В чем отличия глонасс и gps? Спутниковые системы навигации gps и глонасс

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.

Российская спутниковая система ГЛОНАСС предназначена для точного определения координат объекта, находящегося над поверхностью Земли. Тем же целям служат две другие похожие системы: GPS (США), Galileo (Евросоюз). Раньше всего начала действовать группировка спутников GPS, затем, в 1993 году, была официально принята в эксплуатацию российская спутниковая система. Сейчас, по состоянию на начало 2015 года, сигнал от спутников ГЛОНАСС уверенно воспринимается в любой точке земного шара. Дальше приводится сравнение двух глобальных навигационных систем, российской и американской.

На территории РФ для осуществления спутникового контроля транспорта допустимо пользоваться любой из указанных систем – GPS или ГЛОНАСС. Наилучшая точность определения координат притом будет получена при использовании сигналов GPS и ГЛОНАСС одновременно.

Навигационные спутники России и США

Применяя каждую из навигационных систем по отдельности, можно рассчитывать на следующие параметры точности:

1. GPS (координаты): с наземной коррекцией – менее 1 м, реальная точность – 2,6 м (спутники модели KA Bloc IIR).
2. ГЛОНАСС (координаты): реальная точность – 5-10 м (спутники «Ураган-М»), для спутников «Ураган-К» точность составляет 1-3 м, а с наземной коррекцией среднее значение равно 4,5 м.
3. GPS (скорость): ошибка может составлять до 10 м/с.
4. ГЛОНАСС (скорость): ошибка составляет до 15 м/с (спутники «Ураган») либо она не превосходит 0,05 м/с (спутники «Ураган-М»).

С использованием системы ГЛОНАСС мониторинг транспорта осуществляется по тем же алгоритмам, что с применением любых других аналогичных систем. Приемник в абонентском устройстве считывает координаты, блок управления их анализирует и отправляет сообщение по каналу наземной связи (GSM/GPRS).

Так работает спутниковая навигация

Важно знать, что когда автомобиль «теряет» базовую станцию GSM, алгоритм спутниковой навигации перестает функционировать корректно.

Оператор будет видеть на экране неподвижную метку, а в действительности машину могут перемещать. Управляющий блок притом сможет определять координаты по спутникам без ошибок. Но возможность отправлять сообщения у охранной системы будет отсутствовать. Если требуется выполнять слежение в режиме реального времени, необходимо помнить, что спутниковый мониторинг транспорта не может осуществляться без использования сотовой связи.

Абонентские устройства, приемники ГЛОНАСС

Понятно, что любая система мониторинга будет обладать максимальной помехоустойчивостью и точностью, если определение координат в ней ведется по спутникам GPS и ГЛОНАСС одновременно. Группировка спутников GPS начала действовать раньше других и поэтому сначала абонентские устройства воспринимали только сигнал GPS. Затем появились микросхемы, корректно воспринимающие сигналы от спутников ГЛОНАСС. На третьем шаге на рынок вывели универсальные чипы, совместимые с 2-мя или 3-мя информационными протоколами сразу.

Приемник спутникового сигнала NV08C

Среди отечественных разработок, отвечающих последнему требованию, можно назвать микросхему NV08C-MCM-M, выпускаемую с 2009 года.

Универсальный модуль компании Starline

Владелец цифровой сигнализации Starline любой из современных моделей имеет право приобрести и установить дополнительный модуль GSM-связи. Этот модуль выполнен в виде печатной платы, монтируемой внутрь основного блока.

Модульная архитектура Starline

Когда в основной блок будет установлен модуль GSM, дополнительно к специальному разъему подключается блок навигации, наделенный приемником сигналов ГЛОНАСС/GPS:

Навигационный блок Starline

Можно осуществлять спутниковый мониторинг транспорта, не используя при этом охранные функции. В таких случаях подходит более доступное оборудование – маяк Starline М17, отслеживающий координаты и скорость.

Комплектация навигационного маяка

На начальном этапе система мониторинга может быть построена на основе следующего оборудования: навигационные маяки, один сотовый телефон и одно вычислительное устройство с выходом в Интернет. Телефон используется для управления маяками при помощи SMS. Но в действительности, маяк – достаточно примитивное устройство, неспособное отслеживать уровень топлива и некоторые другие параметры. Каждое такое устройство со временем можно заменить более сложным оборудованием – навигационным терминалом либо тахографом. Так можно будет построить, в том числе, действующую систему контроля топлива.

Объяснение понятий терминал и тахограф

В функции спутникового мониторинга автотранспорта может входить контроль следующих параметров: заряд АКБ, уровень топлива в баке и т.д. Помимо координат, все данные могут быть считаны с шины CAN. Если же подключение к CAN-шине вы использовать не собираетесь, можно установить дополнительные датчики, подключив их к единому электронному блоку. В такой блок может быть встроен и модуль навигации.

Тахограф с навигацией, грузовая техника

Если электронный блок может только «запоминать» данные, но не отправлять их по каналу GSM, то устройство называется тахографом. А тахограф, оборудованный действующим GSM-модулем – это терминал.

Любая система контроля транспорта, если в ней используются именно терминалы, может быть дополнена «тревожными кнопками». Водитель нажимает кнопку, и оператор получает сообщение в течение 40-ка секунд.

Схема подключения тревожной кнопки

Понятно, что слежение за транспортом необязательно должно осуществляться в режиме реального времени. Данные можно просто записывать, и анализировать их в конце рабочего дня. Но наличие интерактивного режима несет свои преимущества. Одно из них указано выше (возможность установить «кнопку тревоги»). Право выбора лучше предоставить владельцу.

Казалось бы, не так важно, какая именно система навигации будет использоваться – ГЛОНАСС или GPS.

На грузовики закон требует устанавливать тахографы, но подключать эти устройства к навигационному модулю вовсе не обязательно. Однако продолжение развития программы ЭРА-ГЛОНАСС наводит на определенные мысли. Долгое время, в том числе и в нашей стране, приоритет отдавали навигации по спутникам GPS. Теперь ситуация изменилась кардинально.

Особенности ГЛОНАСС и GPS

Точность определения координат с использованием спутников ГЛОНАСС в 2015 году будет удвоена. Грубо говоря, значение ошибки для большинства случаев понизится до 1,4 метра.

Параметры координат, полученные с навигатора

Когда в зоне видимости абонентского устройства остается менее 3-х космических аппаратов, по назначению не может использоваться ни одна система навигации. Поэтому лучше, чтобы в абонентском оборудовании был смонтирован универсальный модуль, воспринимающий сигналы ГЛОНАСС и GPS одновременно.

Любая система слежения за транспортом, если в ней используется связь GSM, может определять координаты по сигналу базовых станций. Правда, погрешность в таком случае составляет 400-500 м.

Область вероятного нахождения объекта

Режим, о котором идет речь, называется «LBS», а реализован он почти в каждом GSM-терминале. Таким образом, в современных системах мониторинга транспорта используются данные, получаемые из трех источников информации:

• Сигнал GPS;
• Сигнал ГЛОНАСС;
• Радиоволны, исходящие от нескольких станций GSM.

Точность позиционирования, проводимого с использованием глобальной спутниковой навигации, будет повышаться едва ли не ежегодно. Погрешность для российской системы в 2020 году станет равна 0,6 м. Можно сделать вывод, что применение спутникового мониторинга автотранспорта на практике – это перспективная технология, которая будет востребована в будущем. А правильно использовать новые технологии должен уметь каждый.

Следящее оборудование и методы обмана

Что GPS предназначены для одной и то же цели — определить время и место с максимальной точностью. И по сути — это одно и тоже, только созданы были в разных странах. Углубимся в историю…

Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 50-е годы. Суть ее заключалась в том, что, если точно знать свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты.

Реализована эта идея была через 20 лет. Первый тестовый спутник был выведен на орбиту 14 июля 1974 года США, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., таким образом, встала на вооружение. Стало возможным использовать GPS для точного наведения ракет на неподвижные, а затем и на подвижные объекты в воздухе и на земле.

В СССР тогда немного задержались и начали создавать систему ГЛОНАСС только спустя 8 лет — в 1982, 12 октября был выведен первый ГЛОНАСС спутник. Несмотря на такое опоздание, система окончательно вышла на рабочий режим в 1995 году, чуть позже американцев. Вследствие недостаточного финансирования, а также из-за малого срока службы, число работающих спутников сократилось к 2001 году до 6. Но сейчас, благодаря Владимиру Владимировичу Путину, орбитальная группировка спутников ГЛОНАСС практически полностью восстановлена.

Так, спутники есть, что происходит дальше? А дальше сигнал, который излучают спутники, принимается устройством, например, навигатором в Вашем автомобиле. Для того, чтобы приемник смог точно определить свое местоположение, ему необходимо «выловить» на небосводе не менее 4-х спутников. Почему 4? Здесь немного геометрии. Представим шар, это будет наша планета. Теперь точку на расстоянии от искомого шарика — это наш спутник. По спутниковому сигналу приемник определяет точное расстояние до спутника (только расстояние, не более того). Теперь представим, какую форму примет то множество точек на шарике, которые находятся на заданном расстоянии от точки? Верно, это будет круг! То есть, если будет всего один спутник, то мы увидим кучу вероятных месторасположений в виде пояса на планете. Это нам ни к чему.

Добавим второй спутник, то есть вторую точку под углом в 120 градусов (это угол между орбитами спутников ГЛОНАСС, три орбиты — 360, то есть весь круг, в GPS — 6 орбит, угол 60). Добавили? Отлично, снова получили расстояние до спутника, то есть еще один круг, при наложении на первый круг мы получим две общие точки, там, где круги пересеклись. Уже лучше, но все равно недостаточно.

Ставим третий спутник, получаем расстояние, еще круг и… Ура! Мы получили ту самую искомую точку на плоскости. Но, позвольте, а зачем нам четвертый спутник? А с четвертого мы получим точное время, по которому вычислим географическое положение трех первых спутников и, соответственно, узнаем точные координаты нашего приемника, то есть нас.

Надеюсь, не слишком мудреное описание. Если не совсем понятно, советую взять теннисный мячик и 3 резинки для волос. Положите их на мячик и поэкспериментируйте, попробуйте передвинуть одну из резинок, в общем, этот нехитрый прием поможет Вам своими руками создать систему навигации и понять, как она работает, пусть и на теннисном мячике.

Итак, с развитием систем, историей и принципом работы вроде разобрались. Теперь ответим на изначальный вопрос — что GPS, что ГЛОНАСС — это система спутников, которые предназначены для точного определения географических координат и точного времени. GPS, иначе ее называют NAVSTAR — американская группировка спутников, ГЛОНАСС — российская. мы рассмотрим различные устройства для работы с этими системами и прочие интересные моменты.

Для определения местоположения в настоящее время наиболее широкое применение нашли глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС): российская ГЛОНАСС и американская GPS .

В первую очередь это связано с доступностью и миниатюризацией устройств навигации. Персональный навигатор сегодня стал таким же обыденным устройством, как мобильный телефон или компьютер.

Кроме того, ГНСС обладают высокой точностью определения навигационных параметров и имеют глобальное покрытие.

Принцип работы ГНСС

Принцип определения местоположения потребителя довольно прост, как все гениальное. Зная местоположения спутников (информация содержится в навигационном сигнале спутника) и расстояние до них можно путем несложных алгебраических вычислений однозначно определить свое местоположение в некоторой трехмерной системе координат. В идеале, чтобы получить три координаты потребителя, достаточно знать информацию о трех навигационных космических аппаратах (НКА).

Однако, не все так просто оказывается на практике. Все дело в том, что в ГНСС реализован принцип беззапросных измерений дальности, т.е. определяется время прохождения информационного сигнала от спутника до потребителя. А для того, чтобы это время определить с высокой точностью необходимо синхронизировать часы спутника и навигационной аппаратуры потребителя (НАП). В связи с этим для нахождения координат и рассогласования часов НАП и ГНСС необходимо знать параметры не менее чем о 4-х спутниках.

При создании ГНСС в первую очередь учитывались такие требования, как глобальность, всепогодность, непрерывность и круглосуточность, помехозащищенность, компактность, доступность. Обеспечить выполнение всех перечисленных требований, а также достижение высоких эксплуатационных характеристик позволяет совместное функционирование трех основных сегментов: космического; наземного; пользовательского.

Узнайте больше Актуальную информацию о состоянии группировки ГЛОНАСС можно узнать на сайте Информационно-аналитического центра координатно-временного и навигационного обеспечения (ИАЦ КВНО) ФГУП ЦНИИмаш: http://glonass-iac.ru/GLONASS/ .

Космический сегмент ГЛОНАСС представляет собой орбитальную группировку из 24 НКА, расположенных в трех плоскостях по 8 спутников в каждой с высотой орбиты 19100 км и наклонением - 64,8°. Кроме того, в каждой плоскости должен находиться один резервный спутник. НКА излучают радиосигналы на собственных частотах.

Наземный сегмент состоит из космодрома, командно-измерительного комплекса и центра управления.

Ну и наконец сегмент, представляющий наибольший интерес потребителю, – пользовательский, в который входит НАП.

ГНСС сегодня

Современные отечественные приемники гражданского применения, устанавливаемые на НАП транспортных средств, работают по сигналам ГЛОНАСС (L1-диапазон, СТ-код) и GPS (L1, С/А-код) и позволяют определять (по уровню вероятности 0,95 при значении геометрического фактора не более 3):

координаты в плане с погрешностью не более 10 м и по высоте – не более 15 м;

плановую скорость с погрешностью не более 0,15 м/с.

На сегодняшний момент применение односистемных приемников ГНСС в НАП (только ГЛОНАСС или только GPS) практически сошло на нет. В первую очередь это связано с тем, что в условиях современного городского ландшафта неизбежно затенение радиовидимости спутников. Примером является работа НАП вблизи стены дома, когда физически половина небосвода закрыта. В конечном счете это приводит к тому, что возможности по точному позиционированию объекта снижаются, а иногда становится невозможным. Использование двух навигационных систем улучшает и расширяет возможности для потребителей.

В таких условиях использование ГЛОНАСС совместно с GPS существенно повышает надежность и достоверность работы НАП по определению координат.

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.