¿Qué es mejor: glonass, gps o galileo? Glonass o gps - pros y contras Y glonass

La navegación por satélite es utilizada por conductores, ciclistas, turistas, incluso los amantes de las carreras matutinas rastrean su propia ruta mediante satélites. En lugar de preguntar a los transeúntes cómo encontrar casa correcta, la mayoría prefiere obtener un teléfono inteligente y hacer esta pregunta GLONASS o GPS. A pesar de que los módulos de navegación por satélite están instalados en todos los teléfonos inteligentes y en la mayoría de los relojes deportivos, solo una persona de cada diez entiende cómo funciona este sistema y cómo encontrar el adecuado en un mar de dispositivos con funciones GPS/GLONASS.

¿Cómo funciona un sistema de navegación por satélite?

La abreviatura GPS significa Sistema de Posicionamiento Global: "Sistema de Posicionamiento Global", si se traduce literalmente. La idea de usar satélites en órbita terrestre para determinar las coordenadas de los objetos terrestres apareció en la década de 1950, inmediatamente después de que la Unión Soviética lanzara el primer satélite artificial. Los científicos estadounidenses rastrearon la señal del satélite y descubrieron que su frecuencia cambia cuando el satélite se acerca o se aleja. Por lo tanto, conociendo sus coordenadas exactas en la Tierra, puede calcular la ubicación exacta del satélite. Esta observación dio impulso al desarrollo de un sistema de coordenadas global.

Inicialmente, la flota se interesó en el descubrimiento: comenzó el desarrollo del laboratorio naval, pero con el tiempo se decidió crear un sistema único para todas las fuerzas armadas. El primer satélite GPS se puso en órbita en 1978. Ahora las señales son transmitidas por una treintena de satélites. Cuando el sistema de navegación comenzó a funcionar, los departamentos militares de los EE. UU. Hicieron un regalo a todos los habitantes del planeta: abrieron el acceso gratuito a los satélites, para que todos puedan usar el Sistema de posicionamiento global de forma gratuita, habría un receptor.

Siguiendo a los estadounidenses, Roskosmos creó su propio sistema: el primer satélite GLONASS entró en órbita en 1982. GLONASS - Navegación global sistema satelital, trabajando en el mismo principio que el americano. Ahora hay 24 satélites rusos en órbita, que proporcionan coordinación.

Para usar uno de los sistemas, y preferiblemente dos al mismo tiempo, necesita un receptor que recibirá señales de satélites, así como una computadora para descifrar estas señales: la ubicación del objeto se calcula en función de los intervalos entre el recibido señales La precisión de los cálculos es de más o menos 5 m.

Cuantos más satélites “vea” el dispositivo, más información puede proporcionar. Para determinar las coordenadas, es suficiente que el navegador vea solo dos satélites, pero si encuentra al menos cuatro satélites, el dispositivo podrá informar, por ejemplo, la velocidad del objeto. Por lo tanto, los dispositivos de navegación modernos leen cada vez más parámetros:

• Coordenadas geográficas del objeto.
• Su velocidad de movimiento.
• Altura sobre el nivel del mar.

Qué errores pueden ocurrir en el funcionamiento del GPS/GLONASS

La navegación por satélite es buena porque está disponible las 24 horas desde cualquier parte del mundo. Estés donde estés, si tienes un receptor, puedes determinar las coordenadas y construir una ruta. Sin embargo, en la práctica, la señal de los satélites puede verse bloqueada por obstáculos físicos o desastres meteorológicos: si está pasando por un túnel subterráneo y una tormenta también se desata desde arriba, es posible que la señal no llegue al receptor.

Este problema se resolvió gracias a la tecnología A-GPS: supone que el receptor accede al servidor a través de canales de comunicación alternativos. Eso, a su vez, utiliza datos recibidos de los satélites. Gracias a esto, puede utilizar el sistema de navegación en interiores, túneles, con mal tiempo. La tecnología A-GPS está diseñada para smartphones y otros dispositivos personales, por lo que a la hora de elegir un navegador o smartphone, comprueba si es compatible con este estándar. Por lo tanto, puede estar seguro de que el dispositivo no lo defraudará en un momento crucial.

Los propietarios de teléfonos inteligentes a veces se quejan de que el navegador no funciona con precisión o se "apaga" periódicamente, no determina las coordenadas. Como regla general, esto se debe al hecho de que en la mayoría de los teléfonos inteligentes, la función GPS / GLONASS está deshabilitada de manera predeterminada. Su dispositivo utiliza torres de telefonía móvil o conexión inalámbrica a internet. El problema se resuelve configurando el teléfono inteligente, activando el método deseado para determinar las coordenadas. También es posible que deba calibrar la brújula o restablecer el navegador.

Tipos de navegadores

• Automotor. Un sistema de navegación basado en satélites GLONASS o sus contrapartes americanas puede ser parte de ordenador de a bordo automóviles, pero más a menudo compran dispositivos individuales. No solo determinan las coordenadas del automóvil y le permiten llegar fácilmente del punto A al punto B, sino que también protegen contra el robo. Incluso si los atacantes roban el auto, puede ser rastreado por una baliza. La ventaja de los dispositivos especiales para automóviles es que permiten la instalación de una antena; debido a la antena, puede amplificar la señal GLONASS.
• Turista. Si se puede instalar un conjunto especial de mapas en un navegador de automóvil, se imponen requisitos más estrictos a los dispositivos de viaje: los modelos modernos permiten el uso de un conjunto ampliado de mapas. Sin embargo, el dispositivo de viaje más simple es solo un receptor de señal con una computadora simple. Es posible que ni siquiera marque las coordenadas en el mapa, en cuyo caso se requiere un mapa en papel con una cuadrícula de navegación. Sin embargo, ahora tales dispositivos se compran solo por razones de economía.
• Smartphones, tablets con receptor GPS/GLONASS. Los teléfonos inteligentes también le permiten descargar un conjunto ampliado de mapas. Se pueden usar como navegadores de automóviles y turísticos, lo principal es instalar la aplicación y descargar los mapas necesarios. Muchos de los programas de navegación útiles son gratuitos, pero algunos requieren una pequeña tarifa.

Software de navegación para teléfonos inteligentes

uno de los mas programas simples, diseñado para aquellos que no quieren profundizar en la funcionalidad: MapsWithMe. Le permite descargar un mapa de la región deseada de la red, para que luego pueda usarlo incluso si no hay conexión a Internet. El programa mostrará la ubicación en el mapa, encontrará los objetos marcados en este mapa; puede guardarlos como marcadores y usarlos más tarde búsqueda rápida. Esto finaliza la funcionalidad. El programa utiliza solo mapas vectoriales; no se pueden cargar otros formatos.

Los propietarios de dispositivos Android pueden usar el programa OsmAnd. Es adecuado para conductores y senderistas, ya que permite crear automáticamente una ruta por carreteras o caminos de montaña. El navegador GLONASS te guiará a lo largo de la ruta. comandos de voz. Además de los mapas vectoriales, puede utilizar mapas ráster, así como marcar waypoints y grabar tracks.

La alternativa más cercana a OsmAnd es la aplicación Locus Map. Es adecuado para excursionistas, ya que se asemeja a un clásico dispositivo de navegación para mochileros que estaba en uso antes de la llegada de los teléfonos inteligentes. Utiliza mapas vectoriales y ráster.

Dispositivos de viaje

Los teléfonos inteligentes y las tabletas pueden reemplazar un dispositivo GPS/GLONASS dedicado para el turismo, pero esta solución tiene sus inconvenientes. Por un lado, si tienes un smartphone, no necesitas comprar ningún dispositivo adicional. Es fácil trabajar con el mapa en una pantalla grande y brillante, la elección de aplicaciones es amplia: solo hemos indicado algunos programas, es imposible cubrir todas las ofertas. Pero el teléfono inteligente también tiene desventajas:

• Se descarga rápidamente. En promedio, el dispositivo funciona durante un día y en el modo de búsqueda constante de coordenadas, incluso menos.
• Requiere un manejo cuidadoso. Por supuesto, hay teléfonos inteligentes seguros, pero además de ser costosos, la confiabilidad de un teléfono inteligente de este tipo aún no se puede comparar con un dispositivo GLONASS especial para viajes. Puede ser completamente impermeable.

Para caminatas de varios días en la naturaleza, se han desarrollado dispositivos especializados, en estuches impermeables y con baterías potentes. Sin embargo, al elegir un dispositivo de este tipo, es importante aclarar que es compatible con mapas vectoriales y ráster. Un mapa ráster es una imagen ligada a coordenadas. Puede tomar un mapa en papel, escanearlo, vincularlo a las coordenadas GLONASS y obtener un mapa ráster. Los mapas vectoriales no son una imagen, sino un conjunto de objetos que el programa coloca en la imagen. El sistema le permite comenzar a buscar objetos, pero es difícil crear un esquema de este tipo por su cuenta.

Sistemas de navegación por satélite GLONASS y GPS. Parte 1

E. Povalyaev, S. Khutornoy

Sistemas de navegación por satélite GLONASS y GPS. Parte 1

Traemos a su atención una serie de artículos sobre los sistemas de navegación por radio satelital Glonass (sistema global de navegación por satélite) y GPS (Sistema de posicionamiento global). En el primer artículo del ciclo, se consideran cuestiones sobre la construcción y el funcionamiento de los sistemas, la estructura y las funciones de los equipos de consumo (receptores), los algoritmos para resolver el problema de la navegación y las perspectivas para el desarrollo de los sistemas.

Desde la antigüedad, los viajeros se han preguntado: ¿cómo determinar su ubicación en la Tierra? Los antiguos navegantes se guiaban por las estrellas que indicaban la dirección del movimiento: conociendo la velocidad media y el tiempo de viaje, era posible navegar en el espacio y determinar la distancia hasta el destino final. Sin embargo, las condiciones meteorológicas no siempre estuvieron en manos de los investigadores, por lo que no fue difícil desviarse del rumbo. Con la llegada de la brújula, la tarea se ha simplificado enormemente. El viajero ya dependía menos del clima.

La era de la radio abrió nuevas posibilidades para el hombre. Con el advenimiento de las estaciones de radar, cuando fue posible medir los parámetros de movimiento y la ubicación relativa de un objeto mediante el haz de radar reflejado desde su superficie, surgió la cuestión de la posibilidad de medir los parámetros de movimiento de un objeto a partir de la señal emitida. . En 1957, en la URSS, un grupo de científicos dirigido por V.A. Kotelnikova confirmó experimentalmente la posibilidad de determinar los parámetros de movimiento de un satélite terrestre artificial (AES) a partir de los resultados de las mediciones del desplazamiento de frecuencia Doppler de la señal emitida por este satélite. Pero, lo más importante, se estableció la posibilidad de resolver el problema inverso: encontrar las coordenadas del receptor a partir del desplazamiento Doppler medido de la señal emitida por el satélite, si se conocen los parámetros de movimiento y las coordenadas de este satélite. Cuando se mueve en órbita, el satélite emite una señal de cierta frecuencia, cuyo valor se conoce en el lado receptor (consumidor). La posición del satélite en cada momento del tiempo es conocida, más precisamente, se puede calcular en base a la información contenida en la señal del satélite. El usuario, midiendo la frecuencia de la señal que le llegó, la compara con la de referencia y así calcula el desplazamiento de frecuencia Doppler debido al movimiento del satélite. Las mediciones se realizan de forma continua, lo que permite componer una especie de función de cambio de frecuencia Doppler. En un momento determinado, la frecuencia se vuelve igual a cero y luego cambia de signo. En el momento en que la frecuencia Doppler es igual a cero, el consumidor se encuentra en una línea normal al vector de movimiento del satélite. Usando la dependencia de la pendiente de la curva de frecuencia Doppler de la distancia entre el consumidor y el satélite, y midiendo el momento en el tiempo cuando la frecuencia Doppler es cero, es posible calcular las coordenadas del consumidor.

Así, un satélite artificial de la Tierra se convierte en una estación de referencia para la radionavegación, cuyas coordenadas cambian en el tiempo debido al movimiento del satélite en órbita, pero que pueden calcularse con antelación para cualquier instante de tiempo gracias a la información de efemérides incrustada en la señal de navegación del satélite.

En 1958-1959 en la Academia de Ingeniería de la Fuerza Aérea de Leningrado (LVVIA) ellos. AF Mozhaisky, el Instituto de Astronomía Teórica de la Academia de Ciencias de la URSS, el Instituto de Electromecánica de la Academia de Ciencias de la URSS, dos institutos de investigación marina y Gorky NIRFI llevaron a cabo investigaciones sobre el tema "Sputnik", que luego se convirtió en la base para la construcción del primer sistema doméstico de navegación por satélite de órbita baja "Cicada". Y en 1963 se comenzó a trabajar en la construcción de este sistema. En 1967, se puso en órbita el primer satélite de navegación doméstico Kosmos-192. Un rasgo característico de los sistemas de radionavegación por satélite de la primera generación es el uso de satélites de órbita baja y el uso de una sola señal visible en el cielo para medir los parámetros de navegación de un objeto. este momento satélite. Posteriormente, los satélites del sistema Cicada fueron equipados con equipos de recepción para detectar objetos en peligro.

En paralelo, tras el exitoso lanzamiento del primer satélite terrestre artificial por parte de la URSS, en EE.UU. se trabaja en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins relacionado con la posibilidad de medir los parámetros de la señal emitida por el satélite Las mediciones se utilizan para calcular los parámetros del movimiento del satélite en relación con el punto de observación terrestre. La solución del problema inverso es cuestión de tiempo.

Sobre la base de estos estudios, en 1964, se creó en los EE. UU. el sistema de radionavegación por satélite Doppler de la primera generación "Transit". Su objetivo principal es el apoyo a la navegación para el lanzamiento de misiles balísticos Polaris desde submarinos. El director del Laboratorio de Física Aplicada R. Kershner es considerado el padre del sistema. El sistema estuvo disponible para uso comercial en 1967. Al igual que en el sistema "Cicada", en el sistema "Transit", las coordenadas de la fuente se calculan a partir del cambio de frecuencia Doppler de la señal de uno de los 7 satélites visibles. Los sistemas AES tienen órbitas polares circulares con una altura sobre la superficie terrestre de ~ 1100 km, el período de revolución de los satélites Transit es de 107 minutos. La precisión del cálculo de las coordenadas de la fuente en los sistemas de primera generación depende en gran medida del error en la determinación de la velocidad de la fuente. Entonces, si la velocidad de un objeto se determina con un error de 0,5 m, esto, a su vez, conducirá a un error al determinar las coordenadas de ~ 500 m, para un objeto estacionario, este valor se reduce a 50 m.

Además, el funcionamiento continuo no es posible en estos sistemas. Debido al hecho de que los sistemas son de órbita baja, el tiempo durante el cual el satélite está en el campo de visión del consumidor no excede de una hora. Además, el tiempo entre el paso de varios satélites en la zona de visibilidad del usuario depende de la latitud geográfica en la que se encuentre, y puede oscilar entre 35 y 90 minutos. Reducir este intervalo aumentando el número de satélites es imposible, porque todos los satélites emiten señales en la misma frecuencia.

En consecuencia, los sistemas de navegación por satélite de la segunda generación tienen una serie de inconvenientes significativos. En primer lugar, la precisión insuficiente para determinar las coordenadas de los objetos dinámicos. Otra desventaja es la falta de continuidad en las medidas.

Uno de los principales problemas que surgen al crear sistemas satelitales que proporcionan determinaciones de navegación para varios satélites es la sincronización mutua de las señales (escalas de tiempo) de los satélites con la precisión requerida. La falta de coincidencia de los generadores de referencia de los satélites en 10 ns conduce a un error al determinar las coordenadas del consumidor 10–15 m. El segundo problema al que se enfrentaron los desarrolladores al crear sistemas de navegación por satélite de órbita alta fue la determinación y predicción de alta precisión de los parámetros de la órbita del satélite. El equipo receptor, midiendo los retrasos de las señales de diferentes satélites, calcula las coordenadas del consumidor.

Para estos fines, en 1967, la Marina de los EE. UU. desarrolló un programa que lanzó el satélite TIMATION-I, y en 1969, el satélite TIMATION-II. Se utilizaron osciladores de cristal a bordo de estos satélites. Al mismo tiempo, la Fuerza Aérea de EE. UU. estaba ejecutando su programa de código de pseudo ruido (PRN) de banda ancha paralela. Las propiedades de correlación de dicho código hacen posible utilizar una frecuencia de señal para todos los satélites, con separación de código de señales de diferentes satélites. Más tarde, en 1973, los dos programas se fusionaron en uno bajo el nombre de "Navstar-GPS". En 1996, se completó el despliegue del sistema. Actualmente hay 28 satélites activos disponibles.

En la URSS, las pruebas de vuelo del sistema de navegación por satélite de órbita alta Glonass comenzaron en 1982 con el lanzamiento del satélite Kosmos-1413. El principal desarrollador y creador del sistema en su conjunto y del segmento espacial es NPO Applied Mechanics (Krasnoyarsk), y para naves espaciales de navegación - PA "Polyot" (Omsk). El desarrollador líder de complejos de ingeniería de radio es RNIIKP; El Instituto Ruso de Radionavegación y Tiempo fue designado responsable de la creación de un complejo temporal, un sistema de sincronización y equipos de navegación para el consumidor.

Sistema de Satélite de Navegación por Radio en Red (NRNSS) Glonass

El sistema Glonass está diseñado para la navegación operativa global de objetos en movimiento en la superficie. SRNSS fue desarrollado por orden del Ministerio de Defensa. En cuanto a su estructura, Glonass, al igual que el GPS, se considera un sistema de doble acción, es decir, puede usarse tanto para fines militares como civiles.

El sistema como un todo incluye tres partes funcionales (en la literatura profesional estas partes se denominan segmentos) (Fig. 1).

Figura 1. Segmentos de los sistemas de navegación de órbita alta Glonass y GPS

• un segmento espacial, que incluye una constelación orbital de satélites terrestres artificiales (en otras palabras, naves espaciales de navegación);
• segmento de control, complejo de control terrestre (GCC) de la constelación orbital de naves espaciales;
• equipo de usuario del sistema.

De estas tres partes, la última, el equipo de usuario, es la más numerosa. El sistema GLONASS no requiere solicitudes, por lo que la cantidad de consumidores del sistema no importa. Además de la función principal, las definiciones de navegación, el sistema permite la sincronización mutua de alta precisión de los estándares de frecuencia y tiempo en objetos terrestres remotos y la referenciación geodésica mutua. Además, se puede utilizar para determinar la orientación de un objeto en función de las medidas tomadas de cuatro receptores de señales de satélites de navegación.

En el sistema Glonass, como estación de referencia de radionavegación, se utilizan naves espaciales de navegación (NSV), que giran en una órbita geoestacionaria circular a una altitud de ~ 19100 km (Fig. 2). El período de revolución de un satélite alrededor de la Tierra es, en promedio, de 11 horas y 45 minutos. La vida útil del satélite es de 5 años, tiempo durante el cual los parámetros de su órbita no deben diferir de los valores nominales en más del 5%. El satélite en sí es un contenedor hermético con un diámetro de 1,35 my una longitud de 7,84 m, dentro del cual se colocan varios tipos de equipos. Todos los sistemas funcionan con paneles solares. La masa total del satélite es de 1415 kg. El equipo a bordo incluye: un transmisor de navegación a bordo, un temporizador (reloj), un complejo de control a bordo, un sistema de orientación y estabilización, etc.

Figura 2. Segmento espacial de los sistemas GLONASS y GPS

Figura 3. Segmento del complejo de control terrestre del sistema GLONASS

Figura 4. Segmento del complejo de control terrestre del sistema GPS

El segmento del complejo de control terrestre del sistema GLONASS realiza las siguientes funciones:

• soporte de efemérides y tiempo-frecuencia;
• monitoreo de campo de navegación por radio;
• monitoreo radiotelemétrico de NSC;
• mando y software de radiocontrol del NSC.

Para sincronizar las escalas de tiempo de varios satélites con la precisión requerida, se utilizan a bordo del NSC estándares de frecuencia de cesio con una inestabilidad relativa del orden de 10-13. El complejo de control terrestre utiliza un estándar de hidrógeno con una inestabilidad relativa de 10-14. Además, el GCC incluye medios para corregir las escalas de tiempo de los satélites en relación con la escala de referencia con un error de 3 a 5 ns.

El segmento de tierra proporciona soporte de efemérides para los satélites. Esto significa que los parámetros de movimiento del satélite se determinan en tierra y los valores de estos parámetros se predicen para un período de tiempo predeterminado. Los parámetros y su pronóstico se incluyen en el mensaje de navegación transmitido por el satélite junto con la transmisión de la señal de navegación. Esto también incluye correcciones de frecuencia de tiempo de la escala de tiempo a bordo del satélite en relación con el tiempo del sistema. La medición y predicción de los parámetros de movimiento del SV se llevan a cabo en el Centro Balístico del sistema en base a los resultados de las mediciones de trayectoria de la distancia al satélite y su velocidad radial.

Sistema de navegación por satélite de radio de red GPS

Sistema GPS estadounidense por sí solo funcionalidad similar al sistema doméstico Glonass. Su objetivo principal es una determinación de alta precisión de las coordenadas del consumidor, los componentes del vector de velocidad y la vinculación a la escala de tiempo del sistema. Similar al doméstico, el sistema GPS fue desarrollado para el Departamento de Defensa de los Estados Unidos y está bajo su control. Según el documento de control de la interfaz, los principales desarrolladores del sistema son:

• para el segmento espacial - Rockwell International Space Division, Martin Marietta Astro Space Division;
• en el segmento de gestión - IBM, Federal System Company;
• por segmento de consumidores - Rockwell International, Collins Avionics & Communication Division.

Al igual que el sistema Glonass, el GPS consta de un segmento espacial, un complejo de comando y medición basado en tierra y un segmento de consumidores.

Como se mencionó anteriormente, la constelación GPS consta de 28 naves espaciales de navegación. Todos ellos están en órbitas circulares con un período de revolución alrededor de la Tierra, igual a 12 horas. La altura de la órbita de cada satélite es ~ 20000 km. Los NSC del sistema GPS experimentaron una serie de mejoras que afectaron su desempeño en general. En mesa. 1 muestra breves características de la nave espacial utilizada en el sistema.

Tabla 1. Características de las naves espaciales utilizadas en el sistema GPS

tipo NKA	Masa en órbita	Potencia de las fuentes de energía, W	Período estimado de existencia activa	Año de lanzamiento del primer NSC
Bloque-I	525	440	-	1978
Bloque-II	844	710	5	1989
Bloque-IIR	1094	1250	7,5	1997
Bloque-IIF	-	-	14–15	2001–2002

Tabla 2. Características comparativas de los sistemas GLONASS y GPS

Indicador	GLONASS	GPS
El número de naves espaciales en la constelación orbital completa.	24	24
Número de planos orbitales	3	6
Número de naves espaciales en cada avión.	8	4
Inclinación orbital	64,8º	55º
Altura de la órbita, km	19 130	20 180
Período orbital del satélite	11 h 15 min. 44 segundos	11 h 58 min. 00 s
Sistema coordinado	PZ-90	WGS-84
Peso de la nave espacial de navegación, kg	1450	1055
Potencia paneles solares, W	1250	450
Plazo de existencia activa, años	3	7,5
Medios para poner en órbita una nave espacial	"Protón-K/DM"	Delta 2
El número de naves espaciales que se muestran en un lanzamiento.	3	1
puerto espacial	Baikonur (Kazajistán)	cabo Cañaveral
Tiempo de referencia	UTC (SU)	UTC (NO)
Método de acceso	AMDF	CDMA
Frecuencia de carga: L1 L2	1598,0625-1604,25 7/9 L1	1575,42 60/77 L1
Polarización	mano derecha	mano derecha
tipo de secuencia PN	secuencia m	código de oro
Número de elementos de código: CALIFORNIA PAG	511 51 1000	1023 2.35x1014
Velocidad de codificación, Mbps: CALIFORNIA PAG	0,511 5,11	1,023 10,23
Nivel de interferencia de radio dentro del sistema, dB	-48	-21,6
Estructura del mensaje de navegación
Tasa de transferencia, bps	50	50
Tipo de modulación	BPSK (Mánchester)	BPSK NRZ
Longitud de supertrama, mín.	2.5 (5 marcos)	12,5 (25 fotogramas)
Longitud del marco, s	30 (15 líneas)	30 (5 líneas)
Longitud de línea, s	2	6

Al diseñar el sistema en su conjunto y el SV en particular, se presta mucha atención a los problemas de funcionamiento autónomo. Por lo tanto, la nave espacial de la primera generación (Bloque-I) aseguró el funcionamiento normal del sistema (es decir, sin errores significativos en la determinación de las coordenadas) sin la intervención del segmento de control durante 3 a 4 días. En los dispositivos Block-II, este período se amplió a 14 días. En la nueva modificación del NSC Block-IIR permite la operación autónoma durante 180 días sin ajustar los parámetros de la órbita desde el suelo, utilizando solo un complejo autónomo para la sincronización mutua de los satélites. Se supone que los dispositivos Block-IIF deben usarse en lugar del Block-IIR gastado.

La estructura de las señales de radio de navegación del sistema Glonass.

El sistema Glonass utiliza la división de frecuencia de las señales (FDMA) emitidas por cada satélite: dos señales codificadas por cambio de fase. La frecuencia de la primera señal se encuentra en el rango L1 ~ 1600 MHz, y la frecuencia de la segunda señal se encuentra en el rango L2 ~ 1250 MHz. Los valores nominales de las frecuencias de operación de las señales de radio transmitidas en las bandas L1 y L2 están determinados por la expresión:

f k1 = f 1 + kD f 1
f k2 = f 2 + kD f 2 k = 0,1,...,24, (1)

donde k = 0,1,...,24 - números de letras (canales) de frecuencias operativas de satélites;

f1 = 1602 MHz; D f 1 \u003d 9/16 \u003d 0.5625 MHz;
f2 = 1246 MHz; Df2 = 7/16 = 0,4375 MHz.

Para cada satélite, las frecuencias operativas de las señales en las bandas L1 y L2 son coherentes y se forman a partir de una referencia de frecuencia. La relación de las frecuencias operativas de la portadora de cada satélite:

re f k1 / re f k2 = 7/9.

El valor nominal de la frecuencia del generador embarcado, desde el punto de vista de un observador situado en la superficie de la Tierra, es de 5,0 MHz.

En el rango L1, cada satélite del sistema Glonass emite 2 portadoras a la misma frecuencia, desfasadas entre sí 90º (Fig. 5).

Figura 5. Diagrama vectorial de señales portadoras de GLONASS y GPS

Una de las portadoras sufre una modulación por desplazamiento de fase de 180º. La señal moduladora se obtiene mediante la suma módulo 2 de tres señales binarias (Fig. 6):

• un código de rango grueso transmitido a una velocidad de 511 Kbit/s (Fig. 6c);
• secuencias de datos de navegación transmitidos a una velocidad de 50 bit/s (Fig. 6a);
• oscilación de meandro transmitida a una velocidad de 100 bit/s (Fig. 6b).

Figura 6. Estructura de la señal GLONASS

La señal en el rango L1 (similar al código C/A en GPS) está disponible para todos los usuarios dentro del rango de visibilidad de la nave espacial. La señal en la banda L2 está destinada a necesidades militares y su estructura no se revela.

Composición y estructura de los mensajes de navegación de los satélites del sistema Glonass

El mensaje de navegación se forma en forma de líneas continuas, cada una con una duración de 2 s. En la primera parte de la cadena (intervalo de 1,7 s) se transmiten los datos de navegación, y en la segunda (0,3 s), la marca de tiempo. Es una secuencia pseudoaleatoria abreviada que consta de 30 símbolos con una frecuencia de reloj de 100 bps.

Los mensajes de navegación de los satélites del sistema Glonass son necesarios para que los consumidores definan la navegación y planifiquen las sesiones de comunicación con los satélites. Según su contenido, los mensajes de navegación se dividen en información operativa y no operativa.

La información operativa se refiere al satélite de cuya señal se recibió. La información operativa incluye:

• digitalización de sellos de tiempo;
• diferencia relativa de la frecuencia portadora del satélite con respecto al valor nominal;
• información de efemérides.

El tiempo de enlace de la información de efemérides y las correcciones de frecuencia-tiempo, que tienen una multiplicidad de media hora desde el comienzo del día, le permiten determinar con precisión las coordenadas geográficas y la velocidad del satélite.

La información no operativa contiene un almanaque que incluye:

• datos sobre el estado de todos los satélites del sistema;
• desplazamiento de la escala de tiempo del satélite con respecto a la escala del sistema;
• parámetros de órbitas de todos los satélites del sistema;
• corrección a la escala de tiempo del sistema Glonass.

La elección de la "constelación" óptima de la nave espacial y la predicción del desplazamiento Doppler de la frecuencia portadora se obtienen analizando el almanaque del sistema.

Los mensajes de navegación de los satélites del sistema Glonass se estructuran en forma de supertramas con una duración de 2,5 minutos. Una supertrama consta de cinco tramas con una duración de 30 s. Cada cuadro contiene 15 líneas con una duración de 2 s. De los 2 s de duración de la línea, los últimos 0,3 s los ocupa la marca de tiempo. El resto de la línea contiene 85 símbolos de información digital transmitida a una frecuencia de 50 Hz.

Como parte de cada cuadro, se transmite la cantidad total de información operativa y parte del almanaque del sistema. El almanaque completo está contenido en la supertrama completa. En este caso, la información de la supertrama contenida en las líneas 1 a 4 se refiere al satélite del que proviene (parte operativa) y no cambia dentro de la supertrama.

La estructura de las señales de radio de navegación del sistema GPS.

El sistema GPS utiliza señalización por división de código (CDMA), por lo que todos los satélites emiten señales en la misma frecuencia. Cada satélite GPS emite dos señales codificadas por cambio de fase. La frecuencia de la primera señal es L1 = 1575,42 MHz y la segunda - L2 = 1227,6 MHz. La señal portadora L1 está modulada por dos secuencias binarias, cada una de las cuales está formada por la suma en módulo 2 del código de distancia y los datos del sistema y de navegación transmitidos, generados a una velocidad de 50 bit/s. A la frecuencia L1, se transmiten dos componentes en cuadratura, manipulados bifásicamente con secuencias binarias. La primera secuencia es la suma de módulo 2 del código de distancia precisa P o el código secreto Y y los datos de navegación. La segunda secuencia es también la suma módulo 2 del código grueso C/A (abierto) y la misma secuencia de datos de navegación.

La señal de radio en la frecuencia L2 es manipulada bifásicamente por una sola de las dos secuencias consideradas anteriormente. La elección de la secuencia moduladora se realiza por orden de la Tierra.

Cada satélite utiliza sus propios códigos de rango C / A y P (Y), lo que le permite separar señales de satélite. En el proceso de formación de un código P(Y) de rango preciso, se forman simultáneamente marcas de tiempo de señal de satélite.

Composición y estructura de los mensajes de navegación de los satélites GPS

La división estructural de la información de navegación de los satélites GPS se realiza en supertramas, tramas, subtramas y palabras. Una supertrama se forma a partir de 25 tramas y tarda 750 s (12,5 min). Una trama se transmite durante 30 s y tiene un tamaño de 1500 bits. La trama se divide en 5 subtramas de 300 bits cada una y se transmite en un intervalo de 6 s. El comienzo de cada subtrama denota una marca de tiempo correspondiente al inicio/final del siguiente intervalo de 6 s del tiempo del sistema GPS. Una subtrama consta de 10 palabras de 30 bits. En cada palabra, los 6 bits menos significativos son los bits de control.

En las subtramas 1, 2 y 3, se transmiten datos sobre los parámetros de corrección del reloj y datos de efemérides de la nave espacial con la que se establece la comunicación. El contenido y la estructura de estos subfotogramas siguen siendo los mismos en todas las páginas del superfotograma. Las subtramas 4 y 5 contienen información sobre la configuración y el estado de todos los SC del sistema, almanaques de SC, mensajes especiales, parámetros que describen la relación entre la hora GPS y UTC, etc.

Algoritmos para recibir y medir los parámetros de las señales de radionavegación por satélite

El segmento de consumidores de sistemas GPS y GLONASS incluye receptores de señales satelitales. Al medir los parámetros de estas señales, se resuelve el problema de navegación. El receptor se puede dividir en tres partes funcionales:

• parte de radiofrecuencia;
• correlador digital;
• UPC.

Desde la salida del dispositivo alimentador de antena (antena), la señal ingresa a la parte de radiofrecuencia (Fig. 7). La tarea principal de esta parte es amplificar la señal de entrada, filtrado, conversión de frecuencia y conversión de analógico a digital. Además, de la parte de radiofrecuencia del receptor proviene frecuencia de reloj para la parte digital del receptor. Desde la salida de la parte de radiofrecuencia, las lecturas digitales de la señal de entrada se alimentan a la entrada del correlador digital.

Figura 7. Estructura generalizada del receptor

En el correlador, el espectro de la señal se transfiere a la frecuencia "cero". Esto se hace multiplicando la señal de entrada del correlador con la oscilación armónica de referencia en los canales en fase y en cuadratura. Además, el resultado de la multiplicación se somete a un procesamiento de correlación al multiplicar con el código de distancia de referencia y acumularse durante el período del código de distancia. Como resultado, obtenemos las integrales de correlación I y Q. Las lecturas de las integrales de correlación se envían al procesador para su posterior procesamiento y cierre de los bucles PLL (bucle de bloqueo de fase) y CVD (circuito de seguimiento de retardo). Las mediciones de los parámetros de la señal en el receptor no se realizan directamente a partir de la señal de entrada, sino a partir de su copia exacta, formada por los sistemas PLL y SSZ. Las integrales de correlación I y Q permiten estimar el grado de "similitud" (correlación) entre las señales de referencia y de entrada. La tarea del correlador, además de la formación de las integrales I y Q, es formar una señal de referencia de acuerdo con las acciones de control (códigos de control) provenientes del procesador. Además, en algunos receptores, el correlador genera las medidas necesarias de las señales de referencia y las transfiere al procesador para su posterior procesamiento. Al mismo tiempo, dado que las señales de referencia en el correlador se forman de acuerdo con los códigos de control provenientes del procesador, las medidas necesarias de las señales de referencia se pueden realizar directamente en el procesador, procesando los códigos de control de manera adecuada, lo cual es hecho en muchos receptores modernos.

¿Qué parámetros de señal mide el correlador (procesador)?

El rango en las mediciones de ingeniería de radio se caracteriza por el tiempo de propagación de la señal desde el objeto de medición hasta el punto de medición. En los sistemas de navegación GPS/GLONASS, la emisión de señales está sincronizada con la escala de tiempo del sistema, más precisamente, con la escala de tiempo del satélite que emite esta señal. Al mismo tiempo, el usuario tiene información sobre la discrepancia entre la escala de tiempo del satélite y el sistema. La información digital transmitida desde el satélite le permite configurar el momento de emisión de un determinado fragmento de la señal (marca de tiempo) por parte del satélite en el tiempo del sistema. El momento de recepción de este fragmento está determinado por la escala de tiempo del receptor. La escala de tiempo del receptor (consumidor) se forma utilizando estándares de frecuencia de cuarzo, por lo que hay una "salida" constante de la escala de tiempo del receptor en relación con la escala de tiempo del sistema. La diferencia entre el momento de recepción de un fragmento de señal, contado en la escala de tiempo del receptor, y el momento de emisión por su satélite, contado en la escala del satélite, multiplicado por la velocidad de la luz, se denomina pseudodistancia. ¿Por qué pseudodistancia? Porque difiere del alcance real en una cantidad igual al producto de la velocidad de la luz y la "salida" de la escala de tiempo del receptor en relación con la escala de tiempo del sistema. Al resolver un problema de navegación, este parámetro se determina junto con las coordenadas del consumidor (receptor).

Las integrales de correlación formadas en el correlacionador permiten rastrear la modulación de la señal del satélite mediante símbolos de información y calcular la marca de tiempo en la señal de entrada. Las marcas de tiempo siguen a intervalos de 6 s para GPS y 2 s para GLONASS y forman una especie de escala de 6 (2) segundos. Dentro de una división de esta escala, los períodos del código de rango forman una escala de 1 ms. Un milisegundo se divide, a su vez, en elementos separados (chips, en terminología GPS): para GPS - 1023, para GLONASS - 511. Por lo tanto, los elementos del código de distancia le permiten determinar la distancia al satélite con un error de ~ 300 m Para una determinación más precisa es necesario conocer la fase del generador de código de distancia. Los esquemas para construir los generadores de referencia del correlador permiten determinar su fase con una precisión de hasta 0,01 periodos, que es una precisión para determinar la pseudodistancia de 3 m.

Basado en las medidas de los parámetros de la referencia oscilación armónica formado por el sistema PLL, determine la frecuencia y la fase de la oscilación de la portadora del satélite. Su desviación con respecto al valor nominal dará un desplazamiento de frecuencia Doppler, por el cual se estima la velocidad del consumidor con respecto al satélite. Además, las medidas de fase de la portadora permiten afinar el alcance al satélite con un error de varios mm.

Para determinar las coordenadas del consumidor, es necesario conocer las coordenadas de los satélites (al menos 4) y la distancia del consumidor a cada satélite visible. Para que el consumidor pueda determinar las coordenadas de los satélites, las señales de navegación emitidas por ellos se modelan mediante mensajes sobre los parámetros de su movimiento. En el equipo del consumidor se seleccionan estos mensajes y se determinan las coordenadas de los satélites en el momento deseado.

Las coordenadas y componentes del vector de velocidad cambian muy rápidamente, por lo tanto, los mensajes sobre los parámetros de movimiento de los satélites contienen información no sobre sus coordenadas y componentes del vector de velocidad, sino información sobre los parámetros de un cierto modelo que se aproxima a la trayectoria de movimiento SC sobre un intervalo de tiempo suficientemente largo (alrededor de 30 minutos). Los parámetros del modelo de aproximación cambian muy lentamente y pueden considerarse constantes durante el intervalo de aproximación.

Los parámetros del modelo de aproximación se incluyen en los mensajes de navegación por satélite. El sistema GPS utiliza el modelo de movimiento Kepleriano con elementos osculadores. En este caso, la trayectoria de vuelo de la nave espacial se divide en segmentos de aproximación con una duración de una hora. En el centro de cada sección, se establece un punto clave en el tiempo, cuyo valor se informa al consumidor de información de navegación. Además, se informa al consumidor de los parámetros del modelo de elementos osculadores en el punto nodal en el tiempo, así como de los parámetros de funciones que aproximan los cambios en los parámetros del modelo de elementos osculadores en el tiempo tanto antes del elemento nodal como después de él.

En el equipo de consumo se asigna un intervalo de tiempo entre el instante de tiempo para el que se debe determinar la posición del satélite y el momento nodal. Luego, utilizando las funciones de aproximación y sus parámetros extraídos del mensaje de navegación, se calculan los valores de los parámetros del modelo de elementos osculadores en el punto de tiempo deseado. En la última etapa, usando las fórmulas usuales del modelo Kepleriano, se determinan las coordenadas y componentes del vector velocidad del satélite.

El sistema Glonass utiliza modelos de movimiento diferencial para determinar la posición exacta de un satélite. En estos modelos, las coordenadas y componentes del vector de velocidad del satélite se determinan mediante la integración numérica de las ecuaciones diferenciales de movimiento de la nave espacial, que tienen en cuenta un número finito de fuerzas que actúan sobre la nave espacial. Las condiciones iniciales de integración se establecen en el momento nodal de tiempo, que se encuentra en el medio del intervalo de aproximación.

Como se mencionó anteriormente, para determinar las coordenadas del consumidor, es necesario conocer las coordenadas de los satélites (al menos 4) y la distancia del consumidor a cada satélite visible, que se determina en el receptor de navegación con una precisión de aproximadamente 1 m Para mayor comodidad, considere el caso "plano" más simple que se muestra en la Fig. . ocho.

Figura 8. Determinación de las coordenadas del consumidor

Cada satélite (Fig. 8) se puede representar como un emisor puntual. En este caso, el frente de la onda electromagnética será esférico. El punto de intersección de las dos esferas será aquel en el que se encuentre el consumidor.

La altura de las órbitas de los satélites es de unos 20.000 km. Por lo tanto, el segundo punto de intersección de los círculos puede descartarse debido a información a priori, ya que está lejos en el espacio.

modo diferencial

Los sistemas de navegación por satélite permiten al consumidor obtener coordenadas con una precisión de unos 10 a 15 m. Sin embargo, para muchas tareas, especialmente para la navegación en ciudades, se requiere una mayor precisión. Uno de los principales métodos para mejorar la precisión en la determinación de la ubicación de un objeto se basa en la aplicación del principio de medidas de navegación diferencial conocido en la radionavegación.

El modo diferencial DGPS (GPS diferencial) le permite establecer coordenadas con una precisión de hasta 3 m en un entorno de navegación dinámico y de hasta 1 m en condiciones estacionarias. El modo diferencial se implementa utilizando un receptor de control GPS llamado estación de referencia. Se encuentra en un punto con coordenadas conocidas, en la misma zona que el receptor GPS principal. Comparando las coordenadas conocidas (obtenidas como resultado de un levantamiento geodésico de precisión) con las medidas, la estación de referencia calcula las correcciones que se transmiten a los consumidores a través de un canal de radio en un formato predeterminado.

El equipo consumidor recibe correcciones diferenciales de la estación de referencia y las tiene en cuenta al determinar la ubicación del consumidor.

Los resultados obtenidos con el método diferencial dependen en gran medida de la distancia entre el objeto y la estación de referencia. La aplicación de este método es más efectiva cuando prevalecen errores sistemáticos debido a causas externas (en relación con el receptor). Según datos experimentales, se recomienda ubicar la estación de referencia a no más de 500 km del objeto.

Actualmente, existen muchos sistemas diferenciales de brechas amplias, regionales y locales.

Como sistemas de amplio alcance, vale la pena señalar sistemas como el WAAS estadounidense, el EGNOS europeo y el MSAS japonés. Estos sistemas utilizan satélites geoestacionarios para transmitir correcciones a todos los usuarios dentro de su área de cobertura.

Los sistemas regionales están diseñados para brindar apoyo a la navegación en secciones individuales de la superficie terrestre. Típicamente, los sistemas regionales se utilizan en grandes ciudades, en carreteras y ríos navegables, en puertos y a lo largo de la costa de los mares y océanos. El diámetro de la zona de trabajo del sistema regional suele ser de 500 a 2000 km. Puede incluir una o más estaciones de referencia.

Los sistemas locales tienen un alcance máximo de 50 a 220 km. Suelen incluir uno estación base. Los sistemas locales generalmente se dividen según la forma en que se utilizan: estaciones diferenciales locales marinas, de aviación y geodésicas.

Desarrollo de la navegación por satélite.

La dirección general de modernización de los sistemas satelitales GPS y Glonass está asociada con un aumento en la precisión de las definiciones de navegación, una mejora en el servicio brindado a los usuarios, un aumento en la vida útil y la confiabilidad del equipo satelital a bordo, una mejora en la compatibilidad con otros sistemas de ingeniería de radio y el desarrollo de subsistemas diferenciales. La dirección general de desarrollo de los sistemas GPS y Glonass coincide, pero la dinámica y los resultados alcanzados son muy diferentes.

Está previsto que la mejora del sistema GLONASS se lleve a cabo sobre la base de los satélites de nueva generación GLONASS-M. Este satélite tendrá una mayor vida útil y emitirá una señal de navegación en la banda L2 para aplicaciones civiles.

Una decisión similar se tomó en Estados Unidos, donde el 5 de enero de 1999 anunció la asignación de $400 millones para la modernización del sistema GPS asociado a la transmisión del código C/A en la frecuencia L2 (1222,7 MHz) y la introducción de la tercera portadora L3 (1176, 45 MHz) en naves espaciales que se lanzarán a partir de 2005. Está previsto que la señal en la frecuencia L2 se utilice con fines civiles, no directamente relacionados con el peligro para la vida humana. Se propone comenzar a implementar esta solución a partir de 2003. Se decidió utilizar la tercera señal civil en la frecuencia L3 para las necesidades de la aviación civil.

Literatura

1. Sistemas de ingeniería de radio. ed. Kazarinova Yu.M. Moscú: Escuela superior, 1990.
2. Soloviev Yu.A. Sistemas de navegación por satélite. Moscú: Eco-Trends, 2000.
3. Sistema mundial de radionavegación por satélite GLONASS / Ed. VN Kharisova, A. I. Perova, V. A. Boldin. M.: IPRZhr, 1998.
4. Lipkin I.A. Sistemas de navegación por satélite. M.: Vúzovskaya kniga, 2001.
5. Sistema mundial de navegación por satélite GLONASS. Documento de control de interfaz. M.: PUNTO VKS, 1995.
6. Documento de Control de Interfaz: Segmento Espacial NAVSTAR GPS / Interfaces de Usuario de Navegación (ICD-GPS-200). Int. de Rockwell corporación 1987.

Todavía es difícil de creer que en nuestra era de comercio "salvaje" existe una capacidad absolutamente gratuita (con la disponibilidad de medios técnicos) para determinar su ubicación en cualquier parte del mundo. ¡Este es uno de los mayores inventos del siglo XX! Este sistema multimillonario (hoy hay varios de ellos) fue concebido principalmente en interés de la defensa (y la ciencia), pero pasó muy poco tiempo y casi todas las personas comenzaron a usarlo todos los días. Por navegador gps nos referimos a un receptor de radio especial para determinar las coordenadas geográficas de la ubicación actual (posicionamiento).

Me impulsó a escribir este post la frase de un conocido turista en círculos estrechos sobre navegador garmin Etrex 30x.
Aquí hay una cita de su artículo: "Sistema satelital: GPS / GPS + Glonass / Modo de demostración. ¿No sugiere que solo Glonass no se puede encender? Entonces no está allí. Las instrucciones no dicen nada al respecto. Puede tomar Garmin en una mano para divertirse , y en otra teléfono inteligente con Glonass, abra la pantalla de visualización del satélite e intente encontrar otros similares. Esto es solo una emulación, por lo que si coloca GPS o GPS + GLONASS no es importante".
¿Qué te parece esta declaración? Simplemente no tire las zapatillas de inmediato, verifique. Dado que aquí aparecen los conceptos de "GPS", "GLONASS" y "Garmin", tendremos que cubrir el tema en su totalidad.

1-GPS
El primer sistema de posicionamiento global fue el sistema estadounidense NAVSTAR, que data de 1973. Ya en 1978 se lanzó el primer satélite, lo que puede considerarse el inicio de la era del Sistema de Posicionamiento Global (GPS), y en 1993 la constelación orbital constaba de 24 naves espaciales (SC), pero recién en el año 2000 (después de la desactivación del modo de acceso selectivo) comenzó la operación regular para usuarios civiles.
Los satélites NAVSTAR están situados a una altitud de 20.200 km con una inclinación de 55° (en seis planos) y un periodo orbital de 11 horas 58 minutos. El GPS utiliza el Sistema Geodésico Mundial de 1984 (WGS-84), que se ha convertido en el estándar para los sistemas de coordenadas en todo el mundo. TODOS los navegadores ubican (muestran coordenadas) en este sistema por defecto.

La constelación consta actualmente de 32 satélites. El más temprano en el sistema es el 22 de noviembre de 1993, el último (más reciente) es el 9 de diciembre de 2015.


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2 - GLONASS
El sistema de navegación nacional comenzó con el sistema Cicada que consta de cuatro satélites en 1979. El sistema GLONASS se puso en operación de prueba en 1993. En 1995, se desplegó un complemento completo de constelaciones orbitales (24 satélites Glonass de primera generación) y comenzó la operación regular del sistema. Desde 2004, se han lanzado nuevos satélites "Glonass-M", que emiten dos señales civiles en las frecuencias L1 y L2.
Los satélites GLONASS están situados a una altitud de 19.400 km con una inclinación de 64,8° (en tres planos) y un periodo de 11 horas y 15 minutos.

La constelación consta actualmente de 24 satélites. El más temprano en el sistema es el 3 de abril de 2007, el último (más reciente) es el 16 de octubre de 2017.


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Tabla con números de satélites GLONASS. Hay un número GLONASS y un número COSMOS. Nuestros teléfonos inteligentes tienen números de satélite completamente diferentes. Desde 1 esto es GPS, desde 68 - GLONASS.
Además, incluso son diferentes en el navegador y el teléfono inteligente.

Ahora veamos el programa "Orbitron". En la tarde del 4 de abril, 10 satélites del sistema GLONASS "volaron" en el cielo de Izhevsk.

O en otra vista, en el mapa. Hay todos los datos sobre cada satélite.

La principal diferencia entre los dos sistemas es la señal y su estructura.
El sistema GPS utiliza la división de códigos.. Una señal con un código de precisión estándar (código C/A) transmitida en la banda L1 (1575,42 MHz). Las señales se modulan con secuencias pseudoaleatorias de dos tipos: código C/A y código P. C/A - código público - es un PRN con un período de repetición de 1023 ciclos y una tasa de repetición de pulso de 1,023 MHz.
En el sistema GLONASS, división de frecuencia de canales. Todos los satélites usan la misma secuencia de código pseudoaleatorio para transmitir señales abiertas; sin embargo, cada satélite transmite en una frecuencia diferente usando una separación de frecuencia de 15 canales. Señales de radio de navegación con división de frecuencia en dos bandas: L1 (1,6 GHz) y L2 (1,25 GHz).
La estructura de la señal también es diferente. Para describir el movimiento de los satélites en órbita, fundamentalmente diferentes modelos matemáticos. Para GPS, este es un modelo en elementos osculadores. Este modelo implica que la trayectoria del satélite se divide en secciones, en las que los movimientos son descritos por el modelo Kepleriano, cuyos parámetros cambian con el tiempo. El sistema GLONASS utiliza un modelo de movimiento diferencial.
Ahora a la cuestión de la posibilidad de combinación. 2011 transcurrió bajo los auspicios del apoyo de GLONASS. Al diseñar los receptores, era importante superar los problemas de incompatibilidad entre el soporte de hardware de GLONASS y GPS. Es decir, la señal GLONASS modulada en frecuencia requería un ancho de banda más amplio que las señales PCM utilizadas por GPS, filtros de paso de banda con diferentes centros de frecuencia y diferentes velocidades de chip. Para ahorrar energía en los navegadores, se recomienda activar el modo "Solo GPS".

3 - Garmin
El fabricante estadounidense de dispositivos de navegación portátiles ha ganado fama mundial principalmente debido a la atracción turística navegadores gps(series GpsMap, eTrex, Oregon, Montana, Dakota) y navegadores de coche, relojes deportivos y ecosondas. La sede se encuentra en Olat, Kansas. Desde 2011, Garmin ha comenzado a comercializar navegadores GPSMAP 62stc con capacidad para recibir y procesar señales de satélites GPS y GLONASS. Sin embargo, la información sobre los fabricantes de chips utilizados se ha convertido en un secreto comercial.

El uso de receptores de sistema dual ayuda a mejorar la calidad de la navegación en condiciones reales, mientras que la precisión de determinar las coordenadas del sistema dual no afecta de ninguna manera. Señal insuficiente de los satélites de un sistema en una ubicación dada y en tiempo dado compensado por los satélites de otro sistema. Número máximo Satélites "visibles" en el cielo en condiciones ideales: GPS - 13, GLONASS - 10. Es por esta razón que la mayoría de los receptores convencionales (no geodésicos) tienen 24 canales.

Estos son los resultados de las pruebas de 2016. Para su información, NAP-4 y NAP-5 utilizan receptores de navegación de la planta de radio Izhevsk MNP-M7 y MNP-M9.1, respectivamente.

Recomendaciones. Los mejores resultados en términos de precisión de posicionamiento en la ruta del experimento fueron mostrados por NAP-1, NAP-2, NAP-4. Todos los NAP tienen una precisión de posicionamiento suficiente para una navegación segura en todos los modos. Al mismo tiempo, la precisión de posicionamiento en el modo GPS y en el modo combinado es algo mejor que en el modo GLONASS.
Los resultados del NAP-3 con software experimental en términos de precisión de posicionamiento en planta en todos los modos son peores que los del mismo receptor con software estándar (NAP-2). No hay tal diferencia en la precisión de la altura. Las excepciones son grandes errores en el modo combinado, causados ​​por una falla única en la operación del NAP, lo que provocó grandes desviaciones.
Los resultados del NAP-5 son generalmente peores que los del NAP del mismo fabricante de la generación anterior (NAP-4). Hubo una ligera mejora en la precisión de posicionamiento en el plano en el modo GLONASS. ()

La antena del navegador recibe las señales de los satélites y las transmite al receptor, que las procesa. Actualmente, muchas empresas producen chips para dispositivos de navegación compatibles con GPS+Glonass: Qualcomm (SiRFatlas V, drol_enlaces en Garmins hay un receptor STA8088EXG de una de las mayores empresas europeas STMicroelectronics.

Conclusiones para los usuarios del navegador Garmin:
1. En los navegadores y relojes Garmin (después de 2011), se hizo posible seleccionar (habilitar la recepción y el procesamiento de la señal) GPS o GPS + GLONASS. Por separado, GLONASS no se proporciona debido al hecho de que es Garmin (bueno, ¿cómo incluirán los estadounidenses solo algo ruso?)
2. En condiciones ideales o cercanas a ellas (estepa, llanura), el segundo sistema no es necesario. En las montañas, la ciudad y las latitudes del norte, muy deseable. Pero el consumo de energía será más.
3. Bueno, si los fabricantes de teléfonos inteligentes pudieron "introducir" esta función en sus dispositivos compactos, ¿por qué Garmin no "tuvo éxito" en esto?
¡Buena suerte!

Muchos propietarios de automóviles usan navegadores en sus automóviles. Sin embargo, algunos de ellos no conocen la existencia de dos sistemas satelitales diferentes: el GLONASS ruso y el GPS estadounidense. A partir de este artículo, aprenderá cuáles son sus diferencias y cuál debe preferirse.

Cómo funciona el sistema de navegación

El sistema de navegación se utiliza principalmente para determinar la ubicación de un objeto (en este caso, un automóvil) y su velocidad. A veces también se requiere determinar algunos otros parámetros, por ejemplo, la altura sobre el nivel del mar.

Ella calcula estos parámetros estableciendo la distancia entre el propio navegador y cada uno de varios satélites ubicados en la órbita terrestre. Por regla general, la sincronización con cuatro satélites es necesaria para el funcionamiento eficaz del sistema. Al cambiar estas distancias, determina las coordenadas del objeto y otras características del movimiento. Los satélites GLONASS no están sincronizados con la rotación de la Tierra, lo que asegura su estabilidad durante un largo período de tiempo.

Vídeo: GlonaSS frente a GPS

Que es mejor GLONASS o GPS y cual es su diferencia

Los sistemas de navegación asumieron principalmente su uso con fines militares y solo entonces estuvieron disponibles para los ciudadanos comunes. Obviamente, el ejército necesita utilizar los desarrollos de su propio estado, porque las autoridades de este país pueden desactivar un sistema de navegación extranjero en caso de conflicto. Además, en Rusia están reclamando el uso del sistema GLONASS en La vida cotidiana empleados militares y gubernamentales.

En la vida cotidiana, un automovilista común no debería preocuparse en absoluto por la elección de un sistema de navegación. Tanto GLONASS como GLONASS brindan una calidad de navegación suficiente para el uso diario. En los territorios del norte de Rusia y otros estados ubicados en latitudes del norte, los satélites GLONASS funcionan de manera más eficiente debido al hecho de que sus trayectorias de movimiento están más arriba de la Tierra. Es decir, en el Ártico, en los países escandinavos, GLONASS es más eficiente, y los suecos lo reconocieron en 2011. En otras regiones, el GPS es un poco más preciso que GLONASS para determinar la ubicación. De acuerdo con el sistema ruso de corrección diferencial y monitoreo, los errores de GPS oscilaron entre 2 y 8 metros, los errores de GLONASS de 4 a 8 metros. Pero GPS, para determinar la ubicación, necesita capturar de 6 a 11 satélites, GLONASS es suficiente para 6-7 satélites.

También hay que señalar que el sistema GPS apareció 8 años antes y entró en un hueco sólido en la década de los 90. Y durante la última década, GLONASS ha reducido esta brecha casi por completo, y para 2020 los desarrolladores prometen que GLONASS no será inferior al GPS en nada.

La mayoría de los modernos están equipados con un sistema combinado que admite tanto el sistema satelital ruso como el estadounidense. Son estos dispositivos los más precisos y tienen el error más bajo al determinar las coordenadas del automóvil. La estabilidad de las señales recibidas también aumenta, porque dicho dispositivo puede "ver" más satélites. Por otro lado, los precios de dichos navegadores son mucho más altos que los de sus contrapartes de un solo sistema. Es comprensible: tienen incorporados dos chips, capaces de recibir señales de cada tipo de satélite.

Video: prueba de GPS y receptores GPS + GLONASS Redpower CarPad3

Por lo tanto, los navegadores más precisos y confiables son los dispositivos de sistema dual. Sin embargo, sus ventajas están asociadas con un inconveniente importante: el costo. Por lo tanto, al elegir, debe pensar: ¿se necesita una precisión tan alta en el uso diario? Además, para un simple entusiasta de los automóviles, no es muy importante qué sistema de navegación usar: ruso o estadounidense. Ni el GPS ni el GLONASS te permitirán perderte y llevarte al destino deseado.

Los mapas en papel de la zona fueron reemplazados por mapas electrónicos, cuya navegación se realiza mediante el sistema satelital GPS. De este artículo aprenderá cuándo apareció la navegación por satélite, qué es ahora y qué le espera en un futuro próximo.

Durante la Segunda Guerra Mundial, las flotillas de los Estados Unidos y Gran Bretaña tenían una carta de triunfo importante: el sistema de navegación LORAN que utiliza radiobalizas. Al final de las hostilidades, la tecnología fue puesta a su disposición por barcos civiles de países "pro-occidentales". Una década después, la URSS puso en funcionamiento su respuesta: el sistema de navegación Chaika, basado en radiobalizas, todavía se usa en la actualidad.

Pero la navegación terrestre tiene importantes inconvenientes: la irregularidad del relieve terrestre se convierte en un obstáculo y la influencia de la ionosfera afecta negativamente el tiempo de transmisión de la señal. Si hay demasiada distancia entre la baliza de navegación y el barco, el error de posición puede medirse en kilómetros, lo cual es inaceptable.

Las balizas terrestres fueron reemplazadas por sistemas de navegación por satélite con fines militares, el primero de los cuales, el American Transit (otro nombre de NAVSAT), se lanzó en 1964. Seis satélites de órbita baja aseguraron la precisión de determinar las coordenadas hasta doscientos metros.

En 1976, la URSS lanzó un sistema de navegación militar similar, Cyclone, y tres años más tarde, uno civil llamado Cicada. Una gran desventaja de los primeros sistemas de navegación por satélite era que solo podían usarse durante un breve período de tiempo, como una hora. Los satélites de órbita baja, e incluso en pequeño número, no pudieron proporcionar una amplia cobertura de señal.

GPS frente a GLONASS

En 1974, el Ejército de EE. UU. puso en órbita el primer satélite del entonces nuevo sistema de navegación NAVSTAR, que más tarde pasó a llamarse GPS (Global Positioning System). A mediados de la década de 1980, a los barcos y aviones civiles se les permitió usar la tecnología GPS, pero durante mucho tiempo pudieron posicionarse en momentos menos precisos que los militares. El vigésimo cuarto satélite GPS, el último necesario para cubrir la superficie terrestre, se lanzó en 1993.

En 1982, la URSS presentó su respuesta: se convirtió en la tecnología GLONASS (Global Navigation Satellite System). El 24º satélite GLONASS final entró en órbita en 1995, pero la corta vida útil de los satélites (de tres a cinco años) y la financiación insuficiente para el proyecto dejaron el sistema fuera de servicio durante casi una década. Fue solo en 2010 que se restableció la cobertura global de GLONASS.

Para evitar tales fallas, tanto el GPS como el GLONASS ahora usan 31 satélites: 24 principales y 7 de respaldo, como se suele decir, en caso de un caso de "incendio". Los satélites de navegación modernos vuelan a una altitud de unos 20 mil km y logran dar la vuelta a la Tierra dos veces al día.

Cómo funciona GPS

El posicionamiento en la red GPS se realiza midiendo la distancia del receptor a varios satélites, cuya ubicación se conoce exactamente en la actualidad. La distancia a un satélite se mide multiplicando el retraso de la señal por la velocidad de la luz.
La comunicación con el primer satélite proporciona información solo sobre el ámbito de las posibles ubicaciones del receptor. La intersección de dos esferas dará un círculo, tres, dos puntos y cuatro, el único punto verdadero en el mapa. En el papel de una de las esferas, nuestro planeta se usa con mayor frecuencia, lo que permite que en lugar de cuatro satélites se posicionen solo tres. En teoría, la precisión de posicionamiento del GPS puede alcanzar los 2 metros (en la práctica, el error es mucho mayor).

Cada satélite envía al receptor gran conjunto información: hora exacta y su corrección, almanaque, datos de efemérides y parámetros ionosféricos. Se requiere una señal de tiempo precisa para medir el retraso entre su envío y recepción.

Los satélites de navegación están equipados con relojes de cesio de alta precisión, mientras que los receptores están equipados con relojes de cuarzo mucho menos precisos. Por lo tanto, para comprobar la hora, se establece contacto con un (cuarto) satélite adicional.

Pero los relojes de cesio también pueden estar equivocados, por lo que se comparan con relojes de hidrógeno colocados en el suelo. Para cada satélite en el centro de control del sistema de navegación, se calcula individualmente una corrección de tiempo, que posteriormente se envía al receptor junto con la hora exacta.

Otro componente importante del sistema de navegación por satélite es el almanaque, que es una tabla de parámetros de la órbita de los satélites para el mes siguiente. El almanaque, así como la corrección de tiempo, se calculan en el centro de control.

Se transmiten datos de satélites y efemérides individuales, a partir de los cuales se calculan las desviaciones de la órbita. Y dado que la velocidad de la luz no es constante en ningún lugar excepto en el vacío, el retraso de la señal en la ionosfera se tiene necesariamente en cuenta.

La transmisión de datos en la red GPS se realiza estrictamente en dos frecuencias: 1575,42 MHz y 1224,60 MHz. Diferentes satélites transmiten en la misma frecuencia pero usan la división de código CDMA. Es decir, la señal del satélite es solo ruido, que solo se puede decodificar si hay un código PRN apropiado.

El enfoque anterior hace posible proporcionar una alta inmunidad al ruido y utilizar un rango de frecuencia estrecho. Sin embargo, a veces los receptores GPS aún tienen que buscar satélites durante mucho tiempo, debido a una serie de razones.

En primer lugar, el receptor inicialmente no sabe dónde está el satélite, si se aleja o se acerca, y cuál es el desplazamiento de frecuencia de su señal. En segundo lugar, el contacto con un satélite se considera exitoso solo cuando se recibe un conjunto completo de información de él. La velocidad de transferencia de datos en la red GPS rara vez supera los 50 bps. Y tan pronto como la señal se interrumpe debido a la interferencia de radio, la búsqueda comienza de nuevo.

El futuro de la navegación por satélite

Ahora GPS y GLONASS se utilizan ampliamente con fines pacíficos y, de hecho, son intercambiables. Los últimos chips de navegación admiten ambos estándares de comunicación y se conectan a los satélites que se encuentran primero.

El GPS estadounidense y el GLONASS ruso están lejos de ser los únicos sistemas de navegación por satélite del mundo. Por ejemplo, China, India y Japón han comenzado a implementar sus propios SSN llamados BeiDou, IRNSS y QZSS respectivamente, que operarán solo dentro de sus países y, por lo tanto, requerirán una cantidad relativamente pequeña de satélites.

Pero el mayor interés, quizás, sea el proyecto Galileo, que está siendo desarrollado por la Unión Europea y debería lanzarse a pleno rendimiento antes de 2020. En un principio, Galileo se concibió como una red puramente europea, pero los países de Oriente Medio y América del Sur ya han manifestado su deseo de participar en su creación. Por lo tanto, una "tercera fuerza" pronto puede aparecer en el mercado de CLO globales. Si este sistema también es compatible con los existentes, y lo más probable es que lo sea, los consumidores solo se beneficiarán: la velocidad de búsqueda de satélites y la precisión del posicionamiento deberían aumentar.