Принцип роботи супутникової системи ГЛОНАСС. Супутникова навігаційна система ГЛОНАСС. Глонасс, gps навігація - як це працює

ГЛОНАСС - навігаційна система, Яка допомагає автомобілістам і підприємцям вирішувати безліч завдань. Спочатку вона була розроблена для військових потреб, проте останнім часом її стали використовувати і в цивільному секторі. У цій статті ми розповімо про те, як працює система ГЛОНАСС, а також поговоримо про завдання, які можна вирішувати з її допомогою.

Принцип дії

Як же працює ГЛОНАСС і що являє собою? Він є глобальною системою, що дозволяє визначати координатне розташування об'єкта. Висока точність досягається за допомогою взаємодії космічних супутників, спеціального наземного обладнання, а також надсилає, та сигнали пристрою, встановленого на автомобілі або будь-якому іншому транспортному засобі. Крім того, точність позиціонування може бути підвищена за рахунок використання інформації від GSM-станцій. Особливо це стосується їзди по місту.

Як працює навігація по ГЛОНАСС:

• Навігаційне обладнання відправляє запит на підключення до спеціальних супутників, що обертаються навколо Землі.
• Чим більше супутників відповість приймача, тим вище точність позиціонування (для нормального визначення координат потрібно не менше чотирьох штук).
• Після з'єднання від них починає надходити інформація про власний розташуванні, а також про час відповіді.
• Мікропроцесор, вбудований в приймач, аналізує отриману інформацію і проводить порівняння.
• На підставі різниці між відповідями супутників і їх розташуванням розраховується приблизні координати приймача і, отже, автомобіля.
• Ці дії безперервно повторюються, що дозволяє в реальному часі відстежувати координати транспортного засобу, його напрямок руху, а також швидкість. Однак необхідно враховувати, що з її збільшенням точність роботи приймача дещо знижується.

На сьогоднішній день функціонують 24 супутника, що дозволяє точно визначати координати на всій території Росії і на добрій половині всієї земної кулі.

На відміну від популярної американської системи GPS, Яка, до речі, охоплює всю планету, ГЛОНАСС має більшу надійністю за рахунок більш вдало підібраних орбіт. Незабаром планується запустити ще кілька космічних апаратів, що набагато підвищить стабільність системи.

Важливо!У деяких випадках точність визначення координат може сильно відрізнятися. Це пов'язано з топографією місцевості (наприклад, якщо водій їде по тунелю, в який сигнал не може проникнути в принципі), поточними погодними умовами, а також конкретними супутниками, які відповіли приймача. Наприклад, якщо пристрою відповіли чотири космічні апаратизі східного боку і жодного з західної, це може спотворити алгоритм розрахунків.

Якщо, незважаючи на наше намір, права третіх осіб порушуються, ми запитуємо повідомлення без примітки про вартість. Крім того, без власної системи необхідна точність неможлива для більш важливих застосувань, ніж конкретні, такі як навігація повітряних суден.

На кожному супутнику годинник є надлишковими, з якими досягається відмовостійкість, і це те, що до сих пір зберігало його роботу. Кожен супутник несе чотири такту, два рубідію і два водневих мазера, коли їх достатньо. П'ять з цих годин перестали працювати протягом останніх двох років на перших запущених супутникахі тільки в останньої моделі. Таким чином, аномалії торкнулися три з чотирьох вихідних супутників і два з 14 найсучасніших супутників, але, як підкреслив Вернер, 18 все ще функціонують.

Які завдання дозволяє вирішувати система?

Моніторинг місцезнаходження автомобіля - унікальна можливість, яка допомагає як простому автолюбителю, так і підприємцю. Ось лише невелика частина можливого застосування:

• Навігація в незнайомій місцевості. Сьогодні нікого не здивує наявність навігатора або в машині, або в смартфоні. З його допомогою автолюбитель може побудувати необхідний маршрут з покроковою інструкцією. Крім того, сучасні пристрої можуть довантажувати карти через мобільну мережу, А також визначати завантаженість доріг і пропонувати оптимальні маршрути з її урахуванням. Виробники подібних пристроїв постійно оновлюють свої навігаційні карти, зберігаючи інформацію в системі актуальною.
• Моніторинг транспортних засобів підприємством. Раніше бізнесменам доводилося витрачати чимало грошей на втрати палива через використання водіями службових машин в особистих цілях. Застосування системи ГЛОНАСС виключає цей варіант, адже диспетчер бачитиме повний маршрут машини. Таким чином, можна обчислити приблизний витрата палива, час простою (і, отже, відпочинку водія), а також відхилення від маршруту, що доводить використання автомобіля у власних цілях. Якщо порушення підтвердяться, то такому водієві можна виписувати штраф, адже докази, що називається, у наявності.
• Застосування в автосигналізація і протиугінних системах. За допомогою приймача ГЛОНАСС, встановленого в трекері, власник може отримати інформацію про місцезнаходження викраденої машини, що дозволить швидко її знайти. Обдурити таку систему дуже складно, оскільки вона розташовується в важкодоступному місці і працює на кількох частотах відразу.
• Використання в безпілотних автомобілях. ГЛОНАСС, як і будь-яка інша навігаційна система - незамінний компонент безпілотника. Подібні технології поки тестуються, але практично всі фахівці прогнозують поступове витіснення звичайних автомобілів безпілотними.

Пристрій ЕРА ГЛОНАСС застосовується також для екстреного виклику рятувальників. Поговоримо про це докладніше.

Що таке ЕРА ГЛОНАСС?

Система являє собою мобільний телефонз сім-картою, налаштованої на роботу з будь-яким оператором мобільного зв'язку і призначеної для виклику екстрених служб.

Другим її компонентом є модем, що передає необхідні дані рятувальникам.

Третій компонент - посилена антена, що здійснює прийом сигналу навіть на складних ділянках дороги. І, нарешті, четвертий компонент - навігаційний приймач ГЛОНАСС. Крім того, сучасні модулі системи також комплектуються спеціальними датчиками, які встановлюються на автомобілі. Вони реагують на сильні удари або на переворот машини.

У салоні водія розташовуються мікрофон з динаміком для розмови з диспетчером, а також тривожна кнопка.

Як працює система ЕРА ГЛОНАСС:

• При натисканні тривожної кнопки або після спрацьовування датчиків від пристрою надходить сигнал диспетчеру.
• Оператор додзвонюється до водія і намагається з ним зв'язатися (для розмови використовуються мікрофон і динамік, встановлені в автомобілі).
• Якщо вийти на зв'язок не вдалося, або в разі підтвердження факту ДТП самим водіям, диспетчер передає інформацію в службу порятунку.
• Рятувальники негайно виїжджають на виклик без підтвердження, оскільки їм передаються точні координати місця аварії.

Переваги такої системи очевидні. Давно відомо, що більшість смертей трапляється не під час дорожньо-транспортної пригоди, а набагато пізніше через несвоєчасне появи рятувальників. Система ЕРА ГЛОНАСС вирішує цю задачу.

Крім того, пристрій повністю сумісний з аналогічними європейськими рішеннями, що дозволяє отримати допомогу не тільки в Росії, але і за кордоном.

Які дані збирає ЕРА ГЛОНАСС?

Багато водіїв переживають за збереження своїх особистих даних, оскільки пристрій екстреного виклику слід в обов'язковому порядку встановлювати на всі нові автомобілі. Нерідко можна почути висловлювані побоювання щодо передачі інформації про маршрутах третім особам, а також про прослуховування всіх розмов в салоні через встановлені мікрофон і динамік. Однак виробники приладів спростовують всі ці дані. За їх запевненням, пристрої збирають лише таку інформацію, як:

• Показання датчиків швидкості і ударів, необхідні для спрацювання пристрою.
• Інформацію про задіювання кнопки, розташованої в салоні.
• Дані, отримані від водія в момент розмови з диспетчером, якщо він відбувся.
• Номер, а також марка автомобіля.
• Швидкість, з якою відбулося зіткнення.
• Тип двигуна і використовуваного палива.
• Інформація про кількість пасажирів (вважається за кількістю пристебнутих ременів безпеки).
• Дані про місцезнаходження машини, отримані від навігатора.

Наскільки пристрій надійно і чи треба його обслуговувати?

Всі компоненти системи виготовлені з міцних матеріалів, щоб їх неможливо було пошкодити при аварії. Крім того, система забезпечується посиленою антеною для більш якісного прийому сигналу. Останнє особливо актуально при поїздках по області, оскільки покриття стільникового зв'язкув таких районах залишає бажати кращого.

Окремо слід відзначити, що ЕРА ГЛОНАСС має на борту власні елементи живлення, яких зазвичай вистачає на кілька годин роботи пристрою, якщо в результаті ДТП воно від'єднати від бортової мережі автомобіля. Також елементи включаються, коли акумулятор знаходиться в розрядженому стані або генератор не видає достатньої напруги для роботи приладу.

Модулі системи можуть працювати в декількох частотах відразу, що виключає можливість використання глушилок або інших приладів, що знижують ефективність механізму.

Всі компоненти ЕРА ГЛОНАСС в обов'язковому порядку пломбуються перед установкою. Це робиться для того, щоб виключити можливість їх розкриття і перепрошивки програмного забезпечення.

висновок

Навігаційна система ГЛОНАСС дозволяє автомобілістам і підприємцям вирішувати безліч завдань. Моніторинг, навігація, виклик служби порятунку, контроль за часом водія - ось далеко неповний список переваг цієї технології. Виробники постійно працюють як над самою системою, так і над розробкою рішень на її основі, дозволяють зробити використання автомобіля ще зручніше і комфортніше. Окремо слід сказати і про точність визначення координат, яка постійно підвищується при запуску нових супутників на орбіту.

З цього матеріалу ви дізналися, як працює СН ЕРА ГЛОНАСС, що представляє собою і які її переваги. Крім того, постійно ведеться робота по її вдосконаленню, хоча вже зараз можна сказати, що ГЛОНАСС як навігаційна система повністю виправдовує свою використання.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.

Вконтакте

Принцип дії супутникової ГЛОНАСС, GPS навігації заснований на визначенні відстані від поточного положення до групи супутників. Точне місце розташування GPS супутників відомо з даних ефемерид і альманаха, переданих в навігаційних повідомленнях. Знаючи відстань до трьох супутників, можна визначити поточне місце розташування, як точку перетинання трьох кіл.

Відстань до супутників визначається простим рівнянням R = t * c, де t-час поширення радіосигналу від супутника до спостерігача, а з - постійна величина, що дорівнює швидкості світла. Відповідно, знаючи час, за який сигнал дійшов від супутника до GPS приймача і, помноживши її на швидкість світла, можна визначити відстань.

Принцип дії ГЛОНАСС, GPS полягає в наступному. на далеку навколоземну орбіту(Близько 20000 кілометрів) виведені 24 космічних супутника, Що покривають своїми сигналами всю поверхню Землі (крім полюсів). Земну частину комплексу складають спеціальні потужні передавачі, сигнали яких вловлюються приймачами супутників і ретранслюються на поверхню планети. Крім ретрансляторів на супутниках встановлені точні атомні годинники.

Для визначення координат портативного (або встановлюється на борту літака, корабля, автомобіля) приймача досить вловити радіосигнали з трьох орбітальних супутниківодночасно (мінімальна кількість, зазвичай каналів більше). Обчислюючи тимчасові затримки спеціальним чином закодованих супутникових сигналів (час випромінювання сигналу звіряється з внутрішніми еталонними годинами приймача), приймач ГЛОНАСС, GPS здатний визначити власні географічні координати з точністю в 10-100 метрів. У військових приймачів точність визначення координат значно вище, але ці технології закриті для широкого використання. За доплеровскому зрушенню частоти несучої хвилі приймач здатний визначити напрям і швидкість свого руху (в кишені або в руці власника).

ГЛОНАСС, GPS навігація - Як це працює?

Місцезнаходження

Тепер розповімо про те, як це працює. ГЛОНАСС, GPS навігаторповинен знати дві речі, щоб виконати свою роботу. Він повинен знати, ДЕ знаходяться супутники (місце розташування) і як ДАЛЕКО вони знаходяться (відстань). Подивимося спершу як ГЛОНАСС, GPS навігатор знає, де в космосі знаходяться супутники. ГЛОНАСС, GPS навігатор отримує два види кодованої інформації від супутників. Один вид інформації, званий "альманах", містить дані про розташування супутників. Ці дані постійно передаються і зберігаються в пам'яті ГЛОНАСС, GPS навігатора, так що він знає орбіти супутників і де кожен супутник імовірно повинен знаходиться.

Дані альманаху періодично оновлюються у міру переміщення супутників. Будь-супутник може трохи відхилятися від орбіти, а наземні станції постійно відстежують орбіту, висоту, розташування і швидкість супутників. Наземні станції посилають дані про орбіті на станцію основного контролю, яка, в свою чергу, передає відкориговані дані назад супутникам. Ці відкориговані дані точного місця розташування супутника називаються даними "ефімеріса", які дійсні близько чотирьох або шести годин і передаються ГЛОНАСС, GPS навігатора у вигляді кодованої інформації.

Таким чином, отримавши дані альманаху і ефімеріса, ГЛОНАСС, GPS навігатор завжди знає місцезнаходження супутників.

час

Навіть якщо ГЛОНАСС, GPS навігатор знає точне положення супутників в космосі, йому все одно необхідно знати, наскільки вони далеко (відстань), щоб визначити своє місце розташування на землі. Існує проста формула, яка говорить приймачу, як далеко він знаходиться від кожного з супутників: відстань від даного супутника одно швидкості сигналу, що передається, помноженої на час, необхідний сигналу, щоб пройти від супутника до ГЛОНАСС, GPS навігатора (Швидкість х Час проходження сигналу = Відстань) .

Згадайте, як ви визначали, наскільки далеко від вас гроза, коли були дитиною. Коли ви бачили блискавку, то вважали потім, скільки секунд пройде, поки пролунає грім. Чим більше нарахували, тим далі була гроза. ГЛОНАСС, GPS навігація працює за таким же принципом, званому "Час прибуття".

Використовуючи основну формулу для визначення відстані, приймач вже знає швидкість. Це швидкість радіо хвилі - 186 000 миль в секунду (швидкість світла), з урахуванням затримки сигналу при проходженні крізь атмосферу Землі.

Тепер ГЛОНАСС, GPS навігатора необхідно визначити тимчасову складову формули. Відповідь криється в закодованих сигналах, які передають супутники. Рухаючись код називається "псевдовипадковим кодом" тому, що схожий на шумовий сигнал. Коли супутник генерує псевдовипадковий код, ГЛОНАСС, GPS навігатор генерує такий же код і намагається узгодити його з кодом супутника. ГЛОНАСС, GPS навігатор порівнює два коду, щоб визначити, наскільки необхідно затримати (або змістити) свій код, щоб відповідати коду супутника. Щоб отримати відстань час затримки (зсуву) множиться на швидкість світла.

Годинники ГЛОНАСС, GPS навігатора не відслідковують час з такою точністю, як годинник супутника. Включення до складу ГЛОНАСС, GPS навігатора атомного годинниказробило б його набагато більше і набагато дорожче! Тому кожне вимір відстані вимагає коригування на величину похибки внутрішнього годинника ГЛОНАСС, GPS навігатора. З цієї причини вимір відстані відноситься до "псевдорасстоянію". Щоб визначити позицію, використовуючи дані псевдорасстоянія, необхідно відстежувати і перераховувати зафіксовані дані мінімум з чотирьох супутників, щоб похибка зникла.

Отримання повного кола

Тепер, коли у нас є і позиція супутника, і відстань до нього, приймач може визначити своє місце розташування. Скажімо, ми знаходимося на відстані 11 000 миль від супутника. Тоді наше місце розташування буде десь в умовній сфері із супутником в центрі з радіусом 11 000 миль. Далі, припустимо, що ми знаходимося на відстані 12 000 миль від іншого супутника. Друга сфера буде перетинатися з першої, утворюючи загальну окружність. Якщо додати третій супутник, на відстані 13 000 миль, буде дві загальні точки, де перетинаються три сфери.

Хоча можливих позицій дві, вони сильно відрізняються показниками широти, довготи і висоти. Щоб визначити, яка ж з двох точок відповідає вашому фактичному місцю розташування, ГЛОНАСС, GPS навігатора необхідно також вказати приблизну висоту над рівнем моря. Це дозволить приймача розрахувати 2-х координатну позицію (широта, довгота). При наявності четвертого супутника ГЛОНАСС, GPS навігатор зможе визначити 3-х координатну позицію (широта, довгота, висота). Так, припустимо, відстань до четвертого супутника становить 10 000 миль. Тепер у нас є четверта сфера, яка перетинає перші три в одній загальній точці.