Systém Glonass. Jak funguje navigační systém gps a glonass

Výběr systému odpovědného za sledování vozidel je zpravidla odpovědným procesem. Někteří motoristé preferují GLONASS, jiní GPS. Vývojáři každého z těchto systémů poskytují svůj vlastní algoritmus pro sběr a poskytování dat, vyznačují se mimořádnou přesností a spolehlivostí, jakož i individuální nastavení. Který systém je lepší zvolit, pomůže náš článek určit, kde budou popsány všechny výhody a nevýhody každého z nich.

Jak víte, dnes naše země, Spojené státy a další státy mají satelity na oběžné dráze. Právě tato zařízení jsou potřebná k určení aktuálních souřadnic vozu při pohledu shora. Samozřejmě musí být na stroji nainstalováno speciální zařízení určitého systému. Čím více satelitů má určitý systém, tím přesněji může udávat souřadnice.

Co je to satelitní systém

Jakýkoli moderní systém, ať už je to GLONASS nebo stejný GPS, se snaží určit polohu objektu. Každý systém předpokládá přítomnost speciálního zařízení, jehož prostřednictvím se určuje poloha vozidla vzhledem k terénu. Toto je navigátor nebo přesněji, navigační systém který je zabudován ve vozidle. Co dělá navigátor? Spolupracuje s družicemi na oběžné dráze Země, kde každý z nich dává navigátorovi individuální signál aby zařízení dokázalo rozlišit jeden od druhého. Pro moderního navigátora pro přesnější určení trojrozměrných prostorových souřadnic je nutné přijímat data ze čtyř satelitů současně.

Přesněji řečeno, navigátor musí znát vzdálenost k těmto satelitům, aby mohl vypočítat svou polohu. Výchozí navigátor není jen automobilové zařízení, ale jeden ze segmentů systému určování polohy v prostoru.

Přístroje na oběžné dráze jsou uspořádány podle zvláštního schématu a nazývá se almanach. Na základě tohoto schématu se provádějí výpočty. Když se auto pohybuje, souřadnice navigátoru se neustále mění. Za tímto účelem je signál z družic neustále aktualizován a vzdálenost je v určitých intervalech (několik sekund) přepočítávána. To vše dává výhodu moderním systémům pro sledování pohybu objektu, v tomto případě auta, výpočet jeho rychlosti a ujeté vzdálenosti.

Netřeba dodávat, že každý autonavigátor, kterým je, si almanach uchovává v paměti i po jeho vypnutí. To je velmi pohodlné a pokaždé je nemusí znovu hledat. Kromě toho, pokud je zařízení používáno během dne, dojde k dalšímu navázání na satelity během několika sekund. „Hot start“ – tak se nazývá tato možnost, kterou výrobci navigátorů často inzerují. Pokud se navigátor nezapnul na dlouhou dobu, pak bude vazba na satelity trvat déle (10-20 minut) a možnost se již bude nazývat "studený start".

Takže GLONASS nebo GPS – co je lepší? Začněme historií systémů a teprve poté se zamyslete nad jejich výhodami a nevýhodami.

Příběh

GPS se objevil téměř okamžitě, když byl vypuštěn první satelit Země, mimochodem, sovětský. Američané si jako první všimli, že signál z družice se při pohybu mění. Díky tomu bylo možné vytvořit systém, který umožňuje vypočítat souřadnice nejen družice, ale i objektu na zemi k ní vázaného.

V roce 1964 byl uveden na trh první navigační systém na světě TRANZIT. Ten pak sloužil pouze k vojenským účelům. Pomocí této navigace byly z ponorek odpalovány vojenské rakety. Ale pro civilní účely byl TRANZIT naprosto nevhodný. Přesnost umístění jakéhokoli objektu, kromě nehybného, byla omezena na padesát metrů. Ani se jim nesnilo o pohybu předmětů. Navíc první navigátor na světě nemohl poskytnout nepřetržité určení souřadnic, protože na nízké oběžné dráze byl v zorném poli Země pouze jednu hodinu.

O tři roky později je vypuštěna nová pokročilejší družice. Nacházel se na vyšší oběžné dráze – Timation-1 a poté byl vypuštěn i druhý Timation. Tyto dva satelity se spojily a vytvořily systém známý jako Navstar. Opět byl tento systém nejprve používán jako čistě vojenský a od roku 1993 bylo povoleno jej zcela zdarma, zaměřený pouze na civilní potřeby.

Dnes systém Navstar funguje výborně a skládá se z 32 satelitů, z nichž 24 je považováno za hlavní. Orbitery systému poskytují plné pokrytí naší planety, ale pro případ, že by jich bylo v záloze ještě 8. Satelity GPS se pohybují ve značné vzdálenosti od Země na několika oběžných drahách. Družice udělá úplnou revoluci kolem Země téměř za celý den.

Nyní o GLONASS. Od dob SSSR byl vytvořen systém (jakkoli krátkozrací lidé tomuto svazku nadávají, fakt státní moci nelze v žádném případě vyvrátit). Poté, co byla umělá družice Země uvedena na oběžnou dráhu, začaly práce na návrhu polohovacího systému.

První navigační družice byla vypuštěna z území Sovětského svazu v roce 1967. Znamenalo to pouze jeden satelit pro určení souřadnic, ale následně již byl vytvořen celý systém, která byla vybavena přijímači přijímajícími signál. To ještě nebyl GLONASS. Říkalo se mu Cicada (civilní verze) a Cyclone (vojenská verze). Systém byl určen k určení souřadnic objektů v nouzi.

Samotný systém GLONASS byl spuštěn v roce 1982. Trvá to 11 let a teprve poté je systém uveden do provozu, po rozpadu SSSR. Dvacet čtyři satelitů, z nichž některé jsou kvůli tíživé situaci země z hlediska ekonomiky stále zcela mimo provoz. Právě tato skutečnost v 90. letech určovala ruský systém nemohl konkurovat americkému. Dnes je naopak po spuštění cílového programu „GNS“ již GLONASS považován za přímého konkurenta.

Satelitní konstelace GLONASS je dvouúčelový systém, kde jsou nastaveny především vojenské účely. Dnes je v provozu 17 satelitů, které se nacházejí ve výšce 19 100 km. Revoluce kolem planety je o něco rychlejší než u satelitů GPS. GLONASS je neustále upgradován a ruští vývojáři si dali za cíl – dohnat Američany.

Jak je zřejmé, GLONASS historicky zaostával za americkým systémem. Postupem času se ale propast zmenšila. Éra 90. let měla negativní dopad na GLONASS, který už nebyl potřeba, protože země tehdy zuřila. Systém opět upadá do hibernace, odkud byl postupně vytahován a modernizován.

Jedna hlava je dobrá, dvě ještě lepší

Co je teď nejlepší volbou? Řečeno na rovinu, běžnému občanovi země je jedno, jaký systém jeho navigátor používá. A nemusíte se s tím ani obtěžovat, protože pro civilisty jsou oba satelity ekvivalentní. Jak americké, tak ruské satelitní systém bez omezení může být použit motoristou. Přístup do GLONASS je poskytován zdarma a bez omezení, nicméně jako u GPS.

Pokud vezmeme v úvahu satelitní systémy z pohledu vojenské sféry nebo státu, pak je naše vlastní košile blíže k tělu. Američané jsou schopni kdykoli systém vypnout a omezit jej pouze na vlastní armádu. Bylo tomu tak již v době, kdy probíhala první válka v Iráku. A úřady naší země přímo zavazují všechny státní úředníky, aby používali vlastní navigaci, zatímco ostatní jsou pouze doporučeni. Nedávno dokonce chtěli předložit návrh zákona Dumě zakazující použití GPS ve vládních vozech.

Na druhou stranu zůstává otázka: který systém je pokročilejší a lepší? Pro Rusy bude užitečné to vědět švédská společnost z celostátní sítě satelitů oficiálně uznali výhodu GLONASS, protože v zeměpisných šířkách, kde se jejich země nachází, funguje ruský systém efektivněji.

Ale opět, dnes každý navigátor nebo smartphone podporuje jak GLONASS, tak GPS. Proto by bylo správnější položit následující otázku: co je lepší, GPS nebo GLONASS / GPS? Odpověď je samozřejmě jednoznačná, druhou možností je satelitní navigace GPS / GLONASS, zejména pokud jde o přesnost určování polohy. Ale dvousystémová zařízení mají také mínus - vysokou cenu, protože mají nainstalovány dva mikročipy. Ale zvyšuje se spolehlivost příjmu signálu a přesnost určování souřadnic. Chyby v zeměpisné délce a šířce při určování polohy objektu, pokud je použita dvousystémová navigace, jsou sníženy na jeden a půl metru. Pro srovnání, pokud bude navigátor fungovat pouze na GPS, budou chyby v průměru 4 metry. GLONASS má 6 metrů.

Výběr navigátoru

Jak již bylo zmíněno výše, dnes existuje mnoho domácích satelitů, ale více je amerických. Proto většina navigátorů pracuje na GPS nebo používá systém GPS / GLONASS.

Pro rozhodnutí o výběru navigátoru je potřeba vědět, že se většinou dělí do tří skupin, podle rozsahu a nabízených služeb.

Navigátory pro auta.
Navigátory pro a .
Univerzální cestovní navigátory.

Naším cílem je seznámit čtenáře s autonavigátory, které jsou co do sortimentu a počtu nejoblíbenější.

Hlavní úkol k vyřešení automobilový navigátor, je to jako dělat cestu z jednoho bodu do druhého. V tomto případě je třeba zapojit mapy, dopravní značky atd. Níže je uveden seznam toho, co by dobrý navigátor měl mít. Pomocí něj si můžete vybrat dobrý a kvalitní navigátor.

Výkonný procesor.
Podpora dotykového vstupu.
Přítomnost hlasových pokynů.
Možnost získání informací o dopravních zácpách.
Příležitost .
Nezbytné multimediální schopnosti.

Pokud se budete řídit pouze těmito parametry, nebude těžké vybrat navigátor pro vaše auto. Co se týče, jak již bylo zmíněno výše, je vhodné zakoupit zařízení, která podporují jak GLONASS, tak GPS.

Ruský satelitní systém GLONASS je navržen tak, aby přesně určil souřadnice objektu umístěného nad povrchem Země. Ke stejným účelům slouží další dva podobné systémy: GPS (USA), Galileo (Evropská unie). Nejprve začala fungovat satelitní konstelace GPS, poté byl v roce 1993 oficiálně uveden do provozu ruský satelitní systém. Nyní, od začátku roku 2015, je signál ze satelitů GLONASS s jistotou vnímán kdekoli na světě. Následuje srovnání dvou globálních navigačních systémů, ruského a amerického.

Na území Ruské federace je pro provádění satelitního řízení dopravy přípustné použít kterýkoli z specifikované systémy– GPS nebo GLONASS. Nejlepší přesnost při určování souřadnic se navíc dosáhne při současném použití signálů GPS a GLONASS.

Navigační satelity Ruska a USA

Při použití každého z navigačních systémů samostatně můžete počítat s následujícími parametry přesnosti:

GPS (souřadnice): s pozemní korekcí - méně než 1 m, reálná přesnost - 2,6 m (satelity modelu KA Bloc IIR).
GLONASS (souřadnice): skutečná přesnost je 5-10 m (družice Uragan-M), u satelitů Uragan-K je přesnost 1-3 m, s pozemní korekcí je průměrná hodnota 4,5 m.
GPS (rychlost): Chyba může být až 10 m/s.
GLONASS (rychlost): chyba je do 15 m/s (satelity Hurricane) nebo nepřesahuje 0,05 m/s (satelity Hurricane-M).

Při použití systému GLONASS je sledování dopravy prováděno podle stejných algoritmů jako při použití jakýchkoli jiných podobných systémů. Přijímač v účastnickém zařízení načte souřadnice, řídící jednotka je analyzuje a odešle zprávu prostřednictvím pozemního komunikačního kanálu (GSM / GPRS).

Jak funguje satelitní navigace

Je důležité vědět, že když auto "ztratí" základ GSM stanice, algoritmus satelitní navigace přestane správně fungovat.

Obsluha uvidí na obrazovce pevnou značku, ale ve skutečnosti lze se strojem pohybovat. Kromě toho bude řídicí jednotka schopna bezchybně určit souřadnice ze satelitů. Bezpečnostní systém ale nebude moci odesílat zprávy. Pokud chcete provádět sledování v reálném čase, musíte si uvědomit, že satelitní sledování vozidel nelze provádět bez použití mobilní komunikace.

Účastnická zařízení, přijímače GLONASS

Je jasné, že každý monitorovací systém bude mít maximální odolnost proti šumu a přesnost, pokud bude určování souřadnic v něm prováděno pomocí satelitů GPS a GLONASS současně. Satelitní konstelace GPS začala fungovat dříve než ostatní, a proto zprvu předplatitelská zařízení vnímala pouze signál GPS. Pak tu byly mikroobvody, které správně vnímaly signály ze satelitů GLONASS. Ve třetím kroku byly na trh uvedeny univerzální čipy kompatibilní se 2 nebo 3 informačními protokoly najednou.

Satelitní přijímač NV08C

Mezi domácí vývoj, který splňuje nejnovější požadavky, lze jmenovat čip NV08C-MCM-M, který se vyrábí od roku 2009.

Univerzální modul od Starline

Vlastník digitální signalizace Starline kteréhokoli z nich moderní modely má právo zakoupit a nainstalovat další GSM modul-spojení. Tento modul je navržen jako tištěný spoj namontované uvnitř hlavní jednotky.

Modulární Starline Architecture

Když je modul GSM instalován v hlavní jednotce, je kromě speciálního konektoru připojena navigační jednotka vybavená přijímačem signálu GLONASS/GPS:

Navigační box Starline

Satelitní sledování přepravy je možné provádět bez použití bezpečnostních funkcí. V takových případech se hodí dostupnější vybavení – maják Starline M17, který sleduje souřadnice a rychlost.

Balíček navigačních majáků

Na počáteční fáze monitorovací systém lze postavit na základě následujícího vybavení: navigační majáky, jeden mobilní telefon a jedno výpočetní zařízení s přístupem na internet. Telefon se používá k ovládání majáků, když pomocnou SMS. Ale ve skutečnosti je maják poměrně primitivní zařízení, které nedokáže sledovat hladinu paliva a některé další parametry. Každé takové zařízení může být časem nahrazeno sofistikovanějším zařízením – navigačním terminálem nebo tachografem. Takto bude možné vybudovat mimo jiné provozní systém řízení paliva.

Vysvětlení pojmů terminál a tachograf

Funkce satelitního sledování vozidel může zahrnovat sledování následujících parametrů: nabití baterie, hladina paliva v nádrži atd. Kromě souřadnic lze číst všechna data sběrnice CAN. Pokud nebudete využívat připojení ke sběrnici CAN, můžete nainstalovat přídavné senzory jejich připojením k jedné elektronické jednotce. Do takového bloku lze zabudovat i navigační modul.

Tachograf s navigací, nákladní auta

Pokud si elektronická jednotka dokáže data pouze „pamatovat“, ale neodesílá je přes GSM kanál, pak se zařízení nazývá tachograf. Tachograf vybavený platným GSM modulem je terminál.

Jakýkoli systém řízení dopravy, pokud jsou v něm použity terminály, může být doplněn o „paniková tlačítka“. Řidič stiskne tlačítko a operátor obdrží zprávu do 40 sekund.

Schéma zapojení tísňového tlačítka

Je jasné, že sledování přepravy nemusí být prováděno v reálném čase. Data lze jednoduše zaznamenávat a analyzovat na konci pracovního dne. Ale mít interaktivní režim má své výhody. Jeden z nich je uveden výše (možnost nainstalovat „tlačítko alarmu“). Volba je nejlépe ponechána na majiteli.

Zdálo by se, že není tak důležité, jaký navigační systém bude použit - GLONASS nebo GPS.

Zákon vyžaduje instalaci tachografů na nákladní automobily, není však nutné tato zařízení připojovat k navigačnímu modulu. Pokračující vývoj programu ERA-GLONASS však vede k určitým myšlenkám. Dlouho, i u nás, byla upřednostňována navigace pomocí satelitů GPS. Nyní se situace dramaticky změnila.

Funkce GLONASS a GPS

Přesnost určování souřadnic pomocí satelitů GLONASS v roce 2015 bude dvojnásobná. Zhruba řečeno, chybová hodnota ve většině případů klesne na 1,4 metru.

Parametry souřadnic přijaté z navigátoru

Pokud v zóně viditelnosti účastnického zařízení zůstanou méně než 3 kosmické lodě, nelze pro zamýšlený účel použít žádný navigační systém. Proto je lepší, aby byl v účastnickém zařízení namontován univerzální modul, který současně přijímá signály GLONASS i GPS.

Jakýkoli systém sledování vozidel, pokud se používá GSM komunikace, umí určit souřadnice podle signálu základnové stanice. Je pravda, že chyba je v tomto případě 400-500 m.

Oblast pravděpodobného umístění objektu

Tento režim se nazývá "LBS" a je implementován téměř v každém GSM terminálu. Tedy v moderní systémy monitorování dopravy využívá údaje získané ze tří zdrojů informací:

GPS signál;
signál GLONASS;
Rádiové vlny pocházející z více stanic GSM.

Přesnost určování polohy prováděné pomocí globální satelitní navigace se bude téměř každý rok zvyšovat. Chyba pro ruský systém v roce 2020 bude rovna 0,6 m. Lze usuzovat, že využití satelitního sledování vozidel v praxi je perspektivní technologií, která bude v budoucnu žádaná. A každý by měl umět správně používat nové technologie.

Sledovací zařízení a způsoby klamání

Automobil nebo cestovní navigátor se již dávno stal samozřejmostí mnoha řidičů a cestovatelských nadšenců. O tom, jaké výhody má člověk, který má na předním skle nainstalovaný navigátor, není třeba mluvit chytré zařízení vyzvedne to optimální trasa, vám řekne, kdy začít s přestavbou a kolik zbývá do nejbližší křižovatky. Díky funkci, jako je „Dopravní zácpy“, budete vždy vědět, na kterých trasách tento moment radši nechodit.

O všech těchto chytrých možnostech se dá mluvit mnohem víc, ale málokdo se zamyslí nad tím, kolik práce si prošly designérské kanceláře, zástupy inženýrů a vědců, abyste mohli bezpečně jezdit i po trasách a městech, které neznáte.

GLONASS - Globální navigační družicový systém

Dnes existují dva globální navigační systémy – GLONASS a GPS. Připomenout si můžete i čínský regionální navigační systém Beidou, který pokrývá území Číny, Mongolska, Indie, Koreje a části jihovýchodní Asie, mírně zasahuje i na ruský Dálný východ, Japonsko, Pákistán a Kazachstán.

Ke spuštění se připravuje řada regionálních programů, například pokročilejší čínský Compass nebo evropský Galileo.

Dlouho se vedou debaty o tom, který z těchto systémů je přesnější a spolehlivější. . V zásadě všechny tyto geopoziční systémy pracují podle stejného schématu díky Dopplerovu posunu a kvalita příjmu a přesnost odečtů závisí na počtu satelitů na oběžné dráze.

Můžeme říci jediné – americká GPS pokrývá celou zeměkouli, protože v roce 2013 bylo na oběžné dráze 31 navigačních satelitů.

GLONASS o takový ukazatel usiluje a plánuje se, že mezi lety 2015-2017 jej dožene jak v přesnosti, tak v oblasti pokrytí. V tuto chvíli je počet družic 24 kusů, přičemž jejich oběžné dráhy jsou orientovány tak, aby byl signál nejlépe přijímán na území Ruska.

Je také plánováno, že GLONASS a Beidou spojí své síly, to znamená, že oblast pokrytí a přesnost se výrazně zvýší.

Historie GLONASS

Začátek projektu globální systémy za geopositioning lze považovat rok 1957, kdy byl vypuštěn první sovětský Sputnik. Pravda, objev patří Američanům, protože sledovali signály ze Sputniku a zjistili, že díky Dopplerovu jevu můžete určit, zda se k vám družice blíží nebo vzdaluje.

Obvykle se tento efekt popisuje takto: stačí jednoduše podle zvuku píšťaly vlaku určit, kterým směrem se pohybuje - k vám nebo od vás.

Dopplerův jev svého času pomohl slavnému astronomovi Edwinu Hubbleovi zjistit, že náš vesmír se skládá ze stovek miliard galaxií, které se od sebe oddělují. různé strany a vesmír se rozpíná.

Je jasné, že přemýšlení o osudu vesmíru, Velkém třesku a bratrech je velmi zábavné, ale vojenští lidé, kteří chtěli vytvořit systém, který by pomohl určit přesnou polohu jakéhokoli objektu na povrchu Země, vzali výhodu objevu. V tomto směru začali provádět výzkumy Američané i Sověti. Americký program se začal realizovat v 60. letech, ve stejné době jako v SSSR.

První satelit budoucí systém GLONASS byl vypuštěn v roce 1982 a v roce 1991 to byl již plně funkční systém s 12 satelity. Ale s pádem SSSR projekt ustoupil do pozadí a pouze 6 kosmických lodí zůstalo na oběžné dráze v provozuschopném stavu.

Teprve s příchodem Putina bylo rozhodnuto o obnovení programu a v roce 2007 již bylo možné zakoupit navigátory, které pracují s GPS i GLONASS. Rusko v zásadě není daleko za Spojenými státy, protože GPS navigace pro automobily se objevily až v roce 2005. Přestože armáda obou zemí používala geolokační systémy dávno předtím, než se staly dostupné široké veřejnosti.

Dalším krokem v celosvětové propagaci GLONASS byl vznik smartphonů, které s tímto systémem pracují. Počínaje iPhonem 4S zpřístupnil Apple zákazníkům GLONASS. Podpora GLONASS Samsung Galaxy, HTC One, Nokia (a novější Microsoft Lumia), Sony Xperia, LG, Huawei, Xiaomi, Garmin eTrex a desítky dalších.

Co je přesnější GPS nebo GLONASS?

Když dojde na konec přesná definice souřadnice, pak oba systémy nejsou ideální. Výsledky četných testů v různých částech planety ukazují, že GLONASS stále zaostává:

GLONASS - chyba je 3-6 metrů;
GPS - 2-4 metry.

Pro motoristy však takové chyby nejsou příliš důležité, kromě toho navigátoři nabízení v Rusku a Evropě pracují s oběma systémy, což zvyšuje jejich přesnost, protože současně v zóně viditelnosti přijímače jsou 12 až 15 ty kosmické lodě.

Přesnost do značné míry závisí na počtu přijímacích kanálů samotného navigátoru, který by v ideálním případě měl být 60, přičemž zařízení může současně zachytit signál z 12 satelitů plus signály odražené od různých povrchů.

To znamená, že není tak důležité mluvit o tom, který systém je dnes přesnější. Ale nezapomeňte, že tyto systémy používá armáda, a proto jak GPS, tak GLONASS poskytují 2 úrovně signálů:

veřejné, určené pro civilní uživatele;
šifrované – slouží pro potřeby armády.

Další důležitý bod. Vzhledem k tomu, že družice GLONASS jsou na vyšších drahách, je v severních zeměpisných šířkách dosaženo přesnějšího určení polohy. Tento fakt bylo potvrzeno ve Švédsku: "Vzhledem k vysoké oběžné dráze vidí naše zařízení GLONASS lépe než GPS."

No, mimo jiné vláda Ruská Federace podporuje svůj systém určování polohy tím, že vyžaduje instalaci modulů GLONASS na osobní vozidla.

Plánuje se, že do roku 2017 GLONASS dožene v přesnosti svého amerického konkurenta. Počet satelitů bude zvýšen na 32, díky čemuž bude tento systém v jakémkoli bodě zcela autonomní. zeměkoule. Větší přesnosti bude možné dosáhnout vypouštěním satelitů na vysoce eliptické a geosynchronní dráhy.

Do roku 2020 bude chyba v určení souřadnic pouze 80 centimetrů. Je jasné, že řidiči takovou přesnost absolutně nepotřebují, ale armáda dostane nad svým imaginárním nepřítelem spoustu výhod.

Chtěl bych doufat, že GLONASS, stejně jako GPS a všechny ostatní podobné systémy, bude používán pouze pro mírové účely.

Video o tom, jak fungují navigační systémy, včetně GLONASS.

Globální navigační satelitní systém GLONASS

Globální navigační satelitní systém GLONASS je určen k určení polohy, rychlosti, jakož i přesného času moře, vzduchu, země a dalších typů spotřebitelů.

Historie vývoje GLONASS

Vývoj domácího navigačního satelitního systému, jak se běžně věří, začal vypuštěním v Sovětském svazu 4. října 1957 prvního umělá družice Země. Využití družic pro navigaci v roce 1957 jako první navrhl prof. V.S. Šebšajevič. Tuto možnost objevil při studiu aplikací radioastronomických metod v pilotování letadel. Poté byly v řadě sovětských ústavů provedeny studie o zlepšení přesnosti navigačních určování, zajištění globálnosti, nepřetržitého používání a nezávislosti na povětrnostních podmínkách. Všechny byly použity v roce 1963 při vývojových pracích na vytvoření prvního domácího nízkooběžného systému „Cicada“. Dne 27. listopadu 1967 byla na oběžnou dráhu vynesena první domácí navigační družice Kosmos-192 (SC Cyclone), která po celou dobu své aktivní existence zajišťovala nepřetržité vyzařování radionavigačního signálu na frekvencích 150 a 400 MHz.

Systém Cicada byl uveden do provozu jako součást čtyř satelitů v roce 1979. Navigační satelity byly vypuštěny na kruhové dráhy ve výšce 1000 km, se sklonem 83° a rovnoměrným rozložením rovin podél rovníku. Systém umožňoval uživateli v průměru každých 1,5-2 hodiny vstoupit do rádiového kontaktu s jedním ze satelitů a určit plánované souřadnice jeho místa s délkou navigační relace až 5-6 minut. Navigační systém Cicada používal nevyžádaná měření vzdálenosti od zákazníka k navigačním satelitům. Spolu se zdokonalováním palubních družicových systémů a palubního navigačního vybavení byla velká pozornost věnována zpřesňování určování a předpovídání orbitálních parametrů navigačních družic.

Následně byly satelity systému Cicada vybaveny přijímacím měřícím zařízením pro detekci objektů v tísni, které jsou vybaveny speciálními radiomajáky. Tyto signály jsou přijímány satelity systému Cicada a předávány speciálním pozemním stanicím, kde jsou vypočítány přesné souřadnice nouzových objektů (lodí, letadel atd.). Satelity Cicada vybavené zařízením pro detekci nouzových satelitů tvoří systémy Cospas. Spolu s americko-francouzsko-kanadským systémem Sarsat jsou součástí jediná služba Najdi a zachraň.

Úspěšné provozování družicových navigačních systémů na nízké oběžné dráze ze strany uživatelů námořní dopravy přivedlo širokou pozornost k satelitní navigaci. Bylo potřeba vytvořit univerzální navigační systém, který splňuje požadavky všech potenciálních uživatelů: letectví, námořnictva, pozemních vozidel a kosmických lodí. Vzhledem k principům jejich konstrukce nemohly nízkooběžné systémy splnit požadavky všech uvedených skupin spotřebitelů. Nadějný navigační družicový systém druhé generace měl poskytnout spotřebiteli kdykoli možnost určit tři prostorové souřadnice, vektor rychlosti a přesný čas.

Byla zvolena struktura satelitního systému: výška oběžné dráhy navigačních satelitů byla 20 tisíc km, jejich celkový počet byl 24 zařízení. Byly vyřešeny dva problémy vytvoření navigačního systému na vysoké oběžné dráze. Prvním problémem je vzájemná synchronizace družicových časových měřítek s přesností na miliardtiny sekundy (nanosekundy). Tento problém byl vyřešen instalací vysoce stabilních palubních cesiových frekvenčních standardů s relativní nestabilitou 1*10 -13 a pozemního vodíkového standardu s relativní nestabilitou 1*10 -14 na satelitech, jakož i vytvořením zemního -založený prostředek pro porovnávání měřítek s chybou 3-5 ns. Druhým problémem bylo velmi přesné určení a predikce parametrů drah navigačních družic. Bylo řešeno s přihlédnutím k faktorům druhého řádu malosti, jako je lehký tlak, nerovnoměrná rotace Země a pohyb jejích pólů, jakož i vyloučení působení reaktivních sil na družici za letu, způsobené únikem pohonné systémy a plynová separace nátěrových hmot.

Letové zkoušky domácího navigačního systému na vysoké oběžné dráze, tzv GLONASS, byly vypuštěny v říjnu 1982 vypuštěním družice Kosmos-1413. Systém GLONASS byla uvedena do zkušebního provozu v roce 1993. V roce 1995 byla rozmístěna úplná orbitální konstelace (24 satelitů) a byl zahájen pravidelný provoz. Systém umožňuje nepřetržitou globální navigaci všech typů spotřebitelů s různé úrovně požadavky na kvalitu podpory navigace.

Snížení finančních prostředků pro vesmírný průmysl v 90. letech vedlo k degradaci orbitální konstelace GLONASS, což snižuje jeho výstupní efekt. V roce 2001 za účelem zachování a rozvoje systému schválili prezident a vláda Ruské federace řadu směrných dokumentů, z nichž hlavním je federální cílový program „Globální navigační systém“.

Generální konstruktér globálního navigačního systému GLONASS - Sergej Nikolajevič Karutin (TASS, 21.09.2015).

Struktura GLONASS

Systém GLONASS v rozšířené konfiguraci obsahuje následující komponenty:

Vesmírný komplex systému GLONASS sestávající z orbitální konstelace, nosných raket a pozemního řídícího komplexu.
Funkční doplňky, včetně rozsáhlého rozšiřujícího systému GNSS - systému diferenciálních korekcí a monitorování, jakož i regionálních a místních systémů pro monitorování a diferenciální navigaci.
Systém vysoce přesných a posteriori efemeris-časových informací.
Základní podpůrné prostředky systémů GLONASS operační definice parametry rotace a orientace Země, systém tvorby státní stupnice univerzálního koordinovaného času, geodetický základ Ruské federace.
Spotřební navigační zařízení pro civilní a speciální aplikace.

Mateřskou organizací pro vývoj a používání systému GLONASS je JSC Russian vesmírné systémy».
Hlavní organizací pro vesmírný komplex GLONASS je JSC „Information Satellite Systems“ pojmenovaná po akademikovi M.F. Rešetněv".
Operátor státu automatizovaný informační systém"ERA-GLONASS" - JSC "GLONASS".
Federálním provozovatelem sítě v oblasti plavebních činností je NP GLONASS.
Provozní nepřetržité monitorování a potvrzování charakteristik navigačního pole GLONASS provádí Informační a analytické centrum pro koordinační, časovou a navigační podporu federálního státního jednotného podniku TsNIIMash.

Složení systému GLONASS

Systém GLONASS se skládá ze tří subsystémů:

podsystémy kosmických lodí (SSC);
subsystémy kontroly a řízení (PKU);
spotřebitelské navigační zařízení (NAP).

Subsystém kosmické lodi systému GLONASS sestává z 24 družic na kruhových drahách s výškou 19 100 km, sklonem 64,8° a dobou oběhu 11 hodin a 15 minut ve třech oběžných rovinách. Oběžné roviny jsou od sebe v zeměpisné délce vzdáleny 120°. V každé orbitální rovině je umístěno 8 satelitů s rovnoměrným posunem v argumentu zeměpisné šířky 45°. V rovinách jsou navíc polohy satelitů vůči sobě posunuty argumentem zeměpisné šířky o 15°. Tato konfigurace SV umožňuje nepřetržité a globální pokrytí zemského povrchu a blízkozemského prostoru navigačním polem. Zpravidla je požadováno, aby alespoň 3-5 navigačních kosmických lodí (NSV) bylo v zóně viditelnosti spotřebitele. Kromě fungujících satelitů jsou na oběžné dráze pohotovostní satelity, které lze rychle zavést a nahradit ty neúspěšné.

Subsystém řízení a správy se skládá z System Control Center GLONASS a síť měřicích, kontrolních a monitorovacích stanic rozmístěných po celém Rusku. Mezi úkoly PKU patří kontrola správného fungování PSC, průběžné zpřesňování parametrů drah a vydávání časových programů, řídicích povelů a navigačních informací družicím.

Spotřebitelské navigační zařízení se skládá z navigačních přijímačů a zařízení pro zpracování navržených pro příjem signálů satelitní navigace. GLONASS a výpočet vlastních souřadnic, rychlosti a času.

Princip činnosti

Systémové satelity GLONASS nepřetržitě vysílají dva typy navigačních signálů: standardní navigační signál (ST) v pásmu L1 (1,6 GHz) a vysoce přesný navigační signál (HT) v pásmech L1 a L2 (1,2 GHz). Informace poskytované navigačním signálem MT jsou trvale a globálně dostupné všem spotřebitelům a poskytují je při použití přijímačů GLONASS, možnost určení:

horizontální souřadnice;
vertikální souřadnice;
složky vektoru rychlosti;
přesný čas.

Přesnost stanovení lze výrazně zlepšit, pokud se použije metoda diferenciální navigace a/nebo další speciální metody měření.

Pro určení prostorových souřadnic a přesného času je potřeba přijímat a zpracovávat navigační signály z minimálně 4 satelitů GLONASS. Při příjmu rádiových navigačních signálů GLONASS přijímač pomocí známých radiotechnických metod měří dosah do viditelné satelity a měří jejich rychlost.

Současně s měřením v přijímači automatické zpracováníčasová razítka a digitální informace obsažené v každém navigačním rádiovém signálu. Digitální informace popisují polohu daného satelitu v prostoru a čase (efemeris) vzhledem k jedinému časovému měřítku pro systém a v geocentrickém přidruženém kartézském souřadnicovém systému. Kromě, digitální informace popisuje polohu ostatních satelitů systému (almanach) ve formě keplerovských prvků jejich drah a obsahuje některé další parametry. Výsledky měření a přijaté digitální informace jsou výchozími daty pro řešení navigační úlohy určení souřadnic a parametrů pohybu. Problém navigace je řešen automaticky ve výpočetním zařízení přijímače pomocí známé metody nejmenších čtverců. Výsledkem řešení jsou tři souřadnice polohy spotřebitele, rychlost jeho pohybu a časové měřítko spotřebitele je navázáno na vysoce přesnou stupnici Universal Coordinated Time (UTC).

"ERA-GLONASS"

Systém ERA-GLONASS je domácí komplex pro rychlou reakci na dopravní nehody, určený pro automatický režim informovat záchranné složky o nehodách na dálnicích. Implementace systému pomáhá:

zlepšit situaci na silnicích;
snížit počet smrtelných dopravních nehod;
urychlit příjezd záchranářů, lékařů a dopravních inspektorů na místo události;
k zajištění přepravy cestujících a zboží.

Systém byl uveden do zkušebního provozu v roce 2014. K lednu 2018 je tímto zařízením vybaveno asi 1,5 milionu vozidel (podle oficiálních stránek provozovatele systému, JSC GLONASS).

Od roku 2018 bylo ukončeno státní financování provozovatele systému ERA-GLONASS. JSC GLONASS zcela přešel na soběstačnost.

Spustí

1982 - 1993 53 kosmická loď (SC) GLONASS, kosmodrom Bajkonur
1994–1995 18 KA GLONASS
1996–1997 žádné spouštění
25. prosince 2002 3 GLONASS
10. prosince 2003 2 GLONASS a 1 GLONASS-M
26. prosince 2004 2 GLONASS a 1 GLONASS-M
25. prosince 2005 1 družice GLONASS a 2 družice GLONASS-M, kosmodrom Bajkonur, nosná raketa Proton-K. Výsledek je úspěšný
25. prosince 2006. 3 kosmická loď GLONASS-M, kosmodrom Bajkonur, nosná raketa Proton-K. Výsledek je úspěšný
26. října 2007 3 kosmická loď GLONASS-M, kommodrom Bajkonur, nosná raketa Proton-K. Výsledek je úspěšný
25. prosince 2007. 3 kosmická loď GLONASS-M, kosmodrom Bajkonur, nosná raketa Proton-K. Výsledek je úspěšný
25. září 2008. 3 kosmická loď GLONASS-M, kosmodrom Bajkonur, nosná raketa Proton-M. Výsledek je úspěšný
25. prosince 2008. 3 kosmická loď GLONASS-M, kosmodrom Bajkonur, nosná raketa Proton-M. Výsledek je úspěšný
2. března 2010 3 Kosmická loď GLONASS-M, kosmodrom Bajkonur, nosná raketa Proton-M. Výsledek je úspěšný
2. září 2010 3 kosmická loď GLONASS-M, kosmodrom Bajkonur, nosná raketa Proton-M. Výsledek je úspěšný
5. prosince 2010 3 kosmická loď GLONASS-M, kosmodrom Bajkonur, nosná raketa Proton-M. nouzového startu
26. února 2011 1 kosmická loď GLONASS-K, kosmodrom Plesetsk, nosná raketa Sojuz-2-1B. Výsledek je úspěšný
4. listopadu 2011 1 kosmická loď GLONASS-M, kosmodrom Bajkonur, nosná raketa Proton-M. Výsledek je úspěšný
26. dubna 2013. 1 kosmická loď GLONASS-M, kosmodrom Plesetsk, nosná raketa Sojuz-2-1B. Výsledek je úspěšný
2. července 2013 3 Kosmická loď GLONASS-M, kosmodrom Bajkonur. RN "Proton-M". nouzového startu
24. března 2014 1 kosmická loď GLONASS-M, kosmodrom Plesetsk. LV "Sojuz-2.1b". Výsledek je úspěšný
14. června 2014 1 kosmická loď GLONASS-M, kosmodrom Plesetsk. LV "Sojuz-2.1b". Výsledek je úspěšný
1. prosince 2014 1 kosmická loď GLONASS-K, kosmodrom Plesetsk. LV "Sojuz-2.1b". Výsledek je úspěšný
7. února 2016 1KA GLONASS-M, kosmodrom Plesetsk. LV "Sojuz-2.1b". Výsledek je úspěšný
29. května 2016 1KA GLONASS-M, kosmodrom Plesetsk. LV "Sojuz-2.1b". Výsledek je úspěšný
22. září 2017 1KA GLONASS-M, kosmodrom Plesetsk. LV "Sojuz-2.1b". Výsledek je úspěšný
17. června 2018 1KA GLONASS-M, kosmodrom Plesetsk. LV "Sojuz-2.1b". Výsledek je úspěšný
3. listopadu 2018 1KA GLONASS-M, kosmodrom Plesetsk. LV "Sojuz-2.1b". Výsledek je úspěšný

Aplikace GNSS GLONASS

Hlavní oblasti použití GLONASS o dopravě:

pozemní navigace
silniční a železniční doprava
námořní navigace
letecká navigace
vesmírná navigace

Jak se globální navigační družicové systémy zlepšují, objevují se nové oblasti jejich použití, které zase vyžadují další zlepšování přesnosti, dostupnosti, účinnosti a spolehlivosti navigačních služeb:

organizace provoz, včetně na zpoplatněných komunikacích, platba za parkování, analýza dopravních nehod, zjišťování pojistných událostí, organizace automatického řízení silniční, stavební a zemědělské techniky, kontrola „deformace“ inženýrských staveb, synchronizace komunikačních systémů, bankovních systémů transakce, energetické systémy, systémy přepravy ropy a plynu, vysoce přesné sledování pohybu zemského povrchu, zákl. Vědecký výzkum a mnohem víc.

GLONASS dnes

K dnešnímu dni funguje vesmírná konstelace systému GLONASS jako součást 24 kosmických lodí; 23 je předchozí generace Glonass-M a jedno zařízení je nová generace Glonass-K. Na zemi je šest vozidel, to znamená, že v případě potřeby lze seskupení doplnit o požadovaný počet.

Od roku 2019 se plánuje představení další nové generace satelitu – Glonass-K2. Glonass-K2 se bude od svých předchůdců lišit větší přesností při určování svých souřadnic uživateli, dosažené díky nejnovějším chronometrům a novému typu kódových dělených signálů (CDMA), které budou přenášeny na třech frekvencích L-pásma (L1, L2 a L3). Plánuje se také podpora pro Cospas-Sarsat.

V současné době se orbitální konstelace skládá z 26 kosmických lodí, z nichž:

24 kosmických lodí se používá k určenému účelu
0 KA ve fázi vstupu do systému
0 Kosmická loď je dočasně mimo provoz kvůli údržbě
0 kosmických lodí je zkoumáno hlavním konstruktérem systému
1 kosmická loď je v orbitální rezervě
1 kosmická loď je ve fázi letových konstrukčních zkoušek

Zároveň 14 družic z konstelace operuje po období aktivní existence, další 4 družice překonají milník v příštím měsíci a půl.

Systém GLONASS je největší navigační komplex, který umožňuje sledovat polohu různých objektů. Projekt zahájený v roce 1982 se aktivně rozvíjí a zdokonaluje dodnes. Navíc se pracuje technická podpora GLONASS a přes infrastrukturu, která umožňuje používat systém vše více lidí. Jestliže se tedy v prvních letech existence komplexu navigace přes satelity využívala především při řešení vojenských problémů, dnes je GLONASS technologickým polohovacím nástrojem, který se stal povinným v životě milionů civilních uživatelů.

Globální satelitní navigační systémy

Vzhledem k technologické složitosti globálního určování polohy satelitů dnes tomuto názvu mohou plně odpovídat pouze dva systémy – GLONASS a GPS. První je ruský a druhý je plodem amerických vývojářů. Z technického hlediska je GLONASS komplex specializovaného hardwaru umístěného jak na oběžné dráze, tak na zemi.

Pro komunikaci se satelity se používají speciální senzory a přijímače, které čtou signály a na jejich základě tvoří údaje o poloze. K výpočtu časových parametrů se používají speciální, které slouží k určení polohy objektu s přihlédnutím k vysílání a zpracování rádiových vln. Snížení chyb umožňuje spolehlivější výpočet parametrů polohování.

Funkce satelitní navigace

Rozsah úkolů globálních družicových navigačních systémů zahrnuje určování přesné polohy pozemních objektů. Kromě geografické polohy vám globální navigační satelitní systémy umožňují zohlednit čas, trasu, rychlost a další parametry. Tyto úkoly jsou realizovány pomocí satelitů umístěných na různých místech nad zemským povrchem.

aplikace globální navigace používané nejen v dopravním průmyslu. Družice pomáhají při pátracích a záchranných operacích, geodetických a stavebních pracích a také koordinaci a údržbě dalších vesmírných stanic a vozidel. Vojenský průmysl také nezůstává bez podpory systému takových cílů zajišťuje bezpečný signál určený speciálně pro autorizovanou techniku Ministerstva obrany.

systém GLONASS

Systém začal plnohodnotně fungovat až v roce 2010, i když pokusy o zavedení komplexu do aktivní práce byly prováděny od roku 1995. V mnoha ohledech byly problémy spojeny s nízkou životností použitých satelitů.

V současné době je GLONASS 24 satelitů, které operují na různých místech oběžné dráhy. Obecně může být navigační infrastruktura reprezentována třemi komponentami: řídicím komplexem (zajišťuje řízení konstelací na oběžné dráze) a také uživatelským navigačním hardwarem.

24 satelitů, z nichž každý má svou konstantní výšku, je rozděleno do několika kategorií. Každá polokoule má 12 satelitů. Pomocí družicových drah se nad zemským povrchem vytváří mřížka, díky jejímž signálům se určují přesné souřadnice. Kromě toho má satelit GLONASS několik záložních zařízení. Jsou také každý na své vlastní oběžné dráze a nezahálí. Mezi jejich úkoly patří rozšiřování pokrytí v určité oblasti a nahrazování vadných satelitů.

GPS systém

Americkou obdobou GLONASS je systém GPS, který také začal fungovat v 80. letech, ale až od roku 2000 umožnila přesnost určení souřadnic jeho široké rozšíření mezi spotřebitele. K datu GPS satelity zaručují přesnost do 2-3 m. Zpoždění ve vývoji navigačních schopností bylo dlouho způsobeno umělým omezením určování polohy. Přesto jejich odstranění umožnilo určit souřadnice s maximální přesností. I při synchronizaci s miniaturními přijímači je dosaženo výsledku odpovídajícímu GLONASS.

Rozdíly mezi GLONASS a GPS

Mezi navigačními systémy je několik rozdílů. Rozdíl je zejména v povaze uspořádání a pohybu satelitů po drahách. V komplexu GLONASS se pohybují po třech rovinách (osm satelitů pro každou) a systém GPS zajišťuje práci v šesti rovinách (asi čtyři na rovinu). Ruský systém tedy poskytuje širší pokrytí pozemského prostoru, což se projevuje i vyšší přesností. Krátkodobá „životnost“ tuzemských satelitů však v praxi neumožňuje využít plný potenciál systému GLONASS. GPS si zase zachovává vysokou přesnost díky nadbytečnému počtu satelitů. Přesto ruský komplex pravidelně zavádí nové satelity, a to jak pro cílené použití, tak jako záložní podporu.

Aplikujte také různé metody kódování signálu - Američané používají kód CDMA a v GLONASS - FDMA. Při výpočtu údajů o poloze podle přijímačů poskytuje ruský satelitní systém složitější model. V důsledku toho použití GLONASS vyžaduje vysokou spotřebu energie, která se odráží v rozměrech zařízení.

Co umožňují schopnosti GLONASS?

Mezi základní úkoly systému patří určení souřadnic objektu schopného interakce s GLONASS. GPS v tomto smyslu plní podobné úkoly. Vypočítávají se zejména parametry pohybu pozemních, mořských a vzdušných objektů. Během několika sekund může vozidlo vybavené vhodným navigátorem vypočítat charakteristiky svého vlastního pohybu.

Zároveň se používání globální navigace již stalo povinným pro určité kategorie dopravy. Jestliže v roce 2000 souviselo rozšíření satelitního určování polohy s ovládáním určitých strategických objektů, dnes jsou přijímače vybaveny lodě a letadla, veřejná doprava atd. V blízké budoucnosti bude povinné poskytování navigátorů GLONASS pro všechna soukromá auta. není vyloučeno.

Jaká zařízení fungují s GLONASS

Systém je schopen poskytovat nepřetržitou globální službu všem kategoriím spotřebitelů bez výjimky, bez ohledu na klimatické, územní a časové podmínky. Stejně jako služby systému GPS je i navigátor GLONASS poskytován zdarma a kdekoli na světě.

Mezi zařízení, která mají schopnost přijímat satelitní signály, zahrnují nejen palubní navigační pomůcky a GPS přijímače, ale také Mobily. Údaje o poloze, směru a rychlosti jsou odesílány na speciální server prostřednictvím sítí GSM. Při využití schopností satelitní navigace pomáhá speciální program GLONASS a různé aplikace kteří manipulují s mapami.

Kombinované přijímače

Územní rozšíření družicové navigace vedlo ke sloučení obou systémů z pohledu spotřebitele. V praxi jsou zařízení GLONASS často doplněna GPS a naopak, což zvyšuje přesnost určování polohy a časových parametrů. Technicky je to realizováno pomocí dvou senzorů integrovaných do jednoho navigátoru. Na základě této myšlenky jsou vyráběny kombinované přijímače, které pracují současně se systémy GLONASS, GPS a souvisejícím zařízením.

Taková symbióza kromě zlepšení přesnosti určení umožňuje sledovat polohu, kdy satelity jednoho ze systémů nejsou zachyceny. Minimální počet orbitálních objektů, jejichž „viditelnost“ je nutná pro provoz navigátoru, jsou tři jednotky. Pokud se tedy stane například nedostupný program GLONASS, pak přijdou na pomoc gps satelity.

Ostatní satelitní navigační systémy

Evropská unie, stejně jako Indie a Čína, rozvíjejí projekty, které se svým rozsahem podobají GLONASS a GPS. plánuje implementovat systém Galileo sestávající z 30 satelitů, který bude dosahovat nepřekonatelné přesnosti. V Indii se plánuje spuštění systému IRNSS, fungujícího prostřednictvím sedmi satelitů. Navigační komplex je orientován na domácí použití. Systém Compass od čínských vývojářů by se měl skládat ze dvou segmentů. První bude zahrnovat 5 satelitů a druhý - 30. Podle toho autoři projektu předpokládají dva formáty služeb.