Супутничні угруповання GNSS

Повернутися до глосарія

Сузір'я GNSS — це координовані групи супутників, які працюють спільно для надання послуг позиціювання, навігації та визначення часу (PNT) користувачам у будь-якій точці Землі. Ці сузір'я утворюють основу сучасних навігаційних систем, забезпечуючи все: від відстеження місцезнаходження на смартфонах до керування автономними транспортними засобами, авіації, морських операцій, точного землеробства та наукових досліджень.

Сузір'я GNSS зазвичай складається з певної кількості супутників, що обертаються навколо Землі ретельно спланованими орбітальними траєкторіями. Ці супутники передають з космосу радіосигнали з мітками часу. Приймач GNSS, подібний до того, що міститься у вашому смартфоні, приймає ці сигнали, обчислює відстань до кожного супутника на основі часу поширення сигналу та визначає своє положення за допомогою трілатерації. Для цього розрахунку приймачу зазвичай потрібні сигнали принаймні від чотирьох супутників, щоб компенсувати широту, довготу, висоту та похибку годинника.

Сузір'я, які можна побачити сьогодні

Сьогодні функціонує кілька основних сузір'їв GNSS:

• GPS (Global Positioning System) – керована США система GPS стала першою повноцінно робочою GNSS. Вона складається щонайменше з 24 супутників, що обертаються на середній навколоземній орбіті (MEO) на висоті близько 20 200 км. Вона почала працювати в 1990-х роках, і користувачі по всьому світу продовжують покладатися на неї.
• GLONASS — керована Росією система GLONASS також є угрупованням із 24 супутників, що працюють на середній навколоземній орбіті (MEO). GLONASS пропонує глобальне покриття і часто працює спільно з GPS для покращення продуктивності, особливо у високоширотних регіонах, де її орбітальна конфігурація дає перевагу.
• Galileo – це сузір'я GNSS Європейського Союзу, розроблене Європейським космічним агентством (ESA). Воно забезпечує високоточне позиціювання та розроблене сумісним із GPS та GLONASS. Galileo пропонує унікальні функції, такі як зашифровані послуги для державного використання та відкриті послуги для громадськості, з точністю позиціювання до сантиметрового рівня в деяких застосуваннях.
• BeiDou – китайська система GNSS, розроблена Китайським офісом супутникової навігації, еволюціонувала з регіональної системи у глобальну. Повне сузір'я було завершено у 2020 році та наразі пропонує всесвітнє покриття за допомогою понад 30 супутників на середніх навколоземних (MEO), геостаціонарних та нахилених геосинхронних орбітах.

Як працюють сузір'я GNSS?

Інженери проєктують супутникові угруповання GNSS для забезпечення безперервного покриття шляхом розподілу супутників так, щоб користувачі завжди бачили кілька з них з будь-якої точки Землі. Це вимагає ретельного планування орбітальних параметрів, таких як висота, нахил і відстань. Більшість угруповань використовують середню навколоземну орбіту, оскільки вона забезпечує хороший баланс між зоною покриття, потужністю сигналу та терміном служби супутника.

Використання кількох угруповань GNSS підвищує точність і надійність. Пристрої, які можуть приймати сигнали від GPS, GLONASS, Galileo та BeiDou одночасно (відомі як багаточастотні приймачі GNSS), можуть обчислювати положення швидше та точніше, особливо у складних умовах, таких як міські каньйони, ліси чи гірські регіони.

Угруповання GNSS також включають наземні станції керування та мережі моніторингу, які постійно відстежують супутники, завантажують оновлені дані та підтримують цілісність системи. Ці мережі забезпечують точність часу та позиціювання, а також виявляють аномалії в роботі супутників.

Окрім базових функцій PNT, сучасні угруповання GNSS підтримують розширені можливості. До них належать системи доповнення, такі як WAAS (США), EGNOS (Європа) та MSAS (Японія), які підвищують точність і цілісність для таких застосувань, як авіація. Деякі системи також надають можливості пошуку та рятування (SAR), щоб допомогти знаходити людей у біді.

Підсумовуючи, угруповання GNSS використовують мережі супутників та наземну інфраструктуру для забезпечення глобального позиціювання та навігації. Використовуючи комбінацію кількох систем, користувачі отримують переваги у вигляді покращеної точності, стійкості та надійності, що робить GNSS незамінною для незліченних сучасних технологій та галузей.