Навигационные системы это технология, которая лежит в работе всех спутниковых трекеров, навигаторов в автомобилях и спортивных трекеров в телефонах.
Мы уже привыкли обозначать автомобильный мониторинг коротким слово ГЛОНАСС, но что содержится за этой аббревиатурой?
Как и другие космические истории, всё началось с запуска в СССР первого искусственного спутника Земли в октябре 1957 года.
После этого было принято решение использовать спутники для целей навигации. До этого принципы триангуляции были уже хорошо известны, но применялись преимущественно для кораблей и использовали наземные передатчики.
Наземные приемники ничего не передают, они лишь принимают сигнал которые передают спутники и с помощью математических расчетов определяют своё положение в пространстве. Так как спутники используют низкие орбиты то точность определения высоты гораздо ниже точности получения координат. На самом деле это очень сложная инженерная задача, ведь на скорость распространения сигнала влияет огромное количество факторов - ионосфера, состояние атмосферы, городская застройка, промышленные помехи.
В конце 1960-х годов были созданы низкоорбитальные спутниковые радионавигационные системы «Цикада» (СССР) и «Транзит» (США). Успешный опыт их эксплуатации подтвердил перспективность спутниковой радионавигации как основной линии развития радионавигации в целом.
ГНСС (глобальные навигационные спутниковые системы) в том виде, в котором они существуют и используются сейчас, зародились в начале 1970-х годов, когда Советский Союз и США практически в одно время начали разработку глобальных навигационных систем ГЛОНАСС и GPS.
В настоящее время каждая из этих систем имеет на орбите полноценную орбитальную группировку навигационных космических аппаратов, которые обеспечивают предоставление услуг в глобальном масштабе.
Система GPS (Global Positioning System) создавалась для применения в военных целях. Она начала полноценно работать в начале 90-х годов, но до 2000 года её нельзя было использовать для гражданских целей из-за искусственно вносимых погрешностей в определяемые координаты. Погрешность составляла примерно 100 метров. В современных условиях, когда мы привыкли о определению своих координат любым телефоном буквально до метра, уже сложно представить такие погрешности. Теперь мы можем и смотреть свои координаты с привязкой к карте, контролировать перемещения, определять точное время.
Российский аналог GPS — ГЛОНАСС, заработала в 1995 году, но полноценно стала функционировать после 2010 года, когда была запущена целевая программа по развитию.
Кроме основных всем известных ГЛОНАСС и GPS, работы по созданию своих навигационных систем проводят Китай (БЕЙДОУ), и страны Европейского союза - система ГАЛИЛЕО. Япония разворачивает свою региональную QZSS, а Индия NavIC.
Современные приемники работают в двух диапазонах, дополняя информацию ГЛОНАСС показаниями GPS и наоборот. БЕЙДОУ, не исключение, все глобальные навигационные системы могут использоваться для дополнения показаний друг друга.
На замечательном сайте glonass-iac.ru можно посмореть текущее состояние орбитальных группировок всех навигационных систем, в том числе ГЛОНАСС, GPS и БЕЙДОУ.
На момент написания статьи, а это осень 2020 года, ГЛОНАСС использует 23 спутника, навигационная система БЕЙДОУ 42, а орбитальная группировка GPS 31 спутник. Количество спутников незначительно меняется из-за плановых выводов из строя отслуживших свой срок и запуска новых.
Галилео — проект Европейского союза и Европейского космического агентства, был начат в 2002 году. Анонсировалось 30 спутников к 2010 году, но план не был реализован. Тем не менее сейчас навигационная система использует 24 космических аппарат и планируется увеличение их количества до 27.
В отличии от глобальных систем России, США и Китая, у Японии и Индии региональные навигационные системы, которые закрывают навигационные потребности конкретных регионов. В Японской QZSS сейчас работает 4 аппарата, а в Индийской NavIC - 8 спутников.
Разумеется военное предназначение навигационных систем никуда не исчезло, но нам обычным гражданским пользователям увеличение количества существующих систем приносит только пользу. Навигационные приемники встроенные в телефоны или автомобильные трекеры давно уже научились использовать разные источники, что существенно повышает скорость и точность позиционирования. Сейчас как правило используются комбинированные приемники ГЛОНАСС/GPS, но в ближайшем будущем нас обязательно ждут универсальные ГЛОНАСС+GPS+БЕЙДОУ+ГАЛИЛЕО.
