Как работает система ГЛОНАСС? - коротко
Система ГЛОНАСС состоит из сети спутников, передающих точные сигналы времени и положения, которые приёмник использует для расчёта своих координат. Приёмник сравнивает время прибытия сигналов от нескольких спутников, определяя расстояния до них и вычисляя своё местоположение по трилатерации.
Как работает система ГЛОНАСС? - развернуто
Система ГЛОНАСС — это глобальная навигационная система, созданная и поддерживаемая Российской Федерацией. Её работа основана на точном определении положения, скорости и времени любого приёмного устройства, которое способно принимать сигналы от спутников.
Основные компоненты системы делятся на три группы: спутниковый комплекс, наземный контрольный комплекс и пользовательский приёмник.
Спутники находятся на орбите средней высоты ≈ 19 500 км, распределены по трём плоскостям, каждая из которых содержит восемь спутников. Такая конфигурация обеспечивает покрытие любой точки земного шара минимум четырьмя видимыми спутниками, что необходимо для расчёта трёх координат и времени.
Наземный комплекс выполняет несколько ключевых функций:
- Контроль орбит – постоянный мониторинг положения спутников, корректировка их орбитальных параметров и поддержание нужного распределения.
- Синхронизация часов – атомные часы на борту спутников и наземные часы синхронно регулируются, что исключает ошибки, связанные с расхождением времени.
- Передача управляющих команд – через наземные станции осуществляется загрузка новых программ и обновление навигационных данных.
Пользовательский приёмник, будь то автомобильный навигатор, смартфон или специализированный морской прибор, одновременно принимает радиосигналы с нескольких спутников. Каждый сигнал содержит:
- Кодовую метку – уникальный идентификатор спутника.
- Временную метку – момент передачи сигнала, зафиксированный атомным часом спутника.
- Навигационные данные – информация о текущем орбитальном положении спутника (эпоха, параметры орбиты).
Получив сигналы, приёмник сравнивает время приёма с временной меткой, вычисляя расстояние до каждого спутника (поскольку радиоволна распространяется со скоростью света). С помощью метода трилатерации, используя расстояния до минимум четырёх спутников, определяется точное географическое положение приёмника.
Для повышения точности система использует два частотных канала — L1 (≈ 1602 МГц) и L2 (≈ 1246 МГц). Путём сравнения задержек на разных частотах устраняются ошибки, вызванные ионосферой.
Дополнительные меры, повышающие надёжность:
- Кросс‑проверка данных от разных спутников, позволяющая выявлять аномалии.
- Коррекция ошибок посредством кодов коррекции, встроенных в каждый сигнал.
- Резервные спутники — в орбитальном наборе всегда присутствуют дополнительные аппараты, готовые заменить вышедший из строя.
В результате совместной работы всех элементов система обеспечивает позиционирование с точностью порядка 5–10 метров в открытом пространстве, а в некоторых режимах (с использованием дифференциальных поправок) достигает сантиметровой точности.
Таким образом, навигация по ГЛОНАСС реализуется через постоянный поток синхронных радиосигналов, точный расчёт расстояний и математическое объединение полученной информации, что позволяет любой приемной технике мгновенно определить своё местоположение на планете.