Наличием навигатора даже в бюджетном смартфоне сегодня никого не удивить.

Мы привыкли использовать GPS для поиска нужного адреса или для определения своего местоположения. GPS - аббревиатура от английских слов Global Positioning System. Именно так называется самая первая и самая известная , которая была разработана в США. С 2000 года она стала доступна для гражданского населения всех стран, хотя до этого времени работала исключительно на военные структуры.

Ее популярность настолько велика, что геолокацию наших смартфонов в повседневной жизни мы все-равно называем GPS, хотя в настоящее время используем сигналы и от других систем - российской ГЛОНАСС и . Сегодня мы поговорим о ГЛОНАСС.

История ГЛОНАСС

Разработка ГЛОНАСС началась в Советском Союзе в 1976 году, а с 1986 года стартовали летные испытания первых спутников и их макетов. В конце 90-х годов XX века эти работы приостановились из-за недостатка финансирования.

В 2001 году Российская Федерация вновь взяла курс на запуск собственной навигационной системы, приняв федеральную программу «Глобальная навигационная система». К 2010 году общее количество спутников ГЛОНАСС на орбите составило 26 штук - они обеспечили полное покрытие планеты.

ГЛОНАСС в смартфонах

Вслед за запуском полного функционирования ГЛОНАСС российский провайдер сотовой связи МТС в 2011 году представил свой смартфон с одноименным названием, сделав акцент на поддержку отечественной спутниковой системы. Сам телефон признания не получил, зато известные производители гаджетов стали реализовывать возможность приема сигналов от российских спутников.

Первой после МТС это сделала корпорация Apple, а вслед за ней - Nokia и Samsung. Правда, для рядового пользователя это осталось практически незаметным, так как у большинства смартфонов в меню отсутствуют кнопки, непосредственно связанные с ГЛОНАСС. В большинстве из них включение и настройка спутникового модуля стало осуществляться через пункт меню «Геоданные», в то время как раньше он назывался «GPS».

Навигационные приложения при запуске стали обнаруживать больше спутников с доступным сигналом, а точность местонахождения на карте повысилась в разы. Сам процесс поиска спутников значительно ускорился.

GPS или ГЛОНАСС

К счастью, в повседневной жизни такой выбор делать не нужно, так как геопозиционирование в смартфонах определяется теми спутниками, сигнал от которых сильнее в данный момент времени. Сравнивая эти две системы геолокации, будет сложно сказать, какая из них лучше. Если оценивать точность определения местонахождения, то GPS делает это достовернее - погрешность составляет 1,5 метра, в то время как у ГЛОНАСС - 2,5 метра. Но этот показатель относителен, так как в разное время и в разных местностях может меняться.

Что касается стабильности сигналов, то в северных широтах ГЛОНАСС опережает GPS, так как американская спутниковая система ориентирована на умеренные и экваториальные пояса. В целом, удобно, что в смартфонах GPS и ГЛОНАСС работают одновременно. Как говорится, одна голова хорошо, а две лучше.

Чтобы узнать в зоне действия каких спутников мы находимся, рекомендуем установить одно из приложений с Google Play, например «GPS Info», «GPS test» или «GPS Status». Они осуществляют мониторинг доступных спутников, их количества, названия спутниковых систем и силу сигнала.

Сегодня политическую ситуацию в мире нельзя назвать стабильной. Если США наложит запрет на использование GPS, то у нас есть отличная альтернатива - отечественная система ГЛОНАСС.

Без развитой сферы телекоммуникаций, представить современный мир уже невозможно. Как нельзя заставить людей пользоваться керосиновыми лампами, когда вокруг электрическое освещение, так нельзя их заставить перестать пользоваться интернетом, спутниковым телевидением и навигаторами. В этой статье мы рассмотри некоторые вопросы, касающиеся спутниковых систем глобального позиционирования, применяемые для навигаторов, в том числе и автомобильных GPS и ГЛОНАСС. В итоге, немного узнав о каждой из этих систем, вы сможете выбрать лучшую для себя альтернативу, при покупке автомобильного навигатора.

О системам спутникового позиционирования GPS и ГЛОНАСС

Хотя эпоха Великих географических открытий давно минула, тем не менее, проблема точного определения географических координат того или иного объекта, подвижного или неподвижного, была сложной математической задачей со многими неизвестными. Развитие космической отрасли, широкое применение искусственных спутников Земли, сначала для передачи простой текстовой информации, затем все более сложных и крупных информационных массивов, сподвигло ученых на разработку систем определения наземных координат объектов с помощью искусственных спутников Земли. Конечно, решение и этой задачи не было тривиальным. Но здесь на помощь пришла компьютерная техника, которая во много раз ускорила процессы вычисления и учета множества параметров при определении географических координат объектов. Первыми заказчиками подобных систем выступили военные – куда же без них. Они должны были точно знать расположение, сначала только ядерных объектов, как противника, так и своих, самолетов-ракетоносцев, ядерных подводных лодок, а теперь уже дошло до определения местоположения каждого солдата на поле боя.
Но, такое положение дел не могло длиться долго, и уже в новом тысячелетии военные вынуждены были открыть системы для гражданского применения. Очень быстро были разработаны бытовые навигаторы, в том числе и автоомбильные, с достаточной точностью показывающие ваше положение в том или ином месте земного шара. Но, сразу необходимо сказать, что точность, определения координат используемых в гражданском и военном секторах систем позиционирования различаются, и достаточно сильно.
Системы глобального позиционирования нашли применения в логистике, породив новое ее направление – телематику. Второе направление – это системы глобального аварийного оповещения. Кроме того, системы позиционирования крайне важны в геодезии, картографии, землеустройстве и в других отраслях. Ну, и бытовое применение – это навигаторы, которые можно использовать не только в автомобиле, но и просто передвигаясь пешком по незнакомому городу и т.д.
На данный момент разработано несколько глобальных систем позиционирования. Но из них можно выделить три – Это американская GPS, российская ГЛОНАСС, европейская Galileo. Кроме того, Китай и Индия, также разрабатывают свои системы позиционирования, чтобы не зависеть от американцев, которые могут снижать точность определения объекта, или вообще выключать трансляцию сигналов в определенных районах. Прецеденты уже были.

О системе GPS для навигаторов

GPS расшифровывается как Global Positioning System, или по-русски - система глобального позиционирования. Как и любая система позиционирования, GPS состоит из космического сегмента, составляющего на данный момент более тридцати спутников, системы наземных командных комплексов, контролирующих космический сегмент, и, собственно, приемников, находящихся у потребителей.
Мы не будем вдаваться в технические подробности функционирования систем, а просто расскажем об общих понятиях. Спутники вращаются в шести плоскостях, на удалении от поверхности Земли, примерно, 20 000 км. Спутники транслируют два вида сигналов: с C/A- кодом, это общедоступный сигнал, и P-кодом, код с протекцией. P-код, примерно, в 10 раз точнее общедоступного сигнала. Доступ к сигналу с Р-кодом, может дать военное ведомство США. У этого кода высокая степень шифрования, так что зря раскрывать шифр никто не будет.

Как работает GPS

Спутники, входящие в систему, постоянно излучают сигнал на земную поверхность. Навигатору, чтобы определить точку своего нахождения, необходимо вычислить три координаты и учесть различие временных шкал и спутника и навигатора. Как правило, для компенсации ошибок используются сигналы с четырех спутников, хотя могут использоваться сигналы и с большего числа спутников. Захватив сигнал спутников навигатор выделяет из него С\А последовательность, сравнивает со своими параметрами и строит трехмерную картину относительно спутников. При этом необходима постоянная синхронизация сигнала со спутника. Точность измерения также зависит от расположения спутников, от которых принимается сигнал. Если они, к примеру, находятся все в северном и западном сегментах, то правильную триангуляцию (сеть опорных геодезических пунктов) построить будет нельзя.

О системе ГЛОНАСС для навигаторов

К сожалению, времена перестройки и перехода к новой экономической формации задержали развитие подобной системы в нашей стране. В целом мы сейчас отстаем в развитии системы. В космическом сегменте меньше спутников, программное обеспечение микропроцессоры, производящие вычисления, также не самые передовые. И к тому же был упущен момент когда рынок требовал навигаторов, а наша промышленность их предоставить потребителям не смогла. Поэтому в ходу словосочетании джипиэс-навигатор, а не глонасс-навигатор.
Глонассовские спутники излучают две частоты. Одна называется частотой стандартной точности, вторая частота повышенной точности. Как вы сами понимаете, вторая частота, служит для нужд военных и спецслужб. Принцип работы системы, тот же самый, так, что мы повторяться не будем.
ГЛОНАСС обеспечивает следующие параметры: - точность в горизонтальных координатах 50-70 метров - точность в вертикальных координатах 70 метров - определение вектора движения до 15 см\с Конечно, это максимальные показатели погрешности. При благоприятных условиях, они могут быть лучше в 2-3 раза. Показатели не хуже американских. К примеру, в GPS, погрешность точности координат может достигать 100 м. Спутники располагаются в трех плоскостях, под углом 120 градусов. У американцев 6 плоскостей, со сдвигом 60 градусов. ГЛОНАСС более эффективен в высоких широтах, где находится большая часть нашей страны, GPS - в средних широтах. Каждый создавал систему под себя.

Какой навигатор лучше GPS или ГЛОНАСС?

Главное, что сдерживает развитие и распространение ГЛОНАСС-навигаторов – это слабое картографическое обеспечение. Без четких, правильно составленных карт навигатор – бесполезная игрушка. К сожаление, картографическое обеспечение всегда было прерогативой военных, и часто было покрыто завесой секретности. Сейчас мы за это расплачиваемся. Конечно, есть какие-то исключения, но основная масса территории страны должна быть доступна на картах для гражданских навигаторов. На сегодняшний момент это самая большая проблема для навигаторов ГЛОНАСС, которая и сдерживает их реализацию для гражданских и делает их менее привлекательными для общего использования. Остается с надежей «смотреть в будущее», и надеется на то, что даже гражданское население нашей страны не будет зависеть от слаженной работы, но все же американских спутников.

Разработки российской спутниковой навигационной системы, как и в случае с американским GPS, были начаты еще в 70-х годах прошлого века. ГЛОНАСС – это аббревиатура от «Гло бальная на вигационная с путниковая с истема». Если несколько лет назад основная доля ее упоминаний была связанна с запусками новых сателлитов на орбиту (как удачных, так и не очень) и шуток по этому поводу, то состоянием на конец 2015 года можно констатировать: ГЛОНАСС работает.

Первым смартфоном, поддерживающим навигационную систему ГЛОНАСС, стала российско-китайская модель «МТС 945», представленная в 2011 году. Он не получил популярности из-за слабой функциональности и завышенной стоимости. Другие производители не стали тянуть время, и начали сами встраивать в свои устройства приемники ГЛОНАСС. Поддержкой российской навигационной системы с 2011 года оснащаются многие продукты Apple, Samsung, Xiaomi, Lenovo, Nokia и другие.

Ситуацию значительно упростило то, что большинство производителей смартфонов не занимаются разработкой и производством чипсетов, радиомодулей и других высокотехнологичных узлов, а закупают готовые чипы у таких гигантов, как Qualcomm, Samsung или Mediatek. Поэтому, когда очередной чипсет Exynos или Snapgragon обзаводится поддержкой ГЛОНАСС, все устройства, построенные на его базе, теоретически получают поддержку российской системы навигации.

Как проверить поддержку ГЛОНАСС

К сожалению, наличие теоретической поддержки не всегда означает таковую на практике. Не все спешат реализовывать потенциал железа своего продукта на все 100%. Нередко это делается для того, чтобы сильнее акцентировать разницу между бюджетными и более дорогими смартфонами, построенными на похожем железе. Поэтому узнать, поддерживает ли ваше устройство ГЛОНАСС – необходимо установить на смартфон бесплатную программу AndroiTS GPS Test Free. Она, как и следует из названия, предназначена для тестирования навигационных возможностей мобильной техники.

Запустив программу (при включенной в самом смартфоне навигации, разумеется) и будучи на открытом воздухе, вы можете наблюдать, как она находит навигационные спутники. Сателлиты американской GPS будут отмечены звездно-полосатым флагом США, а российской, соответственно, триколором. Конечно, на улицу можно и не выходить, но столь компактное устройство как смартфон, оснастить мощным приемником невозможно. Многие девайсы через толстые стены и перекрытия сигналы спутников ловит ну очень плохо.

Как пользоваться ГЛОНАСС

Для того, чтобы пользоваться ГЛОНАСС, никаких специальных действий производить не надо. Большинство навигационного программного обеспечения для смартфонов по умолчанию поддерживает работу с ним. Если такой софт в вашем девайсе установлен «из коробки» - при запуске он автоматически будет соединяться со спутниками и ГЛОНАСС, и GPS. Если программы для навигации на борту нет – можно скачать из «маркета» тот же GoogleMaps или «Яндекс.Карты».

Зачем это нужно

Покрытие спутников обеих навигационных систем сегодня хоть и отличается достаточной плотностью, обеспечить одинаково точное определение местоположения в разных точках планеты невозможно. В одних местах лучше ловит GPS, в других – ГЛОНАСС. Поддержание связи сразу с двумя системами позволяет уменьшить количество «мертвых зон», где уверенного приема одной из них нет.

Стоит отметить, что GPS более корректно определяет местоположение в умеренных и экваториальных широтах, где ГЛОНАСС не отличается высокой точностью. В то же время, российская навигационная система увереннее чувствует себя в северных регионах планеты. В любом случае, комбинация сигналов от обеих из них – это однозначно плюс.

ГЛОНАСС – (аббр.: глобальная навигационная спутниковая система). Уже из самого названия этой системы становится понятно, что, во-первых, она охватывает всю поверхность земного шара (то есть является глобальной). Во-вторых, основными её задачами являются навигация и позиционирование, то есть определение с максимально возможной точностью местоположения любого объекта и времени. И, в-третьих, эта система использует в своей работе сигналы со спутника (точнее, одновременно с нескольких спутников).

История появления ГЛОНАСС.

Необходимость в разработке собственной системы навигации стала очевидной для советского руководства в начале 80-х годов двадцатого века. К тому времени американцы уже активно разворачивали свою систему GPS и отчётливо просматривались все преимущества её использования в военных целях.

В конце 1982 года на геостационарную орбиту был выведен первый спутник системы ГЛОНАСС.

Развитие орбитальной группировки спутников пришлось на трудное для страны время (перестройка, распад СССР, «лихие» 90-е). Именно поэтому необходимое для полноценного функционирования системы количество орбитальных аппаратов было сформировано только в начале 21 века. Тогда же сигналы со спутников стали доступны и устройствам гражданского назначения.

На данный момент на орбите находятся не только постоянно действующие спутники, но и аппараты, находящиеся в резерве и готовые в любую минуту заменить вышедшие из строя. На сегодняшний день точность определения местоположения объекта составляет несколько метров. После вывода на орбиту аппаратов для корректировки сигнала ожидается повышение точности позиционирования до 1 метра. К 2020 году точность определения координат не должна быть больше 0,6 метра, в последующем это значение должно уменьшиться до 0,1 метра.

Принцип действия системы ГЛОНАСС.

Для полного покрытия поверхности Земли спутниковым сигналом необходимо наличие на орбите 24 космических аппаратов. Каждый объект навигации должен постоянно «видеть» сигналы не менее чем четырёх спутников. Причём три из них будут отвечать за определение точного местоположения, а четвёртый – за определение времени. Большее количество спутников способно повысить точность позиционирования.

Ответ на вопрос, почему количество спутников при определении положения объекта должно быть не меньше трёх, даёт элементарная математика. Приёмное устройство способно с высокой степенью точности определить расстояние до спутника по его сигналу. По сигналам трёх спутников вычисляются три разные расстояния до одного и того же объекта.

Координаты всех космических аппаратов системы навигации известны. Именно соотношение координат спутников, участвующих в измерении, и расстояний от них до объекта позволяет весьма точно определить положение этого объекта на земной поверхности.

Естественно, если в поле зрения приёмника будет большее количество спутников, и в расчётах будет участвовать большее количество параметров, то точность от этого только возрастёт.

В чём отличие GLONASS от GPS.

Американская система позиционирования GPS и российская система ГЛОНАСС принципиально ничем друг от друга не отличаются. Они построены на одних и тех же физических и математических законах и используют похожее оборудование.

Появление фактически одинаковых систем (весьма дорогостоящих) в разных странах вызвано в основном необходимостью полной независимости в военной сфере.

Американская система GPS на сегодняшний день обладает чуть большей точностью в определении местоположения объекта. Разница в точности невелика и принципиального влияния на работу не оказывает.

Преимуществом GLONASS является более уверенная работа по определению координат объектов в высоких широтах Северного полушария. Объясняется это тем, что вся система создавалась именно для России.

Ещё одним отличием системы ГЛОНАСС от GPS является большая стабильность положения космических аппаратов на орбите. Это избавляет российскую группировку спутников от регулярной коррекции положения. Данная характеристика более важна для специалистов и никакого влияния на работу всей системы она не оказывает.

Применение системы ГЛОНАСС в устройствах гражданского назначения

Навигационная система ГЛОНАСС, создававшаяся главным образом для военных нужд, в последнее время широко используется и в «мирных» целях.

• Навигационные устройства (автомобильные, морские, пешеходные и так далее) являются самыми распространёнными потребителями услуг системы ГЛОНАСС. Благодаря разработанным навигационным программам и составленным компьютерным картам стало возможным не только определять существующее местоположение объекта, но и рассчитывать необходимые маршруты следования и отображать их на виртуальных картах. В качестве дополнительных параметров маршрутов могут рассчитываться время в пути, время прибытия, пройденное расстояние и так далее. Практически все современные навигаторы могут работать с системой ГЛОНАСС.
• Для поддержка ГЛОНАСС является способом придания дополнительной достоверности фиксируемым событиям. Соответствующее программное обеспечение позволяет отображать на видео точные координаты объекта и время. Для транспортных средств возможно также отображение скорости движения.
• с модулем ГЛОНАСС могут выявлять системы фиксации нарушений ПДД по базам данных координат мест их установки. Преимуществом такого способа предупреждения является его высокая точность. Кроме того, некоторые комплексы ГИБДД, иначе как по координатам, выявить не получится.

Широкое распространение получили устройства, способные принимать и обрабатывать сигналы как от спутников системы GPS, так и ГЛОНАСС. Этим достигается увеличение точности предоставляемых сведений и более уверенная и надёжная работа всего устройства.

Видео о принципах работы самых крупных в мире навигационных систем.

Что GPS предназначены для одной и то же цели — определить время и место с максимальной точностью. И по сути — это одно и тоже, только созданы были в разных странах. Углубимся в историю…

Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 50-е годы. Суть ее заключалась в том, что, если точно знать свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты.

Реализована эта идея была через 20 лет. Первый тестовый спутник был выведен на орбиту 14 июля 1974 года США, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., таким образом, встала на вооружение. Стало возможным использовать GPS для точного наведения ракет на неподвижные, а затем и на подвижные объекты в воздухе и на земле.

В СССР тогда немного задержались и начали создавать систему ГЛОНАСС только спустя 8 лет — в 1982, 12 октября был выведен первый ГЛОНАСС спутник. Несмотря на такое опоздание, система окончательно вышла на рабочий режим в 1995 году, чуть позже американцев. Вследствие недостаточного финансирования, а также из-за малого срока службы, число работающих спутников сократилось к 2001 году до 6. Но сейчас, благодаря Владимиру Владимировичу Путину, орбитальная группировка спутников ГЛОНАСС практически полностью восстановлена.

Так, спутники есть, что происходит дальше? А дальше сигнал, который излучают спутники, принимается устройством, например, навигатором в Вашем автомобиле. Для того, чтобы приемник смог точно определить свое местоположение, ему необходимо «выловить» на небосводе не менее 4-х спутников. Почему 4? Здесь немного геометрии. Представим шар, это будет наша планета. Теперь точку на расстоянии от искомого шарика — это наш спутник. По спутниковому сигналу приемник определяет точное расстояние до спутника (только расстояние, не более того). Теперь представим, какую форму примет то множество точек на шарике, которые находятся на заданном расстоянии от точки? Верно, это будет круг! То есть, если будет всего один спутник, то мы увидим кучу вероятных месторасположений в виде пояса на планете. Это нам ни к чему.

Добавим второй спутник, то есть вторую точку под углом в 120 градусов (это угол между орбитами спутников ГЛОНАСС, три орбиты — 360, то есть весь круг, в GPS — 6 орбит, угол 60). Добавили? Отлично, снова получили расстояние до спутника, то есть еще один круг, при наложении на первый круг мы получим две общие точки, там, где круги пересеклись. Уже лучше, но все равно недостаточно.

Ставим третий спутник, получаем расстояние, еще круг и… Ура! Мы получили ту самую искомую точку на плоскости. Но, позвольте, а зачем нам четвертый спутник? А с четвертого мы получим точное время, по которому вычислим географическое положение трех первых спутников и, соответственно, узнаем точные координаты нашего приемника, то есть нас.

Надеюсь, не слишком мудреное описание. Если не совсем понятно, советую взять теннисный мячик и 3 резинки для волос. Положите их на мячик и поэкспериментируйте, попробуйте передвинуть одну из резинок, в общем, этот нехитрый прием поможет Вам своими руками создать систему навигации и понять, как она работает, пусть и на теннисном мячике.

Итак, с развитием систем, историей и принципом работы вроде разобрались. Теперь ответим на изначальный вопрос — что GPS, что ГЛОНАСС — это система спутников, которые предназначены для точного определения географических координат и точного времени. GPS, иначе ее называют NAVSTAR — американская группировка спутников, ГЛОНАСС — российская. мы рассмотрим различные устройства для работы с этими системами и прочие интересные моменты.