1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

GPS и ГЛОНАСС; спутниковые системы: чем отличаются, и что лучше

GPS и ГЛОНАСС – спутниковые системы: чем отличаются, и что лучше

Идея определять местонахождение предметов с помощью искусственных спутников Земли пришла в голову американцам еще в 1950-х годах. Однако подтолкнул ученых советский спутник.

Американский физик Ричард Кершнер понял, что, если знать координаты на земле, то можно узнать скорость советского космического аппарата. С этого и началось развертывание программы, которая впоследствии стала называться GPS – система глобального позиционирования. В 1974 году на орбиту выведен первый американский спутник. Первоначально этот проект предназначался для военных ведомств.

ГЛОНАСС – это государственный космический проект, который появился в Советском Союзе в 1960-х годах. Тогда программа называлась “Циклон”. Руководил разработкой советский и российский конструктор М.Ф. Решетнев. Официально работа над созданием спутниковой системы ГЛОНАСС началась в 1976 году. В 1993 году система принята в эксплуатацию Министерством обороны РФ.

Давайте разбираться вместе: чем отличается GPS от ГЛОНАСС и какая из систем лучше справляется со своими задачами.

Подробнее о том что такое GPS

GPS – сокращение от английского понятия Global Positioning System, которое на русский переводится как «глобальная система позиционирования». Этот проект был задуман и реализован военным ведомством США исключительно в военных целях, но позже стал широко использоваться и для гражданских нужд.

Основой системы GPS являются 24 навигационных спутника NAVSTAR, составляющие единую сеть и расположенные на орбите Земли таким образом, чтобы из любой точки земного шара можно было получить доступ как минимум к 4 спутникам.

Работоспособность глобальной системы позиционирования контролируется с Земли станциями наблюдения, находящимися на Гавайских островах, в городе Колорадо-Спрингс (штат Колорадо), в атолле Кваджалейн и на островах Вознесения и Диего-Гарсия. Вся информация, собранная этими станциями, записывается, а затем передается на командный пункт, который расположен на военной базе ВВС США «Шрайвер» (штат Колорадо). Здесь производится корректировка навигационной информации и орбит спутников.

Вычисление координат GPS-трекера происходит по следующему принципу. От каждого навигационного спутника к находящемуся в их зоне доступа приемнику проходит радиосигнал. Задержка прохождения этого сигнала измеряется, и на основе этих измерений вычисляется расстояние до каждого спутника. Местонахождение приемника вычисляется на основе измерения расстояния от него до всех доступных спутников (в геодезии этот метод именуется триангуляцией), координаты которых известны и содержатся в передаваемых ими сигналах.

GPS-приемник способен не только определять свое местоположение, но и вычислять скорость движения, время, которое нужно затратить, чтобы достичь назначенного места, и показывать направление. Но это уже относится к возможностям не столько самой системы GPS, сколько программного обеспечения навигатора.

Суть изменений

Помимо времени ожидания, обычный GPS также требует и немалый расход энергии. Вот почему, уткнувшись в Google Maps можно и не заметить, как сел аккумулятор. Обе эти проблемы решает A-GPS, но только при одном очень важном условии: если есть доступ к Интернету. Без связи с удалённым сервером, предоставляющим данные для планшета, алгоритмы A-GPS работать, увы, не будут.

Читать еще:  Телефоны MAXVI: каталог с ценами и фото

Для планшетов с 3G картой и фаблетов с SIM-картой в ход идут базовые операторские станции, благодаря которым точность определения местоположения может достигать 20 м. Чем больше базовых станций в округе (что характерно для крупных городов), тем точнее будут данные навигатора. Именно через них модуль способен так быстро получать данные о нахождении вашего устройства.

Технология LBS

Для передачи данных (координат, сигналов) GPS-маркер использует интернет-канал сотового оператора, поэтому устройство периодически обменивается пакетами данных с ближайшими базовыми станциями. Технология LBS позволяет обнаружить местонахождение объекта по электронной карте LBS-системы, на которую нанесены базовые станции операторов сотовой связи.

Как правило, в черте города GPS-маркер находится в зоне покрытия сразу нескольких базовых станций, и его вероятное местоположение вычисляется по точке пересечения радиусов покрытия каждой из станций. Точность определения местоположения в зависимости от количества станций может варьироваться от 50 метров до нескольких километров (вне населенных пунктов).

Интересно, что «бюджетные» устройства азиатского происхождения, предлагаемые под видом GPS-маркеров, определяют местонахождение исключительно по технологии LBS. Чип GPS в таких приборах попросту отсутствует. Впрочем, стоимость устройств в некоторых случаях оправдывает их приобретение. Например, прибор может приблизительно сориентировать путешественника в какой город попал багаж в случае его потери.

Стандарты

Протоколы A-GPS являются частью протокола позиционирования, определенного двумя различными органами стандартизации, 3GPP и Open Mobile Alliance (OMA) .

Протокол плоскости управления Определен 3GPP для различных поколений систем мобильных телефонов. Эти протоколы определены для сетей с коммутацией каналов. Были определены следующие протоколы позиционирования.

  • RRLP — 3GPP, определенный RRLP (протокол определения местоположения радиоресурсов) для поддержки протокола определения местоположения в сетях GSM.
  • TIA 801 — семейство CDMA2000 определило этот протокол для сетей CDMA 2000.
  • Протокол положения RRC — 3GPP определила этот протокол как часть стандарта RRC для сети UMTS .
  • LPP — протокол определения местоположения LPP или LTE, определенный 3GPP для сетей LTE .

Протокол пользовательской плоскости

Определен OMA для поддержки протоколов позиционирования в сетях с коммутацией пакетов . Были определены два поколения протокола пользовательской плоскости.

  • SUPL V1.0
  • SUPL V2.0

1. Прежде чем приступать к упражнению, всегда дожидайтесь сигнала GPS

Перед началом упражнения с использованием GPS подождите, пока часы не обнаружат сигнал GPS. При обнаружении сигнала GPS мигающая серая стрелка сменится на цветную (зеленую или в цвет используемого режима работы батареи). Лучше подождите еще несколько минут, чтобы часы загрузили все необходимые данные GPS. Это особенно важно при плавании на открытой воде или тренировках на пересеченной местности. Только затем начинайте упражнение.

2. Используйте новейшее ПО на часах.

Мы постоянно улучшаем программное обеспечение часов и устраняем ошибки. Убедитесь, что на часах установлена новейшая версия ПО. Установите новейшее программное обеспечение.

3. Подключите часы к приложению Suunto

Приложение Suunto обновляет файл данных GPS в часах. Лучше всего синхронизировать часы с приложением Suunto перед каждым занятием с использованием GPS — так вы будете получать наиболее актуальные данные GPS.

Чтобы проверить, когда файл данных GPS на часах был обновлен в прошлый раз, откройте Settings (Настройки) > General (Общие)> About (Информация) и прокрутите к Assisted GPS (Помощь GPS). Здесь вы увидите время. Если дата оказалась ранее, чем вчерашний день, или если отображается N/A, синхронизируйте часы с приложением Suunto. После синхронизации убедитесь, что файл данных GPS обновлен: проверьте дату в пункте «Помощь GPS».

Читать еще:  Программа для майнинга биткоинов на русском языке

Загрузите приложение Suunto изApp Store или Play Store и узнайте, как выполнить сопряжение с iOS или Android. Не забывайте обновлять приложение Suunto при выходе новой версии.

4. Suunto Spartan: используйте «Лучшую» точность GPS

Точность GPS определяет, насколько часто ваши часы будут определять положение по сигналу GPS. Чем выше частота (короче интервал между определениями), тем точнее ваше положение.

Для часов серии Spartan точность GPS можно настраивать для каждого спортивного режима отдельно в меню Опции в нижней части экрана начала упражнения.

5. Suunto 9 и Suunto 5: Используйте режим работы от батареи «Производительный»

Записывайте упражнение в режиме работы от батареи Производительный, принятом по умолчанию, в котором используется точность GPS Лучшая, либо создайте пользовательский режим работы от батареи с точностью GPS Лучшая. Режимы работы от батареи Выносливый (Suunto 9 и Suunto 5) и Ультра (только Suunto 9) предусматривают более редкое получение GPS-координат.

Точность GPS определяет, насколько часто ваши часы будут определять положение по сигналу GPS. Чем выше частота (короче интервал между определениями), тем точнее ваше положение.

6. Занятия на местности со сложным рельефом

На мощность сигнала GPS влияют различные факторы

  • деревья
  • вода
  • здания
  • мосты
  • металлические конструкции
  • горы
  • овраги и ущелья
  • толстые влажные облака

Для получения наилучших результатов трекинга GPS при занятиях на местности со сложным рельефом (например, в густом лесу, в ущелье, в городе с высокими зданиями) включите использование дополнительных систем спутниковой навигации (например, GLONASS или Galileo), если они поддерживаются часами.

Spartan: Откройте спортивный режим, в котором будете заниматься, прокрутите вниз к меню параметров и включите GLONASS. На часах Spartan можно включить дополнительную систему навигации при выполнении текущего упражнения. Нажмите и удерживайте среднюю кнопку, чтобы открыть меню параметров, прокрутите до системы GLONASS и включите ее использование.

Suunto 9: Откройте Settings (Настройки) > Navigation (Навигация) > GPS system (Система GPS). Выберите GPS+GLONASS или GPS+Galileo (станет доступно в обновлении ПО летом 2019 г.).

Suunto 5: Откройте Settings (Настройки) > Navigation (Навигация) > GPS system (Система GPS). Выберите GPS+GLONASS или GPS+Galileo.

Немного теории

Самым энергоемким режимом в процессе работы навигационного модуля является обнаружение спутниковых сигналов. При этом вычислительное ядро модуля несет наибольшую нагрузку, вычисляя одновременно огромное количество двумерных автокорреляционных функций (рис. 1). После синхронизации хотя бы с одним из спутников модуль должен получить альманах (параметры орбиты) всех спутников системы. Последнее занимает около 25 с, что связано с очень низкой скоростью передачи данных в канале. Для получения пространственных координат необходимо синхронизироваться минимум с четырьмя спутниками (рис. 2).

Рис. 2. Механизм получения пространственных координат

В результате холодный старт (при полном отсутствии какой-либо предварительной информации) составляет минимум 30 с, а в случае плохой обсервации, переотраженных сигналов, наличия помех и прочего это время намного увеличивается. Кроме того, каждый спутник передает собственные эфемериды (параметры отклонения от заданной орбиты), они необходимы для более точного вычисления координат. Полный цикл передачи эфемерид составляет около 12 мин., при этом процессор модуля также несет дополнительную нагрузку, что не может не отражаться на энергопотреблении. Все вышеуказанное приведено лишь для одной GNSS (в данном случае GPS), мультисистемные же модули производят аналогичные вычисления для каждой из используемых систем, что еще более усугубляет ситуацию с энергопотреблением. Так, двухсистемные модули при работе в совмещенном режиме при обнаружении потребляют примерно на 20–50% больше тока, чем при работе только с одной спутниковой группировкой. В качестве примера на рис. 3 показан типичный холодный старт модуля Telit SL869 V2. Характерно, что пространственное решение получено с использованием трех спутников GPS и одного ГЛОНАСС, что наглядно иллюстрирует преимущества мультисистемных приемников даже без использования A-GPS.

Читать еще:  Рингтон — Простой Звонок На Телефон (Рингтон)

Рис. 3. Холодный старт (модуль SL869 V2)

Выбор навигатора

Прежде чем купить навигатор, следует четко определить цель этого приобретения. Если устройство вам требуется для редких поездок, то можно выбрать простой прибор. А вот для путешествий за границу лучше отдать предпочтение профессиональным моделям.

Если вам приходится много колесить по городу (актуально, например, для работников такси), то не забудьте про сервис пробок. С этой функцией вы всегда будете осведомлены о дорожных заторах и наиболее удобных маршрутах.

Популярностью пользуются навигаторы со встроенным видеорегистратором. Но, как показывает опыт, лучше выбирать эти два устройства отдельно. Девайсы «два в одном» дороже, а вот их функционал на довольно низком уровне.

Обратите внимание на размеры экрана. Чем больше диагональ дисплея, тем будет легче просматривать данные. Есть автонавигаторы с диагональю от 3,5 до семи дюймов. Оптимальный вариант — 4,3-5 дюймов. Такие устройства подойдут любому автомобилю. Но чем больше диагональ дисплея, тем выше стоимость навигатора.

Важный параметр работы навигатора — быстрота. Перед покупкой включите устройство и проверьте, как навигатор функционирует: насколько быстро открываются карты, и строится маршрут, сколько времени занимает перестроение маршрута. Если навигатор «тормозит», то стоит отказаться от покупки.

Обратите внимание на наличие последней версии карт. Чем новее версия карты, тем быстрее и точнее будет поиск маршрута для объезда пробок. У многих навигаторов есть возможность выбирать, какую версию карты вы хотите использовать. В некоторых моделях присутствует поддержка Яндекс.Карты.

Другие системы спутниковой навигации

Помимо BeiDou, есть еще несколько спутниковых навигационных систем, которые в настоящее время находятся в стадии строительства или уже работают. Наиболее известной из этих систем является Galileo. Galileo Европейского Союза — это многомиллиардный проект, который был инициирован с целью обеспечения высокоточной и независимой системы позиционирования для европейских стран с учетом геополитических факторов. Все созвездие Галилео состоит из 26 спутников с шестью дальнейшими развертываниями в течение следующего десятилетия.

Еще одной автономной навигационной системой, состоящей из группировки из четырех спутников (планируется разместить еще три спутника), является IRNSS (сокращение от Индийской региональной навигационной системы) или NAVIC. НАВИК самостоятельно разрабатывается и обслуживается Индийской организацией космических исследований.

По-видимому, IRNSS обеспечивает точность позиционирования 10 м (открытый сервис) и 10 см (ограниченный сервис). В отличие от GPS, ГЛОНАСС и Galileo, индийская навигационная система не имеет непосредственных планов предоставлять глобальные услуги.

Анимация, изображающая спутниковую орбиту QZSS. Изображение предоставлено Hiroshi FUKUDA

Далее следует японская спутниковая система «Квазизенит» или QZSS. Это спутниковая система дополнения, совместимая с GPS, которая в основном повысит точность и надежность GPS над Японией и ее окрестностями. В настоящее время система QZSS состоит из четырех спутников, но к 2023 году она будет постепенно расширена до семи (по оценкам).

Три из четырех его спутников расположены на сильно наклоненных геосинхронных орбитах, на расстоянии около 120 ° друг от друга. Этот высокий наклон позволяет им вращаться по орбите по уникальной асимметричной схеме, известной как аналеммы, и постоянно присутствовать над Японией. Сигналы, передаваемые спутниками QZSS, идентичны старым и модернизированным сигналам GPS (L1C / A, L1C, L2C), что облегчает сотрудничество с американской навигационной сетью.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector