Система глонасс как работает: для чего она нужна, как работает и чем полезна

Что такое ГЛОНАСС: описание и принципы работы системы

• 1 Общие сведения
• 1.1 GPS
• 1.2 ГЛОНАСС
• 1.3 Galileo
• 1.4 Beidou
• 2 Состав системы
• 2.1 КОСМИЧЕСКИЙ СЕГМЕНТ
• 2.2 НАЗЕМНЫЙ СЕГМЕНТ
• 2.3 ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ СЕГМЕНТ
• 3 Принцип работы
• 4 Погрешность измерения
• 5 Навигационный приёмник
• 6 NMEA 0183
• 7 «На экране»
• 8 Важно понимать!

Общие сведения

На текущий момент существуют 4 глобальных навигационных спутниковых системы. Две из них, GPS и ГЛОНАСС полностью укомплектованы и две, Galileo и Beidou в стадии запуска.

GPS

Разработана по заказу министерства обороны США. Полностью запущена в 1995г. Количество спутников 24. Частоты L1 = 1575,42 МГц и L2 = 1227,60 МГц

ГЛОНАСС

Разработана по заказу министерства обороны РФ. Полностью запущена в 2010г. Количество спутников 26. Частоты L1 = 1602 МГц и L2= 1246 МГц

Galileo

Разработана европейским космическим агенством. Введена в эксплуатацию в 2015г. Полная готовность 2020г. Частоты E1 = 1575.420 МГц, E6= 1278.750 МГц и E5 = 1191.795 МГц

Beidou

Разработана китайским национальным космическим агентством. Введена в эксплуатацию в 2012г. Полная готовность 2020г. Частоты B1l = 1561,098 МГц и B2l= 1207,014 МГц

Состав системы

КОСМИЧЕСКИЙ СЕГМЕНТ

Космический сегмент, состоит из навигационных спутников. Основные функции каждого спутника — формирование и излучение радиосигналов, необходимых для навигационных определений потребителей и контроля бортовых систем спутника.

НАЗЕМНЫЙ СЕГМЕНТ

В состав наземного сегмента командно-измерительный комплекс и центр управления. Командно-измерительный комплекс (станции коррекции) служит для снабжения навигационных спутников служебной информацией, необходимой для проведения навигационных сеансов, а также для контроля и управления ими как космическими аппаратами. Центр управления, координирует функционирование всех элементов спутниковой навигационной системы кроме пользовательского сегмента.

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ СЕГМЕНТ

В пользовательский сегмент входит аппаратура потребителей. Она предназначается для приема сигналов от навигационных спутников, измерения навигационных параметров и обработки измерений.

Принцип работы

Спутниковая навигация основывается на использовании принципа беззапросных дальномерных измерений между навигационными спутниками и потребителем. Это означает, что потребителю передается в составе навигационного сигнала информация о координатах спутников. Одновременно (синхронно) производятся измерения дальностей до навигационных спутников. Способ измерений дальностей основывается на вычислении временных задержек принимаемого сигнала от спутника по сравнению с сигналом, генерируемым аппаратурой потребителя.

Работу навигационной системы можно проиллюстрировать как несколько сфер, в середине которых находятся спутники, пересекаются и в них пересечении находится пользователь. Радиус каждой из сфер соответственно равен расстоянию до спутника. Сигналы от трех спутников позволяют получить данные о широте и долготе, четвертый спутник дает информацию о высоте объекта над поверхностью. Таким образом, для получения местоположения в пространстве необходимо провести не менее 4 измерений дальностей до спутников. Чем большее количество измерений проводится, тем больше точность вычисления местоположения.

Погрешность измерения

На точность определения потребителем своих координат, скорости движения и времени влияют следующие факторы:

Погрешности, связанные с функционированием бортовой аппаратуры спутника  наземного комплекса управления ГНСС. То есть точность позиционирования спутника и совершенство его электронной начинки

Погрешности, возникающие на трассе распространения сигнала от космического аппарата до потребителя. К ним можно отнести задержку распространения сигнала в ионосфере, радиопомехи,  механические препятствия, в том числе и густая растительность, объекты отражающие радиосигнал находящиеся вблизи приёмника

Погрешности возникающие в навигационном приёмнике связанные с его несовершенством и условиями эксплуатации.

Количественной характеристикой погрешности определения, служит так называемый геометрический фактор или коэффициент геометрии GDOP — Geometrical delusion of precision. Геометрический фактор показывает, во сколько раз происходит уменьшение точности измерений разделяется на:

• PDOP (Position delusion of precision)- геометрический фактор точности определения местоположения потребителя ГНСС в пространстве.
• HDOP (Horizontal delusion of precision) — геометрический фактор точности определения местоположения потребителя ГНСС по горизонтали.
• VDOP (Vertical delusion of precision)  — геометрический фактор точности определения местоположения потребителя ГНСС по вертикали.
• TDOP (Time delusion of precision) — геометрический фактор точности определения поправки показаний часов потребителя ГНСС.

Навигационный приёмник

Навигационный приёмник служит для приёма радиосигналов от спутников навигационных систем с последующей их обработкой и вывода навигационных данных. Приёмники могут использовать для расчёта положения как одну навигационную систему, например только ГЛОНАСС, так и несколько. Использование нескольких навигационных систем повышает точность позиционирования.

NMEA 0183

Для управления навигационным приёмником и получения от него данных используется текстовый протокол NMEA 0183. В информации выдаваемой приемником содержится большое количество информации, но для нас важно знать следующую:

Достоверность координат

Используемая навигационная система

Количество видимых навигационных спутников

Точное время UTC (международное координированное время, соответствует GMT+0)

Географические координаты и высота над уровнем моря

Курсовой угол (направление движения)

«На экране»

Данные от навигационного приёмника далее обрабатываются внешним процессором какой-либо пользовательской аппаратуры и выводятся на экран самого устройства например в смартфонах, либо передаются на сервер, например в GPS-трекерах.

Важно понимать!

1. Для нормальной работы навигационного приёмника он должен быть использован с антенной подходящей для используемой навигационной системы.
2. Навигационный приёмник не обменивается информацией со спутниками, а только принимает сигналы от них и производит расчёты.
3. Спутники находятся высоко в космосе и не умеют заглядывать в окна, крытые ангары и подземные парковки.
4. Железобетонные конструкции и любой металл являются радио не прозрачными материалами.
5. Время с момента включения и до фиксации зависит от условий эксплуатации.
6. Антенна приемника расположенная не под открытым небом и вблизи строений приводит к увеличению погрешности вычисления координат приемником.
7. 3-5 м – нормальная погрешность вычисления координат.

Категории: Общие вопросы | Трекеры

Теги: общиевопросы | Глонасс | трекеры | навигация

GPS, ГЛОНАСС и другие ГНСС

Многие мобильные приложения и программное обеспечение используют GPS, ГЛОНАСС и другие системы глобальной спутниковой навигации. Первые из них были разработаны еще в середине прошлого века — и с тех пор каждый день в любое время суток и любую погоду помогают пользователям с точностью определять местоположение самых разных объектов.

Что такое современные ГНСС, какие есть системы спутниковой навигации и в чем разница между GPS и ГЛОНАСС? Читайте в формате ответов на вопросы.

Что такое глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС)

Глобальная навигационная спутниковая система или ГНСС (GNSS) — это система наземного и космического оборудования, которая позволяет определять местоположение объектов в пространстве через прием и передачу спутникового сигнала.

Помимо координат современные навигационные системы способны вычислять скорость и направление движения любых объектов, которые могут принимать сигналы от навигационных спутников. Такие объекты называются ГНСС- или GNSS-приемниками.

Первой в мире спутниковой навигационной системой считается Transit. В 1960-х годах, еще до старта известных GPS или ГЛОНАСС, американский военный флот использовал спутники для определения местоположения своих подводных лодок и судов.

Что входит в состав ГНСС

Глобальные навигационные спутниковые системы состоят из трех уровней: космического, наземного и пользовательского.

1. Космический уровень — это множество спутников от разных ГНСС-систем, которые находятся на околоземной орбите и посылают сигналы с определенной частотой.
2. Наземный уровень — это целая сеть следящих (или базовых) станций и антенн, которые отслеживают и корректируют положение навигационных спутников на орбите.
3. Пользовательский уровень — это все наши устройства, которые могут принимать сигналы со спутников GPS, ГЛОНАСС или других систем. Смартфоны, планшеты, ноутбуки, GPS-трекеры, навигаторы, роверы и другая техника, которая может определять свое местоположение, считается ГНСС-приемниками.

Как работает ГНСС

Для определения местоположения объекта как раз необходимы два важнейших сегмента глобальной навигационной спутниковой системы. Это созвездие спутников на орбите, которое отправляет сигнал, и устройства, которые эти сигналы способны принимать.

Принцип определения местоположения основан на измерении расстояния от объекта (ГНСС-приемника) до спутников навигационной системы. Положение и перемещение спутников всегда известно с высокой точностью — они сами отправляют на устройства пакеты данных со своими координатами. Расстояние от спутника до объекта можно определить по задержке между отправкой сигнала с данными и его получением ГНСС-приемником. Задержка во времени вычисляется по высокоточным атомным часам, которые стоят на спутниках.

Для понимания своих координат объекту нужно знать расстояние как минимум до 4 спутников — чтобы вычислить собственную высоту над уровнем моря, долготу и широту.

Чем больше задействовано спутников и чем сложнее геометрическую фигуру они образуют, тем точнее устройство сможет определить свое местоположение. Поэтому все навигационные спутниковые системы имеют от 5 спутников на орбите, а повсеместно используемые глобальные GPS и ГЛОНАСС — свыше 20.

Какие существуют ГНСС

В мировой навигации лидируют глобальные навигационные спутниковые системы второго поколения: американская GPS, российская ГЛОНАСС, европейская Galileo и китайская Beidou. Принцип их действия одинаковый — разница лишь в количестве спутников и их расположении на орбите.

Глобальный охват каждая из ГНСС-систем обеспечивает с помощью спутниковой группы из 18-30 спутников средней околоземной орбиты. Все они расположены между несколькими орбитальными плоскостями. Все системы используют наклоны орбит больше 50°, а их спутники движутся на высоте порядка 20 000 километров и выше.

На помощь глобальным системам, в первую очередь GPS и ГЛОНАСС, приходят региональные. Отдельные страны также разворачивают собственные навигационные системы для точности определения координат объектов на своей территории.

• DORIS — Франция,
• QZSS — Япония,
• NAVIC — Индия.

Не только GPS и ГЛОНАСС: что мы знаем о Beidou, Galileo, QZNSS и NavIC

В настоящий момент полностью задействованными по всему миру считаются такие ГНСС, как GPS и ГЛОНАСС. Работа их спутников развернута на территорию всей нашей планеты. Оставшиеся навигационные системы работают только в своем регионе или же в процессе развития своей глобальной спутниковой группировки.

Мы вкратце сравним Beidou, Galileo, QZSS и NAVIC.

Beidou: Китай

• Первый запуск: 2000 год.
• Покрытие: глобальное. После запуска системы Beidou 3-го поколения в 2020 году.
• Состав спутников: 48 аппаратов, в работе — 35.
• Типы орбит: средняя круговая, геостационарная, геосинхронная наклонная высокая.
• Высота: 21 500 километров.
• Время полного оборота: 12 ч 53 мин 24 с.

Galileo: Евросоюз

• Первый запуск: 2011 год.
• Покрытие: глобальное.
• Состав спутников: 23 аппарата, 1 в стадии запуска.
• Типы орбит: средневысокая.
• Высота: 23 222 км.
• Время полного оборота: 14 ч 4 мин 42 с.

QZSS: Япония

• Первый запуск: 2010 год.
• Покрытие: Тихоокеанско-Азиатский регион.
• Состав спутников: 5 аппаратов, в работе — 5.
• Типы орбит: геосинхронная высокая эллиптическая, геостационарная.
• Высота: 35 786 км.

NAVIC: Индия

• Первый запуск: 2013 год.
• Покрытие: Индия.
• Состав спутников: 8 аппаратов, в работе — 7.
• Типы орбит: геосинхронная.
• Высота: 36 000 км.

Какая спутниковая система используется в России

ГЛОНАСС — российская глобальная навигационная спутниковая система. Отечественная система считается одной из двух существующих в мире, которые приняты в эксплуатацию повсеместно. Поэтому большинство устройств, которые могут определять свое местоположение, оснащены навигационными чипами GPS/ГЛОНАСС — а не только GPS.

Спутниковая система России позволяет определять местоположение и скорость объектов в практически любой точке нашей планеты, а также в космическом пространстве вблизи Земного шара.

Первый запуск космического аппарата ГЛОНАСС успешно прошел в 1982 году. Исследования применения спутников для навигации начались в 1957 году.

Основу орбитальной группировки ГНСС в трёх орбитальных плоскостях составляют космические аппараты «Глонасс-М» и космические аппараты нового поколения «Глонасс-К». Всего для работы требуется 24 аппарата, на данный момент на орбите находятся 26 спутников на высоте 19 100 километров.

Система спутников ГЛОНАСС

Штатная спутниковая группировка ГЛОНАСС состоит из 24 спутников. Все они находятся на средневысотных околокруговых орбитах на высоте 19 100 километров. Угол наклона осей по орбитам составляет 64,8°, а полный оборот вокруг Земли каждый спутник совершает за 11 часов 15 минут и 44 секунды.

Такие характеристики оптимальны для использования в высоких широтах (северных и южных полярных регионах), где сигнал системы американской GPS ощутимо слабее.

В штате космических аппаратов ГЛОНАСС числятся следующие спутники:

• «ГЛОНАСС» — использовались до 2005 года, выведены из эксплуатации,
• «ГЛОНАСС-М» — в эксплуатации,
• «ГЛОНАСС-К» — в эксплуатации,
• «ГЛОНАСС-К2» — в разработке.

Что такое ГЛОНАСС-К2

ГЛОНАСС-К2 — это серия космических аппаратов российской глобальной навигационной системы третьего поколения.

От спутников предыдущих М-серий они отличаются в первую очередь более продолжительным сроком активной работы — 10 лет вместо 7.

Аппаратура новых спутников может работать в условиях открытого космоса, поэтому разработчики смогли отказаться от использования герметичного контейнера и уменьшить массу спутника. Представители К-серии весят всего 935 килограмм против предыдущих 1415.

Запуск первого спутника ГЛОНАСС-К2 запланирован на конец 2022 года.

Сравнение ГЛОНАСС и GPS

Две глобальные навигационные спутниковые системы GPS и ГЛОНАСС начали разрабатываться практически одновременно — в 1970-х годах. США и Советский Союз изначально вели исследования и запуски в военных целях, но когда спутниковая навигация нашла свое применение в гражданских целях, то развитие американской и советской системы пошло по одинаковому сценарию.

В настоящее время каждая из ГНСС имеет на орбите полноценную орбитальную группировку, которая обеспечивает покрытие в глобальном масштабе.

Несмотря на схожесть в процессе разработки можно выделить следующие ключевые отличия систем GPS/ГЛОНАСС друг от друга.

Численность спутников на орбите.
GPS насчитывает 32 аппарата, а ГЛОНАСС — 26. Каждая ГНСС постоянно работает с 24.

Расположение спутников на орбите.
В системе GPS спутники занимают 6 плоскостей по 4 аппарата в каждой, в ГЛОНАСС — 8 спутников в трех плоскостях.

Синхронизация с Землей и корректировка точности.
Спутники GPS синхронизированы с вращением Земли. Поэтому для обеспечения точности GPS необходима целая цепочка геостационарных станций, которые отслеживают и корректируют неизбежные отклонения.

Спутники ГЛОНАСС движутся по орбите независимо от вращения Земли — для них проблема корректировки отсутствует.

Погрешность определения координат
Погрешность ГЛОНАСС выше, чем у GPS. Для отечественной системы эти значения колеблются от 3 до 6 метров, а для американской ГНСС — от 2 до 4 метров. Одновременное использование GPS/ГЛОНАСС сокращает погрешность до 1,5-3 метров.

Глобальное покрытие ГНСС
Ключевое преимущество GPS перед ГЛОНАСС — это 100% покрытие Земли, в то время как навигационный сигнал ГЛОНАСС доступен не во всех точках мира. Это также нивелируется совместным использованием GPS/ГЛОНАСС.

Покрытие в северных регионах
В северных регионах точность ГЛОНАСС ощутимо выше, чем у GPS. Это можно объяснить военным фактором — механика ГЛОНАСС рассчитывалась в первую очередь под войсковые группировки, которые находились на севере СССР.

Совместная обработка GPS/ГЛОНАСС позволяет увеличить точность определения местоположения в 2 раза. Это учитывают крупнейшие производители и оснащают свои устройства двухсистемной навигацией. Например, те же айфоны работают в обязательном порядке и с GPS, и с ГЛОНАСС.

Как работают GPS и ГЛОНАСС

Системы GPS/ГЛОНАСС работают по такому же принципу, как и другие глобальные навигационные спутниковые системы. Мы подробно рассказывали об их работе на примере использования GPS-трекеров.

Работает ли GPS в России: насколько вероятно отключение

GPS продолжает работу по всему миру, включая территорию России. Но в текущих условиях все больше пользователей задают вопрос: отключат ли GPS в России и как это отразится на пользователях. Короткий ответ: отключение GPS возможно, но крайне маловероятно.

• GPS — в первую очередь глобальная навигационная спутниковая система. Исключить из неё одну страну, при этом не затронув другие, кажется очень сложным, долгим и баснословно дорогим процессом. Для этого потребуется менять траекторию всех спутников на орбите. Напоминаем, это как минимум 24 аппарата.
• Россия не останется без спутниковой навигации даже в случае отключения GPS или отсутствия обновлений его метрик. Все современные устройства, которые выступают в качестве ГНСС-приемников, синхронизированы с другими глобальными спутниковыми системами — ГЛОНАСС, Beidou и Galileo.

GPS или ГЛОНАСС — какое устройство выбрать

На сегодняшний день все производители техники и разработчики программного обеспечения оснащают свои продукты возможностью единовременной работы с системами GPS/ГЛОНАСС, а также с другими ГНСС.

Двухсистемная навигация позволяет нивелировать недостатки каждой из ГНСС, а пользователям получать точный и качественный результат. Поэтому выбор GPS или ГЛОНАСС очевиден — это синергия.

Наша система мониторинга, фирменная линейка трекеров и мобильные приложения поддерживают работу с обеими спутниковыми системами. С помощью GPS/ГЛОНАСС мы ежедневно помогаем нашим клиентам с точностью отслеживать транспорт, сотрудников, грузы и работать с этими данными.

Узнайте больше о возможностях сервиса ГдеМои на нашем сайте.

Ошибка 404 — Страница не найдена

• Продукты

  АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

  AutoPi TMU CM4 НОВЫЙ

  AutoPi TMU SocketCAN

• Облако АвтоПи

• Решения

  ПО БИЗНЕС-РЕШЕНИЮ Посмотреть все

  Отслеживание активов

  Проект больших данных

  Вход без ключа

  Интеграция с докером

  Шлюз Интернета вещей

  ПО ОТРАСЛИ

  Еда и напитки

  Лизинг автомобилей

  Утилиты

  Исследовательские проекты

  Нефть, газ и горнодобывающая промышленность

  Полиция и службы экстренного реагирования

  Строительство

  Транспорт

• Электрические транспортные средства

• Ресурсы

  УЧИТЬСЯ

  БОЛЬШЕ РЕСУРСОВ

• Преимущества

• О

  КОМПАНИЯ АВТОПИ

  О нас

  Связаться

  Карьера

  Мой АвтоПи

Страница, которую вы искали, не найдена, если вы считаете, что это может быть ошибкой, пожалуйста Напишите нам.

ПИШИТЕ НАШИМ ИНЖЕНЕРАМ

Пишите нам по адресу [email protected] или воспользуйтесь формой ниже. Мы свяжемся с вами как можно скорее.

Полное имя *

Номер телефона

Адрес электронной почты *

Название компании (по желанию)

Ваше сообщение *

* Обязательные поля

Ошибка 404 — Страница не найдена

• Продукты

  АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

  AutoPi TMU CM4 НОВЫЙ

  AutoPi TMU SocketCAN

• Облако АвтоПи

• Решения

  ПО БИЗНЕС-РЕШЕНИЮ Посмотреть все

  Отслеживание активов

  Проект больших данных

  Вход без ключа

  Интеграция с докером

  Шлюз Интернета вещей

  ПО ОТРАСЛИ

  Еда и напитки

  Лизинг автомобилей

  Утилиты

  Исследовательские проекты

  Нефть, газ и горнодобывающая промышленность

  Полиция и службы экстренного реагирования

  Строительство

  Транспорт

• Электрические транспортные средства

• Ресурсы

  УЧИТЬСЯ

  БОЛЬШЕ РЕСУРСОВ

• Преимущества

• О

  КОМПАНИЯ АВТОПИ

  О нас

  Связаться

  Карьера

  Мой АвтоПи

Страница, которую вы искали, не найдена, если вы считаете, что это может быть ошибкой, пожалуйста Напишите нам.