steaven

ГЛОНАСС и GPS - сходство и различия

В этой теме 2 сообщения

Кратко о ГЛОНАСС

ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС) является спутниковой системой навигации Российской Федерации. По теории, спутниковая система навигации должна иметь 24 спутника, которые бы двигались над Землей в трех плоскостях. При этом все 24 спутника должны находится на расстоянии 19100 км от поверхности Земли с наклонением 64,8°.

В условиях использования 18 действующих спутников, охватывается вся территория РФ. Это означает, практически, стопроцентную непрерывную навигацию. Но так как используется не 24, а 18 спутников, на Земле существуют такие местности, где навигация может быть недоступна более полутора часов. Когда все 24 спутника будут задействованы, вся территория планеты Земля будет обеспечена стопроцентной непрерывной навигацией.

В Российской системе ГЛОНАСС применяются практически те же алгоритмы вычислений навигации, что и в системе GPS (NAVSTAR). Самый первый спутник ГЛОНАСС был выведен на орбиту еще при Советском Союзе. Произошло это знаменательное событие 12 октября 1982 года. В эксплуатацию система ГЛОНАСС была сдана в 1993 году.

Генеральный Конструктор ГЛОНАССа Юрий Урличича утверждал, что стопроцентное покрытие территории РФ отечественной навигационной системой планируется к 2008 году. К 2010 году, ГЛОНАСС еще больше увеличит свою масштабность и эффективность.

Принцип работы системы навигации ГЛОНАСС

Спутники в системе непрерывно посылают на Землю навигационные данные двух типов:

  • Навигационный сигнал стандартной точности (СТ). Сигналы излучаются в диапазоне L1 на частоте 1,6 ГГц.
  • Навигационный сигнал высокой точности (ВТ). Сигналы излучаются в диапазоне L1и L2 на частоте 1,2 ГГц.

Информация СТ обеспечивает следующую точность навигации:

  • определение горизонтальных координат объекта с вероятностью 99,7% (это примерно 50-70 м);
  • определение вертикальных координат объекта с вероятностью 99,7% (это примерно 70 м);
  • определение вектора скорости объекта на Земле с вероятностью 99,7% (это 15 см/с);
  • определение точного времени с вероятностью 99,7% (точность — 0,7 мкс)

Сигналы СТ системы ГЛОНАСС, а значит и соответствующая навигация, доступны всем пользователям, которые обеспечены приемниками ГЛОНАСС.

Точность навигации можно улучшить, применяя дополнительные методы измерений, что и было сделано в сигнале ВТ.

Сейчас сигнал ВТ имеют право использовать только пользователи Министерства обороны России. Разумеется, вопрос предоставления сигнала ВТ гражданским (частным) потребителям обсуждался, но пока по нему не вынесено никакого решения.

Для вычисления координат объекта на Земле требуются данные, как минимум, от четырех спутников ГЛОНАССа. Приемник, размещенный на объекте, автоматически измеряет расстояние до видимых ему спутников, а также определяет скорость перемещения спутников над планетой.

Параллельно с этим процессом, приемник обрабатывает сигналы от каждого из спутников, выделяя в радиосигнале метки времени и цифровые данные. Данные отражают местонахождение спутников во времени и пространстве. Помимо всего прочего, в принимаемых данных содержится информация о местонахождении других спутников. В результате измерений и принятых данных, осуществляется навигация объекта на местности. При помощи навигационной системы и приемника, расположенного на объекте, во-первых, определяются координаты объекта (пользователя), во-вторых, определяется скорость движения объекта и вся эта информация «привязывается» к высокоточной шкале UTC (Универсального координированного времени).

В результате пользователи из России могут постоянно и непрерывно использовать систему ГЛОНАСС, устанавливать приемники спутниковых сигналов на автомобили или использовать переносные приемники спутниковой навигации.

Чем отличается ГЛОНАСС от GPS?

Да, различия есть, и, возможно, я их все даже не знаю, но основные могу описать. Самое главное отличие GPS от ГЛОНАСС - это то, что GPS уже лет 25 работает, а ГЛОНАСС пытается работать, но не получается. О причинах можно долго рассуждать, но вкратце - “А кому у нас это надо?”, ведь есть GPS.

Какие ещё отличия?

Основное отличие - это сигнал и его структура. Как я уже писал, В системе GPS используется кодовое разделение каналов. В системе ГЛОНАСС - частотное разделение каналов. Структура сигнала так же различна.

Для описания движения спутников по орбите используются принципиально разные математические модели. У GPS - это модель в оскулирующих элементах. Эта модель подразумевает, что траектория движения спутника разбивается на участки, на которых движения описывается кеплеровской моделью, параметры которой меняются во времени. В системе ГЛОНАСС используется дифференциальная модель движения. Это означает, что для определения координат спутника на заданный момент времени требуется решить систему дифференциальных уравнений. Для решения этой системы нужны, так называемые, начальные значения - это такое чисто математическое понятие. В случае ГЛОНАСС эти приближения передаются со спутника в составе навигационной информации, поэтому приёмнику они доступны. Задача решения дифференциальных уравнений состоит в численном интегрировании, которое, по сути своей, является трудоёмкой задачей. Думаю тут всё.

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 к расчёту ОГ подошли более серьёзно. В ГЛОНАСС 3 плоскости по 8 спутников (8 теоретически). Это обеспечивает полное покрытие земли и хорошую геометрию. Наши как всегда - рассчитали более хорошую орбиту, но вот доделать всё в целом не смогли.

Разработка глобальной навигационной системы на основе спутниковых систем началась в СССР и США приблизительно в одно и то же время военно-космическими силами обеих стран. Американцы начали разработку системы GPS в начале 70-х, а начало разработки советской системы ГЛОНАСС началась в конце 60-х — начале 70-х. Первый спутник ГЛОНАСС вышел на орбиту в 1982 году. Американцы вывели первый навигационный спутник на орбиту в 1978 году.

В 1983 году Рональд Рейган издал указ, по которому спутниковая навигационная система GPS становилась доступна гражданским организациям, в первую очередь гражданской авиации. Но только в 1993 году американцам удалось запустить достаточное количество спутников и добиться более-менее устойчивой работы системы. ГЛОНАСС должен был начать работу на полную мощность в 1991, но в связи с развалом СССР и экономики страны развитие данного проекта было приостановлено вплоть до 2001.

В 2001 году правительство России реанимировало проект. Но в это время на рынке уже существовала американская система GPS, разрабатывалась китайская система Компас и европейская система Галилео. Была провозглашена задача обеспечения глобального покрытия системой ГЛОНАСС до 2009 года. В качестве партнера в разработке системы была выбрана Индия. Кроме того, была поставлена задача разработать систему, которая могла бы принимать сигналы всех навигационных спутников на орбите и американских, и российских, и европейских. Этим самым предполагалось добиться точности и надежности получаемого сигнала.

На июнь 2009 года на орбите находилось 20 спутников системы ГЛОНАСС, из которых в рабочем состоянии было 16 спутников. Для полного покрытия земного шара нужно, чтобы на орбите было не менее 24 работающих спутников. Американцы запустили 32 спутника системы GPS на среднюю орбиту, из которых работающих спутников было не менее 24.

Система GPS стала доступной для гражданских пользователей в США только в 2000 году. В 2004 году компания Квэлкомм разработала систему приема сигнала GPS на сотовый телефон.

А вот первые автомобильные навигаторы на основе работы системы GPS появились не раньше 2005 года и сразу же стали популярными среди автолюбителей всего мира. Первые спутниковые навигаторы Glospace, работающие в системе ГЛОНАСС появились в продаже в конце 2007 года. Эти была пробная партия навигаторов, которые работали как с американских GPS так и с российским ГЛОНАСС. На данный момент навигационные системы смешанного типа GPS/Глонасс выпускает десять российских и пять зарубежных компаний.

Российские спутниковые навигаторы еще требуют значительной доработки, прежде чем они станут достойными конкурентами аналогичным навигаторам, по типу автомобильного GPS навигатора. Прежде всего, система ГЛОНАСС не покрывает весь земной шар из-за недостаточного количества работающих спутников. Точность навигации тоже несколько отстает от зарубежных аналогов. Если ГЛОНАСС обеспечивает точность определения координат около десяти метров, то американская система GPS работает в диапазоне 5-15 метров, причем на территории США точность координат увеличивается до 3-х метров, а европейская система дает точность в пределах 1-3 метров.

Еще одна проблема, с которой столкнулись разработчики ГЛОНАСС -отсутствие точных цифровых карт. Техническими недостатками автомобильной навигационной системы ГЛОНАСС являются тяжелый вес (около 400 г), массивная внешняя антенна, которую очень сложно крепить на автомобиль, и высокая энергоемкость. Аппарат рекомендуется отключать на время отсутствия, так как он может очень быстро разрядить аккумулятор. К тому же в приемнике ГЛОНАСС всего 12 каналов, в то время, как в приемнике GPS насчитывается 20 каналов. Цена приемника ГЛОНАСС также не отличается конкурентностью. Если американский навигатор можно купить за $60-100, то российский навигатор стоит 8000 рублей.

2 пользователям понравился пост

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

А вот первые автомобильные навигаторы на основе работы системы GPS появились не раньше 2005 года и сразу же стали популярными среди автолюбителей всего мира. Первые спутниковые навигаторы Glospace, работающие в системе ГЛОНАСС появились в продаже в конце 2007 года. Эти была пробная партия навигаторов, которые работали как с американских GPS так и с российским ГЛОНАСС. На данный момент навигационные системы смешанного типа GPS/Глонасс выпускает десять российских и пять зарубежных компаний.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу