GPS та ГЛОНАСС: що це, як працює і в чому різниця

На сьогоднішній день навігація – річ потрібна та дуже популярна. За останні кілька років навігаційні чіпи в мобільних гаджетах та іншій електроніці стали звичною справою. Існують GPS і ГЛОНАСС навігаційні системи, давайте розберемося, що є кожна з них і вивчимо принципи роботи.

Що таке GPS?

GPS (розшифровується як Global Positioning System, система глобального позиціонування) – система супутникової навігації, що забезпечує вимірювання відстані, часу та визначає місце розташування у всесвітній системі координат WGS 84. Дана система дозволяє визначати місце розташування та швидкість об'єктів практично у будь-якій точці планети (за винятком приполярних областей) ).

Розробка GPS розпочалася у 1950-і роки минулого століття для Міністерства оборони США, проте зараз технологія використовується не лише військовими, а й у повсякденному житті. У той час СРСР запустив перший штучний супутник Землі та американські вчені, які спостерігали за цією подією, помітили, що завдяки ефекту Доплера частота сигналу зростає при наближенні супутника і знижується при збільшенні його дистанції. Вони прийшли до висновку, що за наявності інформації про свої точні координати на Землі можна виміряти положення та швидкість супутника, а знаючи, де знаходиться супутник – обчислити власну швидкість та координати.

Система GPS складається із штучних супутників, які обертаються на середній орбіті Землі (супутникова система NAVSTAR, розроблена в США), та наземних станцій моніторингу, об'єднаних у загальну мережу.Супутники безперервно передають на Землю навігаційний сигнал, що включає «псевдовипадковий код», дані ефемерид (прогнозовані координати та параметри руху супутника на певний момент часу) та альманаху (дані для обчислення приблизного розташування супутника). Цей сигнал приймають абонентські GPS-пристрої, які виходячи з отриманих відомостей обчислюють свою геопозицію.

Один із недоліків технології GPS полягає в низькій швидкості передачі даних (до 50 біт/с), через що процес обчислення координат може займати кілька хвилин. Крім того, система GPS неефективна для визначення координат пристрою, що знаходиться в приміщенні, на території, оточеній високими будівлями, у лісах та парках, тунелях тощо.

Що таке A-GPS?

Для усунення цих проблем та отримання можливості визначати координати будь-якого мобільного пристрою було створено технологію A-GPS (Assisted GPS). При її використанні GPS-приймач отримує дані не з супутників, а із зовнішніх джерел (зазвичай це мережі стільникових операторів), причому розпізнавання сигналу A-GPS займає менше 2 секунд.

Авторами ідеї створення A-GPS стали інженери Джимі Сеннота та Ральф Тейлор, які у 1981 році запатентували свою розробку. Система була представлена ​​в жовтні 2001 року в США, де почала використовуватись через мережу служби порятунку 911.

A-GPS складається із вбудованого GPS приймача та мережевих компонентів мобільної мережі. Для A-GPS передбачено два режими: A-GPS Online (основний) та A-GPS Offline (допоміжний). Перший дозволяє отримати інформацію про координати супутників за необхідності швидкого визначення геопозиції, якщо приймач GPS не функціонував більше 2 годин. Другий режим прискорює час «гарячого» та «холодного» старту GPS-приймача.A-GPS-приймач оновлює альманах, ефемериди та список видимих ​​супутників.

Незважаючи на свою ефективність, технологія A-GPS має ряд мінусів, зокрема, функція прискореного старту не працює поза зоною дії мережі. Деякі приймачі з підтримкою A-GPS об'єднані з радіомодулем GSM і не можуть стартувати, якщо останній вимкнено. При цьому приймач A-GPS може стартувати без покриття GSM (GPRS). При старті модулі A-GPS споживають мало трафіку (5-7 КБ), але в разі втрати сигналу буде потрібно повторна синхронізація, що спричинить підвищені енерговитрати, особливо при знаходженні в роумінгу.

Що таке ГЛОНАСС?

Нині у світі є дві супутникові навігаційні системи – описана вище GPS і ГЛОНАСС (Глобальна навігаційна супутникова система). По суті, остання є російським варіантом GPS. За аналогією з GPS ГЛОНАСС визначає тривимірні координати (широта, висота, довгота) по всьому світу.

Початок розробки на той час радянської супутникової системи датується груднем 1976 року. У жовтні 1982 року з виведенням на орбіту ГЛОНАСС супутника «Ураган» розпочалося перше тестування системи. Спочатку вона замислювалася для військових потреб, але згодом почала використовуватись і для цивільних цілей. Зараз ГЛОНАСС приймачами оснащуються цивільні/військові кораблі та літаки, громадський транспорт, автомобілі екстрених служб тощо. Сигнали ГЛОНАСС приймають не лише GPS-приймачі, бортові навігатори, а й мобільні телефони. Дані про положення, швидкість та напрямок руху через мережу GSM-оператора відправляються на сервер збору даних.

Громадянське застосування системи ГЛОНАСС стартувало 1993 року, 1995 року на орбіту було запущено 24 супутника, а 2010 року їх кількість зросла до 26.На розробку системи в період з 2012 по 2020 роки російський уряд виділив 320 млрд рублів, спрямованих у тому числі на створення 15 супутників «Глонасс-М» та 22 супутників «Глонасс-К». Робота над системою ГЛОНАСС була завершена у грудні 2015 року.

Супутники ГЛОНАСС обертаються на висоті 19,1 тис. км. над Землею. Приймачі ГЛОНАСС дозволяють визначити горизонтальні (з точністю 50-70 м) та вертикальні координати (70 м), вектор швидкості (з точністю 15 см/сек), час із точністю 0,7 мкс. Система використовує два типи навігаційних сигналів – відкриті зі звичайною точністю та захищені з підвищеною точністю. Перші можуть приймати будь-які приймачі ГЛОНАСС, а другі - виключно авторизовані користувачі, наприклад, обладнання ЗС РФ.

Основною відмінністю ГЛОНАСС від GPS є те, що супутники у своєму орбітальному русі не мають резонансу (синхронності) з обертанням Землі, що забезпечує їм більшу стабільність. Таким чином, угруповання космічних апаратів ГЛОНАСС не потребує додаткових коригувань протягом усього терміну активного існування.

Що таке ЕРА-ГЛОНАСС?

«ЕРА-ГЛОНАСС» – російська система екстреного реагування при аваріях та інших надзвичайних ситуаціях на дорозі, що дозволяє у найкоротший термін поінформувати про подію служби екстреного реагування. "ЕРА-ГЛОНАСС" працює на базі супутникової системи ГЛОНАСС. В експлуатацію комплекс було введено у 2015 році, а з 1 січня 2017 року автовиробники зобов'язані встановлювати цю систему на свої транспортні засоби, що виходять на російський ринок.Дана система скорочує час реагування при аваріях та надзвичайних ситуаціях, що призводить до зниження кількості смертельних випадків, травматизму на дорогах та підвищення вантажних/пасажирських перевезень.

«ЕРА-ГЛОНАСС» включає два компоненти: інфраструктуру оператора (навігаційно-інформаційна платформа, мережа передачі даних, мережа мобільного оператора) і пристрої, якими обладнуються транспортні засоби. У разі дорожньо-транспортної пригоди (система розпізнає різні типи зіткнення – лобове, бічне або удар ззаду), пристрій визначає ступінь тяжкості аварії, місцезнаходження потерпілого автомобіля на основі даних супутників систем ГЛОНАСС та/або GPS, встановлює зв'язок із системою «ЕРА-ГЛОНАСС» та передає інформацію про аварію. Сигнал має пріоритетний статус і передається через будь-якого мобільного оператора з максимально сильним сигналом. При цьому, якщо мережа перевантажена телефонними дзвінками, вони можуть бути перервані передачі сигналу.

Для виклику допомоги вручну в автомобілях з підтримкою «ЕРА-ГЛОНАСС» передбачена кнопка SOS, яка дозволяє зв'язатися зі спеціалістом кол-центру та повідомити про аварію. У разі підтвердження інформації голосом або за відсутності відповіді оператор направляє служби екстреного реагування (рятувальників, карету Швидкої допомоги та ДІБДР). Система автоматично здійснює виклик під час спрацювання однієї або кількох подушок безпеки.

Система розгорнута в 83 суб'єктах РФ, для зв'язку з екстреними центрами прийому зарезервовані телефонні коди 941-949 та виділено першу серію номерів (941-111-1ххх). Діяльність контакт-центру забезпечує "дочка" "Ростелекому" - "Ростелеком Контакт-центр".

Аналогом "ЕРА-ГЛОНАСС" є загальноєвропейська система eCall, з якою перша технологічно сумісна. Аналоги російської системи існують та інших країнах світу. У США це Е911, яка була запущена в 2001 році, в Японії – інтелектуальна транспортна система (ECall), що діє з 1980-х років, призначена для повної автоматизації управління дорожнім рухом, у Бразилії – SIMRAV. У Казахстані ведуться роботи над проектом «ЕВАК» (екстренний виклик при аваріях та катастрофах), який планується запустити у 2018 році.

🔥 Дивіться також:

🍏 Ми в Telegram та YouTube, підписуйтесь!