Что такое ГЛОНАСС и для чего он нужен: это важно знать

В современных условиях, для определения местоположения, составление маршрута передвижения, а так же для ориентации объектов на поверхности земли, воды и в воздухе используются специальные спутниковые навигационные комплексы. Широкое распространение во многих сферах жизнедеятельности получила Российская навигационная система ГЛОНАСС, которая транслирует спутниковый сигнал не только на территории России, но и в других государствах.

История развития

Понятие системы сформировалось в 1976 году, когда был развернут проект советского навигационного комплекса, продолжившего военную программу «Циклон». Запущен ГЛОНАСС был шестью годами позже, одновременно с СПРН для ракетного предупреждения. В 1986 году на орбиту вывели первую тройку спутников, а к 1991 году их было уже 12. Официально систему ввели в эксплуатацию через 2 года, и она была уже российской.

В 2001 году программа развития комплекса была принята на федеральном уровне, и после первой стадии модернизации наземного оборудования и увеличения количества спутников многократно возросла его точность. К 2010 году удалось развернуть систему для полного покрытия планеты.

Следующая стадия модернизации была направлена на рост точности навигационного определения, реализацию дополнительных CDMA-сигналов. Также целью изменений стала совместимость ГЛОНАСС с аналогичным комплексом КНР — «Байдоу». Заключительные испытания готового комплекса были проведены в 2015 году. Сегодня полномочия по его развитию и совершенствованию возложены на Роскосмос и два АО — «Российские космические системы» и «Информационные спутниковые системы».

Принцип работы

Принцип работы спутниковых систем навигации основан на измерении расстояния от антенны на объекте (координаты которого необходимо получить) до спутников, положение которых известно с большой точностью. Таблица положений всех спутников называется альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приёмник до начала измерений. Обычно приёмник сохраняет альманах в памяти со времени последнего выключения и если он не устарел — мгновенно использует его. Каждый спутник передаёт в своём сигнале весь альманах. Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных геометрических построений, на основе альманаха, можно вычислить положение объекта в пространстве.

Метод измерения расстояния от спутника до антенны приёмника основан на том, что скорость распространения радиоволн предполагается известной (на самом деле этот вопрос крайне сложный, на скорость влияет множество слабопредсказуемых факторов, таких как характеристики ионосферного слоя и пр.). Для осуществления возможности измерения времени распространяемого радиосигнала каждый спутник навигационной системы излучает сигналы точного времени, используя точно синхронизированные с системным временем атомные часы. При работе спутникового приёмника его часы синхронизируются с системным временем, и при дальнейшем приёме сигналов вычисляется задержка между временем излучения, содержащимся в самом сигнале, и временем приёма сигнала. Располагая этой информацией, навигационный приёмник вычисляет координаты антенны. Все остальные параметры движения (скорость, курс, пройденное расстояние) вычисляются на основе измерения времени, которое объект затратил на перемещение между двумя или более точками с определёнными координатами.

Структура системы ГЛОНАСС и как она работает?

Структура ГЛОНАСС

Структура системы ГЛОНАСС включает в себя следующие.

1. Высокоорбитальный космический комплекс, который состоит из 24 космических спутников серии КА, расположенные на различных околоземных орбитах.
2. Системы широкозонного функционирования ГНСС, состоящая из наземных, комплексов дифференциальной коррекции и мониторинга, систем дифференциальной навигации и коррекции в стране и за рубежом.
3. Различного фундаментального оборудования для оперативной информации о параметрах вращения и ориентации планеты Земля, формировании скоординированной шкалы времени для регионов страны.
4. Устройств, трекеров, маяков и прочего оборудования высокоточного позиционирования с учётом времени для строительных объектов, дорожной структуры, земных геомассивов, оползней, расколов.
5. Приёмных телепатических терминалов, портативных приёмных устройств и приборов.

Наземные комплексы располагаются по территории России.

1. Центральный пункт управления.
2. Две дальномерные лазерные станции.
3. Около пяти центров по слежению, управлению и телеметрии.
4. До десяти станций контроля и измерения.

Система ГЛОНАСС работает следующим образом.

Принцип работы системы ГЛОНАСС

1. Со спутников, расположенных на высотах примерно в 19,4 тыс. км., на трёх орбитальных зонах с наклоном на 64,8 градусов передаётся сигнал состоящий из долготы, широты, высоты и времени подачи сигнала к приёмным устройствам.
2. Каждый спутник, который находится в зоне излучения сигнала передаёт на объект сигнал точного времени и координирует синхронизацию с системой времени, дальнейший сигнал определяет задержку между излучениями сигнала и временем приёма и выводит на систему координат.
3. По этим показаниям определяется местоположения объекта на карте местности, с установлением координат положения или перемещения в пространстве, а так же проводится мониторинг движения и перемещения.
4. Коэффициент погрешности от 2 до 6 метров, в зависимости от принимаемого сигнала устройства, воздействия внешних факторов, исправности техники.
5. Устройства работают на сигнале FDMA, а так же CDMA и может быть открытым, защищённым, закрытым повышенной точности защищённый и передавать сигнал в других форматах.

Сравнение с основным аналогом — системой GPS

Дать полный ответ на вопрос «Что такое ГЛОНАСС?» невозможно без сравнения его с «ближайшим конкурентом» — системой глобального позиционирования GPS. Работы над обеими системами начались в СССР и США примерно в одно время – в начале 80х годов прошлого века. После того как спутниковая навигация вышла из-под полного контроля военных и стала применяться в коммерческих целях, ГЛОНАСС и GPS развивались по достаточно схожим сценариям.

Обе системы работают на базе группировок из 24 спутников на геостационарных орбитах. Но есть у них и отличия:

• Российские спутники двигаются в 3 плоскостях (соответственно, 8 аппаратов на одну орбиту).
• У спутников GPS выделено 4 орбиты по 6 аппаратов в каждой.
• Погрешность позиционирования у GPS несколько ниже, но обе системы достаточно точно определяют координаты.
• Основное преимущество GPS — практически 100% покрытие территории земного шара. ГЛОНАСС полностью покрывает территорию РФ, но за пределами Российской Федерации есть участки, в которых сигнал от спутников очень слабый или полностью отсутствует.
• Также есть нюансы технического характера: сервис из США использует кодировку CDMA, российский — более сложную и потому более энергоемкую кодировку FDMA. Из-за этого срок эксплуатации спутников ГЛОНАСС сокращается, так что возникает потребность в более частом выводе техники на орбиту.

Сложно говорить об однозначном преимуществе одной из двух описанных навигационных систем. Тем более что чаще всего оборудование для удаленного позиционирования делают комбинированным: оно может работать как со спутниками GPS, так и с аппаратурой ГЛОНАСС.

Для чего нужна система ГЛОНАСС в вашем автомобиле

Практически каждый водитель знает, что такое ГЛОНАСС в автомобиле. Данная система эффективно помогает как рядовому автомобилисту, так и предпринимателю, специализирующемуся на логистике. Вот только часть ответов на вопрос, для чего нужен ГЛОНАСС в автомобиле:

• ориентирование на местности. С помощью навигационных приборов вы можете построить оптимальный маршрут с учетом загруженности автомагистрали и других факторов, а также получить пошаговый инструктаж по удобному перемещению. Электронные карты постоянно обновляются, поэтому информация всегда актуальная;
• мониторинг работы каждой единицы транспорта компанией. Это позволяет избежать потерь топлива, оптимизировать маршруты, избежать простоев, предотвратить недобросовестные действия водителей и сторонних лиц;
• определение точного места нахождения транспортного средства в случае его угона. Поскольку оборудование устанавливается в потайных местах и работает в многочастотном режиме, обмануть его злоумышленник не сможет;
• оперативное реагирование в случае внештатных ситуаций, в том числе вызов представителей правоохранительных органов, спасательных и медицинских служб.

Система совместима с англоязычным оборудованием, а потому ее можно использовать и за рубежом.

Основные элементы

Основные элементы спутниковой системы навигации:

Примечания к списку:

1 Является наземным (неотъемлемым) сегментом для Системы дифференциальной коррекции (ССДК) 2 С середины 2010-х, является неотъемлемой частью ГНСС.

Сфера применения

Аппаратура и программное обеспечение, которое дает возможность определять местонахождение объекта с помощью спутниковой сети, может решать несколько задач.

Основная функция, которую выполняют бытовые терминалы ГЛОНАСС — глобальная навигация для транспорта. Такое оборудование представляет собой усовершенствованную карту: координаты, определённые терминалом, накладываются на план местности и показывают оптимальное направление движения к заданному пункту.

Кроме этого оборудование может использоваться:

Кроме непосредственного отслеживания перемещения техники диспетчер получает возможность контролировать соблюдение скоростного режима, режима труда/отдыха шофера, сохранности груза в холодильных отсеках рефрижераторов, уровня горючего в баках/цистернах. Для решения этих задач может устанавливаться дополнительное оборудование, которое подключается к разъемам терминала.

• В беспилотных автомобилях. Для беспилотников спутниковая система навигации наряду с сенсорами, которые считывают параметры окружения – основные управляющие элементы. Такое оборудование уже производится и проходит испытания — в том числе на трассах РФ. Эксперты прогнозируют рост доли беспилотной техники на дорогах уже в ближайшем будущем.
• В противоугонных системах. ГЛОНАСС-трекер, скрытно установленный в машине, может подать сигнал тревоги, если координаты автомобиля изменяться без ведома хозяина. Кроме того, оборудование может периодически посылать сообщения с указанием местонахождения авто – это облегчит владельцу или представителям правоохранительных органов поиск украденной машины.

Обзор спутниковых систем навигации

Исторические системы

Действующие спутниковые системы

Действующие региональные спутниковые системы

ГЛОНАСС для контроля транспорта

Если в сегменте систем навигации для водителей GPS традиционно остается более популярным, то ГЛОНАСС занимает более выгодную нишу в коммерческом сегменте. Связано это с активным развитием систем удаленного мониторинга транспорта.

Такие системы традиционно включают сеть ГЛОНАСС-терминалов, установленных на технике, и диспетчерское программное обеспечение. Внедрение мониторинга предусматривает его интеграцией с логистической схемой предприятия.

Основная задача – координация работы транспортного департамента и отслеживание движения автомобилей, перевозящих пассажиров или грузы, в режиме реального времени. Координаты каждой машины определяются по спутнику с установленным интервалом и накладываются на карту, потому диспетчер или руководитель департамента получает максимально объективную и оперативную информацию.

Кроме этого, мониторинг транспорта может использоваться для:

• Повышения уровня дисциплины. Навигационный терминал отслеживает движение машины по маршруту, исключая нецелевое использование техники и простои. Любая незапланированная остановка или отклонение от маршрута должны быть мотивированы водителем, причем связаться с ним диспетчер может сразу при обнаружении нарушения.
• Повышения безопасности движения и снижения аварийности. Система ГЛОНАСС дает возможность контролировать скорость движения, сигнализируя диспетчеру о превышении скорости. Кроме того, мониторинг позволяет отслеживать переработку для соблюдения режима труда и отдыха. Это не только снижает риск аварий из-за переутомления, но и гарантирует отсутствие штрафов при проверке показаний тахографа.
• Контроль уровня горючего. Установка датчиков уровня топлива с подключением их к терминалу практически полностью исключает возможность хищения ГСМ.

Применение систем навигации

Кроме навигации, координаты, получаемые благодаря спутниковым системам, используются в следующих отраслях:

Как пользоваться системой ЭРА ГЛОНАСС в автомобиле

Одним из ключевых аспектов дорожного движения является безопасность. Ее повышению в значительной степени способствует система ГЛОНАСС на авто. Система мгновенного реагирования ЭРА-ГЛОНАСС включает такие компоненты:

• устройство для передачи данных соответствующим службам;
• мобильное устройство с сим-картой», настроенной на связь со всеми операторами;
• антенна — для усиления сигнала при нахождении объекта на сложных участках;
• принимающее устройство ГЛОНАСС;
• специальные сенсоры, реагирующие на удары, перевороты;
• микрофон и динамик — для общения с диспетчерской службой;
• тревожная кнопка для экстренного сигнала оперативным службам.

Рассмотрим, как пользоваться ГЛОНАСС в автомобиле, на примере аварийной ситуации:

• после срабатывания сенсоров или при нажатии кнопки на диспетчерский пункт единого центра мгновенного реагирования приходит соответствующий сигнал;
• диспетчер выходит на связь с лицом, управляющим транспортным средством или передает данные в службы быстрого реагирования;
• выезд спасательных бригад на место аварии. Подтверждение не требуется — службы получают оперативную информацию о точном месте, где произошло происшествие.

Как известно, большинство трагических последствий ДТП наступают в результате опоздания помощи пострадавшим. Зная, как пользоваться ГЛОНАСС в автомобильном транспорте, можно избежать серьезных последствий.

ЭРА-ГЛОНАСС: обязательный комплекс экстренного реагирования

Российская спутниковая система давно стала обязательной частью мониторинга движущихся объектов, ее функционал обширен и используется во многих сферах. Одним из наиболее полезных практических «инструментов» навигации стала ЭРА-ГЛОНАСС. Это комплекс, разработанный в РФ и предназначенный для экстренного реагирования в опасных ситуациях — при автомобильных авариях, ДТП, когда каждая сэкономленная секунда повышает шансы пострадавших на выживание. Помощь, оказанная вовремя, позволяет уменьшить ущерб для здоровья, травматизм и минимизировать смертность из-за транспортных несчастных случаев.

Система, схожая с европейским аналогом eСall и технически совместимая с ней, была введена в эксплуатацию в 2015 году. Она повышает безопасность пассажирских и грузоперевозок, и с 2017 года обязательна к применению по условиям техрегламента ТС. Транспорт, выпускающийся в обращение, должен оснащаться устройствами для связи со службами экстренного реагирования — смартфонами с картой, модемом, навигационным блоком и SOS-кнопкой. Сведения о них необходимо вносить в паспорт ТС. Документ-одобрение выдается на трехлетний срок, изготовители и импортеры должны получать на новые модели сертификаты соответствия.

Система работает по следующему принципу:

• датчики, установленные в транспорте, срабатывают при ударах, нажатии на тревожную кнопку, опрокидывание кузова;
• автотерминал определяет координаты местонахождения ТС, количество людей, скорость перед аварией, перегрузки, данные о машине;
• информация передается по сотовой сети в центр обработки;
• операторы связываются с людьми в ТС или, если это невозможно, удостоверяются, что вызов не ложный и передает вызов спасательной службе.

Основные характеристики систем навигационных спутников

Особенности работы экстренного информирования

Работает ЭРА-ГЛОНАСС по простому принципу:

• Сигнал тревоги может быть активирован автоматически (сработал датчик удара/переворота) или в ручном режиме (водитель либо кто-то из пассажиров нажал кнопку).
• После того как сигнал поступит в колл-центр, диспетчер связывается с машиной в голосовом режиме (конструкция терминала включает динамик и микрофон). Это необходимо для исключения ложных вызовов или случайных срабатываний кнопки «SOS».
• Если ответ не был получен, или водитель подтвердил факт ДТП, информация передается спасательным службам.

Автоматическая работа системы минимизирует время между аварией и прибытием помощи на место происшествия. Это значительно снижает смертность на дорогах, потому что у Скорой Помощи и спасателей появляется больше времени на оказание квалифицированной помощи.

Надежность системы очень высока: терминалы снабжаются автономными источниками питания, и даже при обесточивании бортовой сети во время аварии они сохраняют работоспособность в течение минимум нескольких часов. Этого вполне хватает для определения координат, а также для связи с колл-центром.

SIM-карта, установленная в терминале, обеспечивает устойчивую связь с диспетчером везде, где есть покрытие мобильной сети. Для обеспечения надежной связи приборы комплектуются эффективными антеннами для сотовой связи и спутников ГЛОНАСС. Обычно при хорошем качестве сигнала данные передаются по GPRS (используется 3G модем), при проблемах со связью терминала может отправлять служебные SMS с основной информацией для экстренных служб.

И сам сеанс связи с диспетчером, и вызов помощи путем активации экстренного информирования спасательных служб полностью бесплатны.

Дифференциальное измерение

Отдельные модели спутниковых приёмников позволяют производить т. н. «дифференциальное измерение» расстояний между двумя точками с большой точностью (сантиметры). Для этого измеряется положение навигатора в двух точках с небольшим промежутком времени. При этом, хотя каждое такое измерение имеет погрешность, равную 10-15 метров без наземной системы корректировки и 10-50 см с такой системой, измеренное расстояние имеет погрешность намного меньшую, так как факторы, мешающие измерению (погрешность орбит спутников, неоднородность атмосферы в данном месте Земли и т. д.) в этом случае взаимно вычитаются.

Кроме того, есть несколько систем, которые посылают потребителю уточняющую информацию («дифференциальную поправку к координатам»), позволяющую повысить точность измерения координат приёмника до 10 сантиметров. Дифференциальная поправка пересылается либо с геостационарных спутников, либо с наземных базовых станций, может быть платной (расшифровка сигнала возможна только одним определённым приёмником после оплаты «подписки на услугу») или бесплатной.

На 2009 год имелись следующие бесплатные системы предоставления поправок: американская система WAAS (GPS), европейская система EGNOS (Galileo), японская система MSAS (QZSS). Они основаны на нескольких передающих поправки геостационарных спутниках, позволяющих получить высокую точность (до 30 см).

Создание системы коррекции для ГЛОНАСС под названием СДКМ завершено к 2016.

Какие данные собирает ?

УВЭОС обязательны к установке для всех автомобилей, которые выпускаются в обращение на территорию РФ. Но если новые машины оснащаются терминалами, тревожными кнопками и датчиками на производстве, то при импорте техники владелец обязан за свой счет установить ЭРА-ГЛОНАСС, иначе эксплуатировать машину в РФ будет невозможно.

Один из аргументов против оборудования автомобиля ЭРА-ГЛОНАСС – возможное отслеживание перемещения техники по спутниковой сети (т.е. незаконная передача личных данных спецслужбам) или прослушка салона. На практике же в терминалах не реализована функция трекинга, потому без ведома владельца отследить движение машины нельзя.

По информации производителей, терминал собирает и передает только такие данные:

• Координаты места аварии.
• Скорость на момент аварии.
• Тип срабатывания сигнала тревоги (датчик удара/переворота, принудительный вызов).
• Данные о машине: номер, марку, тип двигателя (бензин/дизель).
• Количество пристегнутых ремней безопасности.

Также службам спасения передается информация, полученная диспетчером при разговоре с водителем.

Сегодня ГЛОНАСС — это не просто навигатор, который позволит не потеряться на незнакомых дорогах. Возможности спутникового позиционирования куда шире, и воспользоваться ими может как рядовой автовладелец, так и руководитель коммерческого предприятия с обширным парком автомобилей.

ГЛОНАСС КМ

Эти спутники планируется вывести на орбиту в 2025 году. Сейчас они находятся в разработке. Лучшие учёные умы занимаются модернизацией новой серии аппаратов.

Система принимает навигационные сигналы в глобальном масштабе. Её данные доступны пользователям всего мира. Доступ к гражданским сигналам является бесплатным и общедоступным.

Система обеспечивает оперативно-временную навигацию для пользователей, которые могут находиться в домах, в самолётах, на космических станциях, на кораблях.

Ею пользуются военные и гражданские. Она зародилась в конце 70-х годов прошлого столетия. В 1983 году была впервые запущена. Сейчас претерпевает разные нововведения, дополнения, изменения.

Спутники отправляют на орбиту ежегодно, заменяя устаревшие, вышедшие из строя. До сих пор система не давала каких-либо серьёзных сбоев. За время, которое она функционирует, было спасено много человеческих жизней.

Литература

• Серапинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования. — М. : ИКФ «Каталог», 2002. — 106 с.
• Антонович К. М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии : монография : в 2 т.. — М. : Картгеоцентр, 2005. — Т. 1.
• Антонович К. М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии : монография : в 2 т.. — М. : Картгеоцентр, 2006. — Т. 2.
• Генике А.А., Побединский Г.Г. Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Картгеоцентр, 2004. — 355 с. — ISBN 5-86066-063-4.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Какой автомобильный домкрат лучше выбрат... Какие поставить колонки в машину... Как сделать электрический предпусковой п... Лебедка из стартера своими руками: рассм...