Технологія GNSS проти GPS: знайте ключові відмінності

Автор

GNSS і GPS працюють рука об руку, щоб підвищити точність і ефективність.

Сучасна система навігації стала невід’ємною частиною життя кожного. Ці технології широко використовуються в різних галузях промисловості для отримання більш точних показань.

Сучасна навігаційна технологія не тільки допомагає ідеально вимірювати відстані та кути, але й дозволяє використовувати ці вимірювання виключно в різних галузях промисловості.

Галузі картографування та геодезії одними з перших почали використовувати технологію GPS, яка є точнішою, швидшою та вимагає менше людських ресурсів.

Компанії, що займаються земляними роботами, часто використовують наземне керування та дрони, щоб скеровувати робочі місця до підвищення ефективності та продуктивності.

Незважаючи на те, що спочатку супутникова навігація використовувалася для військових цілей, у наш час випадки використання цих технологій розширилися. Він включає приватний і державний сектори в багатьох сегментах ринку, таких як будівництво, наука тощо.

Можливо, більшість із вас знайомі з GPS. Ви можете витратити багато часу на дослідження незнайомого місця. Однак термін GNSS є менш вживаним.

У цій статті я познайомлю вас із GNSS і досліджу відмінності між GPS і GNSS. Зрештою, ми обговоримо, що є більш гнучким, надійним і точним для вашого випадку використання.

Ось і ми!

Що таке GNSS?

GNSS розшифровується як глобальна навігаційна супутникова система, в якій різні країни використовують багато супутників. Це робиться для забезпечення сигналів із космосу та передачі даних про час і позиціонування на приймачі GNSS, розташовані на Землі. Приймачі далі використовують ці дані для визначення вашого точного місцезнаходження.

Кілька супутників, що обертаються навколо Землі, відомі як сузір’я; отже, GNSS також відноситься до сузір’я супутників. Його можна використовувати на транспорті, космічних станціях, залізниці, громадському транспорті, дорогах, морському транспорті, авіації тощо.

Навігація, позиціонування та хронометраж є важливими для геодезії, реагування на надзвичайні ситуації, гірничої справи, точного землеробства, фінансів, правоохоронних органів, наукових досліджень, телекомунікацій тощо. Продуктивність GNSS можна покращити за допомогою регіональних супутникових систем доповнення, таких як Європейська служба геостаціонарної навігації (EGNOS).

Приклади GNSS: американська NAVSTAR GPS, європейська Galileo, китайська навігаційна супутникова система BeiDou та російська Глобальна навігаційна супутникова система (ГЛОНАСС).

EGNOS допомагає підвищити надійність і точність інформації GPS, надаючи дані про цілісність сигналів і виправляючи помилки вимірювання сигналу. Що ж, фактична продуктивність оцінюється за чотирма основними критеріями:

  • Точність: це різниця між виміряною швидкістю, часом або положенням і реальною швидкістю, часом або положенням.
  • Безперервність: це означає, чи система функціонує без будь-яких перерв.
  • Цілісність: здатність системи запропонувати поріг впевненості в даних позиціонування та сигналізації є цілісністю в цьому контексті.
  • Доступність: відсоток часу, який потрібен сигналу для виконання критеріїв точності, безперервності та цілісності, у цьому контексті є «доступністю».

Технології GNSS потрібні принаймні чотири супутники, щоб обчислити ваше місцезнаходження за допомогою складної трилатерації. Зараз супутники в космосі визначають три сегменти.

Ці частини вважаються життєво важливими частинами технології GNSS:

  • Космічний сегмент: космічний сегмент визначає сузір’я, що обертаються на висоті від 20 000 до 37 000 км над поверхнею Землі.
  • Контрольний сегмент: контрольний сегмент – це мережа станцій завантаження даних, станцій моніторингу та головних станцій керування, розташованих по всьому світу.
  • Сегмент користувача: сегмент користувача описує обладнання, яке приймає сигнали від супутника та видає позицію на основі орбітального розташування супутників і часу.
  Як налаштувати та використовувати режими "Додому" та "Я вдома" за допомогою Google Assistant

Що таке GPS?

Глобальна система позиціонування (GPS) — це радіонавігаційна система, яка використовується в повітрі, на суші та на морі для визначення точного місцезнаходження, швидкості, часу тощо незалежно від погодних умов.

GPS вперше був розроблений у 1978 році як прототип Міністерством оборони США. Він повністю запрацював у 1993 році, маючи цілу групу з 24 супутників.

GPS належить уряду Сполучених Штатів і управляється Космічними силами США. Завдяки GPS виграють не лише військові посадовці, а й комерційні та цивільні користувачі по всьому світу. Незважаючи на те, що США створили та контролюють GPS, він доступний кожному, хто має GPS-приймач.

GPS — це тип технології GNSS, яка надає дані про час і геолокацію приймачу GPS. Він не вимагає від користувача передачі даних, але гнучко працює на будь-якому пристрої з хорошим підключенням до Інтернету.

У сфері технологій просування нових концепцій є головним пріоритетом для всіх. Отже, технологічні вимоги до існуючої системи призводять до модернізації GPS. Він реалізує систему оперативного контролю нового покоління та супутники GPS block IIIA.

GPS складається з трьох частин – супутників, приймачів і наземних станцій. Розглянемо функції кожного з них:

  • Супутники: вони діють як зірки в сузір’ях і надсилають сигнали.
  • Наземні станції: використовує радар, щоб переконатися, що супутники знаходяться в тому положенні, яке ми вважаємо.
  • Приймач: це пристрій, який ви можете знайти у своєму телефоні, автомобілі тощо, який незмінно шукає сигнали від супутників. Крім того, він визначає, наскільки далеко ви перебуваєте від місця, про яке хочете дізнатися.

GNSS проти GPS: працює

Як працює GNSS?

GNSS відрізняються за конструкцією та віком, але робота однакова. Супутник передає дві хвилі в L-діапазоні, тобто L1 і L2. Ці несучі хвилі передають дані із супутника на Землю.

Приймачі GNSS складаються з двох частин – одна є антеною, а інша є процесором. Принцип роботи обох агрегатів простий. Антена приймає сигнали від супутників, а блок обробки сприймає сигнали. Йому потрібні щонайменше чотири супутники для збору точної інформації для визначення положення.

Супутники GNSS обертаються навколо Землі кожні 11 годин 58 хвилин і 2 секунди. Кожен супутник здатний передавати кодовані сигнали, які містять стабільну позначку часу та деталі орбіти. Сигнали містять інформацію, яка потрібна приймачу для обчислення розташування супутників і відповідного налаштування для точного позиціонування.

Приймач розраховує різницю в часі між часом прийому сигналу та часом трансляції, щоб обчислити точну відстань. Він дає результати у вигляді висоти, довготи та широти.

Як працює GPS?

GPS працює за допомогою техніки трилатерації, яка збирає сигнали від супутників, щоб надати користувачеві інформацію про місцезнаходження. Супутники, що обертаються навколо Землі, надсилають сигнали, які зчитуються та інтерпретуються пристроєм GPS, який зчитується поблизу або на поверхні Землі.

Пристрій GPS повинен зчитувати сигнали принаймні чотирьох супутників для точного визначення місця розташування. Кожен супутник двічі на день обертається навколо Землі та надсилає унікальний сигнал, час і параметри орбіти.

Оскільки пристрій GPS надає інформацію про відстань до супутника, окремий супутник не зможе визначити точне місцезнаходження.

Як і сузір’я GNSS, GPS також включає три сегменти: космічний, контрольний і призначений для користувача.

  • Космічний сегмент: космічний сегмент складається з понад 30 супутників на орбіті, якими керують Космічні сили США. Ці супутники можуть транслювати радіосигнали для моніторингу та керування станціями на Землі.
  • Контрольний сегмент: GPS-контрольний сегмент включає резервне копіювання, кілька станцій моніторингу, виділені наземні антени та головний контроль у всьому світі. Це гарантує, що супутники GPS добре працюють і орбітують у правильному положенні.
  • Сегмент користувачів: сегмент користувачів стосується всіх, хто покладається на супутники GPS для вимірювання положення, навігації та часу.
  Як використовувати робоче середовище Unity в Ubuntu 18.04

GNSS проти GPS: переваги та обмеження

Переваги GNSS

Тепер ми знаємо термін GNSS, який охоплює три або більше супутників із різних країн, щоб надати вам правильну та точну інформацію. Ось деякі з переваг GNSS:

  • Усі глобальні навігаційні системи доступні щомиті. Якщо один не працює через атмосферні умови, інший допоможе таким же чином. Отже, GNSS забезпечує більшу доступність і доступ до сигналів для приймачів.
  • Ви отримаєте точні дані про час, які надалі використовуються для розробки високоточної мережі IoT.
  • Оскільки це сузір’я супутників, це покращує навігаційне рішення, підвищуючи TTFF, що означає час до першого виправлення.
  • Це економить гроші та час, забезпечуючи точне місцезнаходження вашого пристрою.
  • Ви отримаєте безперебійне з’єднання в будь-якому місці, наприклад у великих лісах, печерах, густонаселених місцях тощо.
  • Приймачі GNSS автоматично видаляють несправний супутник зі списку навігації, щоб надати вам найкраще рішення.

Обмеження GNSS

Нижче наведено деякі обмеження GNSS.

  • Доповнені системи потрібні щоразу, коли ви використовуєте системи GNSS для підтримки точних заходів на посадку.
  • Вертикальна точність більше 10 метрів.
  • Доповнені системи розгортаються відповідно до вимог доступності, точності, безперервності та цілісності.
  • Це впливає на операторів повітряних суден, пілотів, служби повітряного руху, регулюючий персонал тощо.
  • Від точності баз даних залежить безпека навігації.

Переваги GPS

  • Він простий у використанні
  • Низька вартість
  • 100% покриття Землі
  • Завдяки його точності можна заощадити паливо
  • Ви можете використовувати технологію GPS, щоб знаходити поблизу готелі, заправні станції, магазини тощо.
  • Його легко інтегрувати у ваші пристрої
  • Він забезпечує надійну систему відстеження

Обмеження GPS

  • Чіп GPS розряджає весь акумулятор вашого пристрою.
  • Він не пробиває міцні стіни. Це означає, що користувачі не можуть використовувати технологію в приміщенні або під водою.
  • Точність залежить від якості сигналу супутника.
  • Положення змінюється, якщо кількість супутників обмежена.
  • Під час геомагнітних бур або інших атмосферних умов ви не зможете отримати доступ до локації.
  • Для прийому сигналів геодезичному обладнанню потрібен вид ясного неба.
  • Іноді неточність може показати вам інший недійсний шлях або місце.

GNSS проти GPS: програми

Застосування GNSS

Технологія GNSS була вперше розроблена в 20 столітті для допомоги військовослужбовцям. З часом ця технологія знаходить свій шлях до багатьох застосувань:

  • Під час виробництва автомобілі оснащуються GNSS, які відображають рухомі карти, місцезнаходження, напрямок, швидкість, найближчі ресторани тощо.
  • Аеронавігаційні системи використовують рухомий дисплей карти. Він також підключений до автопілота для навігації по маршруту.
  • Кораблі та човни використовують GNSS для визначення місцезнаходження океанів, морів і озер. Він також використовується в човнах для самокермування.
  • Важке обладнання, яке використовується в будівництві, точному землеробстві, гірничій справі тощо, використовує технологію GNSS для керування машинами.
  • Велосипедисти використовують GNSS під час подорожей і перегонів.
  • Альпіністи, звичайні пішоходи та туристи використовують цю технологію, щоб знати своє положення.
  • Технологія GNSS також доступна для людей із вадами зору.
  • Космічні кораблі використовують цю технологію як інструмент навігації.
  Як зробити прозорий фон в MS Paint

Застосування GPS

GPS має багато застосувань по всьому світу. Давайте дізнаємося деякі з них.

  • Авіаційна промисловість використовує GPS, щоб надавати пасажирам і пілотам інформацію про місцезнаходження літака в реальному часі.
  • Морська промисловість надає точні навігаційні програми для капітанів човнів.
  • Фермери використовують GPS-приймачі на своєму сільськогосподарському обладнанні.
  • Геодезія
  • військовий
  • Фінансові послуги
  • Телекомунікації
  • Наведення великовагового транспорту
  • Громадська діяльність
  • Розташування позицій
  • Місця поблизу
  • У пошуках скарбу
  • Індивідуальні подорожі

І так далі.

GNSS проти GPS: відмінності

Ми всі знаємо про GPS як основний інструмент, який допомагає знайти будь-яке місце, ресторан, адресу тощо. Ви навіть можете поділитися своїм теперішнім або живим місцем розташування з іншими. Через GPS ми можемо отримати доступ до місцезнаходження, але під час будь-яких перешкод у сигналі ви не зможете отримати доступ до місцезнаходження чи інформації.

GNSS – це термін, який працює подібно до GPS, але з більш гнучким і надійним доступом до місць навіть під час перешкод. Він включає GPS, Baidu, Galileo, ГЛОНАСС та інші системи сузір’я. Тому її називають Міжнародною супутниковою системою з кількома сузір’ями. Ви можете сказати, що GNSS використовує кілька супутників GPS із різних країн для визначення точного місцезнаходження.

Розберемося глибше в основних відмінностях між технологіями за деякими аспектами.

Критерій GNSSGPSOrbital AltitudeВін об’єднує орбітальну висоту різних супутників, наприклад 19 100 км для ГЛОНАСС і 20 200 для GPS. Супутники GPS літають над поверхнею Землі на висоті 20 200 км або 10 900 морських миль з періодом 12 годин. Точність. Це надає більш точну інформацію. Результат, який ви отримаєте з точністю до сантиметра або міліметра. Він надає менш точну інформацію, оскільки вона може коливатися через атмосферні умови, блокування сигналу тощо. Він записує свою точність від 4,9 м до 16 футів. Системи GNSS країни походження включають GPS від США, ГЛОНАСС з Росії, Galileo з Європи та BeiDou з Китаю Це тип системи GNSS, розроблений у США. СупутникиВона має 31 супутник від GPS, 24 від ГЛОНАСС, 26 від Galileo та 48 від BeiDouВона має 21 супутник у orbitPeriod Період різних навігаційних систем:
ГЛОНАСС: 11 годин 16 хвилин
Галілей: 14 годин 5 хвилин
BeiDou: 12 годин 38 хвилин
NAVIC: 23 години 56 хвилин Літає по круговій орбіті з періодом 12 годин або двічі на деньСтатусСтатус кожної навігаційної системи відрізняється, наприклад, ГЛОНАСС працює, BeiDou має 22 робочі супутники тощо. Статус GPS працює Сигнал рівень потужності GNSS становить 125 дБм і відрізняється в залежності від супутників з різних країн. Він постійний до 125 дБм потужності сигналу.

GNSS надає точніші дані, оскільки поєднує інформацію, що надходить із різних супутників різних країн. З іншого боку, GPS є спеціальним постачальником даних, який контролюється та підтримується урядом США.

Висновок

GPS — це тип GNSS, який був першою глобальною навігаційною супутниковою системою. Загалом GPS часто використовується для опису супутникової навігаційної системи. Обидва однакові з точки зору своїх операцій, але відрізняються за стилями роботи.

GNSS і GPS використовуються в багатьох галузях, де вам потрібна точна та безперервна доступна інформація про час і місцезнаходження, як-от транспорт, морська навігація, мобільний зв’язок, сільське господарство, легка атлетика та багато іншого.

Вам також може бути цікаво дізнатися про найкраще програмне забезпечення для зміни місцезнаходження GPS для пристроїв iOS.