CC BY
9
I
SCIENCE TIME
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ ГЛОНАСС И GPS
I
Гущин Иван Олегович, Харлашина Софья Вячеславовна, Сибирский государственный университет науки и технологий имени М. Ф. Решетнева, г. Красноярск
E-mail: kharlashina.v@mail.ru
Аннотация. В данной работе рассмотрены две системы навигации:
ГЛОНАСС и GPS. Представлены основные области и цели их применения в
- - к
системе спутниковой навигации, а также сравнительный анализ обеих систем по
техническим характеристикам.
Ключевые слова: система спутниковой навигации, ГЛОНАСС, GPS.
ГЛОНАСС и GPS появились в СССР и США в середине прошлого века. Через десятки лет эти изначально военные разработки стали доступны практически каждому жителю планеты. ГЛОНАСС - глобальная спутниковая навигационная система российской разработки. Она создавалась с конца 1950-х, но широкое распространение в гражданском секторе получила лишь в нулевых годах 21 века. В настоящее время она принадлежит Российской Федерации [1].
Нередко встречаются утверждения, что «ГЛОНАСС - это аналог GPS», но это не так. Советские ученые начали создавать систему спутниковой навигации раньше американцев: в СССР основы технологии разработали к 1958 году, в США же задумались об использовании космических аппаратов для навигации в 1959 году, уже после запуска первого искусственного спутника Земли Советским Союзом.
Определение координат с помощью ГЛОНАСС осуществляется с помощью сети из нескольких спутников, находящихся на орбите на высоте примерно 19 000 - 20 000 км над землей. Когда вы хотите узнать свое местоположение, ваше устройство с ГЛОНАСС обнаружит как минимум четыре из этих спутников. Далее будет измерено время, необходимое для того, чтобы сигнал от спутников достиг вашего устройства, а потом - рассчитано расстояние до каждого из них.
1 SCIENCE TIME 1
Так как координаты спутников в любой момент времени известны, по этим расстояниям можно вычислить текущую геопозицию приемника.
Для покрытия всей земной поверхности в орбитальную группировку навигационной системы ГЛОНАСС должно входить не менее 24 спутников. При таком количестве в зоне «видимости» каждого пользователя как раз находится как минимум 4 космических аппарата (КА). И именно столько нужно, чтобы определить четыре параметра, важных для точного геопозиционирования: координаты X и Y, высоту Z и разницу по времени между часами на спутниках и часами устройства пользователя [2].
GPS - Global Positioning System, система глобального позиционирования, разработанная США. Она использует те же принципы определения местоположения, что и ГЛОНАСС. По состоянию на конец июня 2022 года в орбитальной группировке GPS насчитывался в общей сложности 31 действующий спутник. Однако GPS, как и ГЛОНАСС, для покрытия всего Земного шара достаточно 24 спутников.
Между системами ГЛОНАСС и GPS - тысячи технических различий, но подавляющее большинство из них не значимы для рядового пользователя. Остановимся на основных, кроме разницы в числе спутников, о которой мы уже сказали:
Рассмотрим расположение спутников. Космические аппараты ГЛОНАСС размещаются в трех плоскостях, они наклонены к экватору под номинальным углом 64,8° и обращаются с периодом 11 ч 15 мин 44 с. Движутся они асинхронно с вращением Земли. Это обеспечивает устойчивую орбитальную систему, которой практически не требуется корректировка орбит КА, в отличие от орбит GPS. Более того, даже если несколько спутников выведут с орбиты, это не повлияет на доступность навигации на территории РФ. В свою очередь, спутники GPS находятся в шести плоскостях под наклоном около 55° и обращаются синхронно - им для точного геопозиционирования нужны наземные корректировочные станции.
Следующая характеристика - способ передачи данных. Информация, передаваемая спутниками, шифруется при помощи разных протоколов: у ГЛОНАСС это FDMA, более энергозатратный протокол, но с лучшей защитой данных; у GPS - экономичный и менее безопасный CDMA.
Погрешность позиционирования у ГЛОНАСС составляет 3-6 м, у GPS - 24 м.
Покрытие ГЛОНАСС охватывает 100% всей территории РФ и 70% планеты. GPS же работает везде, кроме широт близ полярных кругов - дело в наклоне орбиты [3].
1 SCIENCE TIME 1
Для рядового пользователя нет разницы, по каким орбитам и на какой высоте движутся спутники, как на них передается информация с наземных станций слежения, как производятся расчеты. Ему не нужна «хирургическая» точность определения геопозиции. Однако погрешность в пару метров может иметь решающее значение в гражданской и военной авиации, геодезии и картографии, определении границ земельных участков. С помощью наземной инфраструктуры и более сложного навигационного оборудования и ГЛОНАСС, и GPS могут выдавать координаты с точностью до нескольких миллиметров [4].
Литература:
1. Системы спутниковой навигации [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://gpsmarker.ru/info/blog/gps-vs-glonass.html (дата обращения 20.07.2023).
2. Система ГЛОНАСС [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https:// www.geoinformer.com/sistema-glonass-rasshifrovka-princi/ (дата обращения: 21.07.2023).
3. Система GPS [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://glonass-iac.ru/guide/gnss/gps.php (дата обращения: 21.07.2023)
4. Сравнение систем спутниковой навигации [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://newizv.ru/news/2023-06-16/gps-ili-glonass-v-chem-raznitsa-i -kakaya-sistema-navigatsii-luchshe-410573 (дата обращения: 21.07.2023)
