Сейчас спутниковый мониторинг в основном осуществляют две популярные мировые системы ‒ американская GPS и российская ГЛОНАСС. Они похожи по характеристикам и работают по одному принципу. Разница между ними – в стране разработки и особенностях расположения спутников.
Спутниковые системы глобального мониторинга
Сравнивать две системы сложно, так как они эксплуатируются разное время. ГЛОНАСС начали разрабатывать в СССР, в 1982 году, когда на орбиту был запущен первый спутник «Ураган». Но из-за технических проблем и недостатка финансирования проект развивался медленно и был почти полностью заморожен через несколько лет.
Система вернулась в строй в 2000-х и начала развиваться. Министерство обороны США запустило проект GPS в 1993 году, он быстро приобрел планетарный масштаб.
Сферы применения систем
Системы слежения посредством спутника были военной разработкой. Предполагалось применять их для точного наведения вооружения на цель. Однако более широкое применение системы получили среди гражданского населения. Купить навигационное оборудование может любой человек.
В эру развития технологий у водителей есть навигатор или видеорегистратор, туристам не обойтись без карт в смартфоне. Организации, работающие с пассажирским и грузовым транспортом, обязаны устанавливать GPS-приемник на автобусы, «Газели» и такси.
Навигационные технологии применяются в GPS-детекторах и трекерах для измерения текущей скорости автомобиля и предотвращения нарушений, которые могут зафиксировать полицейские радары и камеры ГИБДД. GPS-мониторинг остается востребованным в горнодобывающей отрасли, при строительстве транспортных путей. Им пользуются службы, занимающиеся безопасностью граждан, и спасатели.
Функции систем
Обе системы осуществляют контроль, включающий вычисление геолокации и направления движения. Эти параметры позволяют узнать скорость автомобиля или расход топлива.
Благодаря географическому позиционированию можно ориентироваться в незнакомом населенном пункте или стране. Логистические компании следят за перемещением грузов или соблюдением работниками режима труда и отдыха.
Дополнительными функциями систем считают:
- Контроль. Организации используют системы наблюдения для отчетности по пробегу или расходу топлива, количеству остановок, посещению определенных районов, превышению скорости. Можно дистанционно отключить двигатель автомобиля, если он удалился от рабочей зоны.
- Безопасность. Эти приемники в автомобиле непросто обнаружить, чтобы быстро отключить. С их помощью появится возможность найти технику, которая была угнана.
Все телеметрические данные или события, например авария, накапливаются в памяти трекера и через определенные временные интервалы передаются на сервер, оборудованный соответствующим ПО, или в виде СМС-сообщений на мобильное устройство.
Кроме ГЛОНАСС/GPS-трекера со встроенными GPS/GSM-модулями, оборудование систем навигации в машине включает в себя микроконтроллер и память. Также в систему входит несколько датчиков (в зависимости от выбранных функций), GSM/GPS-антенны и программа, позволяющая отправлять и принимать отчеты через интернет.
Сейчас системы навигации применяют даже для наблюдения за детьми или пожилыми людьми.
Принцип работы
Функционирование приемника, подключенного к ГЛОНАСС/GPS, происходит в отслеживании пространственных координат объекта, соотнесении их с показателем времени и анализе полученных данных. Навигационный модуль получает данные от спутников и вычисляет расстояние до них. Для максимальной точности достаточно 4 ед. На основе сравнения расстояний определяется геопозиция объекта, отображаемая на карте.
Отличия между системами
И GPS, и ГЛОНАСС создавались для военных целей, но в США на 7 лет раньше по сравнению с ГЛОНАСС был снят запрет на ограничение точности для гражданских устройств. После снятия этого запрета система начала стремительно развиваться.
Водители при выборе навигационного оборудования задумываются о том, какая из них точнее – GPS или ГЛОНАСС. Для обычного пользователя их отличие почти незаметно.
Количество косм-аппаратов
Для покрытия земной поверхности необходимо 24 спутника. На сегодняшний день GPS состоит из 32 шт, но постоянно работают 26, 6 остаются в резерве.
НА ЗАМЕТКУ. В будущем число спутников GPS должно увеличиться до 48. ГЛОНАСС считает расширение нецелесообразным.
В ведении ГЛОНАСС 27 спутников, но 3 имеют статус резервных. Для слежения за всей территорией России достаточно 18.
Расположение
Положение спутников – основное отличие GPS от ГЛОНАСС. Стандартная высота у GPS ‒ 20180 км. Группировки спутников по 4–6 шт и размещены в 6 плоскостях. Наклон орбиты – около 55º.
Спутники вращаются синхронно относительно планеты Земля, поэтому сигнал требуется корректировать. Наземные центры передают информацию с поверхности и помогают точно определить геолокацию. У американской сети одна центральная база и 10 корректирующих пунктов.
ГЛОНАСС находится на высоте 19 400 км, спутники расположены в 3 плоскостях по 8 ед с наклоном 64,8º. Движение асинхронно вращению Земного шара способствует стабилизации, за счет чего оборудование хорошо управляется с поверхности. Корстанций – 14, они размещены в России и Бразилии, есть база в Антарктиде. Так как координаты спутников в любой момент времени известны, по этим расстояниям можно вычислить текущую геопозицию приемника.
Частота и доступность сигнала
Частота ГЛОНАСС практически такая же, как у GPS. В таблице рассмотрены 2 типа данных навигационных систем, в чем различия между ними – понять несложно.
| Тип навигационного сигнала | ГЛОНАСС, ГГц | GPS, Ггц |
| Стандартной точности, диапазон L1 | 1,6 | 1,58 |
| Высокой точности, диапазон L1 и L2 | 1,2 | 1,23 |
ВНИМАНИЕ. Разница диапазонов незначительна , передаются в очень близких диапазонах, хотя космические сети и используют иные методы кодирования .
GPS опирается на кодировку CDMA, при которой радиоканалы характеризуются различной последовательностью, но общей полосой частот. Это дает менее защищенный, но стабильный и экономичный сигнал. ГЛОНАСС отличает принцип FDMA, позволяющий усиливать защиту за счет увеличения энергоемкости.
Точность определения
Погрешность ГЛОНАСС при определении геопозиции составляет три–шесть метров. Однако разработчики утверждают, что модернизация системы в ближайшее время позволит снизить ее до 10 см.
GPS отличается точным определением. Изначально погрешность составляла 2–4 м, но коогда появились коррстанции на территории других государств показатель улучшили до 1–2 метров. При дальнейшей модернизации планируется определять координаты с точностью 0,5–0,6 метра.
Плюсы систем
Рассматривая особенности систем решить, что лучше, непросто. Каждая из них имеет положительные и отрицательные черты.
Плюсами GPS считают:
- меньше погрешность определения координат;
- стабильный сигнал без крупных затрат энергии;
- система первой разработана и приведена в полную готовность;
- надежность работы обеспечивается большим количеством спутников.
Плюсы ГЛОНАСС:
- асинхронное вращение относительно Земли облегчает управление и не требует частых корректив;
- надежно работает в северных широтах, обеспечивая хороший сигнал за счет большего орбитального наклона.
Согласно отзывам, россияне считают достоинством ГЛОНАСС ее независимость от действий правительства Америки.
Недостатки систем
Минусы ГЛОНАСС:
- из-за заморозки проекта развивалась медленнее американской космосети и отставала;
- доступна не во всех точках мира:
- спутникам чаще нужен ремонт, недостаточное количество единиц ведет к снижению точности в некоторых районах;
- дорогой из-за высокой цены на адаптированные к работе устройства.
НА ЗАМЕТКУ. Модули ГЛОНАСС проектировались для навигационной аппаратуры, поэтому в некоторых телефонах используется исключительно поддержка GPS.
Недостатки GPS:
- движущиеся синхронно относительно Земли требует внесения поправок от коррстанций;
- уровень данных падает в северных регионах из-за угла наклона;
- на качество влияют погодные условия и процессы в атмосфере.
Выбор в пользу двухсистемности
Одновременное использование взаимозаменяемых систем позволит добиться следующих результатов:
- Стабильность. Так как обе системы применяют различные диапазоны радиосигналов и кодированные доступы, то помехи на одном из каналов не снизят качества позиционирования.
- Точность. В северных широтах лучше определить координаты позволит ГЛОНАСС, на остальной территории преимущество за GPS.
- Надежность. Управление GPS находится в ведении Министерства обороны США, поэтому военные могут отключить доступ для гражданских лиц при необходимости. Глушилка уже применялась во время учений. Этим отличается ГЛОНАСС от GPS, так как при необходимости станет резервным вариантом.
Таким образом, выбирать между двумя системами нецелесообразно, нельзя сказать что одна из них хуже или лучше другой. Предпочтительнее будет навигатор, работающий именно с GPS и ГЛОНАСС одновременно. Тогда приемник получит доступ сразу к 15–20 спутникам, что обеспечит наиболее стабильный уровень данных и минимальную погрешность в определении координат.
Еще одна крупная спутниковая система навигации разработана в Китае – это BeiDou. Технологически она менее совершенна, чем ГЛОНАСС или GPS. Где российской или американской системе хватает 24 спутников, китайской требуется 35. На орбиту BeiDou в настоящее время выведено 49 спутников. Более того, китайским специалистам пока не удалось добиться точности выше 10 метров за пределами страны. Впрочем, большинству пользователей этой системы это и не нужно.
Так что же все-таки лучше для рядового пользователя? ГЛОНАСС или GPS? А может, Galileo или Beidou? На этот вопрос убедительно ответили российские и китайские специалисты во время межгосударственных испытаний спутниковой навигационной доступности «Шелковый путь».
В ходе исследования испытывались различные навигационные приборы, а заодно проверялась точность навигационной информации (без корректировки с наземных станций) систем ГЛОНАСС, GPS, Beidou и Galileo в десятках городов РФ и КНР, от Выборга и до юго-восточных провинций Китая.
По результатам исследований на территории РФ можно сделать следующие выводы:
- На многих участках, даже в европейской части РФ, Galileo не могла предоставить навигационную информацию из-за того, что среднее количество видимых КА было меньше четырех. За Уралом рассчитывать на Galileo и вовсе не приходится.
- У Beidou на территории РФ в среднем результаты хуже, чем у ГЛОНАСС и GPS.
- Самая большая точность при определении плановых координат, высоты и времени достигалась при использовании двух-трех систем: ГЛОНАСС-GPS, ГЛОНАСС-Beidou, ГЛОНАСС-GPS-Beidou.
Стоимость сервиса
Цена систем складывается из нескольких составляющих — страны-производителя трекера, используемых систем навигации, качества комплектующих и наличия дополнительных функций.
Самыми дешевыми являются изделия китайского производства, цена здесь начинается чуть ли ни от 1 тыс рублей. Но при этом набор дополнительных функции у таких систем минимален, а срок службы и условия обслуживания далеки от приемлемых.
Европейские устройства более дорогие, от 5 000 рублей, но за эти деньги покупатель получает надежный и качественный прибор с большим количеством дополнительных опций и современным программным обеспечением. Единственная проблема в том, что иногда такое оборудование не адаптировано для российских условий.
Серьезную конкуренцию зарубежным производителям в последнее время составляют отечественные разработчики. По качеству и функциональности российские приборы практически не уступают импортным, а по цене гораздо выгоднее их, при этом они отлично работают в российских условиях. Цена на такие устройства начинается примерно от 2500 рублей.
Стоимость обслуживания системы определяется в основном тарифным планом и объемом возможностей. Дороже всего в обслуживании американские и европейские системы, при этом за доступ к истории перемещений приходится платить дополнительно.
Отечественные поставщики оказывают услуги по обслуживанию на более выгодных условиях — в среднем от 400 рублей в месяц. Кроме того, необходимо однократно заплатить за монтаж и подключение системы. Цена в этом случае зависит от набора подключаемых опций. В среднем стоимость подключения одного датчика составляет 1000–1500 рублей.
Итак, установка системы — это вполне реальная возможность обеспечения контроля над работой сотрудников компании и защиты автомобиля от угона. Окупается она достаточно быстро, к тому же на рынке можно найти устройства по вполне приемлемым ценам. Главное — правильно выбрать компанию, которая будет заниматься установкой и последующим сервисом.
