Melyik a jobb: Glonass, GPS vagy Galileo? Glonass technológiák alkalmazása Globális navigációs rendszerek GPS és Glonass

Melyik a jobb: GLONASS, GPS vagy Galileo?

BAN BEN modern világ, Ahol normál működés Az egyes iparágak közvetlenül függenek a navigációs műholdrendszerek terén nyújtott szolgáltatások minőségétől, a kérdés semmiképpen sem tétlen.
Napjainkban számos műholdas navigációs rendszer létezik, amelyek célja a szárazföldi, vízi és légi objektumok helyének és pontos időpontjának, valamint mozgási paramétereinek (sebesség és mozgásirány stb.) meghatározása.

Elérhetőség és alkalmazás szempontjából négy rendszer érdekes: az orosz GLONASS, az amerikai NAVSTAR GPS, az európai Galileo rendszer és a kínai BeiDou/Compass rendszer.
A GLONASS és NAVSTAR GPS rendszerek teljes mértékben működőképesek és globálisak.

Rizs. 1. Meglévő navigációs és időzítési támogatás.

A Galileo és a BeiDou/Compass rendszerek az üzembe helyezés különböző szakaszaiban vannak, amelyek a jövőben globális szolgáltatást is nyújtanak.

Rizs. 2. Fejlett navigációs és időzítési támogatás.

Navigációs rendszerek összetétele.
Minden műholdas navigációs rendszer három fő szegmensből áll:

• űrszegmens vagy orbitális konstelláció;
• Földi szegmens;
• Felhasználói szegmens.

A GLONASS rendszer orbitális konstellációját 30 űrszonda képviseli, ebből 2014. június 29-én 23 van a rendszerben, 2 tartalékban. A fennmaradó műholdak üzembe helyezési szakaszban, ill karbantartás. Az űrszonda három pályasíkban körpályán forog 19 100 km magasságban. A műholdak száma minden pályasíkban 8.

A NAVSTAR GPS orbitális konstellációja 32 űrhajót foglal magában, amelyek körpályán forognak 6 pályasíkban, 20 183 km magasságban. A műholdak száma minden pályasíkban 4.

A Galileo rendszer orbitális konstellációja 30 műholdból áll (27 működő és 3 tartalék). A tervek szerint az orbitális konstelláció teljes telepítése 2016-ban történik, amikor mind a 30 műholdat (27 működő és 3 tartalék) pályára bocsátják. A GALILEO rendszer orbitális konstellációja három síkban, az Egyenlítőhöz képest 56 fokos szögben dőlve, 23224 km-es magasságban fog elhelyezkedni, pályasíkonként 9 műholddal.

A Beidou/Compass rendszer orbitális konstellációja 36 űrhajóból fog állni, 5 űrhajó geostacionárius pályán áll majd; 5 űrhajó ferde geoszinkron pályán; 24 űrhajó közepes Föld körüli pályán. A fennmaradó műholdak orbitális tartalékot képezhetnek. Az orbitális csillagkép ilyen elhelyezése éjjel-nappal globális lefedettséget biztosít a rendszer számára a Föld felszínén.

A GLONASS és NAVSTAR GPS rendszerek a legnagyobb érdeklődésre tartanak számot.

A két rendszer mérési pontossága megközelítőleg azonos. A differenciálkorrekciós és felügyeleti rendszer 2014. június 30-i adatai szerint mindkét rendszer pontossága 5-7 m. Az amerikai rendszer fejlettebb, a differenciál üzemmódra vonatkozó korrekciókat továbbító állomáshálózattal rendelkezik. Ezek az USA-ban, Kanadában, Japánban, Kínában, EU-ban és Indiában található állomások lehetővé teszik a hiba 1-2 m-re csökkentését ezekben az országokban.

Ugyanakkor az orosz differenciálkorrekciós állomások főként az Orosz Föderáció területén találhatók.
A földi állomások jelenlegi hálózata 14 állomást foglal magában Oroszországban, egy állomást az Antarktiszon és egy Brazíliában. A rendszer fejlesztése nyolc további állomás telepítését foglalja magában Oroszországban és több állomást külföldön (további állomások Kubában, Iránban, Vietnamban, Spanyolországban, Indonéziában, Nicaraguában, Ausztráliában, kettő Brazíliában és egy további állomás lesz telepítve. az Antarktiszon található).

A hazai rendszer kétségtelen előnye több nagy pontosság a Föld cirkumpoláris vidékein a pályák nagyobb dőlésszöge miatt.

A Reuters szerint a műholdas navigációs állomások országos hálózatát fenntartó svéd Swepos cég alkalmazottai felismerték az előnyt. orosz rendszer GLONASS navigáció amerikai GPS-en.

Bo Jonsson, a geodéziai kutatási részleg helyettes vezetője szerint a GLONASS pontosabb helymeghatározást biztosít az északi szélességi körökben: „az (GLONASS) egy kicsit jobban működik az északi szélességi körökön, mert műholdai magasabb pályán vannak, és jobban látjuk őket, mint a GPS-műholdakat. ” Jonsson elmondta, hogy cége ügyfeleinek 90%-a GPS-szel kombinálva használja a Glonasst. Meg kell jegyezni, hogy Mr. Jonsson itt nem teljesen pontos. Nagy valószínűséggel nem a pályák magasságáról beszélünk, a GPS-műholdak pályája valamivel magasabb, mint a GLONASS-é, hanem a pályasíkok dőlésszögéről: 64,80 a GLONASS rendszernél, szemben 550-cel a GPS-rendszerrel.

Mégis, a legjobb helymeghatározási pontosság akkor érhető el, ha olyan eszközöket használunk, amelyek képesek fogadni a GLONASS rendszer és a GPS rendszer jeleit is.
A helyzet az, hogy a koordináták pontos meghatározásához egyik vagy másik rendszer négy műholdra van szüksége. Ez a meghatározás azonban a legtöbb esetben meglehetősen alacsony pontosságot ad: városi területeken nehéz használni bizonyos problémák megoldására.
A megfigyelt műholdak számának növekedésével a pontosság növekszik. Általában 6-9 GPS műholdat figyelnek meg. Ha zárt területeken dolgozunk: hegyekben, erdőben, különösen városi tájon, amikor valójában a dzsungelben sétálunk, akkor a látott műholdak száma jelentősen lecsökkenhet - vagy a helyük geometriája hatástalanná válnak.
Például a műholdak sorakozhatnak az utca mentén. Ebben az esetben nagyon fontos szempont, hogy összesen hány műholdat tudunk megfigyelni: minél több van, annál jobb a minőség ilyen szűkös körülmények között. Tehát ugyanazon differenciálkorrekciós és felügyeleti rendszer 2014. június 30-i adatai szerint a navigációs meghatározások pontossága GLONASS és GPS együttes használata esetén 3-5 m-re nő.

Az alábbi diagramok a GLONASS és GPS rendszerek rendelkezésre állását mutatják a differenciálkorrekciós és felügyeleti rendszer szerint 2014. június 30-án.
Itt a PDOP a pozíciópontosság csökkenése.

Rizs. 3. A GNSS GLONASS elérhetősége.

4. ábra. A GNSS GPS elérhetősége.

5. ábra. A GNSS GLONASS + GPS elérhetősége.

Mindkét rendszer pontosságának növelését tervezik.

2015-re a GLONASS rendszer pontosságát 1,4 m-re, 2020-ra 0,6 m-re növelik, majd ezt a mutatót 10 cm-re emelik A GPS rendszer az új generációs műholdak pályára állítása után a felhasználók számára 0,6-0,9 m pontossággal A differenciál üzemmód használatakor már ma is lehetséges 0,1 m-es pontosság.
A Galileo rendszer várhatóan 30 cm-es pontosságot biztosít alacsony szélességi fokon, miközben egyidejűleg 8-10 műhold jeleit fogja fogadni. A GPS-műholdaknál magasabb pálya miatt az 1 m-es pontosság biztosított lesz az Északi-sarkkör szélességi fokán.
A Beidou/Compass rendszer pontosságáról ma még korai beszélni, mivel a rendszert még nem telepítették teljesen. 2014. május 8-án azonban a rendszer átment egy szakértői teszten, amely során kiderült, hogy a pontossága kisebb, mint 1 m. A Kínai Tudományos Akadémia akadémikusa, Yang Yuanxi szerint a BEIDOU műholdrendszer pontossága működés közben differenciál módban meghaladja a GPS rendszerét.

A rendszer megbízhatósága és az űrkonstelláció megőrzése terén jelenleg az amerikai GPS-rendszer áll az élen. Fontos különbség a GLONASS rendszer és a GPS rendszer között, hogy a GLONASS műholdak keringési mozgásában nincs rezonanciájuk (szinkron) a Föld forgásával, ami nagyobb stabilitást biztosít számukra.

A veszélyekről.

2014. április 2-án súlyos meghibásodás történt a GLONASS rendszerben. Közel 11 órán keresztül a rendszer mind a 24 műholdja hibás adatokat szolgáltatott, pl. a rendszer működésképtelennek bizonyult. A rendszer működőképessé vált, az okok kivizsgálása folyamatban van. Az a kérdés, hogy az ilyen helyzetek megismétlődhetnek-e, nyitva marad.
De nem minden zökkenőmentes a szükséges számú űrhajó fenntartása az orbitális konstellációban és a GPS-ben.

2009-ben a GAO jelentést adott ki a GPS jövőjéről, amelyben aggodalmát fejezte ki amiatt, hogy az orbitális konstelláció esetleg nem lesz képes megfelelő teljesítményt fenntartani 2010 és 2018 között (System Design & Test hírlevél, 2009. május, GPS World, 2009. május 27. ). Brad Parkinson, a teljesítés első igazgatója GPS programok, a GPS főépítésze és szószólója azt mondta: "Lehetséges, hogy a konstellációnak kevesebb, mint 24 műholdja lesz."

Kell-e Oroszországnak saját rendszer műholdas navigáció? Feltétlenül szükséges. A modern navigációs technológiák alkalmazása nélkül nehéz lesz biztosítani a nemzetgazdaság versenyképességét.

Nem hagyhatjuk figyelmen kívül azt a tényt sem, hogy a GPS-rendszert az orosz GLONASS-hoz hasonlóan a katonai osztályok irányítják. Ezért az orosz gazdaság függővé tétele az amerikai GPS-től, figyelembe véve a szelektív hozzáférési rendszer képességeit és a jel szándékos „durvítását” vagy torzítását egy bizonyos földrajzi területen, valamint a meglévő ember által előidézett, gazdasági és egyéb kockázatokat. , legalábbis rövidlátó. Különösen a gazdasági szankciókkal összefüggésben, amelyek elsősorban Oroszország pozícióinak gyengítését célozzák a nemzetközi gazdasági színtéren, valamint egy újabb „hideg” konfrontációt Oroszország és a NATO-blokk között.

Attól tartva, hogy a GLONASS rendszereket katonai célokra is felhasználhatják, az Egyesült Államok külügyminisztériuma megtagadta az engedélyek kiadását a Roszkoszmosz számára több orosz mérőállomás amerikai területen történő építésére. A tilalomra válaszul 2014. június 1-től felfüggesztették a GPS-rendszer állomásainak munkáját az Orosz Föderációban. És már szeptember 1-től leállhat ezeknek az állomásoknak a működése. A földi állomások letiltása csak a rendkívül precíz helymeghatározást érinti, amelyet nem használnak polgári célokra.
Ennek ellenére az eset meglehetősen tájékoztató jellegű. Ami a Galileót illeti, a rendszer ékes példája annak a nem túl sikeres kísérletnek, hogy egy globális navigációs műholdrendszert hozzanak létre magántőke felhasználásával, kereskedelmi alapon, vagyis az állam és az üzleti élet funkcióit keverve. Ez már több évvel késleltette az európai Galileo rendszert.

Szakértők szerint a Galileo rendszer 2014 után lehet teljesen működőképes. Nyílt és kereskedelmi szolgáltatások állnak majd a rendszer felhasználói számára elérhetővé (kivéve a légiközlekedést, a kereskedelmi tengerészgyalogságot, a kormányzati és katonai szervezeteket, a hírszerző ügynökségeket, a mentő- és kutatószolgálatokat). A nyílt szolgáltatás ingyenes jelet biztosít majd a felhasználóknak, magas szintű pontossággal modern rendszerek. A kézhezvételére nem vállalunk garanciát.
Az Egyesült Államok kormányával kötött kompromisszumoknak köszönhetően a modernizált GPS-jelekben is használt adatformátum lehetővé teszi, hogy a GPS és a Galileo rendszerek egymást kiegészítsék. A kereskedelmi szolgáltatás kódolt jelet biztosít, amely lehetővé teszi a jobb helymeghatározási pontosságot. A jelhasználati jogokat a tervek szerint szolgáltatókon keresztül értékesítik tovább. A használat idejétől és az előfizető típusától függően rugalmas fizetési rendszert javasolunk. Nyilvánvaló, hogy a Galileo rendszer felhasználóinak olyan területeken, ahol nagy helymeghatározási pontosságra van szükség, további költségeket kell viselniük a rendszer használatáért.
A Beidou/Compass rendszer 2012 decembere óta működik kereskedelmi forgalomban. A rendszer pozíció-, sebesség- és pontos időadatokat biztosít a felhasználóknak. Az adatszolgáltatás nyílt csatornákon keresztül történik. A fejlesztők az iparág-specifikus rendszerhasználati lehetőségek mellett a rendszer-előfizetők közötti szöveges üzenetváltás lehetőségét is bejelentették.
A rendszer személyes felhasználói a szolgáltatás segítségével a helyi szolgáltatóknak küldött szöveges üzenetekkel tájékozódhatnak a közeli szállodákról, éttermekről, parkolókról, kulturális helyszínekről. A szolgáltatók azonnal megtalálják szükséges információ, a felhasználó tartózkodási helye alapján, majd küldjön például egy elektronikus térképet a felhasználó telefonjára. A felhasználó értéknövelt szolgáltatásokat is kaphat, mint például szállodai szoba, éttermi asztal foglalása vagy rendelés parkolóhely.

Bár a Beidou/Compass és a GLONASS rendszerek kompatibilitásával kapcsolatos munka 2014-ben elkezdődött, egyelőre nem tudni, hogy a Beidou/Compass rendszer teljes funkcionalitása elérhető lesz-e az orosz felhasználók számára.

Rizs. 6. A Beidou rendszer jelenlegi lefedettsége.

Így ma két valóban globális műholdas navigációs rendszer létezik a világon: a GLONASS és a GPS.

Ma már senki sem tud határozott választ adni arra a kérdésre, hogy melyik rendszer a jobb.

Mit kell használni: az orosz GLONASS rendszert, amely egy hazai gyártót támogat, vagy használja a GPS-rendszert azzal a kockázattal, hogy a legrosszabb pillanatban leválik a rendszerről? A GLONASS-t és a GPS-t egyaránt támogató berendezések használatának előnyei nyilvánvalóak, mert a hétköznapi fogyasztó helyzetéből, mint nagy mennyiség A globális műholdas navigációs rendszerek képesek működtetni berendezéseiket, annál jobb a navigációs meghatározási szolgáltatások elérhetősége és minősége.

Már ma is találhatunk a piacon olyan két- vagy háromrendszerű berendezéseket, amelyek a GPS és a GLONASS mellett Galileo jelekkel is működhetnek. Ha a Galileo és a Compass orbitális konstellációit sikeresen telepítik, akkor a GLONASS/GPS/Galileo/Compass fogyasztói berendezések nem várnak sokáig. A választás a tiéd.

Alekszej Afanasov

Még mindig nehéz elhinni, hogy a mi „vad” kereskedelem korában teljesen ingyenes (ha elérhető) technikai eszközökkel) képes meghatározni tartózkodási helyét bárhol a világon. Ez a 20. század egyik legnagyobb találmánya! Ez a sokmilliárdos rendszer (ma már több is van) elsősorban a védelem (és a tudomány) érdekében született, de nagyon kevés idő telt el, és szinte mindenki mindennap használni kezdte. GPS-navigátor alatt egy speciálisat értünk rádióvevő az aktuális hely földrajzi koordinátáinak meghatározásához (pozicionálás).

Ennek a bejegyzésnek a megírására egy szűk körökben ismert turista mondata késztetett Garmin navigátor Etrex 30x.
Íme egy idézet a cikkéből: "Műholdrendszer: GPS/GPS+Glonass/Demo mód. Nem azt gondolod, hogy csak a Glonass-t nem lehet bekapcsolni? Szóval nincs. Az utasítások nem mondanak erről semmit. Viheted a Garmint az egyik kezében csak szórakozásból, egy másik Glonass okostelefonban pedig nyissa meg a műholdas kijelzőt, és próbáljon meg hasonlókat keresni. Ez csak emuláció, így nem számít, hogy GPS-t vagy GPS+GLONASS-t telepít."
Mi a véleményed erről a kijelentésről? Csak ne rohanjon azonnal ellenőrizni. Mivel itt a „GPS”, „GLONASS” és „Garmin” fogalmak szerepelnek, a témát teljesen le kell fednünk.

1 - GPS
Az első globális helymeghatározó rendszer az amerikai NAVSTAR rendszer volt, amely 1973-ból származik. Már 1978-ban felbocsátották az első műholdat, amely a Global Positioning System (GPS) korszakának kezdetének tekinthető, 1993-ban pedig 24 űrhajóból (SV) állt az orbitális konstelláció, de csak 2000-ben (a deaktiválás után). szelektív hozzáférési mód) rendszeres működése megkezdődött a polgári felhasználók számára.
A NAVSTAR műholdak 20 200 km magasságban helyezkednek el, 55°-os dőlésszöggel (hat síkban), keringési periódusuk pedig 11 óra 58 perc. A GPS az 1984-es világgeodéziai rendszert (WGS-84) használja, amely az egész világ szabványos koordinátarendszerévé vált. MINDEN navigátor alapértelmezés szerint meghatározza a helyet (koordináták megjelenítése) ebben a rendszerben.

A konstelláció jelenleg 32 műholdból áll. A rendszerben a legkorábbi 1993. november 22-től, a legkésőbbi (utolsó) 2015. december 9-től.


()

2 - GLONASS
A hazai navigációs rendszer a négy műholdból álló Cicada rendszerrel indult 1979-ben. A GLONASS rendszert 1993-ban helyezték próbaüzembe. 1995-ben egy teljes orbitális konstellációt telepítettek (24 Glonass műhold az első generációból), és megkezdődött a rendszer normál működése. 2004 óta új Glonass-M műholdakat bocsátottak fel, amelyek két polgári jelet sugároznak L1 és L2 frekvencián.
A GLONASS műholdak 19 400 km magasságban helyezkednek el, 64,8°-os dőlésszöggel (három síkban) és 11 óra 15 perc időtartammal.

A konstelláció jelenleg 24 műholdból áll. A rendszerben a legkorábbi 2007. április 3-tól, a legkésőbbi (utolsó) 2017. október 16-tól.


()

Táblázat a GLONASS műholdszámokkal. Van egy GLONASS-szám és egy COSMOS-szám. Okostelefonjaink teljesen más műholdszámmal rendelkeznek. 1-től ez a GPS, 68-tól - GLONASS.
Sőt, még a navigátorban és az okostelefonban is különböznek.

Most nézzük az Orbitron programot. Április 4-én délután 10 GLONASS műhold „repült” át az égen Izevszkben.

Vagy egy másik nézetben - térképen. Minden műholdról minden adat megtalálható.

A fő különbség a két rendszer között a jel és annak szerkezete.
A GPS rendszer kódosztást használ. Az L1 sávban (1575,42 MHz) továbbított szabványos precíziós kódolású jel (C/A kód). A jeleket kétféle pszeudo-véletlen szekvencia modulálja: C/A kód és P kód. A C/A - nyilvánosan elérhető kód - egy PRN, amelynek ismétlési periódusa 1023 ciklus, és impulzusismétlési gyakorisága 1,023 MHz.
A GLONASS rendszerben a csatornák frekvenciaosztása. Minden műhold ugyanazt a pszeudo-véletlen kódsorozatot használja a tiszta jelek továbbítására, de mindegyik műhold továbbít különböző frekvenciák 15 csatornás frekvenciaosztás használatával. Navigációs rádiójelek frekvenciaosztással két sávban: L1 (1,6 GHz) és L2 (1,25 GHz).
A jel szerkezete is eltérő. A műholdak pályán való mozgásának leírására alapvetően eltérő matematikai modelleket használnak. A GPS esetében ez egy modell az oszkuláló elemekben. Ez a modell azt jelenti, hogy a műhold pályája szakaszokra van osztva, amelyekben a mozgásokat a Kepleri modell írja le, amelyek paraméterei idővel változnak. A GLONASS rendszer differenciális mozgásmodellt használ.
Most pedig a kombináció lehetőségének kérdéséhez. 2011 a GLONASS támogatása alatt telt el. A vevők tervezésekor fontos volt a GLONASS és a GPS hardveres támogatásának inkompatibilitásának leküzdése. Vagyis a frekvenciamodulált GLONASS jel szélesebb frekvenciasávot igényelt, mint a GPS által használt impulzuskódos modulációs jelek, a különböző frekvenciaközéppontú sávszűrők ill. különböző sebességgel jelelemek továbbítása. A navigátorok energiamegtakarítása érdekében javasolt a „csak GPS” mód bekapcsolása.

3 - Garmin
A hordozható navigációs eszközök amerikai gyártója elsősorban a turistáknak köszönhetően szerzett világhírnevet GPS-navigátorok(GpsMap, eTrex, Oregon, Montana, Dakota sorozat) és autós navigátorok, sportórák és visszhangszondák. A központ a kansasi Olathe városában található. 2011 óta a Garmin elkezdte árulni a GPSMAP 62stc navigátorokat, amelyek képesek a GPS és GLONASS műholdak jeleinek fogadására és feldolgozására. A felhasznált chipgyártók információi azonban üzleti titokká váltak.

A kétrendszerű vevők használata valós körülmények között javítja a navigáció minőségét, de a kettős rendszerű vevők nem befolyásolják a koordináta-meghatározás pontosságát. Elégtelen jel egy rendszer műholdjaitól egy adott helyen és adott helyen rendelkezésre álló idő egy másik rendszer műholdjai kompenzálják. A „látható” műholdak maximális száma az égbolton ideális körülmények között: GPS - 13, GLONASS - 10. Ez az oka annak, hogy a legtöbb hagyományos (nem geodéziai) vevő 24 csatornával rendelkezik.

Íme a 2016-os teszteredmények. Tájékoztatásul a NAP-4 és a NAP-5 az izevszki MNP-M7 és MNP-M9.1 rádióműhely navigációs vevőit használja.

Következtetések. A kísérleti útvonalon a pozicionálási pontosság terén a legjobb eredményeket a NAP-1, NAP-2, NAP-4 mutatta. Minden NAP helymeghatározási pontossággal rendelkezik, amely elegendő a magabiztos navigációhoz minden módban. Ugyanakkor a helymeghatározási pontosság GPS módban és kombinált módban valamivel jobb, mint GLONASS módban.
A kísérleti szoftverrel végzett NAP-3 eredményei a vízszintes pozicionálási pontosság tekintetében minden üzemmódban rosszabbak, mint ugyanazon vevőé standard szoftverrel (NAP-2). A magassági pontosságban nincs ekkora különbség. Kivételt képeznek a kombinált módban előforduló nagy hibák, amelyeket a NAP működésének egyszeri meghibásodása okoz, ami erős eltérésekhez vezetett.
A NAP-5 eredményei általában rosszabbak, mint az ugyanazon gyártótól származó előző generációs NAP (NAP-4) eredményei. GLONASS módban kismértékben javult a vízszintes pozicionálási pontosság. ()

A navigátor antennája veszi a műholdjeleket, és továbbítja azokat a vevőnek, amely feldolgozza azokat. A GPS+Glonass-t támogató navigációs eszközök chipjeit manapság számos cég gyártja: Qualcomm (SiRFatlas V, drol_links A Garmin rendelkezik egy STA8088EXG vevővel az egyik legnagyobb európai STMicroelectronics cégtől.

Következtetések a Garmin navigátor felhasználói számára:
1. Navigátorokban és Garmin óra(2011 után) lehetővé vált a GPS vagy a GPS+GLONASS kiválasztása (jel vétel és feldolgozás bekapcsolása). A GLONASS-t nem adják külön, mert az a Garmin (hogy lehet, hogy az amerikaiak csak valami oroszt kapcsolnak be?)
2. Ideális vagy ahhoz közeli körülmények között (sztyepp, síkság) a második rendszer nem szükséges. A hegyekben, a városokban és az északi szélességeken - nagyon kívánatos. De az energiafogyasztás nagyobb lesz.
3. Ha az okostelefonok gyártói be tudták zsúfolni ezt a funkciót kompakt készülékeikbe, akkor a Garmin miért nem tette meg?
Sok szerencsét!

A műholdas megfigyelőrendszerek lehetővé teszik a nyomkövető objektumok helyzetének nyomon követését bárhol a világon. Elképesztő pontosság érhető el a legújabb technológiai fejlesztések használatával, amelyeket a világ legjobb szakemberei terveztek.

Az ilyen rendszerek új szót jelentenek a közlekedési rendszermenedzsment világában, a fuvarozás műholdas monitorozásának köszönhetően logisztikai rendszert lehet kiépíteni, a szállítási költségeket csökkenteni lehet az áruk fogyasztóhoz történő eljuttatásához szükséges útvonalak és indulási útvonalak gyors megtalálásával.

Ezeket a monitoring rendszereket komplex és kritikus kormányzati programok megvalósítására fejlesztették ki, ami tervezésük megbízhatóságáról és működési hatékonyságáról szól. Mára az ilyen rendszerek elérhetővé váltak a hétköznapi fogyasztók számára.

Ma a műholdas megfigyelőrendszereket nagy logisztikai és közlekedési vállalatok. Ugyanakkor a felügyeleti rendszer beszerzésének költségei indokoltak - néhány jelentési időszakon belül megtérülnek.

Számos területen bizonyítottak, képességeik évről évre növekszenek, a beszerzés költsége pedig egyre inkább megfizethető nemcsak a transznacionális nagyvállalatok, hanem a kisebb cégek számára is.

Így ezeket a rendszereket hatékonyan használják a szállítási szolgáltatásokat nyújtó kis cégek, beleértve a taxi szolgáltatásokat is. Az ilyen felügyelet a taxiiparban lehetővé teszi az autó helyének gyors és pontos nyomon követését, ezáltal emberi erőforrást takarít meg, így idővel automatizálhatja a taxi szolgáltatási rendszert és növelheti a működési hatékonyságot.

A modern társadalomnak rendszereinkre van szüksége, ami biztonságosabbá teszi az életet és hatékonyabbá teszi az üzletet.

A közlekedés műholdas megfigyelése

GLONASS

Általános információk GLONASS

Az orosz GLOBAL NAvigation Satellite System (GLONASS) operatív globális navigációra és időbeli támogatásra készült, korlátlan számú szárazföldi, tengeri, légi és űrbeli fogyasztó számára. A rendszert 1993-ban helyezték üzembe.

A GLONASS az államrendszer, amelyet kettős felhasználású rendszerként fejlesztettek ki a Honvédelmi Minisztérium és a polgári fogyasztók igényeire.

1996 óta a kormány javaslatára Orosz Föderáció A GLONASS-t az amerikai GPS-szel együtt a Nemzetközi Polgári Repülési Szervezet és a Nemzetközi Tengerészeti Szervezet használja.

Az Orosz Föderáció elnökének rendeletével összhangban a GLONASS rendszer polgári navigációs jelzéseihez az orosz és külföldi fogyasztók ingyenesen és korlátozások nélkül hozzáférhetnek.

A GLONASS orbitális konstelláció alapja az új generációs műholdak<Глонасс-М>. A közeljövőben a tervek szerint megkezdik az új generációs űrhajók repülési tesztelését<Глонасс-К>Val vel technikai sajátosságok, összehasonlítható a világ legjobb analógjaival.

A GLONASS rendszer kezeléséért és üzemeltetéséért az Orosz Föderáció Védelmi Minisztériuma felel.

A rendszer fejlődésének története

Az első GLONASS műholdat a Szovjetunió 1982. október 12-én állította pályára. 1993. szeptember 24-én a rendszert hivatalosan is üzembe helyezték 12 műholdból álló orbitális konstellációval. 1995 decemberében a műhold-konstellációt teljes erejéig – 24 műholdra – bővítették.

Az elégtelen finanszírozás, valamint a rövid élettartam miatt a működő műholdak száma 2001-re 6-ra csökkent.

2001 augusztusában elfogadták a „Globális Navigációs Rendszer” szövetségi célprogramot, amelynek értelmében 2008 elejére Oroszország területének teljes lefedését tervezték, és a rendszer 2010 elejére éri el a globális léptéket. A probléma megoldására 2007-ben, 2008-ban és 2009-ben hat hordozórakéta kilövést terveztek, és 18 műholdat állítanak pályára – így 2009 végére a konstelláció ismét 24 járműből állna.

2008 márciusának végén az Orosz Globális Navigációs Műholdrendszer (GLONASS) Vezető Tervezői Tanácsa, amely az Orosz Űrműszerezési Kutatóintézetben ülésezett, kissé módosította a GLONASS űrszegmens telepítésének ütemezését. A korábbi tervek azt feltételezték, hogy 2007. december 31-ig lehet majd használni a rendszert Oroszországban; ehhez azonban 18 működő műholdra volt szükség, amelyek közül néhány elérte a garanciális élettartama végét, és leállt. Így, bár 2007-ben elkészült a GLONASS műholdak felbocsátásának terve (hat műhold került pályára), a 2008. március 27-i orbitális konstelláció mindössze tizenhat működő műholdat tartalmazott. 2008. december 25-én a számot 18 műholdra emelték.
A GLONASS főtervezőinek tanácsán a rendszer kiépítési tervet kiigazították azzal a céllal, hogy a GLONASS rendszer Oroszországban legalább 2008. december 31-ig működőképes legyen. A korábbi tervek szerint 2008 szeptemberében és decemberében két új Glonass-M műhold hármasának pályára állítását tervezték; 2008 márciusában azonban felülvizsgálták a műholdak és rakéták gyártási ütemtervét, hogy az év végéig az összes műholdat üzembe helyezzék. Azt feltételezték, hogy az indításokra két hónappal korábban kerül sor, és a rendszer az év végére üzemel majd Oroszországban. A terveket határidőre megvalósították.

2009 novemberében bejelentették, hogy az Ukrán Rádiótechnikai Mérési Kutatóintézet (Harkov) és az Orosz Űrműszerezési Kutatóintézet (Moszkva) közös vállalatot hoz létre. A felek műholdas navigációs rendszert hoznak létre a két ország fogyasztóinak kiszolgálására. A projekt ukrán korrekciós állomásokat használ a GLONASS rendszerek koordinátáinak tisztázására.

2009. december 15-én Vlagyimir Putyin orosz miniszterelnök és a Roszkozmosz vezetője, Anatolij Perminov találkozóján elhangzott, hogy a GLONASS telepítését 2010 végére fejezik be.

A Glonass-K műholdakra való átállással a GLONASS rendszer pontossága összehasonlítható lesz az amerikai NAVSTAR GPS navigációs rendszer pontosságával – ez az egyetlen külföldi telepített navigációs rendszer.

2010. szeptember 02 A műholdak konstellációja további 3 műholddal bővült, és a konstellációban lévő műholdak összlétszáma 26 egységre emelkedett.

GPS

Sztori

A műholdas navigáció létrehozásának ötlete az 50-es években született meg. Abban a pillanatban, amikor a Szovjetunió felbocsátotta az első mesterséges Föld-műholdat, Richard Kershner vezette amerikai tudósok megfigyelték a szovjet műholdból kiáramló jelet, és felfedezték, hogy a Doppler-effektus miatt a vett jel frekvenciája a műhold közeledtével növekszik és csökken. ahogy távolodik. A felfedezés lényege az volt, hogy ha pontosan ismeri a koordinátáit a Földön, akkor lehetővé válik a műhold helyzetének és sebességének mérése, és fordítva, pontosan ismerve a műhold helyzetét, meghatározhatja saját sebességét és koordinátáit. .

Ez az ötlet 20 évvel később valósult meg. Az első tesztműholdat 1974. július 14-én állította pályára az Egyesült Államok, a földfelszín teljes lefedéséhez szükséges 24 műholda közül az utolsót 1993-ban állította pályára, ezzel üzembe helyezve a GPS-t. Lehetővé vált, hogy a GPS segítségével pontosan irányítsák a rakétákat álló, majd mozgó tárgyakra a levegőben és a földön.

Kezdetben a GPS-t, egy globális helymeghatározó rendszert pusztán katonai projektként fejlesztették ki. Ám miután 1983-ban lelőtték a Korean Airlines repülőgépét 269 utassal a fedélzetén, Ronald Reagan amerikai elnök engedélyezte a navigációs rendszer polgári célokra való részleges használatát. A rendszer katonai célú felhasználásának elkerülése érdekében a pontosságot egy speciális algoritmus csökkentette.

Ezután információ jelent meg arról, hogy egyes vállalatok megfejtették az L1 frekvencián a pontosságot csökkentő algoritmust, és sikeresen kompenzálják a hiba ezen összetevőjét. 2000-ben az Egyesült Államok elnökének végrehajtási rendelete törölte a pontosság e durvítását.

Űrszegmens földi irányító állomások

Az orbitális konstellációt a főről figyelik irányító állomás, amely a Colorado állambeli Schriever légibázison található, és 10 nyomkövető állomás segítségével, amelyek közül három állomás képes 2000-4000 MHz frekvenciájú rádiójelek formájában korrekciós adatokat küldeni a műholdakra. A műholdak legújabb generációja szétosztja a vett adatokat a többi műhold között.

GPS alkalmazása

Bár a GPS-projekt eredetileg katonai célokra irányult, ma már egyre inkább civil célokra használják a GPS-t. A GPS-vevőket sok elektronikai üzletben árulják, be vannak építve Mobiltelefonok, okostelefonok, PDA-k és beépített eszközök. A fogyasztókat is kínálják különféle eszközökÉs szoftver termékek, amely lehetővé teszi tartózkodási helyének megtekintéséhez elektronikus térkép; képes útvonalakat tervezni, figyelembe véve az útjelző táblákat, a megengedett kanyarokat és még a forgalmi dugókat is; kereshet a térképen adott házak és utcák, látnivalók, kávézók, kórházak, benzinkutak és egyéb infrastruktúra után.

• Geodézia: GPS segítségével meghatározzák a földterületek pontjainak és határainak pontos koordinátáit.
• Térképészet: A GPS-t polgári és katonai térképészetben használják.
• Navigáció: A GPS-t tengeri és közúti navigációhoz egyaránt használják.
• A GPS a járművek helyzetének és sebességének figyelésére és mozgásuk szabályozására szolgál.
• Mobil: Az első GPS-es mobiltelefonok a 90-es években jelentek meg. Egyes országokban, például az Egyesült Államokban ezt használják a 911-et hívó személy tartózkodási helyének gyors meghatározására. Oroszországban 2010-ben egy hasonló projekt indult, az Era-GLONASS.
• Tektonika, lemeztektonika: A GPS-t a lemezek mozgásának és rezgésének megfigyelésére használják.
• Aktív kikapcsolódás: vannak különféle GPS-t használó játékok, például Geocaching stb.
• Geocímkézés: az információk, például a fényképek, a beépített vagy külső GPS-vevőknek köszönhetően koordinátákhoz kapcsolódnak.

Pontosság

A modern GPS-vevők tipikus pontossága vízszintes síkban körülbelül 10-12 méter, jó műholdláthatóság mellett (ugyanúgy, mint a GLONASS). Az Egyesült Államokban és Kanadában vannak olyan WAAS állomások, amelyek a differenciál üzemmódra vonatkozó korrekciókat továbbítják, ami lehetővé teszi a hiba 1-2 méterre történő csökkentését ezen országok területén. bonyolultabb differenciálmódok alkalmazásakor a koordináták meghatározásának pontossága 10 cm-re növelhető Sajnos bármelyik SNA pontossága erősen függ a tér nyitottságától, a használt műholdak horizont feletti magasságától.

Cikk a GLONASS és GPS rendszerekről: a műholdas rendszerek jellemzői, jellemzői és összehasonlító elemzés. A cikk végén van egy videó az elvekről GPS működésés GLONASS.

Most megoszlik a befolyási övezet az orosz GLONASS, az amerikai GPS (Global Positioning System) és a kínai BeiDou között, amely fokozatosan lendületet vesz. A saját autó rendszerének megválasztását meghatározhatják hazafias indítékok, vagy e fejlesztések előnyeinek és hátrányainak hozzáértő mérlegelése.

A műholdas kommunikáció alapjai

Az adott navigációs rendszerrel kölcsönhatásban lévő műholdak egymástól eltérő személyes jeleket küldenek neki. A térbeli koordináták egyértelmű meghatározásához a navigátornak csak 4 műhold információira van szüksége. Ez tehát nem egy egyszerű autós kütyü, hanem egy összetett térpozícionáló mechanizmus egyik eleme.

Ahogy az autó mozog, a koordináták folyamatosan változnak. Ezért a navigációs rendszert úgy alakították ki, hogy bizonyos rendszeres időközönként frissítse a kapott adatokat és újraszámolja a távolságot.

Rendszerek létrehozása

1964-ben üzembe helyezték a TRANZIT nevű, kizárólag katonai jellegű navigációs rendszert, amely a világ első ilyen szintű fejlesztése lett. Megkönnyítette a rakéták indítását tengeralattjárókról, de az objektum helyének pontosságát csak 50 méteres távolságban számította ki. Ráadásul ennek a tárgynak teljesen mozdulatlannak kellett maradnia.

Világossá vált, hogy a világ első és akkoriban egyetlen navigátora nem tud megbirkózni az állandó koordináták meghatározásával. Ennek oka az volt, hogy a műhold alacsony pályán haladva csak egy órán keresztül tudott jeleket küldeni a Földre.

A következő, modernizált változat 3 évvel később jelent meg, az új Timation-1 műholddal és testvérével, Timation-2-vel együtt. Együtt emelkedtek magasabb pályára, és egyesültek egységes rendszer, "Navstar" néven. Katonai fejlesztésnek indult, de aztán az a döntés született, hogy nyilvánosan elérhetővé teszik a polgári lakosság szükségletei számára.

Ez a rendszer még mindig működik, arzenáljában 32 műhold található, amelyek teljes lefedettséget biztosítanak a Földről. További 8 eszköz van tartalékban valamilyen váratlan eseményre. A bolygótól jelentős távolságra, több pályán haladva a műholdak csaknem egy nap alatt teljesítik a forradalmat.

Felett hazai GLONASS rendszer Már az Unió idejében kezdett működni – egy hatalmas hatalom kiemelkedő tudományos elmével. Egy mesterséges műhold pályára állítása indította el a helymeghatározó rendszer tervezési munkáit.

A Szovjetunió megsemmisült, az ország súlyos helyzetbe került, és nem talált tartalékokat a csúcstechnológiás rendszer megvalósításához. A teljes rendszer 24 műholdat tartalmazott, de pénzügyi nehézségek miatt csaknem fele nem működött. Ezért akkoriban, a 90-es években a GLONASS még csak közel sem tudott versenyezni a GPS-szel.

Ma az orosz fejlesztők szándékoznak utolérni és megelőzni amerikai kollégáikat, ami már igazolja műholdjaink gyorsabb Föld körüli forradalmát. Legyen történelmileg orosz műholdas rendszer jelentősen elmaradt az amerikaitól, és ez a különbség évről évre csökken.

Előnyök és hátrányok

Általában véve sok polgár nem törődik azzal, hogy milyen műholdas navigációt használ a berendezése. Mindkettő korlátozások és díjak nélkül elérhető a teljes polgári lakosság számára, beleértve az autókban való használatra is. Ha technikai oldalról nézzük, a svéd műholdcég hivatalosan is bejelentette az északi szélességi körökön sokkal jobban működő GLONASS érdemeit.

A GPS műholdak gyakorlatilag nem jelennek meg az 55. szélességi körtől északra, a déli féltekén ennek megfelelően délebbre. Míg a GLONASS műholdak 65 fokos dőlésszöggel és 19,4 ezer km-es magassággal kiváló, stabil jeleket szállítanak Moszkvába, Norvégiába és Svédországba, amit a külföldi szakértők igen nagyra értékelnek.

Bár mindkét rendszerben nagyszámú műhold található az összes orbitális síkban, más szakértők mégis a GPS-nek adják a pálmát. Még aktív program Az orosz rendszer továbbfejlesztése, az amerikaiaknak jelenleg 27 műholdjuk van, szemben 24 oroszországi műholddal, ami jobban tisztázza a jeleiket.

A GLONASS jelek megbízhatósága 2,8 m, szemben a GPS 1,8 m-rel. Ez az adat azonban meglehetősen átlagos, mert a műholdakat úgy lehet pályára állítani, hogy a hibaarány többszörösére nő. Sőt, egy ilyen helyzet mindkét műholdrendszert elérheti.

Emiatt a gyártók kétrendszerű navigációval próbálják felszerelni készülékeiket, amely mind a GPS, mind a GLONASS jeleit fogadja.

Fontos szerepet játszik a földi berendezések minősége, amely fogadja és visszafejti a kapott adatokat.

GLONASS:

• az égi koordináták (efemeridák) megváltoztatása pontatlansághoz vezet a koordináták meghatározásában, elérve a 30 métert;
• a jel meglehetősen gyakori, bár rövid távú megszakítása;
• a domborzati jellemzők kézzelfogható hatása a kapott adatok tisztaságára.

• hibás jel vétele többutas interferencia és légköri instabilitás miatt;
• jelentős különbség a rendszer polgári változata között, amely szintén rendelkezik korlátozott lehetőségek katonai fejlődéshez képest.

Kétrendszerű

Így a tervezők célja, hogy minden vevőkészülékkel kommunikálni tudjon maximális szám műholdak. Ez ismét visszatér a GLONASS és a GPS kombinálásának gondolatához, amelyet Amerikában már alkalmaznak a mentőszolgálatoknál. Nem számít, hogyan alakulnak az államok közötti kapcsolatok, az emberi élet az első, és egy kétrendszerű chip gyorsabban és egyértelműbben határozza meg a bajba jutott ember helyét.

Egy ilyen szintézis megmenti az autósokat attól, hogy ismeretlen területeken eligazodjanak, mivel a navigátor túl lassú a kapcsolat létrehozásához, és túl sokáig tart az információk feldolgozása. Ennek oka egy műhold elvesztése banális interferencia miatt: egy magas épület, egy felüljáró, vagy akár egy nagy teherautó a környéken. De ha az autós navigátor kettős rendszerű chippel van felszerelve, akkor a fagyás valószínűsége jelentősen csökken.

Amikor ez a gyakorlat elterjed, a navigátor nem fog törődni a rendszer származási országával, mert egyszerre akár 40 műholdat is képes lesz követni, így fantasztikusan pontos helymeghatározást ad.

Videó a GPS és a GLONASS működési elveiről: