ما هي نماذج جلوناس؟ Gps vs Glonass: أي نظام أفضل؟ وصف موجز لمفهوم النظام التفاضلي الموحد

لفترة طويلة، كان نظام تحديد المواقع العالمي GPS، الذي تم إنشاؤه في الولايات المتحدة، هو النظام الوحيد المتاح للمستخدمين العاديين. ولكن حتى مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن دقة الأجهزة المدنية كانت في البداية أقل مقارنة بنظيراتها العسكرية، فقد كانت كافية للملاحة وتتبع إحداثيات السيارات.

ومع ذلك، قام الاتحاد السوفييتي بتطوير نظام تحديد الإحداثيات الخاص به، المعروف اليوم باسم GLONASS. على الرغم من مبدأ التشغيل المماثل (يتم استخدام حساب الفترات الزمنية بين الإشارات الصادرة عن الأقمار الصناعية)، فإن GLONASS لديه اختلافات عملية كبيرة عن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وذلك بسبب ظروف التطوير والتنفيذ العملي.

• GLONASS أكثر دقة في الظروف المناطق الشمالية . ويفسر ذلك حقيقة أن مجموعات عسكرية كبيرة من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، ومن ثم روسيا، كانت موجودة على وجه التحديد في شمال البلاد. ولذلك، تم حساب آليات GLONASS مع مراعاة الدقة في مثل هذه الظروف.
• للتشغيل المتواصل لنظام GLONASSلا توجد محطات التصحيح المطلوبة. ليزود دقة نظام تحديد المواقع، والتي تكون أقمارها الصناعية ثابتة بالنسبة إلى الأرض، هناك حاجة إلى سلسلة من المحطات الثابتة بالنسبة إلى الأرض لرصد الانحرافات الحتمية. بدورها، تعتبر أقمار GLONASS متحركة بالنسبة للأرض، لذا فإن مشكلة تصحيح الإحداثيات غائبة في البداية.

أما بالنسبة للاستخدام المدني، فإن هذا الاختلاف ملحوظ. على سبيل المثال، في السويد قبل 10 سنوات، تم استخدام GLONASS بنشاط، على الرغم من العدد الكبير من معدات GPS الموجودة بالفعل. يقع جزء كبير من أراضي هذا البلد عند خطوط عرض الشمال الروسي، وتكون مزايا GLONASS في مثل هذه الظروف واضحة: كلما انخفض ميل القمر الصناعي نحو الأفق، كلما أمكن حساب الإحداثيات وسرعة الحركة بدقة أكبر بنفس الدقة في تقدير الفترات الزمنية بين إشاراتها (التي تحددها أجهزة الملاح).

إذن أيهما أفضل؟

يكفي تقييم سوق أنظمة التحكم عن بعد الحديثة للحصول على الإجابة الصحيحة على هذا السؤال. من خلال استخدام الاتصال بالأقمار الصناعية GPS وGLONASS في وقت واحد في نظام الملاحة أو الأمان، يمكن تحقيق ثلاث مزايا رئيسية.

• دقة عالية. يمكن للنظام، الذي يقوم بتحليل البيانات الحالية، اختيار الأصح من بين البيانات المتاحة. على سبيل المثال، عند خط عرض موسكو، يوفر GPS الآن أقصى قدر من الدقة، بينما في Murmansk GLONASS سيصبح الرائد في هذه المعلمة.
• أقصى قدر من الموثوقية. يعمل كلا النظامين على قنوات مختلفة، وبالتالي، عند مواجهة تشويش متعمد أو تداخل من الغرباء في نطاق GPS (كما هو الحال في النطاق الأكثر شيوعًا)، سيحتفظ النظام بالقدرة على تحديد الموقع الجغرافي عبر شبكة GLONASS.
• استقلال. وبما أن نظامي GPS وGLONASS هما في الأصل نظامان عسكريان، فقد يواجه المستخدم الحرمان من الوصول إلى إحدى الشبكات. للقيام بذلك، يحتاج المطور فقط إلى إدخال قيود البرامج في تنفيذ بروتوكول الاتصال. بالنسبة للمستهلك الروسي، أصبح GLONASS، إلى حد ما، بطريقة احتياطيةالعمل في حالة عدم توفر GPS.

ولهذا السبب تستخدم أنظمة القيصر الفضائية التي نقدمها، بجميع تعديلاتها، تحديد الموقع الجغرافي المزدوج، بالإضافة إلى تتبع الإحداثيات بواسطة المحطات الأساسية الاتصالات الخلوية.

كيف يعمل تحديد الموقع الجغرافي الموثوق حقًا

دعونا نلقي نظرة على تشغيل نظام تتبع GPS/GLONASS موثوق به باستخدام Cesar Tracker A كمثال.

النظام في وضع السكون، ولا يرسل البيانات إليه شبكه خلويةوإيقاف تشغيل أجهزة استقبال GPS وGLONASS. يعد ذلك ضروريًا لتوفير أقصى قدر ممكن من موارد البطارية المدمجة، على التوالي، لضمان أكبر قدر من الاستقلالية للنظام الذي يحمي سيارتك. في معظم الحالات، تدوم البطارية لمدة عامين. إذا كنت بحاجة إلى تحديد موقع سيارتك، على سبيل المثال، إذا كانت مسروقة، فأنت بحاجة إلى الاتصال بمركز أمن قيصر الفضائية. يقوم موظفونا بتحويل النظام إلى حالة نشطة ويتلقون بيانات حول موقع السيارة.

أثناء الانتقال إلى الوضع النشط، تحدث ثلاث عمليات مستقلة في وقت واحد:

• أثار جهاز استقبال جي بي اس، وتحليل الإحداثيات باستخدام برنامج تحديد المواقع الجغرافية الخاص بك. إذا تم اكتشاف أقل من ثلاثة أقمار صناعية خلال فترة زمنية معينة، يعتبر النظام غير متاح. ويتم تحديد الإحداثيات باستخدام قناة GLONASS بطريقة مماثلة.
• يقوم المتعقب بمقارنة البيانات من كلا النظامين. إذا تم اكتشاف عدد كاف من الأقمار الصناعية في كل منها، يقوم المتتبع باختيار البيانات التي يعتبرها أكثر موثوقية ودقة. وينطبق هذا بشكل خاص على التدابير المضادة الإلكترونية النشطة - التشويش أو استبدال إشارة GPS.
• تقوم وحدة GSM بمعالجة بيانات تحديد الموقع الجغرافي عبر LBS (المحطات الأساسية الخلوية). تعتبر هذه الطريقة الأقل دقة وتستخدم فقط في حالة عدم توفر كل من GPS وGLONASS.

هكذا، النظام الحديثيتمتع التتبع بموثوقية ثلاثية، وذلك باستخدام ثلاثة أنظمة تحديد الموقع الجغرافي بشكل منفصل. ولكن، بطبيعة الحال، فإن دعم GPS/GLONASS في تصميم جهاز التعقب هو الذي يضمن أقصى قدر من الدقة.

التطبيق في أنظمة المراقبة

على عكس المنارات، تقوم أنظمة المراقبة المستخدمة في المركبات التجارية بمراقبة موقع المركبة وسرعتها الحالية بشكل مستمر. مع هذا التطبيق، يتم الكشف بشكل كامل عن مزايا تحديد الموقع الجغرافي المزدوج GPS/GLONASS. ازدواجية الأنظمة تسمح بما يلي:

• دعم المراقبة في حالة حدوث مشاكل قصيرة المدى في استقبال الإشارة من GPS أو GLONASS؛
• الحفاظ على دقة عالية بغض النظر عن اتجاه الرحلة. باستخدام نظام مثل CS Logistic GLONASS PRO، يمكنك بثقة تسيير الرحلات الجوية من تشوكوتكا إلى روستوف أون دون، مع الحفاظ على السيطرة الكاملة على النقل طوال المسار بأكمله؛
• حماية المركبات التجارية من الفتح والسرقة. تتلقى خوادم Caesar Satellite معلومات في الوقت الفعلي حول الوقت والموقع الدقيق للسيارة؛
• مكافحة الخاطفين بشكل فعال. يحفظ النظام الذاكرة الداخليةأقصى قدر ممكن من البيانات حتى لو كانت قناة الاتصال مع الخادم غير متاحة تمامًا. يبدأ نقل المعلومات عند أدنى انقطاع للتشويش اللاسلكي.

من خلال اختيار نظام GPS/GLONASS، فإنك توفر لنفسك أفضل إمكانات الخدمة والأمان مقارنة بالأنظمة التي تستخدم إحدى طرق تحديد المواقع الجغرافية فقط.

خطرت فكرة تحديد مواقع الأجسام باستخدام الأقمار الصناعية للأرض في أذهان الأمريكيين في الخمسينيات من القرن الماضي. ومع ذلك، دفع القمر الصناعي السوفيتي العلماء.

أدرك الفيزيائي الأمريكي ريتشارد كيرشنر أنه إذا عرفت الإحداثيات على الأرض، فيمكنك معرفة سرعة المركبة الفضائية السوفيتية. ومن هنا بدأ نشر البرنامج، والذي أصبح يعرف فيما بعد باسم GPS - نظام تحديد المواقع العالمي. وفي عام 1974، تم إطلاق أول قمر صناعي أمريكي إلى مداره. في البداية كان هذا المشروع مخصصًا للإدارات العسكرية.

كيف يعمل تحديد الموقع الجغرافي

دعونا نلقي نظرة على ميزات تحديد الموقع الجغرافي باستخدام مثال جهاز التعقب العادي. حتى التنشيط، يكون الجهاز في وضع الاستعداد، ويتم إيقاف تشغيل وحدة GPS GLONASS. يتم توفير هذا الخيار لتوفير شحن البطارية وزيادة المدة عمر البطاريةالأجهزة.

أثناء التنشيط، يتم إطلاق ثلاث عمليات في وقت واحد:

• يبدأ جهاز استقبال GPS في تحليل الإحداثيات باستخدام البرنامج المدمج. إذا تم الكشف عن ثلاثة أقمار صناعية في هذه اللحظة، يعتبر النظام غير متاح. نفس الشيء يحدث مع GLONASS؛
• إذا كان جهاز التعقب (على سبيل المثال، المستكشف) يدعم وحدات من نظامين، فسيقوم الجهاز بتحليل المعلومات الواردة من كلا القمرين الصناعيين. ثم يقرأ المعلومات التي يعتبرها موثوقة؛
• إذا لم تكن إشارات كلا النظامين متاحة في الوقت المناسب، فسيتم تشغيل GSM. لكن البيانات التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة ستكون غير دقيقة.

ولذلك، عندما تتساءل عما تختاره - GPS أو GLONASS، اختر المعدات التي تدعم نظامين من أنظمة الأقمار الصناعية. سيتم تغطية عيوب أحدهما بالآخر. وبالتالي، تتوفر إشارات من 18 إلى 20 قمرًا صناعيًا لجهاز الاستقبال في وقت واحد. وهذا يضمن مستوى إشارة جيد واستقرارًا ويقلل من الأخطاء.

تكلفة خدمة مراقبة GPS وGLONASS

هناك عدة عوامل تؤثر على التكلفة النهائية للمعدات:

• البلد المصنع؛
• ما هي أنظمة الملاحة المستخدمة؟
• جودة المواد والوظائف الإضافية؛
• برامج الصيانة.

الخيار الأكثر ميزانية هو المعدات الصينية الصنع. السعر يبدأ من 1000 روبل. ومع ذلك، لا ينبغي أن تتوقع جودة الخدمة. مقابل هذا النوع من المال، سيحصل المالك على وظائف محدودة وعمر خدمة قصير.

قطاع المعدات التالي هو الشركات المصنعة الأوروبية. يبدأ المبلغ من 5000 روبل، ولكن في المقابل يحصل المشتري على برامج مستقرة ووظائف متقدمة.

يقدم المصنعون الروس معدات فعالة من حيث التكلفة وبأسعار معقولة. تبدأ أسعار أجهزة التتبع المحلية من 2500 روبل.

بند النفقات المنفصل هو رسوم الاشتراك والدفع مقابل الخدمات الإضافية. الرسوم الشهرية للشركات المحلية – 400 روبل. يفتح المصنعون الأوروبيون خيارات إضافية لـ "عملة" إضافية.

سيكون عليك أيضًا الدفع مقابل تركيب المعدات. في المتوسط، سيكلف التثبيت في مركز الخدمة 1500 روبل.

مزايا وعيوب GLONASS وGPS

الآن دعونا نلقي نظرة على إيجابيات وسلبيات كل نظام.

نادرًا ما تظهر أقمار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في نصف الكرة الجنوبي، بينما ينقل نظام GLONASS الإشارات إلى موسكو والسويد والنرويج. وضوح الإشارة أعلى في النظام الأمريكي بفضل 27 قمرا صناعيا نشطا. إن الاختلاف في الخطأ "يصب في مصلحة" الأقمار الصناعية الأمريكية. للمقارنة: تبلغ نسبة عدم دقة GLONASS 2.8 مترًا، ودقة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) 1.8 مترًا، ومع ذلك، فهذا رقم متوسط. يعتمد نقاء الحسابات على موقع الأقمار الصناعية في المدار. وفي بعض الحالات، يتم ترتيب الأجهزة بطريقة تزيد من درجة سوء التقدير. يحدث هذا الموقف في كلا النظامين.

ملخص

إذن ما الذي سيفوز في مقارنة GPS مقابل GLONASS؟ بالمعنى الدقيق للكلمة، لا يهتم المستخدمون المدنيون بالأقمار الصناعية التي تستخدمها معدات الملاحة الخاصة بهم. كلا النظامين مجانيان وموجودان في الوصول المفتوح. الحل المعقول للمطورين هو التكامل المتبادل للأنظمة. في هذه الحالة، سيكون لدى جهاز التعقب العدد المطلوب من الأجهزة في "مجال رؤيته" حتى في الظروف الجوية السيئة والتداخل في شكل المباني الشاهقة.

نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وجلوناس. فيديو حول الموضوع

تم استبدال الخرائط الورقية للمنطقة بالخرائط الإلكترونية، والتي يتم التنقل عليها باستخدام نظام الأقمار الصناعية GPS. ستتعلم من هذه المقالة متى ظهر نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية وما هو عليه الآن وما ينتظره في المستقبل القريب.

خلال الحرب العالمية الثانية، كان لدى الأساطيل الأمريكية والبريطانية ورقة رابحة قوية - نظام الملاحة LORAN الذي يستخدم إشارات الراديو. ومع انتهاء الأعمال العدائية، تلقت السفن المدنية التابعة للدول "الموالية للغرب" التكنولوجيا المتاحة لها. وبعد عقد من الزمن، قام الاتحاد السوفييتي بتطبيق إجابته - نظام الملاحة تشايكا، المعتمد على إشارات الراديو، لا يزال قيد الاستخدام حتى يومنا هذا.

لكن الملاحة الأرضية لها عيوب كبيرة: تصبح التضاريس غير المستوية عائقا، وتأثير الأيونوسفير يؤثر سلبا على وقت إرسال الإشارة. إذا كانت المسافة بين جهاز راديو الملاحة والسفينة كبيرة جداً، فيمكن قياس الخطأ في تحديد الإحداثيات بالكيلومترات، وهو أمر غير مقبول.

تم استبدال المنارات الراديوية الأرضية بأنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية للأغراض العسكرية، أولها، American Transit (اسم آخر لـ NAVSAT)، تم إطلاقه في عام 1964. ضمنت ستة أقمار صناعية ذات مدار منخفض دقة تحديد الإحداثيات تصل إلى مائتي متر.

وفي عام 1976، أطلق الاتحاد السوفييتي نظامًا ملاحيًا عسكريًا مشابهًا، وهو Cyclone، وبعد ثلاث سنوات، أطلق نظامًا مدنيًا يسمى Cicada. كان العيب الكبير في أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية المبكرة هو أنه لا يمكن استخدامها إلا وقت قصيرلمدة ساعة. ولم تكن الأقمار الصناعية ذات المدار المنخفض، وحتى بأعداد صغيرة، قادرة على توفير تغطية واسعة للإشارة.

نظام تحديد المواقع مقابل. غلوناس

في عام 1974، أطلق الجيش الأمريكي إلى مداره أول قمر صناعي لنظام الملاحة NAVSTAR الجديد آنذاك، والذي أعيدت تسميته لاحقًا بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS). في منتصف الثمانينيات، سُمح باستخدام تقنية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) من قبل السفن والطائرات المدنية، ولكن لفترة طويلة كانت قادرة على توفير مواقع أقل دقة بكثير من تلك العسكرية. تم إطلاق القمر الصناعي الرابع والعشرون لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وهو آخر قمر صناعي مطلوب لتغطية سطح الأرض بالكامل، في عام 1993.

في عام 1982، قدم الاتحاد السوفييتي إجابته - وكانت تقنية GLONASS (النظام العالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية). دخل القمر الصناعي الرابع والعشرون الأخير من GLONASS إلى مداره في عام 1995، لكن عمر الخدمة القصير للأقمار الصناعية (ثلاث إلى خمس سنوات) وعدم كفاية التمويل للمشروع أدى إلى توقف النظام عن العمل لمدة عقد تقريبًا. لم يكن من الممكن استعادة تغطية GLONASS في جميع أنحاء العالم إلا في عام 2010.

لتجنب مثل هذه الإخفاقات، يستخدم كل من GPS وGLONASS الآن 31 قمرًا صناعيًا: 24 قمرًا صناعيًا رئيسيًا و7 احتياطيًا، كما يقولون، فقط في حالة حدوث ذلك. تطير أقمار الملاحة الحديثة على ارتفاع حوالي 20 ألف كيلومتر وتتمكن من الدوران حول الأرض مرتين في اليوم.

كيف يعمل نظام تحديد المواقع

يتم تحديد الموقع في شبكة GPS عن طريق قياس المسافة من جهاز الاستقبال إلى عدة أقمار صناعية، وموقعها معروف بدقة في الوقت الحالي. يتم قياس المسافة إلى القمر الصناعي عن طريق ضرب تأخير الإشارة في سرعة الضوء.
يوفر الاتصال بالقمر الصناعي الأول معلومات فقط حول نطاق المواقع المحتملة لجهاز الاستقبال. سيعطي تقاطع المجالين دائرة، ثلاث نقطتين، وأربعة - النقطة الصحيحة الوحيدة على الخريطة. غالبًا ما يتم استخدام كوكبنا كأحد المجالات، مما يسمح بتحديد المواقع على ثلاثة أقمار صناعية فقط بدلاً من أربعة. من الناحية النظرية، يمكن أن تصل دقة تحديد المواقع عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى مترين (في الممارسة العملية، يكون الخطأ أكبر بكثير).

يرسل كل قمر صناعي مجموعة كبيرة من المعلومات إلى جهاز الاستقبال: الوقت المحدد وتصحيحه، والتقويم، وبيانات التقويم الفلكي، والمعلمات الأيونوسفيرية. مطلوب إشارة زمنية دقيقة لقياس التأخير بين إرسالها واستقبالها.

تم تجهيز أقمار الملاحة بساعات سيزيوم عالية الدقة، في حين تم تجهيز أجهزة الاستقبال بساعات كوارتز أقل دقة بكثير. ولذلك، للتحقق من الوقت، يتم الاتصال بقمر صناعي (رابع) إضافي.

لكن ساعات السيزيوم يمكن أن ترتكب أخطاء أيضًا، لذلك يتم فحصها مقابل ساعات الهيدروجين الموضوعة على الأرض. بالنسبة لكل قمر صناعي، يتم حساب تصحيح الوقت بشكل فردي في مركز التحكم في نظام الملاحة، والذي يتم إرساله لاحقًا إلى جهاز الاستقبال مع الوقت المحدد.

عنصر آخر مهم في نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية هو التقويم، وهو عبارة عن جدول لمعلمات مدار القمر الصناعي للشهر المقبل. يتم حساب التقويم وكذلك تصحيح الوقت في مركز التحكم.

تنقل الأقمار الصناعية أيضًا بيانات التقويم الفلكي الفردية، والتي يتم على أساسها حساب الانحرافات المدارية. وبما أن سرعة الضوء ليست ثابتة في أي مكان إلا في الفراغ، فيجب أن يؤخذ في الاعتبار تأخر الإشارة في الغلاف الأيوني.

يتم نقل البيانات في شبكة GPS بدقة على ترددين: 1575.42 ميجا هرتز و1224.60 ميجا هرتز. تبث الأقمار الصناعية المختلفة على نفس التردد، ولكنها تستخدم تقسيم كود CDMA. أي أن إشارة القمر الصناعي هي مجرد ضوضاء، ولا يمكن فك تشفيرها إلا إذا كان لديك رمز PRN المناسب.

يسمح النهج المذكور أعلاه بحصانة عالية من الضوضاء واستخدام نطاق ترددي ضيق. ومع ذلك، في بعض الأحيان، لا يزال يتعين على أجهزة استقبال GPS البحث عن الأقمار الصناعية لفترة طويلة، وهو ما يحدث نتيجة لعدد من الأسباب.

أولا، لا يعرف جهاز الاستقبال في البداية مكان وجود القمر الصناعي، وما إذا كان يتحرك بعيدا أو يقترب، وما هو الإزاحة الترددية لإشارته. ثانيا، يعتبر الاتصال بالقمر الصناعي ناجحا فقط عند تلقي مجموعة كاملة من المعلومات منه. نادراً ما تتجاوز سرعة نقل البيانات في شبكة GPS 50 بت في الثانية. وبمجرد انقطاع الإشارة بسبب تداخل الراديو، يبدأ البحث مرة أخرى.

مستقبل الملاحة عبر الأقمار الصناعية

الآن يتم استخدام نظامي تحديد المواقع العالمي (GPS) وGLONASS على نطاق واسع للأغراض السلمية، وهما في الواقع قابلان للتبادل. تدعم أحدث شرائح الملاحة معايير الاتصال وتتصل بالأقمار الصناعية التي يتم العثور عليها أولاً.

إن نظامي GPS الأمريكي وGLONASS الروسي ليسا نظامي الملاحة عبر الأقمار الصناعية الوحيدين في العالم. على سبيل المثال، بدأت الصين والهند واليابان في نشر أنظمة الأقمار الصناعية الخاصة بها والتي تسمى BeiDou وIRNSS وQZSS، على التوالي، والتي ستعمل فقط داخل بلدانها وبالتالي تتطلب عددًا صغيرًا نسبيًا من الأقمار الصناعية.

ولكن ربما كان الاهتمام الأكبر منصباً على مشروع جاليليو، الذي يعمل على تطويره الاتحاد الأوروبي، ومن المفترض أن يتم إطلاقه بكامل طاقته قبل عام 2020. في البداية، تم تصور جاليليو كشبكة أوروبية بحتة، لكن دول الشرق الأوسط وأمريكا الجنوبية أعربت بالفعل عن رغبتها في المشاركة في إنشائها. لذلك، قد تظهر "قوة ثالثة" قريبًا في سوق CLO العالمية. إذا كان هذا النظام متوافقًا مع الأنظمة الحالية، وعلى الأرجح سيكون كذلك، فلن يستفيد المستهلكون إلا - يجب زيادة سرعة البحث عن الأقمار الصناعية ودقة تحديد المواقع.

من الصعب اليوم العثور على منطقة للتنمية الاجتماعية والاقتصادية لا يمكن فيها استخدام خدمات الملاحة عبر الأقمار الصناعية. يظل التطبيق الأكثر أهمية لتقنيات GLONASS في صناعة النقل، بما في ذلك الملاحة البحرية والنهرية والنقل الجوي والبري. وفي الوقت نفسه، وفقا للخبراء، يتم استخدام حوالي 80٪ من معدات الملاحة في النقل البري.

النقل البري

أحد المجالات الرئيسية لتطبيق الملاحة عبر الأقمار الصناعية هو مراقبة النقل. هذه الخدمة هي الأكثر أهمية للمؤسسات الصناعية والبناء والنقل. تتيح لك معدات الملاحة التي تستقبل الإشارات من نظام GLONASS تحديد موقع السيارة والمؤشرات أجهزة استشعار القياسيمكن أن تضمن سلامة نقل الركاب والراحة وتحسين تشغيل المركبات التجارية، والقضاء على استخدامها غير المناسب. يتيح تطبيق النظام لأصحاب الأساطيل تقليل تكاليف الصيانة بنسبة 20-30% خلال 4-6 أشهر.

أحد التقنيات المطبقة في روسيا على أساس الملاحة عبر الأقمار الصناعية هو نظام النقل الذكي (ITS). ويشمل مراقبة نقل البضائع الخطرة والكبيرة والثقيلة، ومراقبة جدول العمل والراحة للسائقين، وإدارة وإرسال نقل الركاب، وإبلاغ ركاب النقل الحضري.

يمكن تقييم مدى فعالية استخدام خدمات الملاحة عبر الأقمار الصناعية في النقل البري وفق المعايير التالية:

• تقليل عدد حوادث الطرق، وكذلك الوفيات والإصابات الناجمة عن حوادث الطرق، وتقليل وقت الاستجابة لحوادث الطرق؛
• تقليل وقت السفر، وزيادة جاذبية وسائل النقل العام؛
• تحسين جودة إنفاق أموال الموازنة.

وفقا للخبراء، بسبب إدخال أنظمة النقل الذكية، يمكن أن يصل نمو الناتج المحلي الإجمالي في روسيا إلى 4-5٪ سنويا.

تم تجهيز وسائل النقل البلدية والعامة في مناطق ألتاي وكراسنودار وكراسنويارسك وستافروبول وخاباروفسك وأستراخان وبيلغورود وفولوغدا وكالوغا وكورغان وماجادان وموسكو ونيجني نوفغورود ونوفوسيبيرسك وبينزا وروستوف وسامارا بتقنيات المراقبة والملاحة والمعلومات. بناءً على خدمات نظام GLONASS، مناطق ساراتوف، تامبوف، تيومين، موسكو، جمهوريات موردوفيا، تتارستان، تشوفاشيا. وفي روسيا ككل، تم تنفيذ عناصر أنظمة النقل الذكية (ITS) وتعمل بفعالية في أكثر من 100 مدينة.

البحث و الإنقاذ

يتم تركيب المعدات التي تستقبل الإشارات من الأقمار الصناعية الملاحية على سيارات الإسعاف أيضًا مركباتخدمات وزارة حالات الطوارئ. يتيح دعم تنسيق الوقت استنادًا إلى بيانات الأقمار الصناعية لفرق الأطباء وعمال الإنقاذ الوصول بسرعة أكبر إلى مواقع الطوارئ لتقديم المساعدة للضحايا. باستخدام GLONASS، يتم تتبع موقع وحركة مجموعات من رجال الإطفاء.

أحد الأمثلة التوضيحية لاستخدام الملاحة عبر الأقمار الصناعية العالمية لصالح إنقاذ الأرواح البشرية هو نظام ERA-GLONASS (الاستجابة للطوارئ في حالة وقوع حوادث). وتتمثل مهمتها الرئيسية في تحديد حقيقة وقوع حادث مروري ونقل البيانات إلى خادم الاستجابة. في حالة تعطل سيارة، تقوم محطة الملاحة والاتصالات المثبتة عليها تلقائيًا بتحديد الإحداثيات، وإنشاء اتصال مع مركز الخادم لنظام المراقبة ونقل البيانات حول الحادث عبر قنوات الاتصال الخلوية إلى المشغل. تتيح هذه البيانات تحديد طبيعة الحادث وخطورته وتنفيذ استجابة فورية من قبل سيارات الإسعاف. يمكن أن يؤدي استخدام بيانات النظام العالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية عبر ERA-GLONASS إلى تقليل معدل الوفيات الناجمة عن الإصابات الناجمة عن حوادث الطرق بشكل كبير.

مجال آخر لتطبيق GLONASS لصالح إنقاذ الأرواح البشرية هو الجمع بين الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية ونظام البحث والإنقاذ الدولي COSPAS-SARSAT. يتم توفير هذه الوظيفة في أحدث جيل من المركبات الفضائية الملاحية Glonass-K. بالفعل في مرحلة اختبار الطيران، أرسل القمر الصناعي Glonass-K رقم 11 في مارس 2012، من خلال مكرر لهذا النظام، إشارة استغاثة حول طائرة هليكوبتر كندية تحطمت، بفضلها تم إنقاذ الطاقم.

الملاحة الشخصية

تُستخدم الشرائح المزودة بمستقبلات الملاحة GLONASS في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية الكاميرات الرقميةوأجهزة اللياقة البدنية وأجهزة التتبع القابلة للارتداء وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الملاحة والساعات والنظارات وغيرها من الأجهزة. أصبحت الملاحة الشخصية مجال التطبيق الرئيسي لتقنيات الملاحة عبر الأقمار الصناعية.

ساهم استخدام تقنيات GNSS في ظهور أنشطة رياضية وخارجية جديدة تمامًا. مثال على ذلك هو Geocaching - لعبة سياحية تستخدم أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية، والهدف منها هو العثور على مخابئ مخفية من قبل المشاركين الآخرين في اللعبة. رياضة جديدة أخرى لتحديد المواقع الجغرافية هي السباق عبر البلاد باستخدام إحداثيات الأقمار الصناعية المحددة مسبقًا.

مجال واعد لتطبيق تقنيات GLONASS هو النظم الاجتماعيةتقديم المساعدة للأشخاص ذوي الإعاقة أو الأطفال الصغار. وباستخدام أجهزة الملاحة ذات الواجهة الصوتية، يستطيع الشخص الكفيف تحديد طريقه إلى متجر أو عيادة وما إلى ذلك. يمكن لأصحاب هذه الأجهزة أن يتسببوا في حالة الخطر أو التدهور الحاد في الصحة المساعدة في حالات الطوارئعن طريق الضغط على زر الذعر. يمكن لمتعقب الأقمار الصناعية الشخصي أن يساعد الآباء على تتبع موقع أطفالهم عبر الإنترنت لمراقبة سلامتهم.

طيران

في مجال الطيران، يتم دمج أجهزة الاستقبال الملاحية في أنظمة الملاحة الجوية الموجودة على متن الطائرة والتي توفر طرق الملاحة والهبوط في الظروف الجوية الصعبة. للملاحة عبر الأقمار الصناعية أهمية كبيرة لضمان هبوط الطائرات الصغيرة في المطارات غير المجهزة. تعمل أنظمة الملاحة المعتمدة على GLONASS على زيادة سلامة الملاحة بطائرات الهليكوبتر وزيادة دقة ملاحة المركبات الجوية بدون طيار.

النقل المائي

يقترب استخدام تقنيات GNSS للأغراض البحرية/النهرية في روسيا من 100%. وتقدر قدرة السوق الروسية بنحو 18.560 وحدة نقل مائي، بما في ذلك السفن النهرية والبحرية للبضائع والركاب. تُستخدم تقنيات GLONASS في الشحن عند توجيه السفن والمناورة ظروف صعبة(الأقفال، الموانئ، القنوات، المضائق، الظروف الجليدية)، الملاحة في الممرات المائية الداخلية، مراقبة ومحاسبة الأسطول، عمليات الإنقاذ.

إن نمو حركة المرور على طول طريق بحر الشمال، والذي يمكن أن يقلل بشكل كبير من وقت تسليم البضائع من منطقة آسيا والمحيط الهادئ إلى أوروبا، يؤدي إلى زيادة في كثافة الشحن في منطقة ذات ظروف مناخية قاسية للغاية. وفي ظروف العواصف والضباب الكثيف يصعب ضمان سلامة حركة السفن دون الملاحة عبر الأقمار الصناعية.

الجيوديسيا ورسم الخرائط

تُستخدم تقنيات GLONASS في مسح المدن والأراضي، وتخطيط وإدارة التنمية الإقليمية، وتحديث الخرائط الطبوغرافية. يؤدي استخدام تقنيات GLONASS إلى تسريع وتقليل تكلفة إنشاء الخرائط وتحديثها - وفي بعض الحالات، لا تكون هناك حاجة للتصوير الجوي باهظ الثمن أو المسوحات الطبوغرافية كثيفة العمالة. في الاتحاد الروسييقدر حجم السوق الحالي للمعدات الجيوديسية المعتمدة على GNSS بنحو 2.3 ألف وحدة.

بيئة

يستخدم المجتمع العلمي بنشاط بيانات الملاحة لرصد الأرض وأبحاثها. يشجع GLONASS على تطوير الأساليب والأدوات المصممة لحل المشكلات الأساسية للديناميكا الجيولوجية، وتشكيل نظام إحداثيات الأرض، وبناء نموذج للأرض، وقياس المد والجزر والتيارات ومستوى سطح البحر، وتحديد الوقت ومزامنته، وتحديد مكان الانسكابات النفطية، واستصلاحها. الأرض بعد التخلص من النفايات الخطرة.

تلعب إشارات الملاحة الصادرة عن المركبة الفضائية GLONASS دورًا مهمًا في دراسة العمليات الزلزالية. باستخدام بيانات الأقمار الصناعية، من الممكن تسجيل عمليات إزاحة الصفائح التكتونية بشكل أكثر دقة من المعدات الأرضية. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاضطرابات في الغلاف الأيوني، المسجلة باستخدام الأقمار الصناعية للملاحة، تزود العلماء ببيانات حول تحركات القشرة الأرضية المقتربة. وهكذا، فإن الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية تجعل من الممكن التنبؤ بالزلازل وتقليل عواقبها على البشر. تساعد التقنيات المعتمدة على GLONASS أيضًا في مراقبة السيارات و السكك الحديديةفي المناطق المعرضة للانهيارات الجليدية في المناطق الجبلية.

الملاحة الفضائية

في صناعة الفضاء، تُستخدم تقنيات GLONASS لتتبع مركبات الإطلاق، وتحديد مدارات المركبات الفضائية بدقة عالية، وتحديد اتجاه المركبة الفضائية بالنسبة للشمس، وللمراقبة الدقيقة والتحكم وتحديد الأهداف لأنظمة الدفاع الصاروخي.

على وجه الخصوص، تم تجهيز المعدات التالية بمعدات الملاحة عبر الأقمار الصناعية GLONASS أو GLONASS/GPS: مركبة الإطلاق Proton-M، ومركبة الإطلاق Soyuz، والمراحل العليا من Breeze، وFregat، وDM، والمركبة الفضائية Meteor-M. و"Canopus-ST"، و"Condor-E"، و"Bars-M"، و"Lomonosov"، بالإضافة إلى مجمعات السكك الحديدية المتنقلة المستخدمة لنقل مركبات الإطلاق ومكونات وقود الصواريخ.

في صناعة الفضاء، يتطلب عدد كبير من المشاريع معرفة عالية الدقة بمدارات المركبات الفضائية عند حل مشاكل الاستشعار عن بعد للأرض والاستطلاع ورسم الخرائط ومراقبة الظروف الجليدية وحالات الطوارئ وكذلك في مجال دراسة الأرض والمحيط العالمي، وبناء نموذج ديناميكي عالي الدقة للنماذج الديناميكية الجيولوجية عالية الدقة للأيونوسفير والغلاف الجوي. في الوقت نفسه، تكون دقة معرفة موضع الأجسام مطلوبة على مستوى عدة سنتيمترات، ويمكن للطرق الخاصة لمعالجة قياسات نظام GLONASS من أجهزة الاستقبال الموجودة على متن المركبة الفضائية أن تحل هذه المشكلة بنجاح.

بناء

في روسيا، تُستخدم تقنيات GLONASS في مراقبة معدات البناء، فضلاً عن مراقبة إزاحة الطريق، ومراقبة تشوهات الأجسام الثابتة الخطية، وفي أنظمة التحكم لمعدات بناء الطرق.

تساعد خدمات الملاحة عبر الأقمار الصناعية في تحديد موقع الأجسام الجغرافية بدقة سنتيمترية عند مد خطوط أنابيب النفط والغاز وخطوط الكهرباء وتوضيح معلمات التضاريس أثناء تشييد المباني والهياكل وبناء الطرق. وفقًا للخبراء المحليين والأجانب، فإن استخدام GLONASS يزيد من كفاءة أعمال البناء والمساحية بنسبة 30-40٪.

يتيح لك استخدام خدمات GLONASS نقل المعلومات بسرعة حول حالة الهياكل الهندسية المعقدة والأشياء التي يحتمل أن تكون خطرة، مثل السدود والجسور والأنفاق والمؤسسات الصناعية ومحطات الطاقة النووية. وبمساعدة المراقبة عبر الأقمار الصناعية، يتلقى المتخصصون معلومات في الوقت المناسب حول الحاجة إلى تشخيصات إضافية لهذه الهياكل وإصلاحها.

نظم الاتصالات

يتم استخدام GLONASS للتسجيل المؤقت للمعاملات النقدية في تعاملات الأسهم والعملة والسلع. إن الطريقة المستمرة والدقيقة لتسجيل التحويلات والقدرة على تتبعها هي أساس تشغيل أنظمة التداول الدولية للتداول بين البنوك. تستخدم أكبر البنوك الاستثمارية GLONASS للمزامنة شبكات الحاسبفروعها في جميع أنحاء روسيا. تستخدم بورصة MICEX-RTS الموحدة إشارات الوقت GLONASS لتسجيل الأسعار بدقة عند إجراء المعاملات. توفر معدات GLONASS المستخدمة لصالح البنية التحتية للاتصالات حلولاً لمشاكل مزامنة شبكات الاتصالات.

الأسلحة

يتمتع نظام GLONASS بأهمية خاصة لكفاءة حل المشكلات من قبل القوات المسلحة والمستخدمين الخاصين. ويستخدم النظام لحل مشاكل الدعم الزمني المنسق لجميع أنواع القوات وفروعها، بما في ذلك زيادة كفاءة استخدام الأسلحة عالية الدقة والطائرات بدون طيار والقيادة العملياتية والسيطرة على القوات.

وقد وجدت أنظمة تحديد المواقع والملاحة عبر الأقمار الصناعية، التي تم تطويرها في الأصل لتلبية الاحتياجات العسكرية، مؤخرًا تطبيقًا واسع النطاق في المجال المدني. تعد مراقبة النقل عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS/GLONASS) ومراقبة الأشخاص المحتاجين إلى الرعاية ومراقبة تحركات الموظفين وتتبع الحيوانات وتتبع الأمتعة والجيوديسيا ورسم الخرائط هي المجالات الرئيسية لاستخدام تقنيات الأقمار الصناعية.

يوجد حاليًا نظامان عالميان لتحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية تم إنشاؤهما في الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد الروسي، ونظامان إقليميان يغطيان الصين ودول الاتحاد الأوروبي وعدد من البلدان الأخرى في أوروبا وآسيا. تتوفر مراقبة GLONASS ومراقبة GPS في روسيا.

أنظمة تحديد المواقع وGLONASS

نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هو نظام قمر صناعي بدأ تطويره في أمريكا عام 1977. بحلول عام 1993، تم نشر البرنامج، وبحلول يوليو 1995، كان النظام جاهزًا تمامًا. حاليًا، تتكون شبكة GPS الفضائية من 32 قمرًا صناعيًا: 24 رئيسيًا و6 احتياطية. وهي تدور حول الأرض في مدار متوسط ​​الارتفاع (20,180 كم) في ستة مستويات، مع أربعة أقمار صناعية رئيسية في كل منها.

ويوجد على الأرض محطة تحكم رئيسية وعشر محطات تتبع، ثلاث منها تنقل بيانات التصحيح إلى أحدث جيل من الأقمار الصناعية، والتي تقوم بتوزيعها على الشبكة بأكملها.

بدأ تطوير نظام GLONASS (النظام العالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية) في الاتحاد السوفييتي في عام 1982. تم الإعلان عن الانتهاء من العمل في ديسمبر 2015. ويتطلب نظام GLONASS تشغيل 24 قمرًا صناعيًا، 18 منها كافية لتغطية أراضي الاتحاد الروسي، ويبلغ إجمالي عدد الأقمار الصناعية الموجودة في هذه اللحظةفي المدار (بما في ذلك الاحتياط) - 27. ويتحركون أيضًا في مدار متوسط ​​إلى مرتفع، ولكن على ارتفاع أقل (19.140 كم)، في ثلاث مستويات، مع ثمانية أقمار صناعية رئيسية في كل منها.

وتقع محطات GLONASS الأرضية في روسيا (14) والقارة القطبية الجنوبية والبرازيل (واحدة لكل منهما)، ومن المقرر نشر عدد من المحطات الإضافية.

كان النظام السابق لنظام تحديد المواقع هو نظام Transit، الذي تم تطويره في عام 1964 للتحكم في إطلاق الصواريخ من الغواصات. يمكنه تحديد موقع الأجسام الثابتة بدقة تبلغ 50 مترًا، وكان القمر الصناعي الوحيد في الأفق لمدة ساعة واحدة فقط في اليوم. برنامج تحديد المواقعكانت تحمل سابقًا أسماء DNSS وNAVSTAR. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، بدأ إنشاء نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية في عام 1967 كجزء من برنامج الإعصار.

الاختلافات الرئيسية بين أنظمة مراقبة GLONASS وGPS:

• وتتحرك الأقمار الصناعية الأمريكية بشكل متزامن مع الأرض، بينما تتحرك الأقمار الصناعية الروسية بشكل غير متزامن؛
• ارتفاعات مختلفة وعدد المدارات.
• زوايا ميلها المختلفة (حوالي 55 درجة لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، و64.8 درجة لنظام GLONASS)؛
• تنسيقات الإشارة المختلفة وترددات التشغيل.

فوائد نظام تحديد المواقع

• نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هو أقدم نظام موجود لتحديد المواقع، وكان يعمل بكامل طاقته قبل النظام الروسي.
• تأتي الموثوقية من استخدام عدد أكبر من الأقمار الصناعية الزائدة عن الحاجة.
• يحدث تحديد الموقع بخطأ أصغر من خطأ GLONASS (في المتوسط ​​4 أمتار، ولأحدث جيل من الأقمار الصناعية - 60-90 سم).
• العديد من الأجهزة تدعم النظام.

مميزات نظام GLONASS

• يعد موقع الأقمار الصناعية غير المتزامنة في المدار أكثر استقرارًا، مما يسهل التحكم فيها. التعديلات المنتظمة ليست مطلوبة. هذه الميزةمهم للمتخصصين وليس المستهلكين.
• تم إنشاء النظام في روسيا، وبالتالي فهو يضمن استقبال إشارة موثوقة ودقة تحديد المواقع في خطوط العرض الشمالية. ويتحقق ذلك بسبب زيادة زاوية ميل مدارات الأقمار الصناعية.
• GLONASS هو نظام محلي وسيظل متاحًا للروس إذا تم إيقاف تشغيل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

عيوب نظام تحديد المواقع

• تدور الأقمار الصناعية بشكل متزامن مع دوران الأرض، لذا فإن تحديد المواقع بدقة يتطلب تشغيل محطات تصحيحية.
• لا توفر زاوية الميل المنخفضة إشارة جيدة وتحديد موقع دقيق في المناطق القطبية وخطوط العرض العالية.
• إن حق التحكم في النظام يعود إلى الجيش، ويمكنهم تشويه الإشارة أو تعطيل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تمامًا للمدنيين أو للدول الأخرى في حالة حدوث صراع معهم. لذلك، على الرغم من أن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للنقل أكثر دقة وملاءمة، إلا أن نظام GLONASS أكثر موثوقية.

عيوب نظام GLONASS

• بدأ تطوير النظام في وقت لاحق وحتى وقت قريب تم تنفيذه بتأخر كبير عن الأمريكيين (أزمة، سوء استخدام مالي، سرقة).
• مجموعة غير كاملة من الأقمار الصناعية. عمر خدمة الأقمار الصناعية الروسية أقصر من عمر الأقمار الصناعية الأمريكية، فهي تتطلب الإصلاح في كثير من الأحيان، وبالتالي تقل دقة الملاحة في عدد من المناطق.
• تعد مراقبة المركبات عبر الأقمار الصناعية GLONASS أكثر تكلفة من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) نظرًا لارتفاع تكلفة الأجهزة المتكيفة للعمل مع نظام تحديد المواقع المحلي.
• عيب برمجةللهواتف الذكية وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي. تم تصميم وحدات GLONASS للملاحين. للمدمجة أجهزة محمولةاليوم هو أكثر شيوعا و خيار بأسعار معقولة- هل يدعم GPS-GLONASS أو GPS فقط.

ملخص

أنظمة GPS وGLONASS متكاملة. الحل الأمثل هو مراقبة GPS-GLONASS عبر الأقمار الصناعية. توفر الأجهزة التي تحتوي على نظامين، على سبيل المثال، علامات GPS المزودة بوحدة M-Plata GLONASS، دقة عالية في تحديد المواقع وتشغيلًا موثوقًا. إذا كان متوسط ​​الخطأ لتحديد المواقع باستخدام GLONASS حصريًا هو 6 أمتار، وبالنسبة لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) - 4 أمتار، فإنه عند استخدام نظامين في وقت واحد ينخفض ​​إلى 1.5 متر، لكن مثل هذه الأجهزة التي تحتوي على شريحتين صغيرتين تكون أكثر تكلفة.

تم تطوير GLONASS خصيصًا لخطوط العرض الروسية ومن المحتمل أن يكون قادرًا على توفير دقة عالية؛ نظرًا لقلة عدد الأقمار الصناعية فيه، فإن الميزة الحقيقية لا تزال تكمن في نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). تتمثل مزايا النظام الأمريكي في توفر مجموعة واسعة من الأجهزة التي تدعم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).