ГЛОНАСС спутники. Функционал и работа
Глобальная спутниковая навигационная система — это средство слежения за объектами на Земле. Спутники Глонасс обеспечивают навигацию Система одна из самых крупных, позволяющих вести слежку места расположение разнообразных объектов. Проект, был запущен еще в 82 году прошлого столетия, и сегодня оперативно модернизируется и усовершенствуется. Кстати работа проводится как над техобеспечением, так и над инфраструктурой, которая дает возможность применять аппаратуру все большему числу потребителей.
Так, если изначально навигация спутников применялась в основном в разрешении
задач Министерства обороны, силовых структур, то в 21 веке Глонасс – это
технологический инструмент позиционирования, что стал незаменимым в жизни
миллионов граждан. Из-за технологической проблематичности воплощения в жизнь
проектов ГСП на сегодня абсолютно подходить этому наименованию может
исключительно – спутник Глонасс и GPS.
- комплекс уникального обеспечения;
- который располагается на орбите;
- также устроен и на Земле.
Для связи со спутниками применяются уникальные датчики и приборы приема радиосигнала. Оборудование считывает сигнал спутника и формирует на их базе информацию о месте расположения. Для расчета времени используются уникальные атомные часы. Они выявляют расположение объекта, учитывая трансляции и обрабатывание радиосигнала. Снижение погрешностей позволяет обеспечивать наиболее верный расчет параметров позиции.
Функционал спутника
В перечень функций глобального навигационного оборудования входит выявление точного места нахождения объектов на Земле. Кроме расположения на Земле, аппарат позволяет учитывать:
- Маршрут движения.
- Время.
- Скоростной режим.
- Прочие параметры.
Воплощаются в жизнь эти задачи посредством приборов, расположенных в различных точках над планетой. Использование навигационного оборудования применяется не только в сфере транспорта. Аппарат оказывает помощь в поиске, исполнении геодезических мероприятий и стройки, а также координировании и техобслуживании приборов и станций в Космосе. Военные также использует технику GPS и Глонасс. Создает сигнал защиты, необходимый специально для авторизованного оборудования МО.
Обеспечение Глонасс
Полноценно функционировать спутник Глонасс начал в 2010 году, хотя попытки
были с 95 года прошлого столетия. Во многом проблематичность ситуации
объясняется малым сроком службы применяемых спутниковых устройств. На сегодня
Глонасс — это 24 спутниковых аппарата, которые функционируют в различных
орбитальных точках. В целом навигацию можно представить 3-мя компонентами:
космические агрегаты, комплекс, контролирующий группировки на орбитальной
станции, а также устройства навигации потребителя.
На каждое полушарие по 12 современных аппаратов. Благодаря орбитам над Землей сформирована сетка, за счет радиосигналов которой получается определить точные данные. Кроме того, спутник Глонасс имеет и несколько резервных устройств. Они также располагаются каждый на своей орбитальной линии и пока не действуют. Они расширяют покрытие над определенной территорией и меняют неисправные устройства.
Подробнее по телефону в
Волгограде. Позвоните и менеджер проконсультирует по вопросам доставки,
установки сертифицированного оборудования. Специалист поможет с выбором и по
возможности предоставят скидку.
Чем отличается система GPS от Глонасс
Отличие GPS от ГЛОНАСС
Задача систем GPS и ГЛОНАСС — определение координаты объекта на поверхности планеты, именно так переводится на обычный язык словосочетание «глобальное позиционирование».
Идея об использовании спутников для навигации наземного и морского транспорта появились сразу же после выхода на орбиту первого искусственного объекта. Получение практических доказательств, что спутник может длительное время находиться на геостационарной орбите активизировало поиски. В результате — появились спутники ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система), первый из которых выведен на орбиту в 1982 году.
Но реально работать система ГЛОНАСС начала в 2009 году, когда все 24 спутника включились в одну цепочку. Спутники находятся на трех орбитах на высоте около 19100 км. Наблюдение за наземными движущимися объектами обеспечивает погрешность в 3 — 6 метров.
Более точная американская система NAVSTAR GPS отличается большей точностью. 48 геостационарных спутников позволяют определить координату с погрешностью до 2 — 4 м. Система GPS (Global Positioning System) начала эффективно работать намного раньше — в 1993 году (первый спутник — в 1974 году). Разработана, как военная структура, GPS обеспечивает свободный доступ к данным всем желающим, установившим на свой транспорт приемник, или навигатор, настроенный на частоты системы.
Прообраз GPS — военная система навигации Transit (NAVSAT) начала работу еще в 1964 году, обеспечивая точность позиционирования до 200 м с помощью 6 спутников.
Не все пользователи система навигации понимают, в чем отличие Глонасс от GPS. На бытовом уровне разница в точности позиционирования и скорости работы не ощущается. Но по многим параметрам системы отличаются, причем довольно значительно.
Отличие GPS от ГЛОНАСС
Обе системы работают по одному принципу, анализируя спектральное смещение сигнала по эффекту Доплера. Для одной и другой системы нужен на земле прибор, принимающий сигнал, чтобы его заметил спутник. Найти положение объекта, не оборудованного нужной аппаратурой, ни GPS, ни ГЛОНАСС не сможет.
Самые главные отличия:
- Спутники ГЛОНАСС находятся на асинхронных орбитах, по 8 в трех плоскостях, GPS — по 8 спутников на 4 геостационарных орбитах (неподвижно висят над определенной точкой поверхности). Не вдаваясь в подробности, отметим, что ГЛОНАСС отлично определяет координаты объектов во всех широтах, а у GPS наблюдаются сложности в полярных областях. Но выведение еще 24 спутников в перспективе должно решить эту проблему.
- Программное обеспечение GPS находится в легком доступе, стоимость навигаторов и других приборов с возможностью использования навигации по спутникам невысокая. ПО ГЛОНАСС представлено на рынке в чрезвычайно ограниченном количестве.
- Большое количество прикладных программ GPS позволяет неограниченно расширять сферу применения системы в разных отраслях.
- GPS работает при любой погоде, достаточно иметь под руками смартфон, или туристический трекер.
Но выведение еще 24 спутников в перспективе должно решить эту проблему.Некоторые производители навигаторов и систем спутникового мониторинга обеспечивают свои изделия возможностью работать с обеими системами одновременно. Это нивелирует недостатки и интегрирует положительные качества, позволяя всегда точно знать, где находится объект.
Преимущества спутниковых систем: GPS и Глонасс
В спутниковых системах GPS и ГЛОНАСС используется по 24 спутника, которые работают в постоянном режиме, и по 7 резервных.
Гарантия получения требуемых данных составляет 100%. За объектом следят сразу несколько спутников, в зоне видимости которых он находится. По разнице во времени задержки сигнала и вычисляется положение в пространстве и скорость объекта относительно неподвижной системы координат на Земле. Следует учитывать, что вычисляет координаты не спутник, а приемник, установленный на объекте. Спутник передает только необходимую базу данных измерений.
Система GPS работает на частотах1575,42 МГц и 1224,60 МГц, передавая кодированный сигнал, который нельзя расшифровать, не располагая PRN-кодом. В этом — одно из преимуществ GPS мониторинга. Узкий частотный диапазон обеспечивает устойчивость от помех и гарантирует прием. Скорость передачи информации — 50 бит/с. Этого достаточно при уверенном приеме, но не хватает при пропавшем по разным причинам сигнале. В таком случае поиск спутника начинается заново, что замедляет определение координат.
ГЛОНАСС в Украине работает хуже, чем GPS. Этому есть свои объяснения.
При передаче сигналов используются частоты 1602 и 1246 МГц при скорости передачи в тех же 50 бит/с. Передается информация по двум каналам, обычной и повышенной точности. Второй вариант доступный только для узкого круга авторизованных пользователей, например, военных и моряков флота РФ. Система непопулярна еще и потому, что навигаторов и трекеров с приемниками сигналов российского спутника в продаже мало.
Решения с использованием GPS от Микро Троник Украина
Компания «Микро Троник Украина» предоставляет выбор готовых решений для навигации и спутникового слежения за работой транспорта и спецтехники, а также разрабатывает решения индивидуально на основании системы навигации GPS. Выбор оправдан экономически и практически. Приборов разного рода и уровня на базе приемников GPS в продаже много, купить их можно по невысокой цене, в отличном качестве.
Отдельно стоит вопрос о надежности систем. Если время работы спутника ГЛОНАСС на орбите составляет 3 — 4 года, то американские находятся в строю вдвое дольше.
Если в системе случиться сбой, то на восстановление работоспособности ГЛОНАСС потребуется намного больше времени, чем GPS. А потеря возможности контроля над работой транспорта и техники — это прямые убытки.
Как они используются в носимых устройствах?
Джимми Вестенберг / Android Authority
В наши дни для большинства из нас GPS стал реальностью. У многих вызывает тревогу мысль о том, чтобы попасть в новое место без GPS! Но знаете ли вы, как работает GPS? И чем он отличается от Глонасс? Что, черт возьми, такое BeiDou? И как это повлияет на ваши носимые устройства с поддержкой GPS? Немного лучше поняв эти термины, мы сможем сделать более разумный выбор при покупке технологий, а также обеспечить их бесперебойную работу. Читайте дальше, и все будет объяснено.
Что такое GPS и как он работает?
Джимми Вестенберг / Android Authority
GPS означает глобальную систему позиционирования. Это наиболее широко используемое коммерческое решение для навигации, которое используется в подавляющем большинстве носимых устройств для фитнеса, телефонов, спутниковой навигации и т.
д.
Проект GPS был запущен в Соединенных Штатах в 1973 году в попытке улучшить предполагаемые ограничения своих предшественников (таких как LORAN и Decca Navigator System). Разработанная Министерством обороны США, система изначально состояла из 24 спутников и предназначалась для использования вооруженными силами Соединенных Штатов. Система полностью заработала в 1995, но уже использовался в гражданских целях в 1980-х годах.
GPS работает через сеть из (сейчас) 34 спутников на орбите вокруг Земли. Каждый раз, когда вашему фитнес-трекеру необходимо узнать ваше местоположение, встроенный приемник начнет прослушивать радиосигналы, посылаемые спутниками. Эти сигналы также включают синхронизированное время и орбитальные данные.
Ваши часы для бега точно знают, как далеко вы находитесь по крайней мере от четырех отдельных спутников в любой момент времени.
Поскольку сигнал всегда движется с одной и той же скоростью, время, затрачиваемое на это, является точным индикатором пройденного расстояния.
Тем временем станции слежения используют радио для определения орбит спутников GPS. Командный центр будет передавать орбитальные данные, временные поправки и многое другое. Удивительно думать, что все это происходит каждый раз, когда вы идете на пробежку!
Для определения точного местоположения GPS требуются данные с четырех или более отдельных спутников. Это позволяет триангулировать местоположение с приемлемой погрешностью. Короче говоря, ваши умные часы точно знают, как далеко вы находитесь по крайней мере от четырех отдельных спутников в любой момент времени. Он может использовать эту информацию, чтобы определить ваше точное местоположение (или около того).
См. также: Лучшие часы для бега с GPS
Точность и ограничения GPS для бега
GPS может определить местоположение в пределах 7,8 метров и с доверительным интервалом 95%. Это называется ошибкой пользовательского диапазона (URE). Этот недостаток является причиной того, что показания вашего пробега часто указывают на то, что вы находитесь не на той стороне дороги или сворачиваете в поле.
По этой же причине невозможно использовать GPS для навигации в небольших помещениях, таких как здания.
GPS может обеспечить местоположение в пределах 7,8 метров и 95% доверительный интервал.
Беговые часы также ограничены тем, как часто они определяют ваше местоположение. Обычные часы могут проверять, где вы находитесь, каждые пять секунд. Затем он проложит маршрут между этими точками, чтобы получить приблизительный «GPS-трек».
Проблема в том, что ваши часы не знают, что вы делали между этими двумя точками. Предполагается, что вы бежали по прямой, но если вы сделали крюк вокруг дерева, это будет отсутствовать в ваших окончательных показаниях. Это называется ошибкой интерполяции, и чем быстрее вы движетесь, тем больше она становится тем хуже и хаотичнее.
Джимми Вестенберг / Android Authority
Между тем, небольшие неточности в расчетном местоположении также могут накапливаться в течение длительного времени, давая вам «ошибку измерения».
В среднем GPS имеет тенденцию завышать, а не занижать расстояние, которое преодолевает человек.
Этот приемник GPS также потребляет довольно много энергии, поэтому большинство беговых часов активируют GPS только после начала пробежки. Некоторые часы будут дополнительно пытаться уменьшить этот расход энергии, позволяя пользователям уменьшать количество проверок в минуту. Например, Polar Grit X использует эту стратегию, чтобы предложить 100 часов непрерывного GPS-отслеживания без подзарядки. Конечно, это также снизит точность, поэтому будьте осторожны при включении таких функций.
Фитнес-трекеры должны балансировать между долговечностью и точностью.
Как GPS работает с другими датчиками для большей точности
Джимми Вестенберг / Android Authority
К счастью, есть несколько стратегий, которые используют бегущие часы для смягчения этих ограничений. Например, данные GPS не используются изолированно, а наносятся на карту, такую как Google Maps.
Это может предоставить дополнительную информацию, которая лучше информирует о вероятном маршруте, выбранном пользователем.
Данные о маршруте дополнительно объединяются с информацией от других датчиков. Например, топографическая информация может быть объединена с показаниями барометрического альтиметра для получения информации о высоте.
Счетчик шагов можно объединить с данными GPS, чтобы получить примерную скорость, темп и длину шага. Например, если вы сделали необычно большое количество шагов между точкой А и точкой Б, алгоритмы в часах могут предположить, что вы выбрали несколько более окольный маршрут. По крайней мере, оценка калорий должна быть достаточно точной, несмотря на любые недостатки GPS.
См. также: Что такое вариабельность сердечного ритма и почему она важна?
Имейте в виду, что последовательные измерения часто важнее, чем точные. Другими словами, если вы носите часы для бега, чтобы улучшить свою физическую форму, ваше основное внимание должно быть сосредоточено на улучшении показателей.
Пока показания достаточно постоянны, чтобы показать это улучшение, ваша тренировка по-прежнему будет эффективной.
Существует несколько вариантов повышения точности GPS за пределами коммерческих установок с помощью двухчастотного приема и других дополнений. Такие методы используются, например, военными и могут повысить точность до нескольких сантиметров. Хотя двухчастотный GPS доступен для коммерческого использования, его размер и практичность ограничивают возможности его использования. Вы, конечно, не хотели бы носить такое устройство на запястье.
Объяснение ГЛОНАСС
Jimmy Westenberg / Android Authority
При покупке часов для бега вы можете обнаружить, что некоторые предложения рекламируют ГЛОНАСС в дополнение к GPS. ГЛОНАСС предлагает немного более высокую производительность и служит полезной резервной копией в случае, если GPS недоступен.
ГЛОНАСС расшифровывается как Глобальная навигационная спутниковая система и является немного более точным с точностью примерно 4,5-7,4 метра.
ГЛОНАСС обеспечивает большую точность за счет позиционирования 24+ спутников ГЛОНАСС, которые предназначены для большего покрытия на больших высотах. Это преимущество связано с происхождением ГЛОНАСС, который был разработан для работы в России с ее более каменистой местностью. Принадлежит Российской Федерации, ГЛОНАСС на самом деле расшифровывается как Глобальная навигационная спутниковая система. Итак, теперь вы знаете.
Galileo — еще одна глобальная GNSS, принадлежащая Европейскому Союзу. В настоящее время насчитывается 30 спутников (24 из которых пригодны для использования) с тех пор, как в 2016 году были запущены службы Galileo Initial Services. Китая. Ранее известная как Compass, Beidou имеет 35 спутников и начала предлагать глобальные услуги в 1918.
Еще одним региональным вариантом является индийская региональная навигационная спутниковая система (IRNSS) с восемью спутниками. Спутниковая система Quasi-Zenith (QZSS) — это региональная GNSS, принадлежащая правительству Японии.
QZSS — это четырехспутниковая группировка, в которой постоянно видны три спутника.
Можно найти часы для бега, которые поддерживают эти альтернативные системы, но часто они доступны только в соответствующих округах. Чаще встречаются устройства, поддерживающие две и более глобальные сети. Например, большинство беговых часов Garmin поддерживают GPS, ГЛОНАСС и Galileo.
Связанный: Лучшие часы для бега Garmin, которые вы можете купить
GPS, ГЛОНАСС и BeiDou — удивительные технологии, которые значительно облегчают жизнь бегунам. Но помните: они также являются несовершенными формами измерения. Лучший способ узнать, действительно ли вы хорошо потренировались, — всегда проверять свое тело!
Как на самом деле работает GPS?
В двадцати тысячах километров над нашими головами 31 спутник пролетают мимо друг друга, чтобы мы могли точно понять, где мы находимся на планете. Эта группа спутников называется GPS или глобальной системой позиционирования.
Но задумывались ли вы когда-нибудь, как на самом деле работают эти спутники? А если бы они вдруг перестали работать и пришлось бы вытаскивать старый справочник улиц?
Давайте погрузимся во все, что вы когда-либо хотели знать о науке GPS.
Как работает GPS?
Скажем, ваши часы хотят знать, где они находятся, когда вы выходите на пробежку — они будут прослушивать радиосигналы от GPS, и как только они обнаружат хотя бы четыре из них, они могут дать вам довольно точную оценку. (вплоть до метра или двух) от того, где вы находитесь в мире.
Также показывает точное время, к которому мы вернемся позже.
Спутники для GPS, которые тогда назывались Navstar GPS, были впервые запущены еще в 1978, а к 1993 году действовала группировка из 24 спутников. Они расположены на «средней» околоземной орбите — над толпой низкоорбитальных спутников, но ниже геостационарных спутников. Это делается для того, чтобы они могли видеть достаточно Земли, чтобы было необходимо всего 20-30 спутников, но не настолько высоко, чтобы радиоволны не могли достичь нас на Земле.
Он был создан Министерством обороны США для использования в военных целях, но почти все время эксплуатации использовался гражданскими лицами.
В отличие от телефонных вышек или Wi-Fi, сигналы, которые излучает GPS, полностью односторонние — это означает, что невозможно отследить, кто использует систему.
Профессор Сэмюэл Дрейк, исследователь из Университета Флиндерса, специализирующийся на безопасности электромагнитных систем, объясняет, что GPS немного похож на группу людей, кричащих на вас.
«Если вы будете кричать, и я точно знаю, где вы находитесь и в какое время вы кричали, я могу вычислить, как далеко я от вас. Это дает мне круг», — говорит он Cosmos 9.0129 .
«А если кто-то еще кричит, я получаю ту же информацию. Если я точно знаю, где они были и в какое время они кричали, я могу сделать пересечение кругов».
GPS делает это не только на 2D-плоскости — он работает и в 3D, то есть ваш телефон знает, находитесь ли вы на вершине холма или под ним.
GPS единственная версия?
Хотя многие из нас используют слово GPS для обозначения системы, которая помогает нам узнать, где мы находимся, на самом деле существует более одной «Глобальной системы позиционирования». В совокупности они известны как глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС).
Наглядный пример созвездия GPS из 24 спутников в движении при вращении Земли. Кредит:Paulsava/Wikimedia
В настоящее время GPS принадлежит США, но у России, Китая и Европейского Союза есть свои версии, которые работают примерно одинаково.
«Если у вас есть часы, они переключатся без вашего ведома», — сказал Дрейк.
«Я думаю, в основном, это по-прежнему GPS и ГЛОНАСС [российская версия], но он может переключаться и переключается на захват любого спутника, который работает лучше всего».
ГЛОНАСС разрабатывался одновременно с GPS, но остальные появились позже, после того как США ухудшили точность GPS для гражданских лиц с нескольких метров до 100 метров.
Удивительно, как они это сделали. Когда спутники излучают свои кричащие сигналы, то, что они кричат, также важно. В их сигнал 1,5 ГГц встроена информация о том, где находится спутник и в какое время был отправлен сигнал.
Получайте новости о научных новостях прямо на свой почтовый ящик.
Военные добавили «ошибку выборочной доступности», из-за которой спутники GPS немного неправильно передавали время. Только те, кто знал секретный «ключ» того, сколько времени истекло, могли точно использовать GPS. Появились фиксированные станции, чтобы попытаться минимизировать ошибку.
«Из-за сильного давления со стороны автомобильного рынка они по существу отключили [выборочную доступность], но в любой момент они могут включить это снова и просто запретить доступ», — говорит Дрейк.
«Система GPS принадлежит военным США, и они имеют полное право отключить ее в любое время».
GPS может выйти из строя?
Помимо того, что правительство США приняло решение остановить работу GPS, есть ли вероятность того, что она или другая система GNSS могут перестать функционировать?
Дрейк говорит, что это маловероятно.
И даже если это так, есть некоторые отказоустойчивые.
«Это будет не мгновенно. Если бы мы потеряли GPS и не смогли бы перейти на ГЛОНАСС или Galileo, или что-то другое, у вас еще будет немного времени, прежде чем все начнет деградировать.
«Эти часы будут, как мы это называем, дрейфовать. Таким образом, вместо того, чтобы 1000 человек могли звонить одновременно, их количество упадет до 100, а затем до 10. Это будет неуклонная деградация».
Это не значит, что у частей процесса не может быть проблем. За последние несколько недель спутник под названием Inmarsat I-4 F1, который повышает точность GPS до нескольких сантиметров, вышел из строя на 12 часов, серьезно повредив сельскохозяйственное оборудование.
Но раздел GPS проца прошел нормально. Услуга не удалась, потому что Inmarsat I-4 F1 потерял питание.
Еще одна проблема, которая может случиться с GPS, — так называемые «помехи». GPS передает всего лишь 50 Вт или меньше — примерно столько же, сколько обычная лампочка — и к тому времени, когда он достигает Земли, это эквивалентно 0,00000000000000000001 Вт.
Это делает сигнал довольно легко помешать.
«Подавители просто передают сигнал на той же частоте, но с большей мощностью», — говорит Дрейк.
«[Спутники] находятся на высоте 20 000 километров над вашей головой, и вы все еще видите сигнал, так что он очень, очень слабый».
Хотя глушилки GPS запрещены в Австралии, они все же проникают в страну. Это также может произойти случайно, но сейчас это происходит реже, чем раньше.
И, наконец, почему мы не знали об этом раньше?
«Возможно, так же, как я не совсем осознаю, как работают все мои внутренние органы, но они действительно важны для меня», — говорит Дрейк. — Мы просто используем его.
Джасинта Боулер
Хасинта Боулер — научный журналист в Cosmos. У них есть степень бакалавра в области генетики и журналистики Университета Квинсленда, и они были опубликованы в списке лучших австралийских научных статей 2022 года9.0003
Читайте научные факты, а не художественную литературу.
