Альтернативы GPS

В одном из прошлых номеров мы уже вели речь о технологии GPS. Однако одним лишь этим способом навигации методы определения координат на поверхности Земли не ограничиваются. У GPS есть вполне достойные конкуренты, которые базируются как на космических технологиях, так и на вполне земных. О них мы сегодня и поговорим.


ГЛОНАСС

Так уж исторически сложилось, что космическими лидерами на планете являлись две сверхдержавы - США и СССР (впоследствии Россия). Это и определило тот факт, что помимо США, которые являются разработчиком GPS, родиной еще одной работающей системы спутниковой навигации является Российская Федерация.

ГЛОНАСС (от ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система) во многом похож на своего американского "коллегу" GPS. Во всяком случае, в основе работы и той, и другой систем лежат космические технологии, а за обеспечение работоспособности систем отвечают искусственные спутники Земли. Штатный режим предусматривает наличие на орбите одновременно 24 работающих спутников. По состоянию на начало августа 2011 года в составе ГЛОНАСС работает 27 космических аппаратов, из которых 4 временно выведены из системы для обслуживания, 1 находится на стадии ввода в систему и 22 работают в нормальном режиме.

В отличие от американской GPS, ГЛОНАСС не использует геостационарные спутники. Точность позиционирования у российской системы несколько ниже, чем у американской. Однако это не является критичным моментом. Дело в том, что практически все приемники ГЛОНАСС могут принимать и сигнал GPS, а совместное использование обеих систем дает высокие показатели точности позиционирования. Другое дело, что GPS-приемники к настоящему моменту получили очень широкое распространение и завоевали до вольно значительную долю рынка. ГЛОНАСС же только пытается нащупать свою рыночную нишу. Во многом продвижению российской навигационной системы способствует широкая государственная поддержка.

В отличие от американской GPS, ГЛОНАСС не использует геостационарные спутники.

В настоящее время Роскосмос ведет модернизацию системы с целью улучшения ее качественных характеристик. В общем, проект развивается. Что с ним будет дальше - тут, как говорится, поживем - увидим.


Galileo и другие

Пока россияне занимаются модернизацией своей навигационной системы и думают о ее продвижении на рынке, другие страны тоже не дремлют. Так Европа разработала и в настоящее время занимается внедрением собственной системы спутниковой навигации - Galileo. Начало ее коммерческого использования намечено на 2014-2016 годы. В отличие от российской и американской систем, Galileo не будет контролироваться военными ведомствами, однако допускается ее использование в военных целях. Предполагается, что точность позиционирования европейской системы составит менее метра, что гораздо выше, чем нынешние показатели ГЛОНАСС и GPS.

Предполагается, что точность позиционирования европейской системы составит менее метра, что гораздо выше, чем нынешние показатели ГЛОНАСС и GPS.

Помимо этого, собственной системой спутниковой навигации - Бэйдоу - планирует обзавестись амбициозный Китай. К 2012 году будет обеспечено покрытие самой страны и прилегающей территории. В 2020, по замыслам китайцев, система должна покрыть весь земной шар и заработать на полную мощность.

Не отстает и Индия, разрабатывающая свою систему навигации, правда, локальную, рассчитанную только на Индию и прилегающие территории. IRNSS - название системы - так и расшифровывается: индийская региональная навигационная спутниковая система.

В общем, как мы видим, любая, более-менее уважающая себя "сверхдержавка" считает создание системы спутниковой навигации делом чести.


Земные системы навигации

Однако спустимся из космоса на землю и рассмотрим системы навигации, которые не используют связь со спутниками. Сразу отметим одно важное достоинство подобных систем: им не нужна постоянная связь с навигационными космическими аппаратами, а значит, они способны работать в условиях плотной городской застройки, в зданиях и даже, в некоторых случаях, в туннелях.

Датчик частоты вращения колес. На заре развития систем навигации инженеры видели в этом способе определения координат перспективу. На самом деле: если получать сведения о частоте вращения каждого колеса автомобиля, то можно достаточно точно определить пройденный путь с учетом его криволинейности. Первым автомобилем, оборудованным подобным устройством, стала одна из моделей Honda в далеком 1981 году. Недостатки данного способа очевидны: навигатор нельзя использовать вне автомобиля, а точность показаний по мере износа резины будет ухудшаться.

Датчик ускорения. Несмотря на первое впечатление, это не архаизм, а скорее перспективная разработка. Если достаточно точно измерять ускорение движения прибора в трех плоскостях, то можно определять его координаты без использования спутников, автомобиля и прочих сопутствующих устройств. Применение датчика ускорения на некоторых современных топовых моделях навигаторов совместно с GPS оправдывает себя, особенно в условиях плохой связи со спутниками (горная местность, высотная застройка города и т.д.).

Базовые станции сотовой связи. Это уже более распространенный способ определения местоположения. Он реализован во многих современных моделях смартфонов, а потому доступен широкому кругу пользователей. Принцип действия таков: мобильный телефон получает сигнал от базовой станции сотовой связи, а затем по интернету из базы данных считывает географические координаты этой станции. Более продвинутые модели способны учитывать силу сигнала от нескольких станций и на основе этого вычислять координаты нахождения приемника сигнала, то есть телефона, то есть его владельца.

Принцип действия таков: мобильный телефон получает сигнал от базовой станции сотовой связи, а затем по интернету из базы данных считывает географические координаты этой станции.

Как показывает практика, точность такого способа определения своего местонахождения оставляет желать лучшего, даже в городе, где плотность базовых станций сотовой связи достаточно высока. А про загородную дорогу и говорить не приходится: там координаты определяются с точностью плюс/минус километр.

Wi-Fi и WiMAX. Это достаточно перспективный способ навигации, если опять же говорить о городской черте. В развитых странах точки доступа находятся практически повсюду. Очевидно, что в недалеком будущем та же картина будет наблюдаться и у нас. А принцип действия здесь весьма схож с определением местоположения посредством базовых станций сотовой связи. Устройство (например, мобильный телефон) находясь в зоне действия сигнала Wi-Fi передатчиков, определяет их MAC-адреса, которые являются уникальными. При этом не требуется устанавливать связь с точкой доступа, адреса считываются и без этого. Затем из базы данных по MAC-адресу определяются точные координаты передатчика. Недостатки здесь, прежде всего, в том, что подобные базы данных пока весьма малочисленны, а информация в них весьма скудна. Ну и, как уже было сказано, в нашей стране распространение WLAN- технологий пока не столь широко, как в развитых странах, поэтому точность позиционирования на практике сравнима с точностью позиционирования с использованием базовых станций сотовых операторов.

Как видим, GPS вовсе не является монополистом в области определения координат объекта на местности. Правда, справедливости ради отметим, что американская система позиционирования является самым сильным игроком на рынке. Каковы перспективы остальных способов навигации - сказать сложно. Спутниковые системы, такие как ГЛОНАСС и Galileo, вряд ли смогут потеснить GPS в ближайшее время, так как им предстоит проделать еще большой объем работ, прежде чем они заработают на полную мощность, предоставляя при этом достаточно высокую точность позиционирования.

Что же касается наземных систем навигации, основанных на получении сигнала от тех или иных источников, то очевидно, что их применение совместно с GPS оправдано, и в ближайшее время этот сегмент рынка, по всей видимости, будет демонстрировать заметный рост.

Дмитрий МАКАРСКИЙ

Версия для печатиВерсия для печати

Рубрики: 

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Всего голосов: 0
Заметили ошибку? Выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter!

Читайте также

Комментарии

Аватар пользователя Comma

Стало обидно за наших разработчиков. К ГЛОНАСС они имеют самое прямое отношение. Еще в 2007 году в "КВ" была очень интересная статья "Глонасс - сделано у нас". Рекомендую прочесть тем, кто еще не... Очень содержательно.  Вот ссылка: http://www.kv.by/index2007372105.htm 

И вообще хотелось бы побольше информации о наших, белорусских, технологических разработках. Они есть, несмотря на то, что делаются вопреки... условиям, безденежью, утечке мозгов и т.п. 

Довольно интересный материал Вы пишете. Жаль, что блог еще малопосещаем. Я бы такие темы освещал куда более широко.