев, ядерных подводных лодок, а теперь уже дошло до определения местоположения каждого солдата на поле боя.
Но, такое положение дел не могло длиться долго, и уже в новом тысячелетии военные вынуждены были открыть системы для гражданского применения. Очень быстро были разработаны бытовые навигаторы, в том числе и автоомбильные, с достаточной точностью показывающие ваше положение в том или ином месте земного шара. Но, сразу необходимо сказать, что точность, определения координат используемых в гражданском и военном секторах систем позиционирования различаются, и достаточно сильно.
Системы глобального позиционирования нашли применения в логистике, породив новое ее направление – телематику. Второе направление – это системы глобального аварийного оповещения. Кроме того, системы позиционирования крайне важны в геодезии, картографии, землеустройстве и в других отраслях. Ну, и бытовое применение – это навигаторы, которые можно использовать не только в автомобиле, но и просто передвигаясь пешком по незнакомому городу и т.д.
На данный момент разработано несколько глобальных систем позиционирования. Но из них можно выделить три – Это американская GPS, российская ГЛОНАСС, европейская Galileo. Кроме того, Китай и Индия, также разрабатывают свои системы позиционирования, чтобы не зависеть от американцев, которые могут снижать точность определения объекта, или вообще выключать трансляцию сигналов в определенных районах. Прецеденты уже были.
О системе GPS для навигаторов
GPS расшифровывается как Global Positioning System, или по-русски - система глобального позиционирования. Как и любая система позиционирования, GPS состоит из космического сегмента, составляющего на данный момент более тридцати спутников, системы наземных командных комплексов, контролирующих космический сегмент, и, собственно, приемников, находящихся у потребителей.
Мы не будем вдаваться в технические подробности функционирования систем, а просто расскажем об общих понятиях. Спутники вращаются в шести плоскостях, на удалении от поверхности Земли, примерно, 20 000 км. Спутники транслируют два вида сигналов: с C/A- кодом, это общедоступный сигнал, и P-кодом, код с протекцией. P-код, примерно, в 10 раз точнее общедоступного сигнала. Доступ к сигналу с Р-кодом, может дать военное ведомство США. У этого кода высокая степень шифрования, так что зря раскрывать шифр никто не будет.
Как работает GPS
Спутники, входящие в систему, постоянно излучают сигнал на земную поверхность. Навигатору, чтобы определить точку своего нахождения, необходимо вычислить три координаты и учесть различие временных шкал и спутника и навигатора. Как правило, для компенсации ошибок используются сигналы с четырех спутников, хотя могут использоваться сигналы и с большего числа спутников. Захватив сигнал спутников навигатор выделяет из него С\А последовательность, сравнивает со своими параметрами и строит трехмерную картину относительно спутников. При этом необходима постоянная синхронизация сигнала со спутника. Точность измерения также зависит от расположения спутников, от которых принимается сигнал. Если они, к примеру, находятся все в северном и западном сегментах, то правильную триангуляцию (сеть опорных геодезических пунктов) построить будет нельзя.
О системе ГЛОНАСС для навигаторов
К сожалению, времена перестройки и перехода к новой экономической формации задержали развитие подобной системы в нашей стране. В целом мы сейчас отстаем в развитии системы. В космическом сегменте меньше спутников, программное обеспечение микропроцессоры, производящие вычисления, также не самые передовые. И к тому же был упущен момент когда рынок требовал навигаторов, а наша промышленность их предоставить потребителям не смогла. Поэтому в ходу словосочетании джипиэс-навигатор, а не глонасс-навигатор.
Глонассовские спутники излучают две частоты. Одна называется частотой стандартной точности, вторая частота повышенной точности. Как вы сами понимаете, вторая частота, служит для нужд военных и спецслужб. Принцип работы системы, тот же самый, так, что мы повторяться не будем.
ГЛОНАСС обеспечивает следующие параметры: - точность в горизонтальных координатах 50-70 метров - точность в вертикальных координатах 70 метров - определение вектора движения до 15 см\с Конечно, это максимальные показатели погрешности. При благоприятных условиях, они могут быть лучше в 2-3 раза. Показатели не хуже американских. К примеру, в GPS, погрешность точности координат может достигать 100 м. Спутники располагаются в трех плоскостях, под углом 120 градусов. У американцев 6 плоскостей, со сдвигом 60 градусов. ГЛОНАСС более эффективен в высоких широтах, где находится большая часть нашей страны, GPS - в средних широтах. Каждый создавал систему под себя.
Какой навигатор лучше GPS или ГЛОНАСС?
Главное, что сдерживает развитие и распространение ГЛОНАСС-навигаторов – это слабое картографическое обеспечение. Без четких, правильно составленных карт навигатор – бесполезная игрушка. К сожаление, картографическое обеспечение всегда было прерогативой военных, и часто было покрыто завесой секретности. Сейчас мы за это расплачиваемся. Конечно, есть какие-то исключения, но основная масса территории страны должна быть доступна на картах для гражданских навигаторов. На сегодняшний момент это самая большая проблема для навигаторов ГЛОНАСС, которая и сдерживает их реализацию для гражданских и делает их менее привлекательными для общего использования. Остается с надежей «смотреть в будущее», и надеется на то, что даже гражданское население нашей страны не будет зависеть от слаженной работы, но все же американских спутников.
Статья о системах ГЛОНАСС и GPS: характеристики спутниковых систем, их особенности и сравнительный анализ. В конце статьи - видео о принциах работы GPS и ГЛОНАСС.
Сейчас сферы влияния поделены между российской ГЛОНАСС, американской GPS (Global Positioning System) и понемногу набирающей обороты китайской BeiDou. Выбор системы для собственного автомобиля может обуславливаться патриотическими мотивами, а может основываться на грамотном взвешивании преимуществ и недостатков этих разработок.
Основы спутниковой связи
Предназначение каждой спутниковой системы – определение точного местонахождения какого угодно объекта. В контексте автомобиля эта задача осуществляется посредством специального устройства, помогающего установить координаты на местности, известного как навигатор.Спутники, взаимодействующие с конкретной навигационной системой, отправляют ей персональные сигналы, отличные друг от друга. Для четкого определения пространственных координат навигатору достаточно информации от 4 спутников. Таким образом, это не простой автомобильный гаджет, а один из элементов сложного механизма космического позиционирования.
При движении автомобиля координаты непрерывно изменяются. Поэтому навигационная система устроена так, чтобы через некие равные промежутки времени обновлять получаемые данные и заново пересчитывать расстояние.
Преимущество современных систем в том, что они обладают способностью запоминания схемы расположения спутников даже в выключенном состоянии. Это значительно повышает эффективность прибора, когда нет необходимости каждый раз заново отыскивать орбиту спутника. Для автомобилистов, регулярно обращающихся к навигатору, разработчики предусмотрели функцию «горячего старта» - максимально быстрой связи устройства со спутником. При редком использовании навигатора старт будет «холодным», то есть, в этом случае соединение со спутником будет более длительным, занимающим от 10 до 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.
Стало понятно, что первый и на тот момент единственный в мире навигатор не справляется с задачей постоянного определения координат. Это происходило от того, что проходя по низкой орбите, спутник мог подавать сигналы на Землю только в течение часа.
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.
Над отечественной системой ГЛОНАСС
начали работать еще во времена Союза - мощной державы, обладающей выдающимися научными умами. Выведение на орбиту искусственного спутника запустило проектировочные работы системы позиционирования.
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
На каком уровне сейчас обе системы? Какую из них предпочесть рядовому обывателю для своих житейских задач?По большому счету, 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 дает большую четкость 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 возрастет в несколько раз. Причем такая ситуация может постичь обе спутниковые системы.
По этой причине производители стараются оснастить свои устройства двухсистемной навигацией, принимающей сигналы и GPS, и ГЛОНАСС.
Немаловажную роль играет качество наземного оборудования, получающего и расшифровывающего получаемые данные.
Если говорить о выявленных недостатках обеих навигационных систем, их можно распределить следующим образом:ГЛОНАСС:
- смена небесных координат (эфемерид) приводит к неточности определения координат, достигающей 30 метров;
- достаточно частое, хотя и кратковременное прерывание сигнала;
- ощутимое влияние особенностей рельефа на четкость получаемых данных.
GPS:- получение ошибочного сигнала вследствие многолучевой интерференции и атмосферной нестабильности;
- существенное отличие гражданской версии системы, имеющей слишком ограниченные возможности по сравнению с военной разработкой.
Двухсистемность
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 приемник 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 четкостью определит местоположение попавшего в беду человека.
Такой синтез избавит и автомобилистов от неспособности сориентироваться в незнакомой местности из-за того, что навигатор слишком медленно налаживает соединение и слишком долго обрабатывает информацию. Причиной тому служит потеря спутника из-за банальных помех: высокого здания, эстакады или даже крупногабаритной фуры по соседству. Но если автонавигатор будет оснащен двухсистемным чипом, вероятность его «зависания» значительно уменьшится.
Когда подобная практика станет повсеместной, навигатору будет безразлична страна происхождения системы, ведь он сможет одновременно отслеживать до 40 спутников, выдавая фантастически точное определение местонахождения.
Видео о принципах работы GPS и ГЛОНАСС:
Сейчас уже многие из нас не могут представить свою жизнь без каких-либо устройств, которые появились на свет при помощи новейших технологий. Ярким примером являются всевозможные гаджеты, предназначенные для вычисления местонахождения. Ими могут быть противоугонные устройства, портативные навигаторы или даже целые системы слежения. Все они имеют ряд особенностей и отличаются друг от друга набором функций.
Но самым важным отличием, на которое чаще всего обращает внимание потенциальный покупатель, является точность определения координат местонахождения.
Все устройства такого плана можно разделить на три группы в зависимости от технологии, которая используется при их работе – GPS, GPRS и ГЛОНАСС. Устройство каждого типа имеет ряд достоинств и недостатков.
Уже достаточно долгое время между любителями спутниковых систем ведутся споры. Одни считают, что российская система ГЛОНАСС является верхом совершенства, а другие уверены в том, что на данный момент не существует ни одной технологии, которая способна конкурировать с GPS. Так ли это?
Чтобы дать правильный ответ на этот вопрос, необходимо немного углубиться в историю. В технологии определения местоположения при помощи спутников лежит эффект Допплера, который известен каждому человеку из курса физики средней школы. Суть заключается в том, что частота сигнала спутника зависит от расстояния, на котором он находится от Земли.
Не стоит забывать о том, что система ГЛОНАСС гораздо моложе GPS. Это подтверждают исторические даты. На момент запуска первой навигационной системы между GPS и ГЛОНАСС существовал разрыв величиной в восемь лет. Однако наши ученые и инженеры провели колоссальную работу, поэтому в настоящее время обе системы являются прямыми конкурентами. На данный момент погрешность в определении координат местонахождения у Глонасс чуть больше, чем у GPS. Однако представители отечественной компании обещают, что уже к 2020 году смогут догнать и обогнать GPS по многим параметрам.
Чем отличается GPS от ГЛОНАСС
Аппараты, работающие с использованием системы GPS, очень привередливы к наличию активных спутников. Для максимально точного определения координат аппарат должен поймать сигналы от шести до одиннадцати. А вот навигатору Глонасс достаточно иметь шесть-семь активных спутников, чтобы определить местоположение с такой же погрешностью.
Что точнее ГЛОНАСС или GPS? Не стоит забывать и о тех аппаратах, которые имеют на борту обе системы. Их показатели являются одними из самых лучших. Такие «двойные» приборы стоят чуть дороже обычных, поэтому для повышения эффективности лучше всего приобретать именно их.
Чем отличается GPS от GPRS? Существует и еще одна технология, благодаря которой возникает возможность определить местонахождение. Она носит название GPRS. Эта аббревиатура хорошо знакома все пользователям мобильного интернета, ведь именно с ее помощью до недавнего времени осуществлялся выход во всемирную сеть.
Главное отличие этих двух систем заключается в том, что GPS принимает сигналы от спутников, а GPRS использует выход в интернет. Именно поэтому маяки, использующие для определения только технологию GPRS, зачастую выдают данные с большой погрешностью. Также стоит отметить, что такие системы слежения несовершенны, так как чаще оказываются в зоны покрытия.
Для повышения уровня безопасности следует GPS. Ее стоимость не очень сильно отличается, а вот уровень эффективности на порядок выше. Технология gprs очень хорошо прижилась в системах GPS ГЛОНАСС. То есть аппарат получает данные о местонахождении сразу по трем технологиям, что значительно уменьшает погрешность.
Материалы с сайта . При копировании текста обязательна активная ссылка.
Лучшие статьи по теме
