Спутниковая GPS, ГЛОНАСС навигация

Как Вы думаете, сколько лет прошло с того момента, как произошло грандиозное событие в масштабах всей истории человечества, - когда первый в мире аппарат отправился в космическое пространство, за пределы нашей планеты и стал искусственным спутником Земли?

Полвека назад, 4 октября 1957 года с территории СССР был запущен Спутник-1, и это изменило вектор развития нашей цивилизации. Именно благодаря этому сейчас  в космическом пространстве летает множество искусственно созданных объектов: это астрономические исследователи других галактик, научные биологические, метеорологические, экспериментальные и разведывательные, а  также спутники связи и навигационные ИСЗ.

В данной статье мы раскроем тему спутниковой навигации, объяснив вам как именно и почему, стала возможным эффективная работа GPS-навигаторов.

ССН

Аббревиатура в заголовке расшифровывается просто – система спутниковой навигации. В наши дни их несколько и принадлежат они разным «хозяевам». Мы рассмотрим две ССН, имеющие отношение к нашей теме.

Первая и самая известная – GPS. Спутники этой системы находятся под контролем правительства Соединенных Штатов Америки и многие считают этот факт единственным (но весомым) недостатком.

ГЛОНАСС – это наша российская система, которая была полностью забыта к 2002 году, но к 2011 восстала, как феникс из пепла. К 2025 году планируется провести полную модернизацию системы, и она будет обладать рядом технических преимуществ над GPS.

Российская система спутниковой навигации находится на стадии развития и на данный момент GPS – превалирующая ССН, которая используется повсеместно, во многих сферах, как для военных, так и для гражданских целей. Патриотам не унывать – специалисты оценивают ГЛОНАСС, как крайне перспективную и быстро развивающуюся систему.

Что такое GPS?

GPS – это система глобального позиционирования, которая с точностью до 3-5 метров при любой погоде определяет текущее местоположение объекта и его географические координаты, а также их изменения (маршрут и скорость, с которой объект движется).

На данный момент в околоземном космическом пространстве находится 31 активный спутник GPS. Для того, чтобы покрыть сигналами всю планету, достаточно 24 аппаратов, но с целью увеличения точности  расчета позиции и уверенного приема, их количество было увеличено до 31 (в марте 2010 года на орбиту был выведен последний спутник). Каждый из них совершает полный оборот вокруг Земли за 11 часов 56 минуты, а значит, делает 2 оборота в сутки.

Минимальный вес спутника – 885 кг и таким был вес первых спутников GPS-II, запущенных в космос. Сейчас, конечно, технологии, использовавшиеся в них, уже устарели. В ближайшие годы планируется заменить все действующие аппараты на обновленную версию GPS IIF, которая обеспечит фантастическую точность определения – до 60-90 см, не только для военных целей, но и для гражданских. Это стало возможным из-за точных атомных часов, которые будут находиться на борту спутников. И это отличная новость для обладателей GPS-навигаторов, которые смогут определять свое местоположение с точностью до полуметра. 

Как это работает?

На земной поверхности находятся станции контроля GPS-навигации, которые каждую наносекунду принимают сигналы от спутников и считывают информацию с них: статус исправности, точную дату и время отправки сигнала и местонахождение аппарата (альманах).

А GPS-приемники – это приборы, определяющие текущие координаты антенны, встроенной в приемник. Такие антенны встроены в наши GPS-навигаторы – автомобильные и туристические. Это приемники максимально точно определяют на каком расстоянии они расположены от спутников и высчитывает свои координаты, используя простые и всем известные законы геометрии, ведь местонахождение и угол орбиты спутников известны.

Интересный момент – для определения расположения приемника на плоскости (лишь широты и долготы) достаточно принять сигналы от 3 спутников, а вот для исчисления координат в трехмерном пространстве – от 4.

Недостатки системы

На точность определения координат влияет множество факторов, и общий суммарный коэффициент погрешности составляет 13 процентов, что при определенных условиях  может нести в себе на практике неточность от 20 до 100 метров.  При этом до начала третьего тысячелетия специально увеличивалась погрешность.

Отключение заглушки сигналов

1 мая 2000 года президент США Уильям «Билл» Клинтон специальным распоряжением отменил искусственное «загрубление» и повышение погрешности сигналов, что стало поворотным моментом в развитии спутниковой навигации и позволило создать GPS-навигаторы для частного использования, в том числе.

Также работу каждой системы радионавигации осложняют некоторые условия. К таким условиям относятся магнитные бури, искусственные «глушилки». Практически невозможно определить координаты объекта, находящегося в туннеле, под землей, внутри здания из железобетона.

Ближе к телу

Мы не будем говорить о военных целях применения спутниковой навигации или картографических, топографических, строительных, исследовательских. Как вы сами понимаете, возможности использования системы GPS безграничны.

В целом GPS-приемники можно разделить на 3 подгруппы:

• морские
• авиационные 
• персональные приемники (туристические, автомобильные, портативные)

Поговорим о том, с чем мы сталкиваемся каждый день, а некоторые из читателей и вовсе являются владельцами таких устройств –  персональных GPS-приемников.

В зависимости от вашего бюджета, имеется несколько вариантов использования этой технологии. Наибольшее распространение и популярность получило специализированное устройство GPS-спутникового навигатора, которое можно с комфортом использовать как в рамках пешего туризма и путешествий на автомобиле, так и во время плаваний.

С развитием технологий появляются все новые и новые функции, которые становятся доступны обладателям GPS-навигаторов.

На данный момент водители, проживающие в городах-мегаполисах не могут себе представить жизнь без навигационного устройства, значительно облегчающее им жизнь.

GPS-навигаторы:

• построят самый быстрый маршрут (от адреса до адреса или с промежуточными точками)
• примут и проанализируют информацию о пробках
• реалистично отобразят дорожные развязки, здания и рельеф местности в 3D режиме
• покажут объекты интереса на карте – гостиницы, рестораны, больницы, банкоматы и магазины
• снабдят вас самой свежей информацией и картами
• будут просто необходимы при поездках за границу.

Любители пешего туризма, активного отдыха и спортсмены тоже не обижены компаниями-производителями. Специально для них разработаны портативные навигаторы. Почитайте об этом в нашей статье «Как выбрать портативные навигаторы?».

Возможно, у вас нет навигационного GPS-устройства, и вы никогда не задумывались о его приобретении, но наша цивилизация развивается головокружительно быстро. Достаточно вспомнить, что еще 10 лет назад у многих из нас не было никакой необходимости в компьютерах, без которых сейчас мы не представляем себе комфортной жизни.