Навигационные спутниковые системы прошлого, настоящего и будущего. GPS и ГЛОНАСС

Принцип определения координат по расположению спутников у всех навигационных систем, по большому счету, идентичен. Определение местоположения осуществляется путём измерения расстояний до объекта от точек с известными координатами — спутников. Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала от посылки его спутником до антенны приёмника. То есть, для определения трёхмерных координат GPS-приёмнику нужно знать расстояние до трёх спутников и время самой спутниковой системы.
Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 50-е годы. В тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские учёные во главе с Ричардом Кершнером, наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если Вы точно знаете свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты. Идея безумно полезна для определения координат наземных, водных, воздушных объектов и т.д.
Реализована она была через 20 лет. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г США, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., На сегодняшний день существует несколько навигационных систем. Самая распространенная, удобная и открытая для гражданского пользования система GPS (Global Positioning System), разработанная, эксплуатируемая Министерством Обороны США.
Первоначально GPS — глобальная система позиционирования, разрабатывалась как чисто военный проект. Но после того, как в 1983г. был сбит вторгшийся в воздушное пространство Советского Союза самолёт Корейских Авиалиний с 269 пассажирами на борту, президент США Рональд Рейган разрешил частичное использование системы навигации для гражданских целей. Но точность была уменьшена специальным алгоритмом.
Понятно, что военные и гражданские сегменты спутниковой системы определения координат разделены и, в частности, в военном сегменте передача данных закодирована. Недостатками системы GPS для гражданского использования является полная зависимость от Министерства Обороны США, так, например, гражданский сегмент спутниковой системы во время боевых действий в Ираке был полностью отключен. Для нас с Вами также немаловажным является тот факт, что спутники (хотя три) Должны находится в прямой видимости GPS приемника (их, кстати на рынке представлено достаточно много: и GPS навигаторы, и трекеры, трекфоны, огромное количество адаптированных картографических программ.), но так или иначе необходимость прямой видимости влечет за собой не точности и иногда невозможность определения местонахождения в подвалах, тоннелях, в глубине квартиры внутри железобетонного здания.
Спутники излучаю сигналы в системе GPS на частотах 1575,42 МГц, 1227,60 МГц, а последние модели на частоте 1176,45 МГц. Полное покрытие земного шара осуществляется 24 спутниками (включая приполярные области), но общее количество спутников GPS составляет около 31 на случай сбоев и для увеличения точности расчетов. Точность определения координат при благоприятных условиях составляет 3-5 метров.

Нашим ответом американской системе навигации является система определения координат ГЛОНАСС - Глобальная Навигационная Спутниковая Система
Принцип измерения координат тот же самый что и у системы GPS. Но количество действующих спутников составляет 18, что достаточно для покрытия Российской территории. Есть план довести количество до 30 штук. Первый спутник ГЛОНАСС был выведен Советским Союзом на орбиту 12 октября 1982 года Впервые потребительские спутниковые навигаторы, рассчитанные на совместное использование ГЛОНАСС и GPS, поступили в продажу 27 декабря 2007 года — это были спутниковые навигаторы Glospace.
Точность определения местонахождения около 50 метров.
Существуют и специализированные спутниковые системы. Со времен Советского Союза с 1971 поддерживается в несколько рабочем состоянии самая первая морская навигационная система Циклон. Конечно по характеристикам и точности она уступает современным системам навигации. Для нормального функционирования системы требуется поддержание на орбите группировки из 6 спутников «Парус». Аппаратура, используемая на этой серии спутников, позволяет определять координаты на плоскости с точностью до 80—200 метров. Гражданским вариантом Циклона является морская навигационная группировка спутников Цикада.
Приёмная аппаратура «Шхуна» обеспечивает определение положения судна с точностью 50-100 метров
А вот в Китае тоже создали свою систему спутниковой навигации Бэйдоу (в переводе северный ковш ( иначе большая медведица)) На 2000 г. включала в себя 2 спутника, расположенных на геостационарной орбите, и обеспечивала определение географических координат в Китае и на соседних территориях.

Из проектируемых спутниковых систем стоит отметить Галилео и IRNSS. Галилео - европейский проект спутниковой системы навигации. Европейская система предназначена для решения навигационных задач для любых подвижных объектов с точностью менее одного метра. Ныне существующие GPS-приёмники не смогут принимать и обрабатывать сигналы со спутников Галилео, хотя достигнута договорённость о совместимости и взаимодополнению с системой NAVSTAR GPS третьего поколения. Помимо стран европейского сообщества достигнуты договорённости на участие в проекте с государствами — Китай, Израиль, Южная Корея, Украина и Россия. Кроме того, ведутся переговоры с представителями Аргентины, Австралии, Бразилии, Чили, Индии, Малайзии. Ожидается, что Галилео войдёт в строй в 2013, когда на орбиту будут выведены все 30 запланированных спутников (27 операционных и 3 резервных).

Индийская региональная навигационная спутниковая система IRNSS будет обеспечивать только региональное покрытие самой Индии и частей сопредельных государств. Общее количество спутников системы IRNSS: 7. Проектная дата завершения работ: 2011 год.

Вернуться к статьям