Введение.
Традиционные методы геодезических измерений и графического отображения полученной информации на бумажных носителях остались в прошлом. Современное геодезическое обеспечение инженерно-строительных изысканий, проектирования и строительства различных объектов, а также инвентаризации, кадастра и оценки объектов недвижимости базируется на использовании принципиально новых геодезических приборов и технологий, геодезических информационных систем пространственных баз данных. Все полевые измерения и съёмки выполняются сейчас электронными приборами с автоматической регистрацией результатов, автоматизированы и все последующие процессы геодезического производства.
Замена традиционных средств измерений на электронные привела к появлению новых методов и технологий геодезических работ. Спутниковые радионавигационные системы (СРНС) и геодезических приемников принципиально изменило методику построения опорных геодезических сетей. Термин «GPS технологии» (или ГЛОНАСС/GPS технологии) применяется для способов определения координат с применением спутниковых радионавигационных систем– американской системы GPS и российской ГЛОНАСС. Каждая из этих СРНС при полном развертывании состоит из 24 спутников, вращающихся на орбитах с высотой около 20000 км. Спутники непрерывно передают сигналы, содержащие информацию об их положении и точном времени, а также дальномерные коды, позволяющие измерить расстояния.
Определение координат пользователя СРНС производится с помощью специальных спутниковых приемников, измеряющих либо время прохождения сигнала от нескольких спутников до приемника, либо фазу сигнала на несущей частоте. В первом случае расстояния измеряются с метровым уровнем точности, во втором случае – с миллиметровым уровнем точности. При этом реализован однонаправленный метод измерения расстояний, поскольку и GPS, и ГЛОНАСС являются беззапросными спутниковыми системами, допускающими одновременное использование их многими пользователями.
Каждый приемник может производить измерения либо независимо от других приемников, либо синхронно с другими приемниками. В первом случае, достигается точность однократного определения координат по кодам порядка 1-15 м. Такой способ идеально подходит для навигации любых перемещающихся объектов, от пешеходов до ракет. Однако более высокую точность можно получать при одновременных наблюдениях спутников несколькими приемниками по фазовым измерениям. При таком способе наблюдений один из приемников обычно располагается в пункте с известными координатами. Тогда положение остальных приемников можно определить относительно первого приемника с точностью нескольких миллиметров. При этом возможны измерения на расстояниях от нескольких метров до тысяч километров. Кроме определения местоположения границ земельного участка также необходимы кадастровый учет и государственная регистрация.
Принципиальным достоинством спутниковых методов позиционирования является возможность определения координат в любое время суток и в любой точке. Отпадает необходимость наличия прямой видимости между исходными и определяемыми пунктами. Это позволяет сократить сроки выполнения геодезических работ , снизилось влияние многих погрешностей, в том числе зависящих от исполнителя.
Что такое GPS приёмник в геодезии?
Современный GPS-приёмник способен принимать сигналы не только GPS-спутников, но и ГЛОНАСС или её аналогов. Чем больше спутников видит приёмник, тем выше его точность.
Как работает GPS?
GPS-приёмник является очень сложным устройством, и если рассматривать принцип его работы, то можно выделить основные пункты:
- GPS-приёмник принимает сигналы от всех доступных спутников (более 20 на орбите);
- GPS-приёмник оснащён системой обработки сигналов, получая и расшифровывая точные данные времени и положения спутника, и рассчитывая расположение в пространстве;
- Имеет блок устройств, которые отображают координаты, передают их или управляют подключенными исполнительными механизмами.
Как в геодезии применяется GPS оборудование?
С помощью GNSS-приёмников проводятся топографические съёмки, создаются или реконструируются опорные и съёмочные сети, выносятся в натуру различные объекты и границы участков, производится межевание, определяются кадастровые координаты и пр.
GNSS-приёмники обеспечивают максимальную точность координат, которую невозможно достичь другими методами, устраняют зависимость проведения геодезических работ от погодных условий, видимости, растительности и расположения различных посторонних объектов, обеспечивают мобильность и высокую скорость выполнения всех процессов.
Какие спутниковые системы существуют?
● Американская система GPS
GPS (англ. Global Positioning System — система глобального позиционирования, читается Джи Пи Эс, также ГПС (глобальная позиционирующая система)) — спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположение во всемирной системе координат WGS 84. Позволяет почти при любой погоде определять местоположение в любом месте Земли (исключая приполярные области) и околоземного космического пространства. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США, при этом в настоящее время доступна для использования в гражданских целях — нужен только навигатор или другой аппарат (например, смартфон) с GPS-приёмником.
Какие есть аналоги данной системы?
● Российская Система — ГЛОНАСС
ГЛОНАСС расшифровывается как Глобальная Навигационная Спутниковая Система. ГЛОНАСС начала своё существование в 1976 году, и активно развивалась на протяжении многих лет. В 2012 году поддержка и развитие системы ГЛОНАСС вышла на более высокий уровень, благодаря постановлению правительства. Как итог, на данный момент функционирует около 30 спутников системы, и ГЛОНАСС используется не только в геодезии, но и в спасательных операциях, картографии, космической навигации, сельском хозяйстве, военной отрасли, авиации, транспортной и прочей навигациях.
● Китайская Система — BeiDou
Идея создания БэйДоу появилась в 1983 году. До 2004 года проводились испытания на региональном уровне, а в 2009 году начался третий, глобальный этап развития системы BeiDou. Орбитальная группировка БэйДоу смешанная, и состоит из более чем 30 космических аппаратов, расположенных на трёх орбитах. Как и ГЛОНАСС, используется для обеспечения информации и координат в различных сферах.
● Европейская — Galileo
Европейская спутниковая система Galileo совсем недавно запустила новые космические аппараты. Два спутника Galileo были запущены на орбиту 5 декабря 2021 года, теперь суммарно насчитывается 28 навигационных спутников Галилео. От GPS системы Galileo отличается более высокой орбитой, что обеспечивает точность до 1 м на широте Полярного круга. Проект Galileo является совместной работой Евросоюза, Украины, России, Китая, Израиля, Южной Кореи и др. стран.
Рейтинг лучших GNSS-приемников на 2023 год
5-ое место: SP ProMark 220
В данной модели применяется усовершенствованная технология «ЗЕД-Блэйд», позволяющая проводить ускоренную инициализацию и выдавать повышенную точность даже на удлиненных базовых линиях. Приемник старается максимально использовать все GNSS-созвездия, что означает высокую эффективность и точность измерения даже в сложных условиях.
| Наименование | Показатель |
|---|---|
| Страна-изготовитель | Китай |
| Количество каналов | 45 |
| Работа аккумулятора, в часах | 8 |
| Рабочая температура, в градусах Цельсия | От -20 до +60 |
| Частота записи данных | 2 Гц |
| Цена, рублей | 165000 |
SP ProMark 220
Преимущества:
- Использованы инновационные технологии;
- Крайне демократичная цена;
- Хорошая укомплектованность набора.
Недостатки:
Работает только с 2-мя системами: ГЛОНАСС и GPS.
4-ое место: Комплект SOUTH S660
Данный образец крайне прост в использовании, имеет сравнительно небольшую массу и ударопрочный комплекс у всех устройств, входящих в набор. Уникальная конструкция антенны позволяет получить сверхточные измерения и в статическом режиме и в режиме реального времени. Дизайн аппарата представляет собой образец эргономичности, а интерфейс управления прост и интуитивно понятен. Чаще применяется для ландшафтной архитектуры.
| Наименование | Показатель |
|---|---|
| Страна-изготовитель | Китай |
| Количество каналов | 692 |
| Работа аккумулятора, в часах | 11 |
| Рабочая температура, в градусах Цельсия | От -25 до +70 |
| Частота записи данных | 1-20 Гц |
| Цена, рублей | 340000 |
Комплект SOUTH S660
Преимущества:
- Актуальное соотношение цены и качества;
- Эргономичный дизайн;
- Поддерживает все известные спутниковые группировки (конечно, гражданские).
Недостатки:
Модем работает только в сетях 2G/3G.
3-ье место: Комплект SOUTH Galaxy G1
Данный аппарат представляет новое поколение приемников, имеющих малый размер и расширенную функциональность. Ресивер оснащен автоматическим регулированием уровней приема, что однозначно повышает точность измерений. Также, в конструкцию включен специальный датчик наклона, позволяющий устранять ошибки центрирования и автоматизирующий связи в пути следования. Набор получил премию «Лучший друг геодезиста» в 2015 году на «Reddot Design Award».
| Наименование | Показатель |
|---|---|
| Страна-изготовитель | Китай |
| Количество каналов | 220 |
| Работа аккумулятора, в часах | 7 |
| Рабочая температура, в градусах Цельсия | От -45 до +65 |
| Частота записи данных | 1-50 Гц |
| Цена, рублей | 420000 |
Комплект SOUTH Galaxy G1
Преимущества:
- Почти полностью автоматизированная модель – в некоторых случаях для производства измерений даже не нужно нажимать кнопку;
- Заслуженный бренд, обладающий международной премией;
- Работает под управлением всех существующих операционных систем от Майкрософт (кроме 10-ой версии).
Недостатки:
Не обнаружено (для своего сегмента).
2-ое место: LEICA GS18T LTE
Эта модель оснащена особым компенсатором, которые сглаживает неточности в измерениях при возникновении угла наклона вехи. Таким образом, не требуется постоянного выставления прибора по уровню. Весьма устойчив к электромагнитному влиянию, что позволяет обеспечивать устойчивую связь со спутником даже вблизи ЛЭП. Корпус имеет повышенный уровень пыле- и влагозащиты (IP68). Крайне неприхотлив к погодным условиям.
| Наименование | Показатель |
|---|---|
| Страна-изготовитель | Япония |
| Количество каналов | 556 |
| Работа аккумулятора, в часах | 7 |
| Рабочая температура, в градусах Цельсия | От -40 до +65 |
| Частота записи данных | 1-20 Гц |
| Цена, рублей | 820000 |
LEICA GS18T LTE
Преимущества:
- Работает со всеми спутниковыми системами;
- Нет необходимости в дополнительной калибровке;
- Данные возможно хранить на внешнем носителе (до 8 Гб).
Недостатки:
Высокая цена для неполного комплекта.
1-ое место: GPS Leica GR50
Этот приемник можно назвать «сервером из мира GNSS-оборудования». Может работать как постоянно действующая неподвижная станция, так и в качестве референционной (отсылочной) модели. Исключительная точность прибора позволяет использовать его в крайне точных областях, например, при мониторинге деформаций земной поверхности. Имеет собственное программное обеспечение «СмартВоркс», ориентированное на выполнение специальных задач. Может работать со множеством клиентских роверов.
| Наименование | Показатель |
|---|---|
| Страна-изготовитель | Япония |
| Количество каналов | 555 |
| Работа аккумулятора, в часах | 24 |
| Рабочая температура, в градусах Цельсия | От -40 до +65 |
| Частота записи данных | 1-50 Гц |
| Цена, рублей | 1800000 |
GPS Leica GR50
Преимущества:
- Многофункциональность;
- Собственное ПО;
- Поддержка большого количества роверов;
- Работает со всеми спутниковыми системами.
Недостатки:
Крайне высокая цена (доступна лишь для крупных покупателей для применения в специфических областях).
Режимы работы GPS
«Статика» (STATIC)
Метод статических определений. Наиболее точный из всех методов. Позволяет получить миллиметровую точность. Используется для передачи координат от изветсных пунктов к определяемым пунктам. Минимальный комплект приемников: 2 штуки. Один из приемников называют «база», второй «ровер». Базовый приемник устанавливается над пунктом с известными координатами. Замеряется его высота над точкой и он включается. Затем второй приемник (ровер) устанавливается на объекте над точкой, координаты которой мы хотим узнать. Приемники работают некоторое время. После измерений ровер переставляют на другие определяемые точки и повторяют наблюдения. Потом данные обрабатывают на компьютере и получают координаты определяемых точек. При этом измерения можно вводить в «сеть». Например провести насколько сеансов в разное время с разных пунктов, разными приемниками – свести их в единую сеть на компьютере, обсчитать и уравнять.
Цепочка информации будет выглядеть так:
Тут критически важно знать, что время измерений – это время в течении которого работают оба приемника (совместно). Именно совместная работа приемников с наличием общих спутников потом позволит получить координаты точек
От одной базы может работать множество роверов.
Пример временной записи:
В этом примере всего процесс занял у нас 2 часа (12-14), но полезное время совместных измерений было только 30 минут (12:30 – 13:30). Надо указать, что расстояние между базой и ровером для приемников L1 не должно превышать 20км, а для приемников L2 – до 50 км. Измерения при базисе больше 50 км для приборов L2 проводить можно, но они обрабатываются в специальных программах. Ограничение по расстоянию связано с кривизной земли и наличием общих спутников во время сеанса наблюдений. Однако стоит сказать, что когда я работал в аэрофотосъемке — мы используя специальные программы и приборы типа L2 обрабатывали базисы в 200-300 км. То есть это возможно, но требует дополнительных знаний.
Расчет времени работы в статике:
Каждая модель GPS приемника имеет обычно свои указания по расчету времени работы. Ниже приведу «примерное» время работы исходя из своего опыта. Основные параметры влияющие на время сеанса: количество спутников, расстояние между приемниками и PDOP. Обычно достаточно знать расстояние между приемниками для планирования сеанса.
Расчет времени работы в статике приборами L1:
| Расстояние | Время сеанса |
| 0-5км | 20 мин (лучше 30 мин) |
| 5-10 | 1 час |
| 10-20 | 2 часа |
| 20-… | 3 часа |
Расчет времени работы в статике приборами L2:
Общая формула 10 мин. + 0,5минут на км
Пример: Расстояние базиса 20 км = 10мин+0,5*20мин = 20мин
2й вариант (более точный)
| Количествово спутников | Формула |
| 10 | 10мин+2мин/км |
| 8 | 10мин+5мин/км |
| 6 | 10мин+10мин/км |
Режим работы «Стой-иди» (STOP&GO)
Режим очень похож на статику с той лишь разницей, что ровер стоит над каждой точкой около 3-х минут и перемещается далее. В приемниках L1 такой режим позволял проводить съемку открытых пространств. С появление RTK режима – теперь практически не используется.
Основные моменты:
Расстояние база ровер – менее 20 км
Время стояния ровером на точке – 3мин
Применяется для топосъемки открытых площадок приемниками L1
Основной современный режим съемки GPS оборудованием для проведения топографических съемок.
Надо сказать, что не смотря на наличие такого режима привязку временных реперов и других точных пунктов надо делать в режиме «статика».
Основная идея:
База стоит над точками с известными координатами и через канал связи передает некие «поправки» роверу. Ровер их принимает и выдает координаты своего местоположения с
высокой точностью.
Точность = примерно 10мм + 0,5мм * Дальность,км
Пример:
При удалении от базы на 20км получим точность ровера:
10мм + 0,5мм * 20км = 20мм
Это без учета всех остальных поправок. На практике получаем точность 5-50 мм., в зависимости от рельефа местности, может быть гораздо больше…
Чем отличается ГЛОНАСС от GPS. Что лучше
У каждой системы есть свои плюсы и минусы. Однако зачастую они перекрывают друг друга и глобально GPS от ГЛОНАСС почти ничем не отличается.
Чаще всего компании используют обе системы одновременно для повышения точности геопозиционирования.
Если рассматривать технические различия, то наклонения спутников ГЛОНАСС и GPS составляют 64.8° и 55° соответственно. Именно из-за более низкого угла возникают проблемы в приполярных зонах у GPS.
Для работы американской системы требуется постоянная синхронизация устройств с вращением Земли. Это приводит к необходимости периодической коррекции орбиты навигационных спутников.
В случае с ГЛОНАСС такая коррекция не требуется.
Срок службы российских аппаратов меньше.
Точность определения геопозиции у GPS выше, но при этом число спутников на площадь у ГЛОНАСС больше. То есть во втором случае с большей вероятностью сможет пойматься сигнал.
В связке обеих систем точность геопозиционирования сокращается в идеальных условиях до 10 см.
Что влияет на качество сигнала GPS?
Понижают качество измерений следующие факторы:
Наличие препятствий вокруг приемника (строений, деревьев). Каждый приемник обычно показывает количество спутников, сигнал от которых он принимает. В теории для работы приемника достаточно 4 общих спутника (общих для базы и ровера).
На практике при числе спутников:
| Число спутников | Действия |
| меньше 6 | Нельзя проводить измерения. Надо дождаться повышения количества спутников или поменять позицию |
| 6-8 | Можно начинать работать, но время измерений желательно увеличить |
| 9 и более | Нормальное количество |
Так что GPS могут хуже работать в лесу, между домами, которые закрывают горизонт прибору и т.д. Также если вы устанавливаете GPS на пункте триангуляции, где сохранилась металлическая пирамида – увеличьте время стояния. Металл над антенной GPS тоже плохо влияет на измерения.
Объекты создающие активные помехи:
Объекты, которые формируют вокруг себя электромагнитное поле – негативно влияют на прием сигналов GPS. К таким объектам относятся линии электропередач, активные радары аэропортов и военных объектов, промышленное электронное мощное оборудование. То есть лучше избегать ставить GPS под линиями электропередач.
Геометрический фактор PDOP
PDOP – это коэффициент, который показывает «насколько хорошо GPS сейчас работается» Это основной параметр, который отображается во многих GPS приборах.
Значения PDOP:
| Значение | Действия |
| 1-3 | Хорошее качество можно работать |
| 3-7 | Удовлетворительное качество, но лучше увеличить время сеанса на 50% |
| 7 и более | Плохое качество. Измерения могут не обрабатываться. |
Что это такое?
Геодезические приемники – специализированное радиоприемное оборудование, которое используется для определения точного координатного расположения. Оно действует на основе данных, полученных от навигационных спутниковых систем. При этом связь современных геодезических приемников возможна с различными системами – это Galileo, ГЛОНАСС, NAVSTAR GPS, BeiDou, QZSS, а также SBAS. Однако наиболее распространенными являются GPS и ГЛОНАСС.
И такое многообразие каналов обеспечивает функциональность эксплуатации приборов, точность выполнения работы, отсутствие незапланированных сбоев. Связь геодезического приемника и спутниковой системы осуществляется вариативным способом, в зависимости от предустановленного оснащения – это могут быть радиоканалы или же многоканальная связь.
Модели современных устройств не ограничены только одной функцией отображения координат. Они еще могут служить теодолитом, тахеометром, совмещать в себе функционал нивелира и прочих приборов геодезии.
Оборудование применяется при выполнении различных работ, которые связаны непосредственно с геодезическими изысканиями, проведением задач городского земельного кадастра, оно востребовано в геологии. Также с применением специальных навигационных или геодезических приемников успешно реализуются работы при строительстве различных зданий и при обустройстве инженерных сооружений, выполняется земельная инвентаризация.
Как правило, стандартная конструкция GPS-приемника включает
- Непосредственно сам приемник, на который поступает информация со спутника, производит ее обработку, записывает все это на внешнее устройство для запоминания или на носитель памяти.
- Антенна – элемент для приема данных.
- Контроллер – модуль для управления и контроля функционала устройства.
Модели подразделяются на:
- Приемники геодезического типа GNSS – высокоточное оборудование для профессионального использования.
- Устройства ГИС-класса – являются более упрощенными аппаратами. Они не так точны, как предыдущие, но достаточно функциональны и стоят недорого.
Виды и типы систем глобального позиционирования GPS
Производится навигационное оборудование нескольких видов:
- Приемник L1 геодезический GPS – одночастотный односистемный.
- Приемник L1+L2 геодезический GPS – двухчастотный односистемный.
- Приемник GPS/ГЛОНАСС L1+L2 – двухчастотный двухсистемный. При этом для обработки результатов, которые передает устройство, применяется особое программное обеспечение.
Для задач ГИС обычно используются GNSS оборудование, предназначение которого заключается в сборе атрибутивной, а также пространственной информации, в дальнейшем использующиеся для создания точных цифровых карт и загрузки геоинформационных систем.
Каналы передачи данных
Существует насколько каналов по которым база может передавать поправки роверу:
GSM
Поправки передаются через мобильную связь. Для этого в базе и в ровере должны быть вставлены SIM-карточки мобильных операторов с услугой «CSD» (услуга факсимильной передачи данных). На момент января 2018 г. для оператора МТС эта услуга стоит 1мин=2руб, кроме того теперь для МТС эта услуга называется «пакетная передача данных» и она выдается только юридическим лицам. Для работы канала нужно мобильное покрытие территории и денюжка на карточках.
iRTK
Поправки передаются через мобильную сеть с выходом в интернет. Условия для работы как и для GSM канала, но нужны уже просто любые SIM-карты с доступом в интернет и сервер для поддержки и обработки данных.
В среднем база потребляет 1,5мБ в час трафика, т.е при ежедневной работе по 8 часов за 30 дней понадобиться 360мб., при работе по 6 часов за 20 дней — 180мб
NTRIP Работа от базовой станции (БС)
В этом методе в качестве базы используются «базовые станции» сторонних организаций, установленные обычно в городах и «вещающие» свои координаты в эфир. Услуги платные и для работы понадобятся данные доступа к БС. При таком методе для работы вам понадобится только один ровер с контроллером. Очень удобно. Приехали на место, достали GPS, подключились к базовой станции и можно снимать. Рекомендуемое удаление от БС – до 50км, хотя по факту нормально работали и на удалении 70-90км (точность падала до 2см). При этом базовые станции позволяют работать от них как в режиме RTK (NTRIP), так и в режиме «Статика» с последующей обработкой данных.
Радиомодем
Канал данных, при котором поправки передаются по радио. Бывают встроенные модемы, которые встроены в GPS (мощность до 2-6Вт) и обеспечивают связь на удалении до 1-2х километров от базы. Бывают также модемы внешние (мощностью около 20-35-60Вт), которые подключаются к GPS и обеспечат покрытие до 20-25км. Покрытие сильно зависит от типа местности, наличия строений, леса и т.д. Надо сказать, что например в Москве и Питере работать по радио на территории города запрещено. Все там работают от базовых станций через мобильную сеть. Также могут быть проблемы при работе на территории аэропортов и военных объектов. Предварительно уточняйте можно ли работать на объекте в радиорежиме. В малонаселенных районах – этот канал передачи поправок основной.
Системы GPS и ГЛОНАСС
GPS (Global Position System, Глобальная система позиционирования) – это спутниковая система, разработка которой началась в Америке с 1977 года. К 1993 программу развернули, а к июлю 1995 – добились полной готовности системы. В настоящее время космическая сеть GPS состоит из 32 спутников: 24 основных, 6 резервных. Они вращаются вокруг Земли по средневысокой орбите (20 180 км) в шести плоскостях, по четыре основных спутника в каждой.
На земле расположена главная контрольная станция и десять станций слежения, три из которых передают спутникам последнего поколения корректировочные данные, а те распределяют их на всю сеть.
Разработка системы ГЛОНАСС (Глобальной навигационной спутниковой системы) начата еще в СССР в 1982 году. О завершении работ заявили в декабре 2015 года. Для работы ГЛОНАСС требуется 24 спутника, для покрытия территории и РФ достаточно 18, а общее число спутников, находящихся в данный момент на орбите (включая резервные) – 27. Они также движутся по средневысокой орбите, но на меньшей высоте (19 140 км), в трех плоскостях, по восемь основных спутников в каждой.
Орбитальные спутники ГЛОНАСС
Наземные станции ГЛОНАСС расположены в России (14), Антарктиде и Бразилии (по одной), намечается развертывание ряда дополнительных станций.
Основные отличия системs мониторинга ГЛОНАСС от GPS:
- американские спутники движутся синхронно с Землей, а российские – асинхронно;
- разная высота и количество орбит;
- разный угол их наклона (около 55° для GPS, 64,8° для ГЛОНАСС);
- разный формат сигналов и рабочие частоты.
GPS – старейшая из существующих систем позиционирования, приведена в полную готовность раньше российской.
Надежность обусловлена использованием большего числа резервных спутников.
Позиционирование происходит с меньшей погрешностью, чем у ГЛОНАСС (в среднем 4 м, а для спутников последнего поколения – 60–90 см).
Множество устройств поддерживает систему.
Преимущества системы ГЛОНАСС
Положение асинхронных спутников на орбите более стабильное, что облегчает управление ими. Регулярное внесение корректив не требуется
Данное преимущество важно для специалистов, а не потребителей.
Система создана в России, поэтому обеспечивает уверенный прием сигнала и точность позиционирования в северных широтах. Это достигается за счет большего угла наклона спутниковых орбит.
ГЛОНАСС – это отечественная система, и останется доступной для россиян в случае отключения GPS.
Спутники вращаются синхронно вращению Земли, поэтому для точного позиционирования требуется работа корректирующих станций.
Низкий угол наклона не обеспечивает хорошего сигнала и точного позиционирования в полярных областях и высоких широтах.
Право управления системой принадлежит военным, а они могут искажать сигнал или вообще отключить GPS для гражданских лиц или для других стран в случае конфликта с ними. Поэтому хотя GPS для транспорта точнее и удобнее, а ГЛОНАСС – надежнее.
Разработка системы началась позже и до недавнего времени велась со значительным отставанием от американцев (кризис, финансовые злоупотребления, хищения).
Неполный комплект спутников. Продолжительность службы российских спутников ниже, чем американских, они чаще нуждаются в ремонте, поэтому точность навигации в ряде областей снижается.
Спутниковый мониторинг транспорта ГЛОНАСС дороже, чем GPS из-за высокой стоимости устройств, адаптированных к работе с отечественной системой позиционирования.
Недостаток программного обеспечения для смартфонов, КПК. Модули ГЛОНАСС проектировали для навигаторов. Для компактных портативных устройств на сегодняшний день более распространенный и доступный вариант – это поддержка GPS-ГЛОНАСС или только GPS.
Резюме
Системы GPS и ГЛОНАСС являются взаимодополняемыми. Оптимальное решение – это спутниковый GPS-ГЛОНАСС мониторинг. Устройства с двумя системами, например, GPS-маркеры с ГЛОНАСС-модулем «М-Плата» обеспечивают высокую точность позиционирования и уверенную работу. Если для позиционирования исключительно по ГЛОНАСС погрешность в среднем составляет 6 м, а для GPS – 4 м, то при использовании двух систем одновременно она снижается до 1,5 м. Но такие приборы с двумя микрочипами стоят дороже.
О системе GPS
История создания Global Positioning System (GPS) ведёт своё начало с 1973 года, когда Управление совместных программ,
входящее в состав Центра космических и ракетных исследований США, получило указание Министерства обороны США разработать, испытать и развернуть навигационную
систему космического базирования. Результатом данной работы стала система, получившая первоначальное название NAVSTAR (NAVigation System with Time And Ranging),
из которого прямо следовало, что система предназначена для решения двух главных задач – навигации, т. е. определения мгновенного положения и скорости потребителей,
и синхронизации шкал времени. Поскольку инициатором создания GPS являлось Министерство обороны США, то в качестве первоочередных задач предусматривалось решение задач обороны и национальной безопасности.
Отсюда ещё одно раннее название системы – оборонительная система спутниковой навигации (Defense Navigation Satellite System – DNSS).
Разработка концепции построения и архитектуры GPS заняла примерно 5 лет, и уже в 1974 году фирма Rockwell получила заказ на изготовление первых восьми КА Block I для создания демонстрационной системы.
Первый КА был запущен 22 февраля 1978 года, и в том же году Rockwell получила контракт на создание ещё четырёх КА.
Первоначально предполагалось, что орбитальная группировка GPS будет насчитывать 24 КА в трёх орбитальных плоскостях высотой 20 200 км и наклонением 63°.
К моменту начала серийного производства в 1989 году КА модификации было принято решение об изменении параметров орбиты GPS, в частности, наклонение было изменено на 55°, а количество орбитальных плоскостей увеличено до 6.
Выделяют два важных этапа развёртывания системы GPS – фазу первоначальной работоспособности (IOC) и фазу полной работоспособности (FOC).
Этап IOC начался в 1993 году, когда в составе ОГ насчитывалось 24 КА различных модификаций (Block I/II/IIA), готовых к использованию по целевому назначению.
Переход в режим FOC состоялся в июле 1995 года, после завершения всех лётных испытаний, хотя фактически система начала предоставлять услуги в полном объеме с марта 1994 года.
Таким образом, GPS является полностью работоспособной уже в течение более чем двух 10-летий, при этом на протяжении всей своей истории GPS постоянно модернизировалась
с целью удовлетворения требований различных категорий как гражданских, так и военных потребителей.
При проектировании GPS предполагалось, что точность навигационных определений при использовании C/A-кода будет в пределах 400 м.
Реальная точность измерений по C/A-коду оказалась в 10 и более раз выше – 15…40 м (СКО) по координатам и доли метра в секунду по скорости.
Возможность получения такой точности измерений с помощью несложной коммерческой АП вызвала в США опасения, что сигналы GPS могут быть использованы потенциальным противником, в том числе в системах высокоточного оружия.
В качестве защитной меры, начиная с КА Block II, в GPS были реализованы два метода преднамеренной деградации (загрубления) точности навигационно-временного обеспечения гражданских потребителей –
селективный доступ и одновременно принятые меры по защите от так называемых уводящих помех.
Деактивация режима селективного доступа была осуществлена 2 мая 2000 г. около 4:00 (UT). Точность автономной навигации возросла почти в 10 раз, что дало гигантский импульс к развитию прикладных навигационных технологий.
Текущий этап модернизации GPS предполагает разработку и производство КА следующего поколения , которые в сочетании с усовершенствованным
наземным комплексом управления и НАП обеспечат улучшенные характеристики в части помехозащищённости, точности,
доступности и целостности координатно-временного и навигационного обеспечения.
