Спутниковоя навигация

Что мы знаем о спутниковой навигации? Попробуем сегодня с этим разобраться. Навигация как наука и технология существовала с давних времен. Без нее было бы невозможно развитие авиации, морского флота, наземных транспортных средств.

Концепция спутниковой навигации зародилась одновременно с появлением первых космических спутников – в 50-е годы прошлого века. Теоретические и практические разработки велись на протяжении многих лет, и в феврале 1978 года был запущен первый спутник модели GPS-I.

navigator

С тех пор и до самого 1993 года на околоземную орбиту были выведены 24 спутника, радиуса действия которых хватило для
покрытия всей поверхности Земли, чтобы навигатор, где бы он ни находился, даже в приполярном круге, мог выдать точные
координаты.

Первоначально система разрабатывалась исключительно для военных целей. Первоначально GPS (Global Positioning System), или как она называлась изначально — NAVSTAR, предназначалась для координации действий ВМФ и ВВС.

Переломный момент наступил в 1983 году, когда советский истребитель сбил южнокорейский пассажирский лайнер, нарушивший границу страны. Из-за ошибок навигации самолет отклонился от курса и на пятьсот километров углубился в воздушное пространство СССР. Советский истребитель СУ-15 сбил нарушителя, что обострило отношения между СССР и США, равно как и ситуацию во всем мире.

История стала легендой, обросла слухами и домыслами, но и принесла свои плоды: президент Рейган разрешил использовать

GPS гражданским службам, в том числе авиации, морскому флоту, автотранспорту. Одно только это решение спасло десятки тысяч жизней в последующие годы.

Следующий шаг в развитии GPS (правильнее было бы назвать его шагом назад) – введение искусственных помех, огрубляющих неавторизованные навигационные приборы (то есть частных пользователей). В этом случае ошибка в определения координат могла составлять до 100 метров.

Но уже в 2000 году это ограничение было снято и гражданские навигационные приборы смогли определять координаты с точностью до 20 метров. Современные спутники модели GPS-IIR-M способны обеспечить еще большую точность – до 3-5 метров.

Висит спутник, нельзя скушать…

Принцип работы системы достаточно прост. Спутники находятся на высоте около 20000 километров над землей,  местоположение навигационного прибора высчитывается по времени, затраченному сигналом на путь от спутника до антенны GPS-приемника.

Для того чтобы точно определить координаты приемника, включая его высоту, одновременно в зоне видимости должны находиться как минимум четыре спутника. Это необходимо также для определения скорости, с которой перемещается приемник.

Рабочие частоты спутников, по которым передаются сигналы, находятся в диапазоне 1-1,5 ГГц. Функционирует и специальная «военная» частота, сигналы на которой который не могут принимать гражданские приемники. А жаль, ведь тогда можно было бы определить координаты с точностью до нескольких сантиметров.

Несмотря на то, что для функционирования навигатора достаточно четырех спутников, всего запустили 24 (6 групп по 4 спутника в каждой, каждая из групп вращается на отдельной орбите вокруг Земли), а позже это количество было доведено до 32.

По техническим причинам, 31 июля 2006 года 15-й спутник был выведен с орбиты, но в последние годы подобных проблем не было. Дополнительные спутники необходимы для быстрой и корректной навигации в условиях плотной застройки, в облачную погоду, в горах и лесах.

Если посмотреть тесты устройств, можно увидеть, что современные GPS-приемники постоянно держат связь хотя бы с 7-8 спутниками, а в городе их необходимое число увеличивается до 11-12.

Дальнейшее увеличение точности вряд ли предвидится, поскольку для любых гражданских целей, таких как навигация
путешественников, автомобилистов, спасательных служб, более точные данные и не требуются.

Продолжение следует.



Понравилась статья? Поделиться с друзьями: