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

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

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

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

Так что же лучше?

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

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

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

Как работает действительно надежное геопозиционирование

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

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

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

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

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

Применение в системах мониторинга

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Сферы применения

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

Разница в ресурсах

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

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

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

Что такое ГЛОНАСС?

Что такое GPS?

Проведем небольшой обзор этих двух систем.

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

Что такое GPS?

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

Что такое ГЛОНАСС?

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

Когда появилась идея спутниковой навигации?

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

Система GPS

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

Система ГЛОНАСС

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

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

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

Что общего в системах GPS и ГЛОНАСС?

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

Принцип измерения координат российской системы ГЛОНАСС аналогичен американской системе GPS.

Чем отличаются ГЛОНАСС и GPS?

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

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

Спутниковые системы позиционирования и навигации, изначально разрабатывавшиеся для военных нужд, в последнее время находят широкое применение в гражданской сфере. GPS/ГЛОНАСС мониторинг транспорта, наблюдение за нуждающимися в опеке людьми, контроль перемещений сотрудников, слежение за животными, отслеживание багажа , геодезия и картография – это основные направления использования спутниковых технологий.

В настоящее время существует две глобальных системы спутникового позиционирования, созданных в США и РФ, и две региональных, охватывающих Китай, страны Евросоюза и еще ряд стран Европы и Азии. В России доступен ГЛОНАСС мониторинг и GPS мониторинг.

Системы GPS и ГЛОНАСС

GPS (Global Position System, Глобальная система позиционирования) – это спутниковая система, разработка которой началась в Америке с 1977 года. К 1993 программу развернули, а к июлю 1995 – добились полной готовности системы. В настоящее время космическая сеть GPS состоит из 32 спутников: 24 основных, 6 резервных. Они вращаются вокруг Земли по средневысокой орбите (20 180 км) в шести плоскостях, по четыре основных спутника в каждой.

На земле расположена главная контрольная станция и десять станций слежения, три из которых передают спутникам последнего поколения корректировочные данные, а те распределяют их на всю сеть.

Разработка системы ГЛОНАСС (Глобальной навигационной спутниковой системы) начата еще в СССР в 1982 году. О завершении работ заявили в декабре 2015 года. Для работы ГЛОНАСС требуется 24 спутника, для покрытия территории и РФ достаточно 18, а общее число спутников, находящихся в данный момент на орбите (включая резервные) – 27. Они также движутся по средневысокой орбите, но на меньшей высоте (19 140 км), в трех плоскостях, по восемь основных спутников в каждой.

Наземные станции ГЛОНАСС расположены в России (14), Антарктиде и Бразилии (по одной), намечается развертывание ряда дополнительных станций.

Предшественником системы GPS была система Transit, разработанная в 1964 году для управления запуском ракет с подводных лодок. Она могла определить местонахождение исключительно неподвижных объектов с точностью до 50 м, а единственный спутник находился в поле видимости всего один час в сутки. Программа GPS ранее носила названия DNSS и NAVSTAR. В СССР создание навигационной спутниковой системы велось с 1967 года в рамках программы «Циклон».

Основные отличия системs мониторинга ГЛОНАСС от GPS:

• американские спутники движутся синхронно с Землей, а российские – асинхронно;
• разная высота и количество орбит;
• разный угол их наклона (около 55° для GPS, 64,8° для ГЛОНАСС);
• разный формат сигналов и рабочие частоты.

Преимущества системы GPS

• GPS – старейшая из существующих систем позиционирования, приведена в полную готовность раньше российской.
• Надежность обусловлена использованием большего числа резервных спутников.
• Позиционирование происходит с меньшей погрешностью, чем у ГЛОНАСС (в среднем 4 м, а для спутников последнего поколения – 60–90 см).
• Множество устройств поддерживает систему.

Преимущества системы ГЛОНАСС

• Положение асинхронных спутников на орбите более стабильное, что облегчает управление ими. Регулярное внесение корректив не требуется. Данное преимущество важно для специалистов, а не потребителей.
• Система создана в России, поэтому обеспечивает уверенный прием сигнала и точность позиционирования в северных широтах. Это достигается за счет большего угла наклона спутниковых орбит.
• ГЛОНАСС – это отечественная система, и останется доступной для россиян в случае отключения GPS.

Недостатки системы GPS

• Спутники вращаются синхронно вращению Земли, поэтому для точного позиционирования требуется работа корректирующих станций.
• Низкий угол наклона не обеспечивает хорошего сигнала и точного позиционирования в полярных областях и высоких широтах.
• Право управления системой принадлежит военным, а они могут искажать сигнал или вообще отключить GPS для гражданских лиц или для других стран в случае конфликта с ними. Поэтому хотя GPS для транспорта точнее и удобнее, а ГЛОНАСС – надежнее.

Недостатки системы ГЛОНАСС

• Разработка системы началась позже и до недавнего времени велась со значительным отставанием от американцев (кризис, финансовые злоупотребления, хищения).
• Неполный комплект спутников. Продолжительность службы российских спутников ниже, чем американских, они чаще нуждаются в ремонте, поэтому точность навигации в ряде областей снижается.
• Спутниковый мониторинг транспорта ГЛОНАСС дороже, чем GPS из-за высокой стоимости устройств, адаптированных к работе с отечественной системой позиционирования.
• Недостаток программного обеспечения для смартфонов, КПК. Модули ГЛОНАСС проектировали для навигаторов. Для компактных портативных устройств на сегодняшний день более распространенный и доступный вариант – это поддержка GPS-ГЛОНАСС или только GPS.

Резюме

Системы GPS и ГЛОНАСС являются взаимодополняемыми. Оптимальное решение – это спутниковый GPS-ГЛОНАСС мониторинг. Устройства с двумя системами, например, GPS-маркеры с ГЛОНАСС-модулем «М-Плата» обеспечивают высокую точность позиционирования и уверенную работу. Если для позиционирования исключительно по ГЛОНАСС погрешность в среднем составляет 6 м, а для GPS – 4 м, то при использовании двух систем одновременно она снижается до 1,5 м. Но такие приборы с двумя микрочипами стоят дороже.

ГЛОНАСС разработана специально для российских широт и потенциально способна обеспечить высокую точность, из-за ее недоукомплектованности спутниками реальное преимущество пока на стороне GPS. Плюсы американской системы – это доступность и широкий выбор устройств с поддержкой GPS.

Основы принципов спутниковой навигации были заложены ещё в пятидесятые годы, после запуска первого советского искусственного спутника. Наблюдая сигнал, транслируемый спутником, группа американских учёных под руководством Ричарда Кершнера обнаружила, что частота принимаемого сигнала возрастает с приближением спутника и, напротив, уменьшается по мере его отдаления (эффект Доплера). Такое наблюдение натолкнуло ученых на мысль о том, что точное знание расположения наземного объекта делает возможным измерение месторасположения и скорости спутника. Соответственно, точное знание положения спутника позволяет определить координаты и скорость перемещения наземного объекта.

Тем не менее, впервые практическая реализация идей американских специалистов и ученых СССР, занятых в разработке теории позиционирования, состоялась только в 1982 году после запуска первого спутника, которому предстояло войти в глобальную систему позиционирования (GLONASS).

ГЛОНАСС

ГЛОНАСС - одна из двух существующих глобальных систем спутниковой навигации, начало разработок которой было положено еще в 1976 году, после чего, в связи с отсутствием достаточного финансирования, программа была свернута. Полноценная реализация и запуск проекта ГЛОНАСС состоялись в 2009 году, после развала Союза. На сегодня российский ГЛОНАСС и американская GPS являются основными действующими системами глобальной спутниковой навигации.

Основное назначение ГЛОНАСС - оперативная доставка навигационно-временной информации пользователям наземного, космического, воздушного и морского базирования. Обеспечение доступа к гражданским сигналам GLONASS предоставляется потребителям на бесплатной основе без любых ограничений в любой точке земного шара. Обеспечение обмена информацией осуществляется 24-мя спутниками, перемещающимися по 3-м орбитальным траекториям на высотах порядка 19100 км. Основанная на тех же физических принципах, что и американский аналог ГЛОНАСС - система NAVSTAR GPS, - ГЛОНАСС обеспечивает погрешность измерений в 3-6 метров. GPS работает несколько точнее, обеспечивая доступ сигнала с точностью - 2…4 м.

Развитие проекта ГЛОНАСС находится в юрисдикции агентства «Роскосмос».

GPS

GPS (Джи Пи Эс, англ. Global Positioning System) - американская спутниковая система навигации, транслирующая полезные данные о времени и расстояниях и позволяющая определить месторасположения объекта в пределах глобальной координатной системы WGS 84. Разработка системы, ее реализация и ввод в эксплуатацию в 1993 году проводились согласно инструкциям Министерства обороны США.

Сегодня система GPS-навигации, как и ГЛОНАСС, доступна для использования гражданскими потребителями. Для обеспечения работы информационного канала достаточно приобрести GPS-навигатор или аналогичный аппарат с GPS-приёмником.

ГЛОНАСС или GPS?

В отличие от системы слежения NAVSTAR GPS, спутники, обеспечивающие работу системы GLONASS, не демонстрирует резонанса (работают асинхронно) с вращением Земли. Благодаря этому удается достичь большей стабильности транслируемого сигнала. Еще одно преимущество системы ГЛОНАСС раскрывается благодаря правильно подобранным параметрам орбиты (высоте, углу наклона и периоду): GLONASS способен обеспечивать надежную трансляцию сигнала в южных и полярных широтах - там, где трансляция GPS-сигнала оказывается крайне затруднена или невозможна.

Несмотря на ряд серьезных практических преимуществ ГЛОНАСС, реальная ситуация на рынке услуг заставляет большинство пользователь все же пока отдавать предпочтение GPS. В первую очередь это связано:

• со значительно более доступной стоимостью коммуникаторов c поддержкой GPS;
• полнейшим отсутствием (в отличие от GPS-сервисов) программных продуктов, позволяющих устанавливать ГЛОНАСС на коммуникаторах и смартфонах;
• внушительному потенциалу программного обеспечения для GPS-систем навигации, позволяющему значительно расширить спектр применения последних.

GPS способна обеспечить доступ к полезным данным в любом месте земного шара (за исключением области Приполярья) практически в любых погодных условиях.