Gps глонасс – Система мониторинга подвижных объектов. Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС). Системы GPS-мониторинга

Содержание

ГЛОНАСС — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

ГЛОНАСС
Глобальная навигационная спутниковая система
Страна происхождения Россия
Оператор Роскосмос
Применение военное, гражданское
Статус эксплуатация
Покрытие глобальная
Точность 2,8 м
Созвездие спутников
Требуется 24
На орбите 26 (24 используются)
Первый запуск 12 октября 1982 года
Последний запуск 3 ноября 2018 года
Всего запусков 133
Орбита
Тип средневысокая круговая
Высота 19 100 км
Другое
Сайт glonass-iac.ru
 ГЛОНАСС на Викискладе

Глоба́льная навигацио́нная спу́тниковая систе́ма (ГЛОНА́СС) — российская спутниковая система навигации, одна из двух полностью функционирующих на сегодня систем глобальной спутниковой навигации[1].

Система ГЛОНАСС, имевшая изначально военное предназначение, была запущена одновременно с системой предупреждения о ракетном н

ru.wikipedia.org

это… Глобальные навигационные спутниковые системы. Что такое ГЛОНАСС и чем он отличается от GPS

Система ГЛОНАСС является крупнейшим навигационным комплексом, который позволяет отслеживать местоположение различных объектов. Проект, запущенный в 1982 г., по сей день активно развивается и совершенствуется. Причем работа ведется как над техническим обеспечением ГЛОНАСС, так и над инфраструктурой, позволяющей использовать систему все большему количеству людей. Так, если первые годы существования комплекса навигация посредством спутников использовалась преимущественно в решении военных задач, то сегодня ГЛОНАСС – это технологичный инструмент позиционирования, который стал обязательным в жизнедеятельности миллионов гражданских пользователей.

Глобальные системы спутниковой навигации

Ввиду технологической сложности реализации проектов глобального спутникового позиционирования на сегодняшний день полностью соответствовать этому названию могут лишь две системы – ГЛОНАСС и GPS. Первая является российской, а вторая – плодом американских разработчиков. С технической точки зрения ГЛОНАСС – это комплекс специализированного аппаратного оснащения, расположенного и на орбите, и на земле.

Для связи со спутниками используются специальные датчики и приемники, считывающие сигналы и формирующие на их основе данные о местоположении. Для расчета временных параметров применяются специальные атомные часы. Они служат для определения положения объекта с учетом трансляции и обработки радиоволн. Сокращение погрешностей позволяет обеспечивать более достоверный расчет параметров позиционирования.

Функции спутниковой навигации

В спектр задач глобальных систем спутниковой навигации входит определение точного местоположения наземных объектов. Помимо географического положения, глобальные навигационные спутниковые системы позволяют учитывать время, путь следования, скорость и другие параметры. Реализуются эти задачи посредством спутников, находящихся в разных точках над земной поверхностью.

Применение глобальной навигации используется не только в транспортной отрасли. Спутники помогают в поисково-спасательных операциях, выполнении геодезических и строительных работ, а также без них не обходится координация и обслуживание других космических станций и аппаратов. Военная отрасль также не остается без поддержки системы GPS. ГЛОНАСС-навигатор для подобных целей обеспечивает защищенный сигнал, предназначенный специально для авторизованной аппаратуры Министерства обороны.

Система ГЛОНАСС

Полноценную работу система начала лишь в 2010 г., хотя попытки ввести комплекс в активную работу предпринимались с 1995 г. Во многом проблемы были связаны с низкой долговечностью используемых спутников.

На данный момент ГЛОНАСС — это 24 спутника, которые работают в разных точках орбиты. В целом навигационную инфраструктуру можно представить тремя компонентами: космические аппараты, управляющий комплекс (обеспечивает контроль группировки на орбите), а также навигационные технические средства пользователей.

24 спутника, каждый из которых имеет свою постоянную высоту, распределены на несколько категорий. На каждое полушарие приходится по 12 спутников. Посредством спутниковых орбит над поверхностью земли формируется сетка, за счет сигналов которой определяются точные координаты. Помимо этого, спутниковый ГЛОНАСС имеет и несколько резервных объектов. Они также находятся каждый на своей орбите и не бездействуют. В круг их задач входит расширение покрытия над конкретным регионом и замена выходящих из строя спутников.

Система GPS

Американский аналог ГЛОНАСС – это система GPS, которая начинала свою работу также в 1980-е, но только с 2000 года точность определения координат сделал возможным ее широкое распространение среди потребителей. На сегодняшний день спутники gps гарантируют точность до 2-3 м. Задержка в развитии возможностей навигации долгое время была обусловлена ограничениями позиционирования искусственного характера. Тем не менее их снятие позволило с максимальной точностью определять координаты. Даже при условии синхронизации с миниатюрными приемниками достигается результат, соответствующий ГЛОНАСС.

Отличия между ГЛОНАСС и GPS

Между навигационными системами выделяется несколько отличий. В частности, есть разница в характере расстановки и движении спутников на орбитах. В комплексе ГЛОНАСС они движутся по трем плоскостям (по восемь спутников на каждую), а в системе GPS предусматривается работа в шести плоскостях (примерно по четыре на плоскость). Таким образом, российская система обеспечивает более широкий охват наземной территории, что отражается и в более высокой точности. Однако на практике краткосрочная «жизнь» отечественных спутников не позволяет использовать весь потенциал системы ГЛОНАСС. GPS, в свою очередь, поддерживает высокую точность за счет избыточного количества спутников. Тем не менее российский комплекс регулярно вводит новые спутники, как для целевого использования так и в качестве резервной поддержки.

Также применяются разные методы кодирования сигнала – американцы используют код CDMA, а в ГЛОНАСС – FDMA. При расчете приемниками данных для позиционирования российская спутниковая система предусматривает более сложную модель. В результате для использования ГЛОНАСС необходимо высокое потребление энергии, что отражается в габаритах устройств.

Что позволяют возможности ГЛОНАСС?

Среди базовых задач системы — определение координат объекта, способного взаимодействовать со спутниками ГЛОНАСС. GPS в этом смысле выполняет схожие задачи. В частности, рассчитываются параметры движения наземных, морских и воздушных объектов. За несколько секунд транспортное средство, обеспеченное соответствующим навигатором может вычислить характеристики собственного движения.

При этом использование глобальной навигации уже стало обязательным для отдельных категорий транспорта. Если в 2000-х распространение спутникового позиционирования относилось к контролю определенных стратегических объектов, то сегодня приемниками снабжаются морские и авиационные суда, общественный транспорт и т. д. В скором будущем не исключено и обязательное обеспечение ГЛОНАСС-навигаторами всех частных автомобилей.

Какие устройства работают с ГЛОНАСС

Система способна обеспечивать непрерывное глобальное обслуживание всех без исключения категорий потребителей независимо от климатических, территориальных и временных условий. Как и услуги системы GPS, ГЛОНАСС навигатор предоставляется бесплатно и в любой точке планеты.

Среди устройств, которые имеют возможность приема спутниковых сигналов, значатся не только бортовые навигационные средства и GPS-приемники, но также и сотовые телефоны. Данные о местоположении, направлении и скорости движения отправляются на специальный сервер по сетям GSM-операторов. В использовании возможностей спутниковой навигации помогает специальная программа ГЛОНАСС и различные приложения, которые занимаются обработкой карт.

Комбинированные приемники

Территориальное расширение спутниковой навигации обусловило сращивание двух систем с точки зрения потребителя. На практике устройства ГЛОНАСС нередко дополняются GPS и наоборот, что повышает точность позиционирования и временных параметров. Технически это реализуется посредством двух датчиков, интегрированных в один навигатор. На основе этой идеи и производятся совмещенные приемники, работающие одновременно с системами ГЛОНАСС, GPS и сопутствующей аппаратурой.

Кроме повышения точности определения географических координат такой симбиоз делает возможным отслеживание местоположения, когда спутники одной из систем не улавливаются. Минимальное количество орбитальных объектов, «видимость» которых требуется для работы навигатора, составляет три единицы. Так, если, например, программа ГЛОНАСС становится недоступной, то на помощь придут спутники gps.

Другие системы спутниковой навигации

Разработкой проектов, схожих по масштабам с ГЛОНАСС и GPS, занимается Европейский союз, а также Индия и Китай. Европейское космическое агентство планирует реализовать систему Galileo, состоящую из 30 спутников, что позволит добиться непревзойденной точности. В Индии планируется запуск системы IRNSS, работающей посредством семи спутников. Навигационный комплекс ориентируется на внутригосударственное использование. Система Compass от китайских разработчиков должна состоять из двух сегментов. Первый будет включать 5 спутников, а второй – 30. Соответственно, авторы проекта предполагают два формата обслуживания.

fb.ru

Какая система навигации лучше: ГЛОНАСС или GPS

Многие автовладельцы используют навигаторы в своих автомобилях. При этом некоторые из них не знают о существовании двух различных спутниковых систем – российской ГЛОНАСС и американской GPS. Из этой статьи вы узнаете, в чем же их отличия и какой спутниковой навигации следует отдать предпочтение.

Содержание статьи

Как работает навигационная система

Навигационная система в основном используется для того, чтобы определить местоположение объекта (в данном случае автомобиля) и скорость его движения. Иногда от неё требуется и определение некоторых других параметров, например, высоты над уровнем моря.

Вычисляет она эти параметры, устанавливая расстояние между самим навигатором и каждым из нескольких спутников, расположенных на земной орбите. Как правило, для эффективной работы системы необходима синхронизация с четырьмя спутниками. По изменению этих расстояний она и определяет координаты объекта и другие характеристики движения. Спутники ГЛОНАСС не синхронизируются с вращением Земли, из-за чего обеспечивается их стабильность на большом промежутке времени.

Видео: ГлоНаСС vs GPS

Что лучше ГЛОНАСС или GPS и в чем их разница

Системы навигации в первую очередь предполагали их использование в военных целях, и только потом стали доступны для обычных граждан. Очевидно, что военным необходимо использовать разработки своего государства, потому что иностранная система навигации может быть отключена властями этой страны в случае возникновения конфликтной ситуации. Более того, в России призывают использовать систему ГЛОНАСС и в повседневной жизни военным и государственным служащим.

В повседневной жизни обычному автомобилисту и вовсе не стоит переживать по поводу выбора навигационной системы. И ГЛОНАСС, и GPS обеспечивают качество навигации, достаточное для использования в житейских целях. На северных территориях России и других государств, расположенных в северных широтах, спутники ГЛОНАСС работают эффективнее, из-за того, что их траектории передвижения находятся выше над Землей. То есть в Заполярье , в скандинавских странах ГЛОНАСС эффективнее и это  признали шведы еще в 2011 году. В других регионах GPS немного точнее ГЛОНАСС в определение местоположения. По  данным Российской системы дифференциальной коррекции и мониторинга  ошибки GPS составляли от 2 до 8 метров, ошибки ГЛОНАСС от 4 до 8 метров.  Но GPS, чтобы определить местоположение нужно поймать от 6 до 11 спутников, ГЛОНАСС хватит 6-7 спутников.

Также следует учесть, что система GPS появилась на 8 лет раньше и ушла в солидный отрыв в 90-ые года. И за последнее десятилетие ГЛОНАСС этот отрыв сократила почти полностью , а к 2020 году разработчики  обещают, что ГЛОНАСС не будет ни в чем уступать GPS.

На большинство современных устройств  для навигации устанавливается комбинированная система, которая поддерживает как российскую спутниковую систему, так и американскую. Именно такие устройства являются наиболее точными и обладают самой низкой ошибкой в определении координат автомобиля. Также возрастает и стабильность принимаемых сигналов, ведь такой аппарат может «увидеть» больше спутников. С другой стороны, цены на такие навигаторы намного выше односистемных аналогов. Оно и понятно – в них встраиваются два чипа, способные принимать сигналы от каждого типа спутников.

Видео: тест GPS и GPS+ГЛОНАСС приемников Redpower CarPad3

Таким образом, наиболее точными и надежными навигаторами являются двухсистемные устройства. Однако их преимущества связаны с одним существенным недостатком – стоимостью. Поэтому при выборе навигатора нужно подумать – а нужна ли настолько высокая точность в условиях каждодневного использования? Также для простого автолюбителя не очень важно, какой навигационной системой пользоваться – российской или американской. Ни GPS, ни ГЛОНАСС не дадут вам заблудиться и доставят к желаемому месту назначения.

avtomotoprof.ru

Что такое ГЛОНАСС и для чего он нужен

Использование обычных бумажных автомобильных карт и атласов постепенно уходит в прошлое. Успешной альтернативой такому подходу является спутниковая навигация. В современных условиях отечественные водители должны знать, что такое ГЛОНАСС, и для чего он нужен. Это поможет ориентироваться практически в любых незнакомых условиях на местности.

Как все работает

Российские производители создали крупнейший навигационный комплекс. С его помощью удается отслеживать местоположение объектов на территории страны и вне ее. Стартом запуска системы стал 1982 год, но и по сегодняшний день она активно развивается и доводится до совершенства.

Осуществляются успешные наработки в различных секторах:

  • техническое обеспечение;
  • инфраструктура;
  • программный комплекс.

Такой подход обеспечивает возможности для подключения все большего числа пользователей. В первое время реализации проекта основными заказчиками и пользователями системы были военные. Решались задачи оборонительного и разведывательного характера. В современных условиях проект доступен для многих гражданских систем и миллионов обычных пользователей.

Исходя из актуальной работоспособности, легко понять, как расшифровывается ГЛОНАСС. Обычно принято такую аббревиатуру расшифровывать, как «Глобальная навигационная спутниковая система». В техническом плане структура является специализированным аппаратным оснащением, которое располагается частично на орбите нашей планеты, и частично на поверхности земли.

В процессе связи со спутниками задействованы спецдатчики и всевозможные приемники. Они считывают импульсы и формируют на их основе координаты расположения конкретного объекта. В учете времени используются высокоточные атомные хронометры, применяемые при обработке радиоволн. Минимальный уровень погрешности обеспечивает высокоточное позиционирование объектов.

Американский аналог

Разберемся, чем ГЛОНАСС отличается от GPS. Разработка заокеанской версии стартовала также в 80-х годах прошлого века. Однако, достаточной точностью она стала обладать лишь на рубеже веков. Это позволило широко внедрять ее в различные потребительские сервисы.

В сегодняшних условиях работа американской навигации дает точность до нескольких метров. Слабое развитие таких систем в мире длительный период было связано с препонами искусственного характера.

Определить, что лучше GPS или ГЛОНАСС, для себя можно исходя из данных таблицы, в которой приведено сравнение двух наиболее мощных мировых систем.

ЗначенияГЛОНАССGPS
Количество применяемых спутников2424
Число спутников в одной плоскости86
Сколько орбит у спутников34
Среднестатистическая погрешность, м2…62…4
Объем покрытияВся территория РФ и две трети территории мираБлизко к 100% территории мира

Данные результаты получаются даже при наличии миниатюрных приемников и синхронизации данных в системе.

Между российской и американской системами существуют определенные отличия. Одними из них являются траектории движения спутников и характер расстановки этих аппаратов на орбите. Отечественные конструкторы обеспечили движение в трех плоскостях, где присутствует 8 спутников в каждой. Заокеанские коллеги разнесли свои спутники на 6 плоскостей по 4 шт.

При таком позиционировании у ГЛОНАСС получается более полный охват наземного пространства, что отражается в повышенной точности результата. Недостатком оборудования РФ является его малый срок жизни. Это не позволяет реализовать весь имеющийся технический потенциал в полной мере, но компенсация проводится вводом новой аппаратуры для резерва и повышения ресурсоемкости. Для поддержания высокой точности GPS приходится использовать избыточное число спутников.

В иностранных и местных системах применяются разные сигналы кодирования. В американском сервисе внедрена CDMA кодировка, а российские конкуренты основываются на FDMA. Это реализуется в более сложной модели данных для спутников РФ, что тянет за собой более энергетически «прожорливые» и габаритные аппараты для ГЛОНАСС.

Базовой задачей российской навигации является определение глобальных координат. У американского сервиса – задачи сходные. В течение нескольких секунд вычисляется местонахождение и характер движения наземного, морского или воздушного объекта.

Важно знать, что применение глобального позиционирования внедряется в качестве обязательной опции в определенных категориях транспорта.

Еще в начале этого века применение позиционирования было приоритетным в стратегических целях. Однако, в ближайшем будущем планируется оснащать в обязательном порядке данным типом навигации частный транспорт в полной мере.

Применение комбинированной техники

Практическое расширение и внедрение систем привело к необходимости интеграции действующих навигационных сервисов. Это оказалось важным с потребительской точки зрения. В реальности точки ГЛОНАСС дополняются оборудованием GPS и наоборот. Подобный подход позитивно сказывается на степени точности результата.

Взаимное сотрудничество, кроме улучшения выявления статичных координат, обеспечивает гарантию отслеживания позиции, когда оборудование одной системы не способно обмениваться сигналами с приемниками на земле.

Наименьшее количество аппаратов, расположенных на орбите для работоспособности сервиса, составляет три единицы. Таким образом, когда одна из систем локации оказывается бессильной, то ей на помощь приходит параллельно установленный вариант позиционирования.

Система ГЛОНАСС для контроля транспорта – что это такое?

Многие водители уже успели приобрести автомобили, в которых установлена крупная кнопка в верхней части, рядом с выключателем освещения салона. Ее принято называть Эра-ГЛОНАСС. Удобное расположение позволяет дотянуться к ней из любой позиции при возникновении экстренной ситуации.

Прежде чем разбираться, как работает ГЛОНАСС на автомобиле, стоит знать, что данная система является бесплатной. Монтаж экстренной кнопки является обязательным для автотранспорта нового на территории РФ. Правило действует уже с 2015 года. Это обеспечивает сокращение авто без данной опции.

Важно знать еще одну особенность о ГЛОНАСС, что это такое в машине оборудование необходимо для транспорта Таможенного союза.

После 2019 г. истекает срок действия Одобрения типа транспортных средств, установленного на территории ЕАЭС, полученного в 2016 г. Таким образом транспорт автоматически должен получать допооборудование в виде Эра-ГЛОНАСС, помогающее быстро реагировать в случае угрозы жизни или здоровью участников дорожного движения.

Наличие оперативной кнопки позитивно сказывается на оперативности реагирования спасательных служб. Подход позволяет повысить вероятность благоприятного исхода. Аналогичные сервисы уже используются в других регионах мира. Например, в Европе работает e-Call, которой оснащаются все машины, выпускаемые с 2018 г.

Важные особенности

ГЛОНАСС на автомобиле для качественного функционирования должна быть максимально устойчивой к внешнему воздействию. Высокая прочность позволит выполнить обязанности в любых обстоятельствах.

Необходимо знать, каким образом отслеживать транспорт по системе ГЛОНАСС. Имеются некоторые особенности программы:

  • В салоне монтируется прочный модуль, который представляет собой портативный телефон с кнопкой вызова и несколькими датчиками.
  • Используется вмонтированная антенна, которая предназначена для приема сигнала. Ее характеристики существенно усилены для улучшения сигнала в проблемных зонах приема.
  • Внутри стоит СИМ-карта. Во время вызова службы спасения сигнал с нее отправляется бесплатно.
  • Аппарат оснащен динамиком и довольо чувствительным микрофоном, который помогает поддерживать связь с диспетчерами-спасателями.
  • Внутри предусмотрен модем формата 3G, который передает дополнительные данные службе спасения.
  • Используется качественная навигационная система, позволяющая точно оценить месторасположение происшествия.

Подобная система не нуждается в специальном техобслуживании. Ее работоспособность рассчитана на длительный бесперебойный режим функционирования. Однако, это не мешает в ближайшее время включить пункт ее проверки при техобслуживании авто.

Разработчики системы пытались предвидеть максимальное количество нюансов, связанных с использованием системы, помогающей позиционировать автомобиль. Даже когда после ДТП водитель либо пассажиры не смогут добраться до кнопки, система самостоятельно отправит сигнал о происшествии. При отсылке случайных сигналов, водитель их сможет самостоятельно отменить.

Не все водители позитивно оценивают нововведение, так как предполагают, что встроенный модуль будет постоянно отслеживать перемещение ТС. В некоторых случаях это будет создавать дискомфорт. Однако, в блоке по уверениям разработчиков отсутствует трекинговая опция.

В отсылаемом сообщении на базовую станцию будут указаны следующие сведения:

  • геолокационные координаты места, откуда было отправлено сообщение;
  • число пассажиров, которое определяется по пристегнутым ремням безопасности;
  • фундаментальная информация о транспортном средстве, к которой относится цвет ТС, госномер, модель и марка, даже тип топлива;
  • возможные характеристики, касающиеся параметров ДТП, например, предельная зафиксированная скорость, предположительные перегрузки и пр.

Исходя из этого, стоит отметить, что в большинстве случаев встроенная в автомобиль система ГЛОНАСС несет положительный эффект пользователям. Это, безусловно, радует автолюбителей.

Интересное по теме:

загрузка…

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

ktonaavto.ru

Как спутниковая система Глонасс помогает охранять и отслеживать автомобиль

Российская спутниковая система ГЛОНАСС предназначена для точного определения координат объекта, находящегося над поверхностью Земли. Тем же целям служат две другие похожие системы: GPS (США), Galileo (Евросоюз). Раньше всего начала действовать группировка спутников GPS, затем, в 1993 году, была официально принята в эксплуатацию российская спутниковая система. Сейчас, по состоянию на начало 2015 года, сигнал от спутников ГЛОНАСС уверенно воспринимается в любой точке земного шара. Дальше приводится сравнение двух глобальных навигационных систем, российской и американской.

Сравнение ГЛОНАСС и GPS

На территории РФ для осуществления спутникового контроля транспорта допустимо пользоваться любой из указанных систем – GPS или ГЛОНАСС. Наилучшая точность определения координат притом будет получена при использовании сигналов GPS и ГЛОНАСС одновременно.

Навигационные спутники России и США

Применяя каждую из навигационных систем по отдельности, можно рассчитывать на следующие параметры точности:

  1. GPS (координаты): с наземной коррекцией – менее 1 м, реальная точность – 2,6 м (спутники модели KA Bloc IIR).
  2. ГЛОНАСС (координаты): реальная точность – 5-10 м (спутники «Ураган-М»), для спутников «Ураган-К» точность составляет 1-3 м, а с наземной коррекцией среднее значение равно 4,5 м.
  3. GPS (скорость): ошибка может составлять до 10 м/с.
  4. ГЛОНАСС (скорость): ошибка составляет до 15 м/с (спутники «Ураган») либо она не превосходит 0,05 м/с (спутники «Ураган-М»).

С использованием системы ГЛОНАСС мониторинг транспорта осуществляется по тем же алгоритмам, что с применением любых других аналогичных систем. Приемник в абонентском устройстве считывает координаты, блок управления их анализирует и отправляет сообщение по каналу наземной связи (GSM/GPRS).

Так работает спутниковая навигация

Важно знать, что когда автомобиль «теряет» базовую станцию GSM, алгоритм спутниковой навигации перестает функционировать корректно.

Оператор будет видеть на экране неподвижную метку, а в действительности машину могут перемещать. Управляющий блок притом сможет определять координаты по спутникам без ошибок. Но возможность отправлять сообщения у охранной системы будет отсутствовать. Если требуется выполнять слежение в режиме реального времени, необходимо помнить, что спутниковый мониторинг транспорта не может осуществляться без использования сотовой связи.

Абонентские устройства, приемники ГЛОНАСС

Понятно, что любая система мониторинга будет обладать максимальной помехоустойчивостью и точностью, если определение координат в ней ведется по спутникам GPS и ГЛОНАСС одновременно. Группировка спутников GPS начала действовать раньше других и поэтому сначала абонентские устройства воспринимали только сигнал GPS. Затем появились микросхемы, корректно воспринимающие сигналы от спутников ГЛОНАСС. На третьем шаге на рынок вывели универсальные чипы, совместимые с 2-мя или 3-мя информационными протоколами сразу.

Приемник спутникового сигнала NV08C

Среди отечественных разработок, отвечающих последнему требованию, можно назвать микросхему NV08C-MCM-M, выпускаемую с 2009 года.

Универсальный модуль компании Starline

Владелец цифровой сигнализации Starline любой из современных моделей имеет право приобрести и установить дополнительный модуль GSM-связи. Этот модуль выполнен в виде печатной платы, монтируемой внутрь основного блока.

Модульная архитектура Starline

Когда в основной блок будет установлен модуль GSM, дополнительно к специальному разъему подключается блок навигации, наделенный приемником сигналов ГЛОНАСС/GPS:

Навигационный блок Starline

Можно осуществлять спутниковый мониторинг транспорта, не используя при этом охранные функции. В таких случаях подходит более доступное оборудование – маяк Starline М17, отслеживающий координаты и скорость.

Комплектация навигационного маяка

На начальном этапе система мониторинга может быть построена на основе следующего оборудования: навигационные маяки, один сотовый телефон и одно вычислительное устройство с выходом в Интернет. Телефон используется для управления маяками при помощи SMS. Но в действительности, маяк – достаточно примитивное устройство, неспособное отслеживать уровень топлива и некоторые другие параметры. Каждое такое устройство со временем можно заменить более сложным оборудованием – навигационным терминалом либо тахографом. Так можно будет построить, в том числе, действующую систему контроля топлива.

Объяснение понятий терминал и тахограф

В функции спутникового мониторинга автотранспорта может входить контроль следующих параметров: заряд АКБ, уровень топлива в баке и т.д. Помимо координат, все данные могут быть считаны с шины CAN. Если же подключение к CAN-шине вы использовать не собираетесь, можно установить дополнительные датчики, подключив их к единому электронному блоку. В такой блок может быть встроен и модуль навигации.

Тахограф с навигацией, грузовая техника

Если электронный блок может только «запоминать» данные, но не отправлять их по каналу GSM, то устройство называется тахографом. А тахограф, оборудованный действующим GSM-модулем – это терминал.

Любая система контроля транспорта, если в ней используются именно терминалы, может быть дополнена «тревожными кнопками». Водитель нажимает кнопку, и оператор получает сообщение в течение 40-ка секунд.

Схема подключения тревожной кнопки

Понятно, что слежение за транспортом необязательно должно осуществляться в режиме реального времени. Данные можно просто записывать, и анализировать их в конце рабочего дня. Но наличие интерактивного режима несет свои преимущества. Одно из них указано выше (возможность установить «кнопку тревоги»). Право выбора лучше предоставить владельцу.

Казалось бы, не так важно, какая именно система навигации будет использоваться – ГЛОНАСС или GPS.

На грузовики закон требует устанавливать тахографы, но подключать эти устройства к навигационному модулю вовсе не обязательно. Однако продолжение развития программы ЭРА-ГЛОНАСС наводит на определенные мысли. Долгое время, в том числе и в нашей стране, приоритет отдавали навигации по спутникам GPS. Теперь ситуация изменилась кардинально.

Особенности ГЛОНАСС и GPS

Точность определения координат с использованием спутников ГЛОНАСС в 2015 году будет удвоена. Грубо говоря, значение ошибки для большинства случаев понизится до 1,4 метра.

Параметры координат, полученные с навигатора

Когда в зоне видимости абонентского устройства остается менее 3-х космических аппаратов, по назначению не может использоваться ни одна система навигации. Поэтому лучше, чтобы в абонентском оборудовании был смонтирован универсальный модуль, воспринимающий сигналы ГЛОНАСС и GPS одновременно.

Любая система слежения за транспортом, если в ней используется связь GSM, может определять координаты по сигналу базовых станций. Правда, погрешность в таком случае составляет 400-500 м.

Область вероятного нахождения объекта

Режим, о котором идет речь, называется «LBS», а реализован он почти в каждом GSM-терминале. Таким образом, в современных системах мониторинга транспорта используются данные, получаемые из трех источников информации:

  • Сигнал GPS;
  • Сигнал ГЛОНАСС;
  • Радиоволны, исходящие от нескольких станций GSM.

Точность позиционирования, проводимого с использованием глобальной спутниковой навигации, будет повышаться едва ли не ежегодно. Погрешность для российской системы в 2020 году станет равна 0,6 м. Можно сделать вывод, что применение спутникового мониторинга автотранспорта на практике – это перспективная технология, которая будет востребована в будущем. А правильно использовать новые технологии должен уметь каждый.

Следящее оборудование и методы обмана

autolocked.ru

Как работает навигационная система GPS и ГЛОНАСС

Необходимость определения своего местоположения, а еще лучше точных географических координат, во все времена была первоочередной задачей мореплавателей, путешественников и военных. Именно для решения военных задач во второй половине 20 века и была задумана глобальная навигационная система. Зародилась идея в США, где уже в 1964 году появилась первая спутниковая система позиционирования, предназначенная для военных целей. В СССРсвоя система определения местоположения была запущена в 1967 году.

Встроенный приёмник спутниковой навигационной системы в автомобиле

Первые системы были очень несовершенны, точность определения координат была слабой, навигационные спутники часто выходили из строя и свое местоположение можно было узнать примерно раз в 2 часа. Но сама идея была прорывной, и именно на этих первых системах отрабатывалось и доводилось до ума то, что сегодня мы называем навигационной системой определения местоположения.  Давайте разберемся, как же работает спутниковая система навигации.

Как работают навигационные системы GPS и ГЛОНАСС

Физические принципы работы навигационной системы

Общий алгоритм работы системы GPS и ГЛОНАСС

  1. Основная идея;
  2. Определение расстояния до спутников;
  3. Синхронизация по времени;
  4. Определение положения спутника на орбите;
  5. Корректировка погрешностей.

Основная идея

С появлением искусственных спутников Земли и установкой на них передатчиков радиосигнала гигагерцовой частоты, появилась возможность принимать от них этот сигнал над достаточно обширной территорией. Если измерить точное расстояние до 3-х спутников, то при совмещении 3-х сфер, радиус которых и есть расстояние до спутников, они пересекутся в единственной точке, которая и будет вашим местоположением.   Дальнейшие расчеты показали, что для гарантированного наблюдения 3-х спутников с территории любой точки Земли, необходимо запустить 18 передатчиков. А для дополнительного определения положения над поверхностью Земли и точной корректировки времени необходимы данные еще с одного спутника. Соответственно 24 спутника будет достаточно для полного определения координат в любой точке земного шара.

ГЛОНАСС и GPS

Ударная сила №115: «Космический навигатор»

Определение расстояния до спутников

Из школы мы знаем, что для определения расстояния необходимо скорость объекта умножить на время. Соответственно, зная скорость распространения сигнала, а в вакууме это скорость света, и время его прохождения можно легко рассчитать путь, те есть расстояние до спутника. Чтобы определить промежуток времени необходимо знать точное время подачи и приема сигнала. Для этого на спутнике устанавливаются очень точные атомные часы, и время подачи сигнала записывается и передается отдельным пакетом данных.

На земле навигационный приемник, принимая сигнал, засекает время приема и отнимает от него полученное отдельно время подачи сигнала. Полученный отрезок времени и будет временем прохождения сигнала от спутника до приемника. После умножения данного временного отрезка на скорость света и получится искомое расстояние до спутника.

Система GPS слежения

Синхронизация по времени

Итак, для определения местоположения теоретически необходимо провести измерения расстояний до трех любых спутников. Но в бытовых приемниках навигационных сигналов стоят обычные кварцевые часы, имеющие определенную погрешность. Поэтому для того, чтобы на практике правильно определить местоположение необходимо произвести еще одно измерение до четвертого спутника. Имея четыре измерения расстояний можно с помощью специально созданной компьютерной программы синхронизировать время спутников со временем приемника и определить точное местоположение.

ГЛОНАСС и GPS: инфографика

Определение положения спутника на орбите

 При проведении расчетов очень важно знать точное место спутника в момент подачи радиосигнала. С помощью компьютеров производится расчет точного положения спутника на орбите через заданные очень маленькие промежутки времени. Эта информация заноситься в память компьютера установленного на спутнике и передается в излучаемом им сигнале.

Корректировка погрешностей

  • При любых измерениях существует вероятность ошибок. Источниками ошибок в нашем случае являются преимущественно два фактора: погрешности измерения времени и прохождения радиосигнала через ионосферу Земли.
  • Погрешности при измерении времени будут всегда. Просто невозможно сделать часы, сохраняющие точность на протяжении всего времени эксплуатации – все равно понадобиться корректировка набегающей погрешности измерения.
  • Еще одно узкое место при расчете расстояния – наличие у Земли ионосферы. Через ионосферу по законам физики радиосигнал не может распространяться со скоростью света, поэтому формула определения пути на этом участке будет рассчитываться неправильно.
  • Для того чтобы минимизировать влияние этих факторов вводят так называемые корректировочные коэффициенты, с помощью которых удается значительно улучшить точность вычисления местоположения.

Существующие навигационные системы

Хронология развития навигационных систем

В настоящее время есть всего две полностью глобальные системы – GPS и ГЛОНАСС. Физические принципы работы их полностью идентичны, а системы различаются только высотой орбит эшелонов спутников и частотами используемых радиосигналов, кроме того обе системы оснащены дополнительным более точным кодированным радиосигналом используемым только для военных целей. Навигационная система – это комплекс высокотехнологичных, дорогих и очень сложных в обслуживании устройств, располагают которыми пока только США и Россия.

www.13min.ru

Спутниковая навигация: GPS, ГЛОНАСС и другие

На смену бумажным картам местности пришли карты электронные, навигация по которым осуществляется с помощью спутниковой системы GPS. Из данной статьи вы узнаете, когда появилась спутниковая навигация, что представляет из себя сейчас и что ждет ее в ближайшем будущем.

Первые предпосылки

Во время Второй мировой войны у флотилий США и Великобритании появился весомый козырь – навигационная система LORAN, использующая радиомаяки. По окончанию боевых действий технологию в свое распоряжение получили гражданские суда «про-западных» стран. Спустя десятилетие СССР ввела в эксплуатацию свой ответ – навигационная система «Чайка», основанная на радиомаяках, используется по сей день.

Навигационный радиомаяк LORAN в Канаде

Но у наземной навигации есть существенные недостатки: неровности земного рельефа становятся преградой, а влияние ионосферы негативно сказывается на времени передачи сигнала. Если между навигационным радиомаяком и судном слишком большое расстояние, погрешность определения координат может измеряться километрами, что недопустимо.

На смену наземным радиомаякам пришли спутниковые навигационные системы для военных целей, первая из которых – американская Transit (другое название NAVSAT) – была запущена в 1964 году. Шесть низкоорбитальных спутников обеспечивали точность определения координат до двух сотен метров.

Сеть навигационных спутников вокруг Земли

В 1976 году СССР запустила аналогичную военную навигационную систему «Циклон», а через три года – еще и гражданскую под названием «Цикада». Большим недостатком ранних систем спутниковой навигации было то, что пользоваться ими можно было лишь короткое время на протяжении часа. Низкоорбитальные спутники, да еще и в малом количестве, были не способны обеспечить широкое покрытие сигнала.

GPS vs. ГЛОНАСС

В 1974 году армия США вывела на орбиту первый спутник новой в то время системы навигации NAVSTAR, которую позже переименовали в GPS (Global Positioning System). В середине 1980-х технологию GPS разрешили использовать гражданским кораблям и самолетам, но на протяжении длительного времени им было доступно в разы менее точное позиционирование, чем военным. Двадцать четвертый спутник GPS, последний требовавшийся для полного покрытия поверхности Земли, запустили в 1993 году.

В 1982 году свой ответ представила СССР – им стала технология ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система). Завершающий 24-й спутник ГЛОНАСС вышел на орбиту в 1995 году, но малый срок эксплуатации спутников (три-пять лет) и недостаточное финансирование проекта почти на десятилетие вывели систему из строя. Восстановить всемирное покрытие ГЛОНАСС удалось только в 2010 году.

ГЛОНАСС – изначально советская, а теперь российская альтернатива GPS

Чтобы избежать подобных сбоев, и GPS, и ГЛОНАСС сейчас используют 31 спутник: 24 основных и 7 резервных, как говорится, на всякий «пожарный» случай. Летают современные навигационные спутники на высоте порядка 20 тыс. км и за сутки успевают дважды облететь Землю.

Принцип работы GPS

Позиционирование в сети GPS проводится путем измерения расстояния от приемника до нескольких спутников, местоположение которых в текущий момент времени точно известно. Расстояние до спутника измеряется путем умножения задержки сигнала на скорость света.
Связь с первым спутником дает информацию лишь о сфере возможных расположений приемника. Пересечение двух сфер даст окружность, трех – две точки, а четырех – единственно верную точку на карте. В роли одной из сфер чаще всего используют нашу планету, что позволяет вместо четырех спутников позиционироваться только по трем. В теории точность позиционирования GPS может достигать 2 метров (на практике же погрешность значительно больше).

Для точного позиционирования нужно минимум три спутника и земной шар (либо четвертый спутник)

Каждый спутник отправляет приемнику большой набор информации: точное время и его поправку, альманах, данные эфемерид и параметры ионосферы. Сигнал точного времени требуется для измерения задержки между его отправкой и приемом.

Навигационные спутники оснащаются высокоточными цезиевыми часами, тогда как приемники – куда менее точными кварцевыми. Поэтому для проверки времени осуществляется контакт с дополнительным (четвертым) спутником.

Навигационный чип производства компании Leadtek

Но ошибаться могут и цезиевые часы, поэтому их сверяют с размещенными на земле водородными часами. Для каждого спутника в центре управления системой навигации индивидуально рассчитывается поправка времени, которая впоследствии вместе с точным временем отправляется приемнику.

Еще одним важным компонентом системы спутниковой навигации является альманах, который представляет собой таблицу параметров орбит спутников на месяц вперед. Альманах, как и поправка времени, рассчитываются в центре управления.

Туристический навигатор Garmin eTrex 10

Передают спутники и индивидуальные данные эфемерид, на основе которых вычисляются отклонения орбиты. А учитывая что скорость света нигде кроме вакуума не постоянна, в обязательном порядке учитывается задержка сигнала в ионосфере.

Передача данных в сети GPS ведется строго на двух частотах: 1575,42 МГц и 1224,60 МГц. Разные спутники транслируют сигнал на одной и той же частоте, но используют кодовое разделение каналов CDMA. То есть сигнал спутника – всего лишь шум, раскодировать который можно только при наличии соответствующего PRN-кода.

Автомобильный навигатор NAVIGON 3300 Max

Вышеописанный подход позволяет обеспечить высокую помехоустойчивость и использовать узкий частотный диапазон. Тем нее менее, иногда GPS-приемникам все равно приходится подолгу искать спутники, что вызвано рядом причин.

Во-первых, приемник изначально не знает, где находится спутник, удаляется он или приближается и какое смещение частоты его сигнала. Во-вторых, контакт со спутником считается удачным только тогда, когда от него получен полный набор информации. Скорость же передачи данных в сети GPS редко превышает показатель 50 бит/с. А стоит сигналу оборваться из-за радиопомех, как поиск начинается заново.

Запущенный в этом году экспериментальный GPS-спутник USA-242 может похвастаться длительным временем работы (более 10 лет) и более точным позиционированием (до полуметра)

Будущее спутниковой навигации

Сейчас GPS и ГЛОНАСС широко применяются в мирных целях и, по сути, являются взаимозаменяемыми. Новейшие навигационные чипы поддерживают оба стандарта связи и подключаются к тем спутникам, которые находят первыми.

Американская GPS и российская ГЛОНАСС – далеко не единственные в мире системы спутниковой навигации. К примеру, Китай, Индия и Япония начали развертывать собственные ССН под названием BeiDou, IRNSS и QZSS соответственно, которые будут действовать только внутри своих стран, а потому потребуют сравнительно малого количества спутников.

Но самый большой интерес, пожалуй, вызывает проект Galileo, который разрабатывается Европейским союзом и должен быть запущен на полную мощность до 2020 года. Изначально Galileo задумывалась как сугубо европейская сеть, но о своем желании поучаствовать в ее создании уже заявили страны Ближнего Востока и Южной Америки. Так что в скором времени на рынке глобальных ССН может появиться «третья сила». Если и эта система будет совместима с существующими, а скорей всего так и будет, потребители только выиграют – скорость поиска спутников и точность позиционирования должны вырости.

itc.ua

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о