ГЛОНАСС или GPS: главные различия систем навигации

Современные навигационные технологии используются практически во всех сферах жизни. В 50-х годах прошлого столетия для военных нужд были разработаны системы GPS и ГЛОНАСС. Сейчас спутниковая навигация применяется в гражданских целях и в коммерции, позволяет оптимизировать логистику и обеспечивает точное ориентирование в географическом пространстве.

ГЛОНАСС — российская разработка. Основная технологическая база была создана советскими учеными еще в 1958 году. С 2000-го года началось активное внедрение спутниковой навигации в отечественной гражданской сфере.

GPS — продукт американских разработчиков. Ученые США приступили к освоению новой технологии в 1959 году, после того, как в СССР был запущен первый спутник в космос. Советский Союз на год опередил Америку в области создания навигационных систем с применением космических аппаратов.

В 1978 году Минобороны США запустило проект системы спутникового слежения Global Positioning System. В 1982 году в СССР создали Глобальную Навигационную Спутниковую Систему. До начала нулевых американская разработка по технологическим параметрам превосходила отечественный ГЛОНАСС. Но в настоящее время эти системы используются на равных и конкурируют между собой. Активное существование ГЛОНАСС длится 11 лет, GPS — 11,5 лет.

ГЛОНАСС и GPS работают по единому принципу, но не являются аналогами. В обеих системах предусмотрено использование спутников, вращающихся по геостационарным орбитам. В работе GPS и ГЛОНАСС применяется анализ спектрального смещения сигнала (эффект Доплера). Рассмотрим особенности каждой системы и различия между ними, проанализируем преимущества и недостатки.

Для работы системы ГЛОНАСС применяется технология выделенных линий. Метод FDMA обеспечивает надежную защиту спутниковых сигналов от помех. Спутниковое слежение осуществляется при помощи 27 аппаратов. Орбитальная группировка включает в себя спутники «Глонасс-М» и «Глонасс-К» (аппараты нового поколения). КА движутся над земной поверхностью асинхронно в трех плоскостях с наклоном под углом 64,8°. Скорость передачи информации — 50 бит в секунду. Рабочие частоты — 1246 мегагерц и 1602 мегагерц.

Для функционирования GPS используются кодированные сигналы множественного доступа. За счет метода CDMA координаты объектов определяются с более высокой точностью. В работе навигационной системы участвует 31 спутник. Аппараты синхронно вращаются в шести плоскостях. Угол наклона приближен к величине 55°. Скорость передачи информации — 50 бит в секунду. Рабочие частоты — 1224,60 мегагерц и 1575,42 мегагерц.

Точное позиционирование актуально для геодезических и картографических задач, определения территориальных границ. В системе GPS необходимый уровень точности достигается за счет использования наземных корректировочных станций. Система ГЛОНАСС позиционирует объекты с погрешностью от 3 до 6 м, GPS — от 2 до 4 м.

Чистота и качество радиосигналов особенно важны в непрерывном транспортном мониторинге. Стабильность работы спутниковой навигации зависит от количества используемых аппаратов, класса оборудования, расположения КА по отношению к пользователям, уровня видимости. Прием сигнала нарушается в лесистой местности с густыми кронами, в многоэтажных застройках с большим количеством железобетонных перекрытий, в подземных паркингах.

При выборе системы навигации необходимо учитывать все пользовательские факторы.

Спутники ГЛОНАСС располагаются на высоте орбиты 19100 км. На территории СНГ, ближнего зарубежья и в северных широтах российская система демонстрирует лучшее покрытие. За пределами России встречаются локальные участки со слабым или совсем отсутствующим сигналом. Система ГЛОНАСС работает бесперебойно и не нуждается в корректировке.

Спутники GPS располагаются на высоте 20180 км. На территории Америки и стран в Западном полушарии система демонстрирует высокий уровень покрытия. В северных широтах точность слежения GPS ниже, чем у ГЛОНАСС. Постоянной синхронизации с вращением планеты не требуется.

GPS покрывает практически 100 % земной поверхности. Покрытие ГЛОНАСС распространяется на всю территорию РФ и 70 % мировых территорий.

Спутниковые сигналы поступают на принимающие устройства, где записывается время поступления сигнала. Приемники осуществляют расчет расстояния до аппарата, анализируют содержание сигналов, определяют точку своего расположения (широту, долготу, высоту над уровнем моря).

Для обеспечения точности позиционирования и качества сигналов целесообразно использовать приемные устройства с поддержкой и GPS, и ГЛОНАСС. Современные мобильные гаджеты оснащены чипами обеих систем, но погрешность в метрах всегда присутствует при определении географических координат в разных точках мира. Профессиональное дорогостоящее оборудование позволяет устанавливать точное местоположение объекта с погрешностью всего в несколько миллиметров.

Устройства с поддержкой разных навигационных систем устанавливаются на критически важных инфраструктурных объектах, в наземном и воздушном транспорте. Переключение между системами осуществляется в автоматическом режиме, что позволяет получать точные параметры локализации.

В России действует закон об обязательном оснащении грузовых и транспортных средств приемными устройствами, которые подключены к системе экстренного аварийного реагирования «ЭРА-ГЛОНАСС».

У каждой из популярных систем спутниковой навигации есть собственные преимущества. Выбор между GPS и ГЛОНАСС зависит от того, насколько важна точность показаний, и региона, в котором находится пользователь. На уровне бытового применения практически не ощутима разница в быстродействии и точности позиционирования.

Преимущества ГЛОНАСС:

В советский период расположение значительной части войсковых группировок было сосредоточено на севере России. В связи с этим система ГЛОНАСС изначально разрабатывалась с учетом эксплуатации в этих географических широтах и получения точных данных. Проблемы с корректировкой координат также изначально отсутствовали в связи с подвижным расположением спутников относительно планеты.

В системе GPS космические аппараты расположены относительно Земли неподвижно, поэтому для повышения точности используются геостационарные станции для отслеживания отклонений.

В гражданской сфере эти различия между системами ощутимы. Преимущества ГЛОНАСС определяют выбор российской разработки, например, в странах Скандинавии. В северных регионах, при меньшем склонении спутников к уровню горизонта, скорость движения и координаты объектов рассчитываются более точно. Навигационное оборудование задает оценку промежутков времени между спутниковыми сигналами.

Недостаток ГЛОНАСС — неполное покрытие поверхности Земли. Но разработчиками запланировано в перспективе строительство новых наземных станций, принятие инновационных технологических решений для устранения проблемы неполного доступа навигационного сигнала во все точки мира.

Преимущества GPS:

В среднем 3-5 лет находятся на орбите отечественные спутники. Срок эксплуатации зарубежных аппаратов превышает этот показатель в два раза.

Читать дальше в нашем блоге.