Вы знаете, как работает GPS? Все о спутниковой навигации. Отличия от ГЛОНАСС

Как работает GPS? Спутниковая навигация, охватывающая весь земной шар, используется не только в авиации или навигации, но и в обширных научных исследованиях или в процессах мониторинга земных физических явлений.

GPS - основная информация

Что такое GPS - и как он работает? Этот акроним означает глобальную спутниковую навигационную систему, основанную в основном на американских технологиях. Прорывным открытием для спутниковых технологий стал эксперимент Уильяма Гайера и Джорджа Вайффенбаха. Из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Наблюдая за радиосигналами, посылаемыми советским спутником Спутник-1, ученые продемонстрировали способность спутниковых волн точно определять местоположение объектов в космосе. На основе этого исследования в 1964 году была создана TRANSIT - первая оперативная навигационная система, изначально предназначавшаяся исключительно для военных целей. Углубленный анализ работы TRANSIT позволил усовершенствовать технологию - результатом стал запуск программы GPS NAVSTAR, которая продолжается и по сей день, с 1973 года. В настоящее время спутники поддерживают не только американский GPS, но и российские (ГЛОНАСС). И китайские (Beidou) устройства расположены на средней орбите вокруг Земли и контролируются институтами Европейского Союза (Galileo).

Принцип работы системы GPS

Для передачи сигнала в навигационных системах необходимы передатчик (спутник) и приемник (каждое устройство оснащено локатором - например, смартфон). Приемник получает от спутника информацию о метках времени, на основе которых рассчитывается его положение в реальном времени. Система GPS разделена на три сегмента: 1. Космический - состоит из 31 (24 рабочих и других резервных) спутника, вращающихся вокруг Земли по маршруту шести орбит (по состоянию на 15 июня 2021 г.). В космическом сегменте находятся спутники в состоянии покоя или в процессе вращения. 2. Наземный - в его состав входят все станции наблюдения и управления элементами космического сегмента, а также научно-исследовательские и вспомогательные учреждения. 3. Пользовательский - совокупность всех устройств, оснащенных приемниками спутникового сигнала. Благодаря передатчикам ученые могут проводить исследования топографии и миграции видов, а также анализировать вулканы, воздушные и водные массы (включая снег). Данные, собираемые на постоянной основе, могут использоваться в системах раннего предупреждения об угрозах и стихийных бедствиях, таких как землетрясения или наводнения.

GPS и ГЛОНАСС - сравнение

ГЛОНАСС «Глобальная Навигационная Спутниковая Система» - устройство спутниковой навигации, идентичное GPS, разработанное в России. Начало работы над системой относится к временам СССР, и с тех пор были опубликованы четыре ее версии: 1. ГЛОНАСС - 1982-2005 гг. 2. ГЛОНАСС-М - 2003 г., 3. ГЛОНАСС-К1 - 2011 г., 4. ГЛОНАСС-К2 - 2015, Кроме того, в настоящее время разрабатывается система ГЛОНАСС-В , запуск которой запланирован на 2023–2025 годы. Основное различие между системами GPS и ГЛОНАСС - это зависимость кодировки и частоты сигналов, по которым они работают. Спутники GPS передают на одних и тех же частотах, но используют разные кодировки, в то время как ГЛОНАСС делает с точностью до наоборот: российские спутники используют унифицированное кодирование с разными частотами. Благодаря этим решениям спутники, расположенные на одной орбитальной плоскости, могут связываться друг с другом. Помимо этого принципа и незначительных различий в пределах погрешности определения местоположения, GPS, несмотря на его немного лучшую способность слежения , менее способен справляться с экстремальными широтами, чем ГЛОНАСС . Таким образом, данные ГЛОНАСС являются надежным дополнением к системе GPS в условиях, когда трудно точно определить положение объекта (например, между высокими зданиями).

Способы улучшения качества сигнала GPS

Лучше всего сигнал GPS работает на открытом воздухе и по возможности без высоких препятствий. Любые возможные испытания устройства лучше проводить на открытом воздухе, при хорошей видимости и ясном небе. Факторами, которые негативно влияют на качество и скорость передачи данных в случае устройств и приложений GPS, являются другие службы, которые одновременно используют процессор или сеть: например, соединение Bluetooth или звонки. Для улучшения покрытия GPS стоит запустить поддержку сети Wi-Fi - современная технология WPS (определение местоположения сети Wi-Fi) позволяет осуществлять точный поиск устройств.исходя из наличия точек доступа и беспроводных точек доступа. Система спутниковой навигации GPS - одно из важнейших достижений современных телекоммуникаций. Сеть орбитальных передатчиков неоценима как в широко понимаемом транспорте, так и в связи с различными научными исследованиями. Более того, сотрудничество американской системы с европейским эквивалентом GPS (система Galileo), запущенным в 2016 году, делает навигационные данные еще более точными.