Глонасс джипиэс. Gps и глонасс: что это, как работает и в чем разница

Необходимость определения своего местоположения, а еще лучше точных географических координат, во все времена была первоочередной задачей мореплавателей, путешественников и военных. Именно для решения военных задач во второй половине 20 века и была задумана глобальная навигационная система. Зародилась идея в США, где уже в 1964 году появилась первая позиционирования, предназначенная для военных целей. В СССР своя система определения местоположения была запущена в 1967 году.

Первые системы были очень несовершенны, точность определения координат была слабой, навигационные спутники часто выходили из строя и свое местоположение можно было узнать примерно раз в 2 часа. Но сама идея была прорывной, и именно на этих первых системах отрабатывалось и доводилось до ума то, что сегодня мы называем навигационной системой определения местоположения. Давайте разберемся, как же работает спутниковая система навигации.

Как работают навигационные системы GPS и ГЛОНАСС

Физические принципы работы навигационной системы

Общий алгоритм работы системы GPS и ГЛОНАСС

Основная идея;
Определение расстояния до спутников;
Синхронизация по времени;
Определение положения спутника на орбите;
Корректировка погрешностей.

Основная идея

С появлением искусственных спутников Земли и установкой на них передатчиков радиосигнала гигагерцовой частоты, появилась возможность принимать от них этот сигнал над достаточно обширной территорией. Если измерить точное расстояние до 3-х спутников, то при совмещении 3-х сфер, радиус которых и есть расстояние до спутников, они пересекутся в единственной точке, которая и будет вашим местоположением. Дальнейшие расчеты показали, что для гарантированного наблюдения 3-х спутников с территории любой точки Земли, необходимо запустить 18 передатчиков. А для дополнительного определения положения над поверхностью Земли и точной корректировки времени необходимы данные еще с одного спутника. Соответственно 24 спутника будет достаточно для полного определения координат в любой точке земного шара.

Ударная сила №115: «Космический навигатор»

Определение расстояния до спутников

Из школы мы знаем, что для определения расстояния необходимо скорость объекта умножить на время. Соответственно, зная скорость распространения сигнала, а в вакууме это скорость света, и время его прохождения можно легко рассчитать путь, те есть расстояние до спутника. Чтобы определить промежуток времени необходимо знать точное время подачи и приема сигнала. Для этого на спутнике устанавливаются очень точные атомные часы, и время подачи сигнала записывается и передается отдельным пакетом данных.

На земле навигационный приемник, принимая сигнал, засекает время приема и отнимает от него полученное отдельно время подачи сигнала. Полученный отрезок времени и будет временем прохождения сигнала от спутника до приемника. После умножения данного временного отрезка на скорость света и получится искомое расстояние до спутника.

Система GPS слежения

Синхронизация по времени

Итак, для определения местоположения теоретически необходимо провести измерения расстояний до трех любых спутников. Но в бытовых приемниках навигационных сигналов стоят обычные кварцевые часы, имеющие определенную погрешность. Поэтому для того, чтобы на практике правильно определить местоположение необходимо произвести еще одно измерение до четвертого спутника. Имея четыре измерения расстояний можно с помощью специально созданной компьютерной программы синхронизировать время спутников со временем приемника и определить точное местоположение.

Определение положения спутника на орбите

При проведении расчетов очень важно знать точное место спутника в момент подачи радиосигнала. С помощью компьютеров производится расчет точного положения спутника на орбите через заданные очень маленькие промежутки времени. Эта информация заноситься в память компьютера установленного на спутнике и передается в излучаемом им сигнале.

Корректировка погрешностей

При любых измерениях существует вероятность ошибок . Источниками ошибок в нашем случае являются преимущественно два фактора: погрешности измерения времени и прохождения радиосигнала через ионосферу Земли.
Погрешности при измерении времени будут всегда . Просто невозможно сделать часы, сохраняющие точность на протяжении всего времени эксплуатации – все равно понадобиться корректировка набегающей погрешности измерения.
Еще одно узкое место при расчете расстояния – наличие у Земли ионосферы. Через ионосферу по законам физики радиосигнал не может распространяться со скоростью света, поэтому формула определения пути на этом участке будет рассчитываться неправильно.
Для того чтобы минимизировать влияние этих факторов вводят так называемые корректировочные коэффициенты , с помощью которых удается значительно улучшить точность вычисления местоположения.

Существующие навигационные системы

В настоящее время есть всего две полностью глобальные системы – GPS и ГЛОНАСС. Физические принципы работы их полностью идентичны, а системы различаются только высотой орбит эшелонов спутников и частотами используемых радиосигналов, кроме того обе системы оснащены дополнительным более точным кодированным радиосигналом используемым только для военных целей. Навигационная система – это комплекс высокотехнологичных, дорогих и очень сложных в обслуживании устройств, располагают которыми пока только США и Россия.

Наличием навигатора даже в бюджетном смартфоне сегодня никого не удивить.

Мы привыкли использовать GPS для поиска нужного адреса или для определения своего местоположения. GPS - аббревиатура от английских слов Global Positioning System. Именно так называется самая первая и самая известная , которая была разработана в США. С 2000 года она стала доступна для гражданского населения всех стран, хотя до этого времени работала исключительно на военные структуры.

Ее популярность настолько велика, что геолокацию наших смартфонов в повседневной жизни мы все-равно называем GPS, хотя в настоящее время используем сигналы и от других систем - российской ГЛОНАСС и . Сегодня мы поговорим о ГЛОНАСС.

История ГЛОНАСС

Разработка ГЛОНАСС началась в Советском Союзе в 1976 году, а с 1986 года стартовали летные испытания первых спутников и их макетов. В конце 90-х годов XX века эти работы приостановились из-за недостатка финансирования.

В 2001 году Российская Федерация вновь взяла курс на запуск собственной навигационной системы, приняв федеральную программу «Глобальная навигационная система». К 2010 году общее количество спутников ГЛОНАСС на орбите составило 26 штук - они обеспечили полное покрытие планеты.

ГЛОНАСС в смартфонах

Вслед за запуском полного функционирования ГЛОНАСС российский провайдер сотовой связи МТС в 2011 году представил свой смартфон с одноименным названием, сделав акцент на поддержку отечественной спутниковой системы. Сам телефон признания не получил, зато известные производители гаджетов стали реализовывать возможность приема сигналов от российских спутников.

Первой после МТС это сделала корпорация Apple, а вслед за ней - Nokia и Samsung. Правда, для рядового пользователя это осталось практически незаметным, так как у большинства смартфонов в меню отсутствуют кнопки, непосредственно связанные с ГЛОНАСС. В большинстве из них включение и настройка спутникового модуля стало осуществляться через пункт меню «Геоданные», в то время как раньше он назывался «GPS».

Навигационные приложения при запуске стали обнаруживать больше спутников с доступным сигналом, а точность местонахождения на карте повысилась в разы. Сам процесс поиска спутников значительно ускорился.

GPS или ГЛОНАСС

К счастью, в повседневной жизни такой выбор делать не нужно, так как геопозиционирование в смартфонах определяется теми спутниками, сигнал от которых сильнее в данный момент времени. Сравнивая эти две системы геолокации, будет сложно сказать, какая из них лучше. Если оценивать точность определения местонахождения, то GPS делает это достовернее - погрешность составляет 1,5 метра, в то время как у ГЛОНАСС - 2,5 метра. Но этот показатель относителен, так как в разное время и в разных местностях может меняться.

Что касается стабильности сигналов, то в северных широтах ГЛОНАСС опережает GPS, так как американская спутниковая система ориентирована на умеренные и экваториальные пояса. В целом, удобно, что в смартфонах GPS и ГЛОНАСС работают одновременно. Как говорится, одна голова хорошо, а две лучше.

Чтобы узнать в зоне действия каких спутников мы находимся, рекомендуем установить одно из приложений с Google Play, например «GPS Info», «GPS test» или «GPS Status». Они осуществляют мониторинг доступных спутников, их количества, названия спутниковых систем и силу сигнала.

Сегодня политическую ситуацию в мире нельзя назвать стабильной. Если США наложит запрет на использование GPS, то у нас есть отличная альтернатива - отечественная система ГЛОНАСС.

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.

Знаете ли вы, что в мире существует две системы позиционирования, способные подсказать месторасположение в любой точке планеты, и одна из них отечественной разработки. Поговорим о ней. Итак, система ГЛОНАСС на авто – что это, как она работает и в чём её особенности?

Историческая справка будет как нельзя будет кстати, это поможет разобраться с вопросом «ГЛОНАСС что это такое?» и более детально вникнуть в тему статьи. Начнём с азов.

ГЛОНАСС представляет собой систему спутниковой навигации, а это значит, что для её работы используются космические аппараты, летающие по орбитам вокруг Земли, и для обеспечения навигации в любой точке планеты их нужно много.

Работы по созданию отечественной навигационной системы начались ещё в 1976 году, и изначально она имела сугубо военное назначение.

Первые спутники на орбите появились лишь 6 лет после начала проектных работ, а на сегодняшний день их уже насчитывается 28.

Нужно отметить, что для нормальной работы, обеспечивающей глобальное покрытие, ГЛОНАСС нужно 24 космических аппарата.

Таким образом, наша отечественная система навигации стала второй в мире после GPS, способной дать точные координаты (точность для гражданских пользователей 5-10 метров), в любой точке планеты.

Как мы уже сказали выше, глобальное покрытие навигационной системы обеспечивают 24 спутника.

Помимо них, для работы нужны наземные станции контроля и, конечно же, клиентское оборудование (приёмники, навигаторы) – то, которое нам с вами и сообщает о месторасположении.

Затем полученные от них данные калькулируются по специальным алгоритмам, высчитывающим время отправления сигнала от спутника и время получения их навигатором, и выдаются результаты в виде точки на карте.

Точность, как уже отмечалось, достигает 5-10 метров, но в реальности могут присутствовать погрешности и ошибки, снижающие её вплоть до сотен метров.

Связано это может быть с расположение космических аппаратов в конкретный момент времени или даже с погодными условиями.

Вот такой примерно принцип действия навигации ГЛОНАСС.

Система ГЛОНАСС на авто

Система ГЛОНАСС на авто – это не только приятная опция, позволяющая вам не потеряться в незнакомом месте. Многие из вас слышали о технологии ЭРА-ГЛОНАСС.

Суть ЭРА-ГЛОНАСС заключается в том, чтобы в автоматическом режиме или по нажатию специальной кнопки сообщить экстренным службам о внештатной ситуации.

Например, о ДТП, с точными координатами и дополнительными данными (vin-код авто, количество пассажиров, скорость в момент столкновения и прочее).

Нужно отметить, что с 2017 года данная система является обязательной для всех новых машин.

Давайте рассмотрим несколько вопросов: ЭРА ГЛОНАСС что такое за технология и как она устроена?

Чтобы передать важную информацию комплект ЭРА-ГЛОНАСС содержит такие компоненты:

навигационный модуль;
модуль сотовой связи;
блок управления с кнопкой SOS;
датчики удара и перегрузок;
микрофон и динамик.

Если в дороге с вами случилась неприятность и вы попали в аварию, то по нажатию кнопки SOS система передаст по каналу сотовой связи информацию оператору, который незамедлительно свяжется с вами для выяснения обстоятельств.

Если сигнал поступил в автоматическом режиме и оператор не смог связаться ни с кем из авто, то тогда он сразу же направляет экстренные службы спасения на место происшествия.

Как вы видите, система ГЛОНАСС на авто может принести не только пользу в виде демонстрации местоположения, но и в случае чего .

Как обзавестись системой ЭРА-ГЛОНАСС?

Внимательный читатель заметил, что все новые авто в России с 2017 года должны быть оборудованы этой технологией.

Но что если машина у вас появилась не вчера, а иметь такую полезную опцию хотелось бы? Как установить ГЛОНАСС на автомобиль?

На самом деле это реально. Для этого необходимо обратиться в специальный сертифицированный центр, где вам подберут подходящий модуль; там же специалисты-техники могут выполнить и монтаж.

Они подберут подходящее место в авто под устройство, как правило, его ставят под приборной панелью, установят антенну, подключат всё к бортовой сети и опломбируют. На всё про всё уйдёт не более часа.

Опытные автолюбители смогут и самостоятельно установить модули ЭРА ГЛОНАСС на автомобиль. В принципе, процедура не требует высокой квалификации – самое сложное это грамотно подключиться к бортовой сети машины.

Немного сложнее дела обстоят у автопроизводителей. Если рядовой автовладелец потратит на установку модуля в лучшем случае сотню евро, то компаниям, которые машины производят необходимо ещё проходить сертификацию, а это очень большие суммы.

К сожалению, затраты повлияют и на стоимость авто – массовые модели с ЭРА-ГЛОНАСС на борту могут подорожать на несколько десятков тысяч рублей.

Как видим, коллеги, система ГЛОНАСС на авто может оказаться очень полезной.

На этом разрешите откланяться и пожелать вам только приятных поездок на своих машинах. До новых встреч!

ГЛОНАСС – (аббр.: глобальная навигационная спутниковая система). Уже из самого названия этой системы становится понятно, что, во-первых, она охватывает всю поверхность земного шара (то есть является глобальной). Во-вторых, основными её задачами являются навигация и позиционирование, то есть определение с максимально возможной точностью местоположения любого объекта и времени. И, в-третьих, эта система использует в своей работе сигналы со спутника (точнее, одновременно с нескольких спутников).

История появления ГЛОНАСС.

Необходимость в разработке собственной системы навигации стала очевидной для советского руководства в начале 80-х годов двадцатого века. К тому времени американцы уже активно разворачивали свою систему GPS и отчётливо просматривались все преимущества её использования в военных целях.

В конце 1982 года на геостационарную орбиту был выведен первый спутник системы ГЛОНАСС.

Развитие орбитальной группировки спутников пришлось на трудное для страны время (перестройка, распад СССР, «лихие» 90-е). Именно поэтому необходимое для полноценного функционирования системы количество орбитальных аппаратов было сформировано только в начале 21 века. Тогда же сигналы со спутников стали доступны и устройствам гражданского назначения.

На данный момент на орбите находятся не только постоянно действующие спутники, но и аппараты, находящиеся в резерве и готовые в любую минуту заменить вышедшие из строя. На сегодняшний день точность определения местоположения объекта составляет несколько метров. После вывода на орбиту аппаратов для корректировки сигнала ожидается повышение точности позиционирования до 1 метра. К 2020 году точность определения координат не должна быть больше 0,6 метра, в последующем это значение должно уменьшиться до 0,1 метра.

Принцип действия системы ГЛОНАСС.

Для полного покрытия поверхности Земли спутниковым сигналом необходимо наличие на орбите 24 космических аппаратов. Каждый объект навигации должен постоянно «видеть» сигналы не менее чем четырёх спутников. Причём три из них будут отвечать за определение точного местоположения, а четвёртый – за определение времени. Большее количество спутников способно повысить точность позиционирования.

Ответ на вопрос, почему количество спутников при определении положения объекта должно быть не меньше трёх, даёт элементарная математика. Приёмное устройство способно с высокой степенью точности определить расстояние до спутника по его сигналу. По сигналам трёх спутников вычисляются три разные расстояния до одного и того же объекта.

Координаты всех космических аппаратов системы навигации известны. Именно соотношение координат спутников, участвующих в измерении, и расстояний от них до объекта позволяет весьма точно определить положение этого объекта на земной поверхности.

Естественно, если в поле зрения приёмника будет большее количество спутников, и в расчётах будет участвовать большее количество параметров, то точность от этого только возрастёт.

В чём отличие GLONASS от GPS.

Американская система позиционирования GPS и российская система ГЛОНАСС принципиально ничем друг от друга не отличаются. Они построены на одних и тех же физических и математических законах и используют похожее оборудование.

Появление фактически одинаковых систем (весьма дорогостоящих) в разных странах вызвано в основном необходимостью полной независимости в военной сфере.

Американская система GPS на сегодняшний день обладает чуть большей точностью в определении местоположения объекта. Разница в точности невелика и принципиального влияния на работу не оказывает.

Преимуществом GLONASS является более уверенная работа по определению координат объектов в высоких широтах Северного полушария. Объясняется это тем, что вся система создавалась именно для России.

Ещё одним отличием системы ГЛОНАСС от GPS является большая стабильность положения космических аппаратов на орбите. Это избавляет российскую группировку спутников от регулярной коррекции положения. Данная характеристика более важна для специалистов и никакого влияния на работу всей системы она не оказывает.

Применение системы ГЛОНАСС в устройствах гражданского назначения

Навигационная система ГЛОНАСС, создававшаяся главным образом для военных нужд, в последнее время широко используется и в «мирных» целях.

Навигационные устройства (автомобильные, морские, пешеходные и так далее) являются самыми распространёнными потребителями услуг системы ГЛОНАСС. Благодаря разработанным навигационным программам и составленным компьютерным картам стало возможным не только определять существующее местоположение объекта, но и рассчитывать необходимые маршруты следования и отображать их на виртуальных картах. В качестве дополнительных параметров маршрутов могут рассчитываться время в пути, время прибытия, пройденное расстояние и так далее. Практически все современные навигаторы могут работать с системой ГЛОНАСС.
Для поддержка ГЛОНАСС является способом придания дополнительной достоверности фиксируемым событиям. Соответствующее программное обеспечение позволяет отображать на видео точные координаты объекта и время. Для транспортных средств возможно также отображение скорости движения.
с модулем ГЛОНАСС могут выявлять системы фиксации нарушений ПДД по базам данных координат мест их установки. Преимуществом такого способа предупреждения является его высокая точность. Кроме того, некоторые комплексы ГИБДД, иначе как по координатам, выявить не получится.

Широкое распространение получили устройства, способные принимать и обрабатывать сигналы как от спутников системы GPS, так и ГЛОНАСС. Этим достигается увеличение точности предоставляемых сведений и более уверенная и надёжная работа всего устройства.

Видео о принципах работы самых крупных в мире навигационных систем.