Про систем супутникового позиціонування GPS і ГЛОНАСС

Хоча епоха Великих географічних відкриттів давно минула, тим не менше, проблема точного визначення географічних координат того чи іншого об’єкта рухомого чи нерухомого, була складною математичною задачею з багатьма невідомими. Розвиток космічної галузі, широкого застосування штучних супутників Землі, спочатку для передачі простої текстової інформації, потім все більш складних і великих інформаційних масивів, спонукало вчених на розробку систем визначення координат наземних об’єктів за допомогою штучних супутників Землі. Звичайно, вирішення і цієї задачі не було тривіальним. Але тут на допомогу прийшла комп’ютерна техніка, яка в багато разів прискорило процеси обчислення і врахування безлічі параметрів при визначенні географічних координат об’єктів. Першими замовниками подібних систем виступили військові – куди ж без них. Вони повинні були точно знати розташування, спочатку тільки ядерних об’єктів, як противника, так і своїх, літаків-ракетоносців, ядерних підводних човнів, а тепер вже дійшло до визначення місця розташування кожного солдата на полі бою.
Але таке становище не могло тривати довго, і вже в новому тисячолітті військові змушені були відкрити системи для цивільного застосування. Дуже швидко були розроблені побутові навігатори, в тому числі і автоомбильные, з достатньою точністю показують ваше становище в тому чи іншому місці земної кулі. Але, відразу необхідно сказати, що точність визначення координат використовуються в цивільному і військовому секторах систем позиціонування розрізняються, і досить сильно.
Системи глобального позиціонування знайшли застосування в логістиці, породивши новий її напрямок – телематику. Другий напрямок – це глобальної системи аварійного оповіщення. Крім того, системи позиціонування вкрай важливі в геодезії, картографії, землеустрій та в інших галузях. Ну, і побутове застосування – це навігатори, які можна використовувати не тільки в автомобілі, але і просто пересуваючись пішки по незнайомому місту і т.д.
На даний момент розроблено декілька глобальних систем позиціонування. Але з них можна виділити три – Це американська GPS, російська ГЛОНАСС, європейська Galileo. Крім того, Китай і Індія, також розробляють свої системи позиціонування, щоб не залежати від американців, які можуть знижувати точність визначення об’єкта, або взагалі вимкнути трансляцію сигналів в певних районах. Прецеденти вже були.

Про систему GPS навігаторів

GPS розшифровується як Global Positioning System, або по-російськи – система глобального позиціонування. Як і будь-яка система позиціонування GPS складається з космічного сегмента, що становить на даний момент більше тридцяти супутників, системи наземних командних комплексів, контролюючих космічний сегмент, і, власне, приймачів, які перебувають у споживачів.
Ми не будемо вдаватися в технічні подробиці функціонування систем, а просто розкажемо про загальних поняттях. Супутники обертаються в шести площинах, на видаленні від поверхні Землі, приблизно, 20 000 км. Супутники транслюють два види сигналів: C/A код, це загальнодоступний сигнал, і P-кодом, код за протекцією. P-код, приблизно, в 10 разів точніше загальнодоступного сигналу. Доступ до сигналу з Р-кодом, може дати військове відомство США. У цього коду висока ступінь шифрування, так що даремно розкривати шифр ніхто не буде.

Як працює GPS

Супутники, що входять в систему, що постійно випромінюють сигнал на земну поверхню. Навігатору, щоб визначити точку свого знаходження, необхідно обчислити три координати і врахувати відмінність часових шкал і супутника і навігатора. Як правило, для компенсації помилок використовуються сигнали з чотирьох супутників, хоча можуть використовуватися сигнали і з більшого числа супутників. Захопивши сигнал супутників навігатор виділяє з нього ЗА послідовність, порівнює зі своїми параметрами і будує тривимірну картину щодо супутників. При цьому необхідна постійна синхронізація сигналу з супутника. Точність вимірювання також залежить від розташування супутників, від яких приймається сигнал. Якщо вони, наприклад, знаходяться всі в північному і західному сегментах, то правильну тріангуляцію (мережа опорних геодезичних пунктів) побудувати не можна.

Про систему ГЛОНАСС для навігаторів

На жаль, часи перебудови і переходу до нової економічної формації затримали розвиток подібної системи в нашій країні. В цілому ми зараз відстаємо у розвитку системи. В космічному сегменті менше супутників, програмне забезпечення мікропроцесори, що виробляють обчислення, також не самі передові. І до того ж був упущений момент коли ринок вимагав навігаторів, а наша промисловість їх надати споживачам не змогла. Тому в ходу словосполученні джіпіес навігатор, а не глонасс-навігатор.
Глонассовские супутники випромінюють дві частоти. Одна називається частотою стандартної точності, друга частота підвищеної точності. Як ви самі розумієте, друга частота, служить для потреб військових і спецслужб. Принцип роботи системи, той самий, так, що ми повторюватися не будемо.
ГЛОНАСС забезпечує наступні параметри: точність в горизонтальних координатах 50-70 метрів – точність у вертикальних координатах 70 метрів – визначення вектора руху до 15 смс Звичайно, це максимальні показники похибки. При сприятливих умовах вони можуть бути краще в 2-3 рази. Показники не гірше американських. Приміром, GPS, похибка точності координат може досягати 100 м. Супутники розташовуються в трьох площинах під кутом 120 градусів. У американців 6 площин, зі зрушенням 60 градусів. ГЛОНАСС більш ефективний у високих широтах, де знаходиться більша частина нашої країни, GPS – в середніх широтах. Кожен створював систему під себе.

Який навігатор краще GPS або ГЛОНАСС ?

Головне, що стримує розвиток і поширення ГЛОНАСС-навігаторів – це слабке картографічне забезпечення. Без чітких, правильно складених карт навігатор – марна іграшка. До жаль, картографічне забезпечення завжди було прерогативою військових, і часто було покрито завісою секретності. Зараз ми за це розплачуємося. Звичайно, є якісь винятки, але основна маса території країни повинна бути доступна на картах для цивільних навігаторів. На сьогоднішній момент це найбільша проблема для навігаторів ГЛОНАСС, яка стримує їх реалізацію для цивільних і робить їх менш привабливими для загального використання. Залишається з надежей «дивитися в майбутнє», і сподівається на те, що навіть цивільне населення нашої країни не буде залежати від злагодженої роботи, але все ж американських супутників.