CC BY
191STUD NET
ОТЛИЧИЯ МЕЖДУ GPS И ГЛОНАСС
DIFFERENCES BETWEEN GPS AND GLONASS
УДК 004.5
Постников Роман Сергеевич, Магистр, РТУ МИРЭА, Москва Сидоров Павел Андреевич, Магистр, РТУ МИРЭА, Москва
Postnikov Roman Sergeevich, Master, RTU MIREA, Moscow E-mail: Roman98q@gmail.com
Sidorov Pavel Andreevich, Master, RTU MIREA, Moscow E-mail: Pavel1997@yandex.ru
Аннотация
В данной статье рассмотрено сравнение двух крупнейших современных спутниковых навигационных систем. Западной системы GPS и отечественной системы ГЛОНАСС. Также речь идет о первой подобной системе под названием Transit, на основе которой, появилась спутниковая система GPS. Происходит сравнение точности определение координат и принципиальных отличий данных систем друг от друга, а также их похожих аспектов.
S u m m a r y
This article discusses a comparison of the two largest modern satellite navigation systems. Western GPS system and domestic GLONASS system. We are also talking about the first such system called Transit, on the basis of which the GPS satellite system appeared. There is a comparison of the accuracy of determining the coordinates and fundamental differences of these systems from each other, as well as their similar aspects.
Ключевые слова: ГЛОНАСС, GPS, Transit спутниковая система, навигационная система, космический аппарат.
Keywords: GLONASS, GPS, Transit satellite system, navigation system, spacecraft.
В современном, конкурентном мире для того чтобы государство называлось независимым ему необходимо иметь собственную спутниковую навигационную систему, такими системами обладают ограниченный круг государств, всего в мире семь действующих спутниковых систем навигации,
самые крупные из них это GPS (США) и ГЛОНАСС (Российская Федерация). Спутниковые системы навигации за последние 30 плотно закрепилась в жизни людей, они позволяют отказаться от бумажных карт, большинство людей сейчас могут найти своё местоположение с точностью до полутра метров и построить маршрут в любую точку мира и благополучно добраться до него с помощью смартфона. Это оказалось возможным благодаря использованию спутниковой системы навигации.
Первая подобная система появилась в США в начале 1960-х годов, называлась она Transit, данная система была создана при поддержке ВМФ США, она была разработана для нужд армии США, но уже в 1967 был предоставлен доступ для гражданских нужд [1]. Принцип работы строился на Доплеровском эффекте при вычислении координат. Во время вращения спутников по известной траектории происходит передача сигнала на заданной частоте. До приемного устройства доходил сигнал отличный от исходной частоты. По смещению частот сигналов от нескольких аппаратов, находящихся на орбите определялось искомое местоположение. На данной системе была построена современная спутниковая навигационная система GPS, которая в настоящее время полностью охватывает Земную поверхность и доступна не только военным США, но и всем жителям Земли.
GSP - Global Positioning System, система глобального позиционирования позволяет вычислять расстояния, время и определять метаположение во всемирной системе координат. Данная система работает вне зависимости от погодных условий и покрывает полностью весь Земной шар, для корректной работы системы необходимо 24 спутника, в настоящее время на орбите располагаются 32 спутника. Спутниковая группировка располагается на шести круговых орбитах высотой 20 200 км относительно поверхности Земли, радиус орбит составляет 26 600 км, на каждой из орбит должно находится не менее 4 аппаратов, вращение спутников происходит синхронно с вращением Земли. Принцип работы заключается в определение местоположения с помощью вычисления момента времени приема синхронизированного сигнала от спутниковой группировки устройством потребителя. Точность определения координат у GPS составляет 2-4 метра, но при использовании дифференциальных режимов можно добиться точности определения координат до 10 см. Этого можно достичь если условия будут приближены к идеальным. Из недостатков можно выделить то, что при определенных условиях, например, в условиях плотной городской застройки, сигнал может приниматься с искажением из-за большого количества железобетонных построек, которые его экранируют, и определение точных координат
невозможно, будет очень большая погрешность. В таких случаях смартфоны используют определение координат с помощью триангуляции по сотовым вышкам, в результате данной комбинации получается определить координаты устройства. Также негативно на точности определения можется сказаться фактор помех, приему сигнала могут помешать магнитные бури или искусственно созданные помехи, так называемые глушители GPS, которые генерируют определённый сигнал в заданной зоне, в следствие чего работа GPS устройств в этой зоне невозможна [2].
Российская Федерация тоже обладает собственной системой спутниковой навигации, она называется ГЛОНАСС. Расшифровывается как глобальная навигационная спутниковая система, ее разработка началась в конце 1970-х, а первый запуск состоялся 12 октября 1982 года. Изначально, она разрабатывалась для нужд армии СССР, но в последствие её начали применять и для гражданских нужд. Для полноценного функционирования по всей планете требуется 24 спутника, для работы на территории РФ необходимо всего 18 спутников, в настоящее время на орбите находится 27 космических аппаратов, 3 из которых являются резервными. В Отличие от GPS в отечественной системе спутники находятся на трех орбитальных плоскостях, по 8 аппаратов на каждой круговой средневысотной орбите, которая составляет 19 100 км над Землей, также существенным отличием является то, что вращение спутников происходит независимо от вращения Земли, спутники GPS вращаются синхронно [3, с. 112]. С физической точки зрения ГЛОНАСС работает на тех же принципах, что и GPS. Из-за того, что спутники отечественной системы не синхронно вращаются относительно Земли, они обладают большей стабильностью и не требуют плановых корректировок на протяжении всего срока службы, но в этом есть один важный недостаток, не во всех точках планеты присутствует покрытие сигнала ГЛОНАСС, из-за того, что спутники могут находится в другом месте сигнала может не быть, эта проблема решается путем установки наземных станций, которые покрывают данные участки. Точность навигационной системы зависит от типа передаваемого сигнала. Если необходима обычная точность, то пользуются передачей FDMA-сигнала открытого типа, если необходима повышенная точность и защищенность, тот же сигнал закрытого типа. Общая погрешность измерения системы составляет 2-3 метра, но в планах уменьшение точности до 10 см. Физический смысл открытого FDMA-сигнала заключается в передаче сигнала путем расширения спектра действия в прямой последовательность и модуляции сквозь двоичную фазовую манипуляцию. Простыми словами - это использование спутниками одной псевдослучайной
кодовой последовательности, но передача сигнала на разной частоте, применяя пятнадцати канальное разделение по частоте. Что касается закрытого FDMA-сигнала, то в этом случае сигнал передается в квадратурной модуляции вместе с открытым FDMA-сигналом на аналогичных частотах, но главное отличие в том, что его код обладает большей скоростью передачи, примерно в десять раз выше, что позволяет повысить точность определения координат [4].
По итогу каждая из описанных выше систем обладает преимуществами и недостатками. К примеру, GPS имеет покрытие на всей территории Земли, но периодически необходимо корректировать орбиту этих спутников, также точность выше чем у отечественной системы. Спутники ГЛОНАСС имеют в некоторых местах слепые зоны, но нет необходимости в коррекции аппаратов. С точки зрения гражданского лица выгоднее всего использоваться вместе эти навигационные системы, т.к. при совместном использовании можно достичь погрешности оценки координат в 1,5 м [5]. Но если взглянуть на ситуацию с точки зрения военных, то очевидно, что при гипотетическом конфликте РФ и США, Россия не сможет использовать систему GPS по понятным причинам, поэтому очень важно развивать собственную систему ГЛОНАСС, в настоящее время она не идеально, но РФ двигается по пути ее улучшения и возможно, что в ближайшее десятилетие наша страна будет обладать спутниковой системой превосходящей западную систему GPS.
Литература
1. Принципы работы GPS и ее использования [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://loi.sscc.ru/gis/gps/chapter100.html.
2. GPS Accuracy [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.gps.gov/systems/gps/performance/accuracy.
3. В.Н. Харисова ГЛОНАСС: принципы построения и функционирования. -3-е изд., перераб. - М.: Радиотехника, 2005. - 688 с.
4. Системы GPS и «Глонасс» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://24glonass.ru/statya/sistemy-gps-i-glonass.
5. EGNOS deployment [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.esa.int/Applications/Navigation/EGNOS/EGNOS deployment.
Literature
1. The principles of GPS and its use [Electronic resource]. - Access mode: http://loi.sscc.ru/gis/gps/chapter100.html.
2. GPS Accuracy [Electronic resource]. - Access mode: https://www.gps.gov/systems/gps/performance/accuracy.
3. V.N. Harisova GLONASS: principles of construction and operation. - 3rd ed., Revised. - M .: Radio engineering, 2005 .-- 688 p.
4. GPS and Glonass systems [Electronic resource]. - Access mode: http://24glonass.ru/statya/sistemy-gps-i-glonass.
5. EGNOS deployment [Electronic resource]. - Access mode: http://www.esa.int/Applications/Navigation/EGNOS/EGNOS_deployment
