В чем отличие gps от глонасс. Глобальные системы спутниковой навигации

М(конкурентов американской системы GPS), которые были запущены 5 декабря текущего года с космодрома Байконур, через несколько часов упали в Тихом океане, северо-западнее Гонолулу, не достигнув орбиты, привлекло к себе внимание широкой публики.

Каковы же отличия основных, существующих ныне глобальных систем навигации? В этом вопросе разбирались корреспонденты «Автопортала».

Сначала о российской разработке, недавно попавшей в сводки мировых информагенств.
ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система) - российская система спутниковой навигации. Фактически это группировка спутников специального назначения. С околоземных орбит они передают сигналы, по которым навигационное устройство вычисляет свои координаты на местности. Затем они отображаются в виде метки на карте.

Проект запустили еще во времена СССР: первый спутник вывели на орбиту в 1982 году. Изначально систему планировали использовать исключительно для оборонных нужд - рядовым гражданам точная навигация на местности была недоступна

Известную и сравнительно давно используемую по всему миру систему ориентации GPS (Global Positioning System) создало и финансирует министерство обороны США. Ее сигнал стал доступен с 2000 года, и сегодня количество моделей навигационных устройств, работающих с ней, не поддается счету.

Основное отличие а- это сигнал и его структура. В системе GPS используется кодовое разделение каналов. В системе ГЛОНАСС - частотное разделение каналов.

Для описания движения спутников по орбите используются принципиально разные математические модели. Модель GPS подразумевает, что траектория движения спутника разбивается на участки.

В системе ГЛОНАСС используется дифференциальная модель движения. Это означает, что для определения координат спутника на заданный момент времени требуется решить систему дифференциальных уравнений.

В системе GPS 6 орбитальных плоскостей, и предполагалось по 4 спутника на каждой. Итого - 24 спутника, но они не обеспечивали должного покрытия всего земного шара, да и если какой-нибудь аппарат выходит из строя, то заменить его нечем. Поэтому группировку нарастили до 32 спутников. В этом случае некоторые орбиты имеют до 6 спутников.

В системе ГЛОНАСС 3 плоскости по 8 спутников (8 теоретически). Это обеспечивает полное покрытие земли и хорошую геометрию. Россияне рассчитали более оптимальную орбиту, но вот доделать всё в целом не смогли.

Из-за серьезной технической ошибки, в начале декабря текущего года ракета-носитель "Протон-М" несущая 3 спутника ГЛОНАСС-М отклонилась от курса на 8 градусов, в результате чего спутники вышли на незамкнутую орбиту и упали в несудоходном районе Тихого океана.

Сферы применения

У спутниковой навигации GPS, в отличие от российского аналога, кроме популярных навигацилнных систем, постоянно появляются и новые области применения. Взять, например, так называемые трекеры. Это миниатюрное устройство которые можно положить в портфель школьника, привязать к ошейнику собаки или упрятать в автомобильную аптечку. После этого на интернет-странице специального сервиса можно в любой момент увидеть на карте, где находится трекер и, стало быть, сам объект.. А можно задать зону, и при выходе трекера за ее пределы вас оповестит об этом SMS-сообщение.
Устройствоможно снабдить «тревожной» кнопкой. Одно нажатие попавшего в беду - и в эфир идет сигнал «SOS». Тот, кто его получит, может определить по карте, где именно случилось происшествие.

Разница в ресурсах

В существующем виде система ГЛОНАСС была разработана и запущена в интересах Министерства обороны РФ в 1993 г. с орбитальной группировкой ограниченного состава (12 спутников). В 1995 г. орбитальная группировка была развернута до штатного состава в 24 космических аппарата, однако впоследствии из-за недофинансирования вновь сократилась. До упомянутого выше инциндента с российскими спутниками на орбите Земли находилось26 спутников ГЛОНАСС, однако используются только 20, еще4были временно выведены на техобслуживание, а 2 находились в резерве

Средний технический ресурс спутников «ГЛОНАСС» составляет 4,5 года при гарантированном сроке активного существования 3 года.

США же используют спутники второго поколения GPSIIR с техническим сроком службы 10 лет, в реальности же - до 20 лет, что позволяет им иметь всю необходимую для функционирования системы группировку спутников на орбите и поддерживать ее функционирование, запуская всего лишь один спутник в год. Точностные характеристики российской ГЛОНАСС также существенно уступают американской GPS. Величина среднеквадратичного отклонения ГЛОНАСС в плоскости составляет 17,1 м, по высоте - 22,18 м, а у GPS аналогичные показатели - 2,76 м и 7,51м . Кроме того, россияне до сих пор не мо гут обеспечить покрытие ГЛОНАСС всей запланированной территории

Для того чтобы ответить на этот вопрос давайте углубимся в истории.

ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система) – разработанна в первую очередь для повышения обороноспособности СССР, а далее и России, была принята в эксплуатацию 24 сентября 1993 года. Точность гражданского сигнала, без использования систем дифференцированных поправок на данный момент 3-6 метров, в уже наступающем 2015 году её планируют увеличить до 1,4 метра. С 2008 года слово «ГЛОНАСС» стало на слуху у всех. Дмитрий Медведев, на тот момент президент Российской Федерации, подписал федеральный закон «О навигационной деятельности» и положил начало глобальным проектам, таким как «ЭРА-ГЛОНАСС» , интеллектуальные транспортные системы и прочие. На данный момент спутниковая система ГЛОНАСС включает в себя 24 спутника и покрывает всю территорию нашей планеты.

GPS (Global Positioning System - система глобального позиционирования) – разработана и эксплуатируется министерством обороны США. Первоначально это был исключительно военный проект, но трагические события на Сахалине (в 1983 году советский истребитель сбил корейский самолет с 269 пассажирами на борту) , заставили президента Рейгана пересмотреть данный момент. Единственное, учеными был создан алгоритм, ухудшающий точность спутникового сигнала для гражданских. В 2000 году президент Клинтон отменил коррекцию сигнала, это дало невероятный толчок для развития огромного количества отраслей. Сигналы спутников стали применяться для строительных работ, сельского хозяйства, транспортной логистики и многого другого. Современные люди не представляют жизнь без спутника. На данный момент спутниковая система GPS включает в себя 29 спутников, это дает возможность получать точность без применения дифференцированных поправок 3-5 метров.

Теперь вернёмся к вопросу «Что же лучше?» . Если брать только технические характеристики, то объективно GPS даёт более качественный сигнал приёма. Но есть одно НО. Практически все навигационные модули, устанавливаемые во все портативные устройства: мобильные телефоны, навигаторы, трекеры используют мультисистемные приемники. Т.е. они принимают сигналы и американской и Российской спутниковой систем одновременно. Модули ГЛОНАСС/GPS.

Т.е. одновременно современные приемники могут принимать 18-20 спутников, вместо 9-10 ранее(когда использовались только модули GPS). Это повышает качество сигнала, тем самым сокращается погрешность и практически сводится к 0 возможность ошибки. Но это не предел, в ближайшем будущем полностью вводятся в экплуатацию европейская и китайская спутниковые системы: Galileo и BEIDOU (компас).Теперь мы все сможем получать бесплатный сигнал с сантиметровой точностью и при развитии наземных базовых станций даст небывалый скачок для развития технологий для всех сфер нашей жизни,например, системы автопилотирования.

Видео обзор:

Как работают навигационные системы GPS и ГЛОНАСС

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.

Что такое ГЛОНАСС?

Что такое GPS?

Проведем небольшой обзор этих двух систем.

ГЛОНАСС и GPS - это системы глобального спутникового позиционирования, которые позволяют определить точные координаты в трех измерениях любого объекта на поверхности (или вблизи поверхности) Земли. На данный момент это две основные и работающие системы в мире. Какие же у них различия и что общего?

Что такое GPS?

В английском языке аббревиатура GPS обозначает «Global Positioning System» и переводится как «глобальная система позиционирования» - американская спутниковая система навигации, разработанная по заказу Министерства обороны США.

Что такое ГЛОНАСС?

Аббревиатура ГЛОНАСС расшифровывается как «ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система» - сначала советская, а затем российская спутниковая система навигации, разработанная по заказу Министерства обороны СССР.

Когда появилась идея спутниковой навигации?

Спутниковая навигация в виде идеи зародилась еще в те времена, когда СССР запустил в космос первый искусственный спутник Земли, т.е. в тысяча девятьсот пятидесятые годы. Наблюдая и изучая сигналы, исходящие от этого спутника ученые обнаружили, что используя их особым образом и зная координаты спутника можно с большой точностью определять свои координаты. После этого открытия военные ведомства США и СССР принялись вести разработки в области создания глобальной навигационной спутниковой системы.

Система GPS

Первый тестовый спутник системы GPS был выведен на орбиту Соединенными Штатами лишь через 20 лет после появления идеи спутниковой навигации, в 1974 году. Еще через 20 лет система GPS была доукомплектована необходимым количеством спутников (24 штуки) и в таком виде была принята на вооружение. После этого стало возможным использование системы GPS в военных целях для точного наведения ракет на наземные и воздушные цели.

Система ГЛОНАСС

Советский Союз свой первый спутник ГЛОНАСС вывел на орбиту лишь в 1982 году, но уже в декабре 1995 года система ГЛОНАСС была доведена до полного штатного количества из 24 спутников.

Официально, обе системы навигации (GPS в США, ГЛОНАСС в РФ) были приняты в эксплуатацию в 1993 году!

К сожалению, в дальнейшем финансирование системы ГЛОНАСС прекратилось и в 2001 году на орбите в рабочем состоянии осталось лишь шесть спутников. В 2001 году в России была принята федеральная целевая программа «Глобальная навигационная система». Согласно этой программе к концу 2009 года система ГЛОНАСС должна была быть полностью укомплектована 24 спутниками и функционировать в полноценном штатном состоянии.

Что общего в системах GPS и ГЛОНАСС?

Несмотря на то, что изначально системы навигации разрабатывались для военных целей, в наше время GPS и ГЛОНАСС активно используются в мирных целях. Область применения спутниковых систем постоянно расширяется, а технологии стремительно развиваются. Уже повсюду, в обычных магазинах продаются навигаторы для автомобилей, для людей, для животных, приемники сигналов GPS встраивают в мобильные телефоны, КПК. Любой человек может видеть свое местонахождение на карте, скорость передвижения, легко и быстро прокладывать маршруты и находить на карте необходимые адреса, или, установив приемники спутниковых систем навигации на другие подвижные объекты, следить за всеми передвижениями этих объектов.

Принцип измерения координат российской системы ГЛОНАСС аналогичен американской системе GPS.

Чем отличаются ГЛОНАСС и GPS?

Главным отличием двух систем спутниковой навигации является государственная принадлежность. Причем условия получения сигналов системы GPS не являются на 100% гарантированными и полностью зависят от политики министерства обороны США.

В техническом смысле основным отличием ГЛОНАСС от GPS является то, что спутники ГЛОНАСС в своем движении по орбите не синхронизированы с вращением Земли. Это обеспечивает им большую стабильность и не требует корректировок в течение всего срока эксплуатации каждого спутника. Тем не менее, спутники ГЛОНАСС имеют гораздо более короткий срок службы.

Долгое время созданная в США система глобального геопозиционирования GPS была единственной доступной рядовым пользователям. Но даже с учетом того, что точность гражданских приборов была изначально ниже по сравнению с военными аналогами, ее с головой хватало и для навигации, и для отслеживания координат автомобилей.

Однако еще в Советском Союзе была разработана собственная система определения координат, известная сегодня как ГЛОНАСС. Несмотря на сходный принцип работы (используется расчет временных интервалов между сигналами от спутников), ГЛОНАСС имеет серьезные практические отличия от GPS, обусловленные и условиями разработки, и практической реализацией.

• ГЛОНАСС отличается большей точностью в условиях северных регионов . Это объясняется тем, что значительные войсковые группировки СССР, а впоследствии и России, были расположены именно на севере страны. Поэтому и механика ГЛОНАСС рассчитывалась с учетом точности в таких условиях.
• Для бесперебойной работы системе ГЛОНАСС не требуются корректирующие станции . Для обеспечения точности GPS, спутники которой неподвижны относительно Земли, необходима цепочка геостационарных станций, отслеживающих неизбежные отклонения. В свою очередь, спутники ГЛОНАСС подвижны относительно Земли, поэтому проблема корректировки координат отсутствует изначально.

Для гражданского применения эта разница ощутима. Например, в Швеции еще 10 лет назад активно применялась именно ГЛОНАСС, несмотря на большое количество уже существовавшей аппаратуры под GPS. Немалая часть территории этой страны лежит на широтах российского Севера, и преимущества ГЛОНАСС в таких условиях очевидны: чем меньше склонение спутника к горизонту, тем при равной точности оценки временных интервалов между их сигналами (задаваемой аппаратурой навигатора) вернее можно рассчитать координаты и скорость движения.

Так что же лучше?

Достаточно оценить современный рынок телематических систем, чтобы получить правильный ответ на этот вопрос. Используя в навигационной или охранной системе подключение к спутникам GPS и ГЛОНАСС одновременно, можно добиться трех главных преимуществ.

• Высокая точность . Система, анализируя текущие данные, может выбрать наиболее верные из имеющихся. Например, на широте Москвы максимальную точность сейчас обеспечивает GPS, в то время как в Мурманске по этому параметру лидером станет ГЛОНАСС.
• Максимальная надежность . Обе системы работают на разных каналах, поэтому, столкнувшись с преднамеренным глушением или посторонним засорением помехами эфира в диапазоне GPS (как в более распространенном), система сохранит возможность геопозиционирования по сети ГЛОНАСС.
• Независимость . Так как и GPS, и ГЛОНАСС изначально являются военными системами, пользователь может столкнуться с лишением доступа к одной из сетей. Для этого разработчику достаточно ввести программные ограничения в реализацию протокола связи. Для российского потребителя ГЛОНАСС становится в какой-то мере резервным способом работы в случае недоступности GPS.

Именно поэтому системы «Цезарь Сателлит», предлагаемые нами, во всех модификациях используют именно двойное геопозиционирование, дополненное отслеживанием координат по базовым станциям сотовой связи.

Как работает действительно надежное геопозиционирование

Рассмотрим работу надежной системы отслеживания GPS/ГЛОНАСС на примере Cesar Tracker A.

Система находится в спящем режиме, не передавая данные в сотовую сеть и отключив приемники GPS и ГЛОНАСС. Это необходимо для максимально возможного сбережения ресурса встроенного аккумулятора, соответственно, обеспечения наибольшей автономности системы, защищающей Ваш автомобиль. В большинстве случаев аккумулятора хватает на 2 года работы. Если Вам нужно обнаружить местонахождение своего автомобиля, например при угоне, необходимо обратиться в центр безопасности «Цезарь Сателлит». Наши сотрудники переводят систему в активное состояние и получают данные о местонахождении авто.

Во время перехода в активный режим одновременно происходят три независимых процесса:

• Срабатывает приемник GPS, анализируя координаты по своей программе геопозиционирования. Если за заданный промежуток времени обнаружено менее трех спутников, то система считается недоступной. Аналогично происходит определение координат по ГЛОНАСС-каналу.
• Трекер сравнивает данные от обеих систем. Если в каждой было обнаружено достаточное количество спутников, трекер выбирает данные, которые считает более достоверными и точными. Это особенно актуально при активном радиоэлектронном противодействии - глушении или подмене сигнала GPS.
• GSM-модуль обрабатывает данные геопозиционирования по LBS (базовым станциям сотовой связи). Этот способ считается наименее точным и используется, только если и GPS, и ГЛОНАСС недоступны.

Таким образом, современная система отслеживания имеет тройную надежность, применяя три системы геопозиционирования отдельно. Но, естественно, максимальную точность обеспечивает именно поддержка GPS/ГЛОНАСС в конструкции трекера.

Применение в системах мониторинга

В отличие от маяков-закладок системы мониторинга, применяемые на коммерческом транспорте, осуществляют постоянное отслеживание местоположения автомобиля и его текущей скорости. При таком применении преимущества двойного геопозиционирования GPS/ГЛОНАСС раскрываются еще полнее. Дублирование систем позволяет:

• поддерживать мониторинг при кратковременных проблемах с приемом сигнала от GPS или ГЛОНАСС;
• сохранять высокую точность независимо от направления рейса. Применяя систему наподобие CS Logistic GLONASS PRO, можно уверенно осуществлять рейсы от Чукотки до Ростова-на-Дону, сохраняя полный контроль над транспортом на протяжении всего маршрута;
• защищать коммерческий транспорт от вскрытия и угона. Серверы «Цезарь Сателлит» в режиме реального времени получают информацию о времени и точном месте автомобиля;
• эффективно противодействовать угонщикам. Система сохраняет во внутренней памяти максимально возможный объем данных даже при полной недоступности канала связи с сервером. Информация начинает передаваться при малейшем прерывании глушения радиоэфира.

Выбирая систему GPS/ГЛОНАСС, Вы обеспечиваете себе наилучшие сервисные и охранные возможности в сравнении с системами, использующими только один из способов геопозиционирования.