Спутниковые системы (также глобальные навигационные спутниковые системы, ГНСС; англ. Global Navigation Satellite System, GNSS) — системы, предназначенные для определения местоположения (географических координат) наземных, водных, воздушных объектов, а также низкоорбитальных космических аппаратов с использованием искусственных спутников Земли. Навигационная аппаратура ГНСС также позволяет определять скорость и направление движения приёмника сигнала, а сигналы системы используются для получения точного времени.
В состав любой ГНСС входят три основных взаимосвязанных сегмента:
- Космический— группировка навигационных спутников, которые находятся на различных орбитах вокруг Земли. Эти спутники постоянно излучают радиосигналы, содержащие данные об их местоположении, скорости и времени.
- Наземный— сеть наземных станций слежения, управления и контроля за работой спутников. Эти станции постоянно отслеживают параметры работы спутников, корректируют их орбиты и бортовые часы, обновляют передаваемую ими навигационную информацию.
- Пользовательский— приёмные устройства ГНСС, установленные на автомобилях, кораблях, самолётах, смартфонах и других объектах. Эти приёмники принимают и обрабатывают сигналы от спутников, определяя на их основе текущие координаты, скорость и время.
Принцип работы ГНСС основан на определении расстояния от приёмника до нескольких спутников, находящихся на известных орбитах. Зная расстояние до нескольких спутников, приёмник может определить свои координаты на земной поверхности.
Для определения расстояния до спутника используется измерение времени прохождения сигнала от спутника до приёмника. Каждый спутник ГНСС передаёт сигнал, в котором содержится информация о времени отправки этого сигнала. Приёмник, получая эти сигналы, может определить время прохождения сигнала от спутника до себя, а значит, и расстояние до этого спутника.
Чем больше спутников «видит» приёмник, тем точнее он может определить свои координаты. Современные ГНСС обеспечивают определение местоположения с точностью от нескольких метров до нескольких сантиметров.
Виды
Некоторые глобальные навигационные спутниковые системы:
- GPS(Global Positioning System) — американская система;
- ГЛОНАСС(Глобальная навигационная спутниковая система) — российская система;
- Galileo— европейская система;
- BeiDou— китайская система;
- NavIC(Navigation with Indian Constellation) — индийская система.
Часто к ГНСС относят региональные спутниковые системы, например, IRNSS (Индия), QZSS (Япония), которые, строго говоря, к ГНСС не относятся, так как не обеспечивают глобальное покрытие поверхности Земли, но используются для навигации в соответствующем регионе.
Применение
Глобальные навигационные спутниковые системы применяются в разных сферах, например:
Транспорт (автомобильный, авиационный, морской, железнодорожный) — для навигации, мониторинга перемещения, синхронизации расписаний и обеспечения безопасности.
Геодезия и картография — для высокоточного картографирования, кадастровых работ, геодезических изысканий.
Сельское и лесное хозяйство — для точного позиционирования сельскохозяйственной техники, мониторинга состояния полей и лесных угодий.
Строительство и горная промышленность — для геодезических работ, контроля землеройной техники, мониторинга состояния зданий и сооружений.