Как работает навигационная система GPS и ГЛОНАСС. Что такое глонасс и как он работает на авто


Система Глонасс для контроля транспорта – что это такое?

Системы глобального слежения за передвижением транспортных средств пользуются большим спросом у владельцев предприятий, занимающихся перевозками, у собственников бизнес-структур, имеющих в распоряжении автомобили и спецтехнику, а также у органов власти, организовывающих бесперебойную работу общественного транспорта.

Глобальный мониторинг осуществляется при помощи спутниковых систем, производящих вычисления координат определенных точек, и позволяющих переносить полученные данные на карты для проведения соответствующего анализа. В настоящее время существуют две принципиально похожих системы: американская система GPS и ГЛОНАСС (глобальная национальная спутниковая система). Работу каждой из систем обеспечивают более 24-х спутников.

Вторая система является советской разработкой, она более стабильна, но пока имеет меньшее покрытие, чем система GPS.

Первый спутник для системы ГЛОНАСС был выведен на орбиту в 1982 году, а официальная эксплуатация системы началась более чем через десять лет – в 1993 году. Изначально ГЛОНАСС, как и GPS, использовалась для военных и оборонных целей, но сегодня она получила большое распространение в различных «мирных» сферах деятельности.

Где сегодня используется система ГЛОНАСС

Система используется преимущественно для контроля движения автомобильного транспорта.

Чаще всего ее применяют следующие организации:

  • городские автоперевозчики;
  • организации, занимающиеся грузоперевозками;
  • службы такси;
  • службы маршрутных такси;
  • службы спасения (МВД, МЧС) и скорой помощи;
  • жилищно-коммунальные службы;
  • службы, занимающиеся вывозом ТБО;
  • специализированные дорожные службы;
  • строительные компании;
  • службы доставки, инкассации и другие.

Использование системы ГЛОНАСС этими и другими службами позволяет им всегда знать о местонахождении транспортных средств (точность определения составляет несколько метров), контролировать соблюдение графиков движения транспорта и предотвращать возможность его использования в личных целях.

На работу системы практически не влияет количество объектов, находящихся в одном районе, неблагоприятные погодные условия и какие-либо другие внешние факторы.

Принцип работы системы

Система ГЛОНАСС позволяет отслеживать передвижение транспорта в режиме реального времени с очень большой точностью.

Процесс получения данных организовывается по следующему принципу:

  • на транспортное средство устанавливается передатчик (трекер), работающий в диапазоне сетей ГЛОНАСС;
  • данные с передатчика передаются по специальным интернет-каналам в пункт обработки на центральный сервер;
  • в пункте обработки данные обрабатываются и выводятся на монитор для проведения анализа полученной информации.

Передатчики, которые устанавливаются на автомобили, бывают разных видов и могут передавать не только координаты движения, но и основную информацию о состоянии транспортного средства.

Для этого выполняется синхронизация передатчиков с компьютерной программой авто. На основании полученных данных отслеживается маршрут движения транспорта, его скорость и остановки, расход топлива и другие сведения.

На сегодняшний день на рынке имеются различные варианты трекеров и различных гаджетов, предназначенных для использования системы ГЛОНАСС. Разработчиками гаджетов являются частные фирмы-производители. В настоящее время данное направление активно развивается и совершенствуется, благодаря чему постоянно появляются новые модели с расширенным функционалом.

Совершенствуется и сама система. В планах ГЛОНАСС – увеличение площади использования и повышение точности определения местонахождения объектов до 80 сантиметров уже до 2020 года.

Результаты работы

В зависимости от целей установки система ГЛОНАСС дает возможность достигнуть ряда ключевых показателей.

К таким показателям относят следующие:

  • повышается трудовая дисциплина: руководители предприятий всегда знают, где находятся их автомобили, вовремя ли они вышли на маршруты, соблюдают ли графики движения;
  • обеспечивается безопасность вождения, соблюдение скоростных режимов;
  • выполняется учет ГСМ и контроль расхода топлива;
  • система ГЛОНАСС позволяет обнаружить автомобиль в случае его угона, что значительно помогает правоохранительным органам в раскрытии преступлений.

За счет выполнения этих функций затраты на приобретение и установку системы, как правило, окупаются в течение нескольких месяцев.

Кроме того, система ГЛОНАСС используется для подключения к видеорегистрирующим устройствам. Соответствующее программное обеспечение дает возможность отображать на видео точное время и координаты объектов.

Таким образом, функции системы не ограничиваются одним лишь контролем местонахождения объектов, что позволяет использовать ее для самых разных целей и в самых разных направлениях деятельности.

dvigist.ru

Как работает система навигации ГЛОНАС-GPS

Что такое система ГЛОНАСС

Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС, GLONASS) — советская и российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Разработка ГЛОНАСС началась в СССР в 1976 году. Изначально система создавалась для военных нужд, но затем нашла гражданское применение. Её используют для управления транспортными потоками на всех видах транспорта, для контроля перевозок ценных и опасных грузов, для контроля рыболовства в территориальных водах, во время поисково-спасательных операций, для проведения геодезических съёмок, при прокладке нефте- и газопроводов, линий электропередач, в строительстве и т. д.

Где используют приёмники ГЛОНАСС

ГЛОНАСС оснащают гражданские и военные суда и самолёты, а также баллистические ракеты. Система в обязательном порядке устанавливается на общественном транспорте и в автомобилях экстренных служб, а в скором времени может быть принят закон, обязывающий оснащать ей все автомобили в стране. С 1 января 2013 года коммерческий и грузовой автотранспорт, эксплуатируемый на территории России, должен быть оснащён системами ГЛОНАСС.

Для чего предназначена система ГЛОНАСС

Основная цель ГЛОНАСС — определение местоположения (координат), скорости движения (составляющих вектора скорости), а также определение местоположения воздушных, наземных, морских объектов с точностью до одного метра. То есть любой объект (корабль, самолёт, автомобиль или просто пешеход) в любом месте в любой момент времени способен всего за несколько секунд определить параметры своего движения. Сигналы ГЛОНАСС принимают не только GPS-приёмники, бортовые навигаторы, но и мобильные телефоны. Информация о положении, скорости и направлении движения через сеть GSM-оператора отправляется на сервер сбора данных. Данная система обеспечивает глобальное и непрерывное навигационное обслуживание всех категорий потребителей круглогодично, в любое время суток, вне зависимости от метеорологических условий. В любой точке земного шара потребители имеют доступ к сигналам ГЛОНАСС на безвозмездной основе и без ограничений.

Сколько спутников имеет ГЛОНАСС

Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трёх орбитальных плоскостях с наклоном орбитальных плоскостей 64,8° и высотой 19 100 км. Гражданское применение системы ГЛОНАСС началось в 1993 году, к 1995 году на орбиту было запущено 24 спутника. К 2001 году число спутников из-за недостатка финансирования и выхода части из них из строя сократилось до шести. В 2010 году число спутников ГЛОНАСС увеличили до 26, основными являются 24, остальные резервные. В настоящий момент в системе ГЛОНАСС насчитывается 29 космических аппаратов, из которых 24 используются по целевому назначению, один — на этапе лётных испытаний, один — на этапе ввода в систему, три — в орбитальном резерве.

Какое количество спутниковых навигационных систем существует в мире

На сегодняшний день существует две системы глобальной спутниковой навигации. Кроме российской, есть ещё американская система навигации NAVSTAR GPS. Отличие двух систем в том, что спутники ГЛОНАСС в своём орбитальном движении не имеют резонанса (синхронности) с вращением Земли. Благодаря этому они более стабильны и им не требуют дополнительных корректировок в течение всего срока активного существования, но при этом срок их службы заметно короче. Спутники ГЛОНАСС вращаются на высоте 19 100 километров над Землёй. Приёмники ГЛОНАСС позволяют определить:

  • горизонтальные координаты с точностью 50–70 м (вероятность 99,7 %),
  • вертикальные координаты с точностью 70 м (вероятность 99,7 %),
  • вектор скорости с точностью 15 см/с (вероятность 99,7 %),
  • точное время с точностью 0,7 мкс (вероятность 99,7 %).

Каждый спутник передаёт сигналы двух видов: открытые с обычной точностью и защищённые с повышенной точностью. Первый вид сигнала доступен любому приёмнику ГЛОНАСС, второй — только авторизованной аппаратуре Вооружённых сил РФ.

Что такое GPS

GPS (англ. Global Positioning System — система глобального позиционирования, читается Джи Пи Эс) — спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположениe во всемирной системе координат WGS 84. Позволяет в любом месте Земли (не включая приполярные области), почти при любой погоде, а также в космическом пространстве вблизи планеты определить местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США. GPS состоит из трёх основных сегментов: космического, управляющего и пользовательского. Спутники GPS транслируют сигнал из космоса, и все приёмники GPS используют этот сигнал для вычисления своего положения в пространстве по трём координатам в режиме реального времени. Космический сегмент состоит из 32 спутников, вращающихся на средней орбите Земли. Управляющий сегмент представляет собой главную управляющую станцию и несколько дополнительных станций, а также наземные антенны и станции мониторинга, ресурсы некоторых из упомянутых являются общими с другими проектами. Пользовательский сегмент представлен тысячами приемников GPS. "GPS-приёмник" - это радиоприёмное устройство для определения географических координат текущего местоположения антенны приёмника.

GPS-навигатор

GPS-навигатор — устройство, которое получает сигналы глобальной системы позиционирования с целью определения текущего местоположения устройства на Земле. Устройства GPS обеспечивают информацию о широте и долготе, а некоторые могут также вычислить высоту. Аппаратная часть GPS-навигатор:

  • GPS-чипсет — набор микросхем, в котором процессор — самая важная часть. Процессор обеспечивает работу всего устройства, а также обрабатывает спутниковый сигнал, поступающий от GPS-модуля, вычисляя координаты.
  • GPS-антенна настроена на частоты, на которых передаются данные навигационных спутников.
  • Дисплей для отображения информации.
  • Оперативная память обеспечивает быстродействие навигатора.
  • Память BIOS обеспечивает связь аппаратной и программной части.
  • Встроенная Flash-память используется для хранения операционной системы, ПО и пользовательских данных.

www.vspcenter.ru

Как работает навигационная система GPS и ГЛОНАСС

Необходимость определения своего местоположения, а еще лучше точных географических координат, во все времена была первоочередной задачей мореплавателей, путешественников и военных. Именно для решения военных задач во второй половине 20 века и была задумана глобальная навигационная система. Зародилась идея в США, где уже в 1964 году появилась первая спутниковая система позиционирования, предназначенная для военных целей. В СССРсвоя система определения местоположения была запущена в 1967 году.

Встроенный приёмник спутниковой навигационной системы в автомобиле

Первые системы были очень несовершенны, точность определения координат была слабой, навигационные спутники часто выходили из строя и свое местоположение можно было узнать примерно раз в 2 часа. Но сама идея была прорывной, и именно на этих первых системах отрабатывалось и доводилось до ума то, что сегодня мы называем навигационной системой определения местоположения.  Давайте разберемся, как же работает спутниковая система навигации.

Как работают навигационные системы GPS и ГЛОНАСС

Физические принципы работы навигационной системы

Общий алгоритм работы системы GPS и ГЛОНАСС

  1. Основная идея;
  2. Определение расстояния до спутников;
  3. Синхронизация по времени;
  4. Определение положения спутника на орбите;
  5. Корректировка погрешностей.

Основная идея

С появлением искусственных спутников Земли и установкой на них передатчиков радиосигнала гигагерцовой частоты, появилась возможность принимать от них этот сигнал над достаточно обширной территорией. Если измерить точное расстояние до 3-х спутников, то при совмещении 3-х сфер, радиус которых и есть расстояние до спутников, они пересекутся в единственной точке, которая и будет вашим местоположением.   Дальнейшие расчеты показали, что для гарантированного наблюдения 3-х спутников с территории любой точки Земли, необходимо запустить 18 передатчиков. А для дополнительного определения положения над поверхностью Земли и точной корректировки времени необходимы данные еще с одного спутника. Соответственно 24 спутника будет достаточно для полного определения координат в любой точке земного шара.

ГЛОНАСС и GPS

Ударная сила №115: «Космический навигатор»

Определение расстояния до спутников

Из школы мы знаем, что для определения расстояния необходимо скорость объекта умножить на время. Соответственно, зная скорость распространения сигнала, а в вакууме это скорость света, и время его прохождения можно легко рассчитать путь, те есть расстояние до спутника. Чтобы определить промежуток времени необходимо знать точное время подачи и приема сигнала. Для этого на спутнике устанавливаются очень точные атомные часы, и время подачи сигнала записывается и передается отдельным пакетом данных.

На земле навигационный приемник, принимая сигнал, засекает время приема и отнимает от него полученное отдельно время подачи сигнала. Полученный отрезок времени и будет временем прохождения сигнала от спутника до приемника. После умножения данного временного отрезка на скорость света и получится искомое расстояние до спутника.

Система GPS слежения

Синхронизация по времени

Итак, для определения местоположения теоретически необходимо провести измерения расстояний до трех любых спутников. Но в бытовых приемниках навигационных сигналов стоят обычные кварцевые часы, имеющие определенную погрешность. Поэтому для того, чтобы на практике правильно определить местоположение необходимо произвести еще одно измерение до четвертого спутника. Имея четыре измерения расстояний можно с помощью специально созданной компьютерной программы синхронизировать время спутников со временем приемника и определить точное местоположение.

ГЛОНАСС и GPS: инфографика

Определение положения спутника на орбите

 При проведении расчетов очень важно знать точное место спутника в момент подачи радиосигнала. С помощью компьютеров производится расчет точного положения спутника на орбите через заданные очень маленькие промежутки времени. Эта информация заноситься в память компьютера установленного на спутнике и передается в излучаемом им сигнале.

Корректировка погрешностей

  • При любых измерениях существует вероятность ошибок. Источниками ошибок в нашем случае являются преимущественно два фактора: погрешности измерения времени и прохождения радиосигнала через ионосферу Земли.
  • Погрешности при измерении времени будут всегда. Просто невозможно сделать часы, сохраняющие точность на протяжении всего времени эксплуатации – все равно понадобиться корректировка набегающей погрешности измерения.
  • Еще одно узкое место при расчете расстояния – наличие у Земли ионосферы. Через ионосферу по законам физики радиосигнал не может распространяться со скоростью света, поэтому формула определения пути на этом участке будет рассчитываться неправильно.
  • Для того чтобы минимизировать влияние этих факторов вводят так называемые корректировочные коэффициенты, с помощью которых удается значительно улучшить точность вычисления местоположения.

Существующие навигационные системы

Хронология развития навигационных систем

В настоящее время есть всего две полностью глобальные системы – GPS и ГЛОНАСС. Физические принципы работы их полностью идентичны, а системы различаются только высотой орбит эшелонов спутников и частотами используемых радиосигналов, кроме того обе системы оснащены дополнительным более точным кодированным радиосигналом используемым только для военных целей. Навигационная система – это комплекс высокотехнологичных, дорогих и очень сложных в обслуживании устройств, располагают которыми пока только США и Россия.

www.13min.ru

Как работает спутниковая навигационная система GPS и ГЛОНАСС?

Облетая нашу планету, навигационные спутники непрерывно шлют на нее потоки радиосигналов. Эти спутники принадлежат американской военно-морской навигационной спутниковой системе (ВМНСС), а с недавнего времени и американской глобальной системе нахождения местоположения (GSM).

Так же, как и российская глобальная система навигации ГЛОНАСС, Обе системы дают возможность кораблям на море днем и ночью с огромной точностью определять свои координаты.

Принцип действия и GSM и ГЛОНАСС основан на том, что на борту корабля специальный приемник ловит радиоволны, посылаемые навигационными спутниками на определенных частотах. Сигналы с приемника непрерывно поступают в компьютер. Компьютер их обрабатывает, дополняя информацией о времени передачи каждого сигнала и положения навигационного спутника на орбите. (Такая информация попадает на ВМНСС-спутники от наземных станций слежения, а GSM-спутники и спутники ГЛОНАСС у себя на борту имеют приборы отсчета времени и орбиты).

Затем навигационный компьютер на корабле определяет расстояние между ними и летящим в небесах спутником. Эти вычисления компьютер повторяет через определенные промежутки времени и в конечном итоге получает данные о широте и долготе, то есть свои координаты.

Триангуляция в GPS и GLONASS

Двигаясь по орбите и посылая на Землю сигналы через определенные интервалы (t1—14), спутник как бы образует в небе невидимые радиоклинья или сектора. Зная длину дуги сектора и длины его боковых сторон, можно вычислить точку, где находится вершина угла этого сектора. Это и будет местоположение приемника. Еще необходимо сделать поправки на кривизну земной поверхности, как показано на рисунке сверху.

Поправка на кривизну земной поверхности

Из-за кривизны земной поверхности истинное положение корабля несколько отличается от спутниковых данных. Чтобы исправить погрешность, компьютеры строят кривые линии (параболы) от высот над уровнем моря С j и Сп и находят среднюю точку между ними. Точка пересечения этих высот и парабол — Р дает истинное значение координат.

Цепь передачи команд в GPS

Сигналы времени и орбитальные данные передаются на спутник с наземной станции слежения (рисунок выше, справа). Спутник ретранслирует эти сигналы на корабельный приемник, а компьютер использует их для вычисления долготы и широты.

Слежение за спутниками

Станции спутникового слежения должны определять наибольшее удаление спутника от поверхности Земли, среднее удаление, угол наклона его орбиты по отношению к земной оси, самую низкую точку удаления (перигей), время прохождения этой точки и другие параметры.

information-technology.ru

Как работает GPS/ГЛОНАСС мониторинг

GPS (англ. Global Positioning System — система глобального позиционирования, читается Джи Пи Эс) - спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположение объекта. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США.

ГЛОНАСС - глобальная навигационная спутниковая система (GLONASS). В прошлом - советская, а сейчас - российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Система ГЛОНАСС по сути является копией американской системы GPS, основана на тех же принципах и схожа по функциональности.

Принцип, лежащий в основе всей системы GPS, прост и давно используется для навигации и ориентирования: если Вы точно знаете местоположение какого-либо ориентира и расстояние до него, то сможете рассчитать свое местоположение. Чем больше ориентиров вы знаете, тем точнее можете рассчитать свое местоположение.

Точные координаты могут быть вычислены для места на поверхности Земли по измерениям расстояний от группы спутников (если их положение в космосе известно). В этом случае спутники являются пунктами с известными координатами. Предположим, что расстояние от одного спутника известно и мы можем описать сферу заданного радиуса вокруг него.Если мы знаем также расстояние и до второго спутника, то определяемое местоположение будет расположено где-то в круге, задаваемом пересечением двух сфер.Третий спутник определяет две точки на окружности.Теперь остаётся только выбрать правильную точку. Однако одна из точек всегда может быть отброшена, так как она имеет высокую скорость перемещения или находится за пределами Земли. Таким образом, зная расстояние до трёх спутников, можно вычислить координаты определяемой точки.

Расстояние до спутников определяется по измерениям времени прохождения радиосигнала от космического аппарата до приёмника, поэтому точность синхронизации часов в приемнике и на спутнике очень важна.

Система GPS состоит из 24 основных (рабочих) спутников, вращающихся по 6 орбитам на высоте около 20 000 км с периодом обращения 12 часов, нескольких наземных станций слежения, систем связи и центрального пункта управления. Для определения координат в трехмерном пространстве (широта, долгота и высота над уровнем моря) GPS приемнику нужно вычислить расстояние как минимум до 4-х спутников, причем точность определенных координат будет напрямую зависеть от местоположения этих спутников относительно приемника. Если все они расположены, к примеру, по одной линии в северном направлении - это наихудший вариант и точность определенных координат будет плохой. Если же 4 спутника расположены относительно приемника по одному: на севере, юге, востоке и западе, точность определенных приемником координат будет хорошей. Ну и естественно, чем большее количество спутников "видит" GPS приемник, тем более точными будут определенные им координаты.

Рассмотрим принцип работы системы GPS/ГЛОНАСС мониторинга

Итак, устанавливаем специальное устройство (трекер) на объект мониторинга. GPS/ГЛОНАСС приемник находящийся в трекере определяет координаты нашего объекта мониторинга на местности. После чего трекер обрабатывает и сохраняет эту информацию по определенному принципу. В результате получаем некий массив из множества записей о местоположении и состоянии объекта мониторинга в известный момент времени. Другими словами, устройство записывает так называемые "точки" с координатами объекта и другими данными. Далее все эти данные передаются через сеть оператора мобильной сотовой связи или сеть WiFi на сервер системы мониторинга. На сервере данные обрабатываются, сохраняются и становятся доступными пользователям в удобном графическом и числовом представлении. Пользователи нашей системы мониторинга имеют доступ к данным посредством сети Интернет с любого ПК, планшета или смартфона имеющего web-браузер.

Благодаря специализированному программному обеспечению наши клиенты получают данные не только о текущем местоположении объекта мониторинга, но и могут визуализировать маршрут его движения в виде треков на картах местности, строить различные отчеты, графики, сравнивать и анализировать информацию за прошедший период времени и т.д.

logitrek.com

ГЛОНАСС - что это такое?

В противовес широко известной в наше время Глобальной Системе Позиционирования (GPS), произведенной на “свет” оборонно-промышленным комплексом США, страна Советов, начав разработку аналогичной системы в 1976 году, в 1982 вывела на околоземную орбиту первый модуль из группы 24 спутников системы, получившей название ГЛОНАСС (аббревиатура), тем самым уничтожив отставание в широкомасштабном применении глобальных систем навигации. Имея некоторое отличие от GPS, система ГЛОНАСС функционирует, базируя сбор информации в трех координатах измерения (высота, долгота, широта), и способна охватывать весь мир.

Так же, как и GPS, изначальное применение ГЛОНАСС считалось обособленной прерогативой военных, и только с недавнего времени, а если выражаться точнее, с 2007 года, использование данной системы стало доступным для массового общественного и коммерческого использования. Обе эти спутниковые навигационные системы явились незаменимыми в области точного определения местонахождения отслеживаемого объекта, с фиксированием координат его расположения в режиме реального времени.

Сейчас, спутники системы ГЛОНАСС, выстроенные в определенном порядке, охватывают весь земной шар, обладая, таким образом, абсолютным информационным полем слежения и навигации.

Что такое "ГЛОНАСС в автомобиле"

Сегодня все мы переживаем настоящий “бум” в развитии информационных технологий, но следует заметить, что, “идя в ногу со временем”, мировая автомобильная индустрия, также не пожелала оставаться на “задворках” промышленного развития. Наверное, сейчас редко можно встретить автомобиль, пусть даже не ультрамодной модели, не оснащенный прибором спутниковой навигации.

Установленные в транспортных средствах GPS/ГЛОНАСС трекеры открывают доступ к информации о местонахождении автомобиля в данный момент, о его техническом состоянии, работе всех систем бортовой электроники, безопасности, скорости передвижения, наличии и расходе горючего, обеспечивая возможность полного объективного мониторинга.

Применение данных устройств глобальной спутниковой навигации, не только разгружает напряженность работы различных транспортных компаний, но и является весьма удобным, практичным и полезным для индивидуального использования. Не следует забывать и еще об одном немаловажном факторе, а именно, о высокой экономичности данных систем слежения.

Применение модулей ГЛОНАСС

Современные разработчики предлагают довольно обширный выбор модулей ГЛОНАСС. Данное устройство несет в себе ресивер, предназначенный для приема и обработки информации полученной с системных спутников (GSM, GPRS, EDGE), а также модуль, или информативный датчик, передающий сведения о времени, координатах, направлении, скорости передвижения трекера в настоящем времени, в компьютер, на котором производится мониторинг отслеживаемого объекта. Данные могут передаваться в других диапазонах, например, радиоволн КВ, УКВ, в зашифрованном виде.

Трекеры ГЛОНАСС/GSM, в последнее время, утрачивают свою популярность и используются все меньше. Это обусловлено тем, что постоянная передача SMS сообщений обходится их пользователям в “копеечку”, поэтому они и “отошли” на второй план ввиду своей нерентабельности. На смену им “пришли” широко используемые сегодня трекеры GSM/GPRS/EDGE, обладающие сравнительно дешевым трафиком, что делает их доступными к постоянному использованию.

По мнению специалистов, увеличение темпов промышленного производства навигационных систем ГЛОНАСС/GPS в недалеком будущем приведет к тому, что данные устройства сделаются такими же доступными и востребованными, какими сегодня являются мобильные телефоны.

Желаем удачи.

Материалы с сайта www.gps-spb.ru. При копировании текста обязательна активная ссылка.

www.gps-spb.ru

Принцип действия систем - glonax.ru

Принцип действия системы ГЛОНАСС-GPS навигации транспорта

Принцип действия спутниковой ГЛОНАСС, GPS навигации основан на определении расстояния от текущего положения до группы спутников. Точное местоположение GPS спутников известно из данных эфемерид и альманаха, передаваемых в навигационных сообщениях. Зная расстояние до трех спутников, можно определить текущее местоположение, как точку пересечение трех окружностей.

Расстояние до спутников определяется простым уравнением R = t * c, где t –время распространения радиосигнала от спутника до наблюдателя, а с – постоянная величина, равная скорости света. Соответственно, зная время, за которое сигнал дошел от спутника до GPS приемника и, умножив ее на скорость света, можно определить расстояние.

Принцип действия ГЛОНАСС, GPS заключается в следующем. На дальнюю околоземную орбиту (порядка 20000 километров) выведены 24 космических спутника, покрывающих своими сигналами всю поверхность Земли (кроме полюсов). Земную часть комплекса составляют специальные мощные передатчики, сигналы которых улавливаются приемниками спутников и ретранслируются на поверхность планеты. Кроме ретрансляторов на спутниках установлены точные атомные часы.

Для определения координат портативному (или устанавливаемому на борту самолета, корабля, автомобиля) приемнику достаточно уловить радиосигналы с трех орбитальных спутников одновременно (минимальное количество, обычно каналов больше). Вычисляя временные задержки специальным образом закодированных спутниковых сигналов (время излучения сигнала сверяется с внутренними эталонными часами приемника), приемник ГЛОНАСС, GPS способен определить собственные географические координаты с точностью в 10-100 метров. У военных приемников точность определения координат значительно выше, но эти технологии закрыты для широкого использования. По доплеровскому сдвигу частоты несущей волны приемник способен определить направление и скорость своего движения (в кармане или в руке владельца).

ГЛОНАСС, GPS навигация – Как это работает?

Месторасположение

Теперь расскажем о том, как это работает. ГЛОНАСС, GPS навигатор должен знать две вещи, чтобы выполнить свою работу. Он должен знать, ГДЕ находятся спутники (месторасположение) и как ДАЛЕКО они находятся (расстояние). Посмотрим сперва как ГЛОНАСС, GPS навигатор знает, где в космосе находятся спутники. ГЛОНАСС, GPS навигатор получает два вида кодированной информации от спутников. Один вид информации, называемый "альманах", содержит данные о расположении спутников. Эти данные постоянно передаются и сохраняются в памяти ГЛОНАСС, GPS навигатора, так что он знает орбиты спутников и где каждый спутник предположительно должен находится.

Данные  альманаха периодически обновляются по мере перемещения спутников. Любой спутник может немного отклоняться от орбиты, а наземные станции постоянно отслеживают орбиту, высоту, расположение и скорость спутников. Наземные станции посылают данные об орбите на станцию основного контроля, которая, в свою очередь, передает откорректированные данные обратно спутникам. Эти откорректированные данные точного месторасположения спутника называются данными "эфимериса", которые действительны около четырех или шести часов и передаются ГЛОНАСС, GPS навигатору в виде кодированной информации.

Таким образом, получив данные альманаха и эфимериса, ГЛОНАСС, GPS навигатор всегда знает местонахождение спутников.

Время

Даже если ГЛОНАСС, GPS навигатор знает точное положение спутников в космосе, ему все равно необходимо знать, насколько они далеко (расстояние), чтобы определить свое месторасположение на земле. Существует простая формула, говорящая приемнику, как далеко он находится от каждого из спутников: расстояние от данного спутника равно скорости передаваемого сигнала, умноженной на время, необходимое сигналу, чтобы пройти от спутника до ГЛОНАСС, GPS навигатора (Скорость х Время прохождения сигнала = Расстояние).

Вспомните, как вы определяли, насколько далеко от вас гроза, когда были ребенком. Когда вы видели молнию, то считали затем, сколько секунд пройдет, пока раздастся гром. Чем больше насчитали, тем дальше была гроза. ГЛОНАСС, GPS навигация работает по такому же принципу, называемому "Время прибытия".

Используя основную формулу для определения расстояния, приемник уже знает скорость. Это скорость радио волны – 186 000 миль в секунду (скорость света), с учетом задержки сигнала при прохождении сквозь атмосферу Земли.

Теперь ГЛОНАСС, GPS навигатору необходимо определить временную составляющую формулы. Ответ кроется в закодированных сигналах, которые передают спутники. Передаваемый код называется "псевдослучайным кодом" потому, что похож на шумовой сигнал. Когда спутник генерирует псевдослучайный код, ГЛОНАСС, GPS навигатор генерирует такой же код и пытается согласовать его с кодом спутника. ГЛОНАСС, GPS навигатор сравнивает два кода, чтобы определить, насколько необходимо задержать (или сместить) свой код, чтобы соответствовать коду спутника. Чтобы получить расстояние время задержки (смещения) умножается на скорость света.

Часы ГЛОНАСС, GPS навигатора не отслеживают время с такой точностью, как часы спутника. Включение в состав ГЛОНАСС, GPS навигатора атомных часов сделало бы его намного больше и намного дороже! Поэтому каждое измерение расстояния требует корректировки на величину погрешности внутренних часов ГЛОНАСС, GPS навигатора. По этой причине измерение расстояния относится к "псевдорасстоянию". Чтобы определить позицию, используя данные псевдорасстояния, необходимо отслеживать и пересчитывать зафиксированные данные минимум с четырех спутников, чтобы погрешность исчезла.

Получение полного круга

Теперь, когда у нас есть и позиция спутника, и расстояние до него, приемник может определить свое месторасположение. Скажем, мы находимся на расстоянии 11 000 миль от спутника. Тогда наше месторасположение будет где-то в условной сфере со спутником в центре с радиусом 11 000 миль. Далее, допустим, что мы находимся на расстоянии 12 000 миль от другого спутника. Вторая сфера будет пересекаться с первой, образуя общую окружность. Если добавить третий спутник, на расстоянии 13 000 миль, будет две общие точки, где пересекаются три сферы.

Теперь, когда у нас есть и позиция спутника, и расстояние до него, приемник может определить свое месторасположение. Скажем, мы находимся на расстоянии 11 000 миль от спутника. Тогда наше месторасположение будет где-то в условной сфере со спутником в центре с радиусом 11 000 миль. Далее, допустим, что мы находимся на расстоянии 12 000 миль от другого спутника. Вторая сфера будет пересекаться с первой, образуя общую окружность. Если добавить третий спутник, на расстоянии 13 000 миль, будет две общие точки, где пересекаются три сферы.

Хотя возможных позиций две, они сильно отличаются показателями широты, долготы и высоты. Чтобы определить, какая же из двух точек соответствует вашему фактическому месторасположению, ГЛОНАСС, GPS навигатору необходимо также указать приблизительную высоту над уровнем моря. Это позволит приемнику рассчитать 2-х координатную позицию (широта, долгота). При наличии четвертого спутника ГЛОНАСС, GPS навигатор сможет определить 3-х координатную позицию (широта, долгота, высота). Так, допустим, расстояние до четвертого спутника составляет 10 000 миль. Теперь у нас есть четвертая сфера, пересекающая первые три в одной общей точке.

www.glonax.ru