Спутниковые навигационные системы: ГЛОНАСС, GPS, BeiDou, Galileo
• Точность измерений с помощью Glonass/Gps.
• Многосистемные навигаторы.
• Автономное электроснабжение (солнечные батареи, динамки и термогенераторы).
• Карта и компас – дирекционный угол, движение по азимутам и примеры расчётов.
• Карта ч а с о в ы х п о я с о в м и р а.
• Масштабы карт (с примерами стандартной номенклатуры листов).
Все четыре глобальные навигационные системы давно развёрнуты и работают. Состояние группировок:
| Система | Оператор | Штатная группировка | Глобальное покрытие |
| GPS (NAVSTAR) | США | 24 (фактически ~31 КА) | с 1995 года |
| ГЛОНАСС | Россия | 24 (+ резерв) | с 2011 года (восстановлено) |
| BeiDou (BDS-3) | Китай | около 30 КА | с 2020 года |
| Galileo | Евросоюз | 24 (+ резерв) | начальные услуги с 2016 года |
Точность открытых гражданских сигналов у всех систем – единицы метров; современные смартфоны и навигаторы принимают несколько систем одновременно. Текущий состав группировки ГЛОНАСС публикует ИАЦ КВНО (glonass-iac.ru).
Российская ГЛОНАСС (Glonass, GLN) функционирует с начала 90-х годов. В составе орбитальной группировки (по состоянию на 2026 год) – 24–27 космических аппаратов; глобальное покрытие обеспечивается с 2011 года. Полную группировку составляют порядка тридцати космических аппаратов, включая резервные (для нормального функционирования системы, достаточно штатной работы 24-х спутников).
Новые навигационные спутники третьего поколения, ГЛОНАСС-К – имеют срок активной службы, примерно, 10 лет.
Старые аппараты серии ГЛОНАСС-М будут эксплуатироваться ещё какое-то время, с постепенной заменой на новые.
Каждый спутник делает около двух оборотов в сутки, вокруг Земли. Высота трёх круговых орбит, от земной поверхности – порядка 19-20 тыс.км.
С 2007 года разрешено применение ГЛОНАСС для гражданских нужд.
Сейчас система работает на всей территории России, внедряется и успешно применяется на транспорте, в том числе и пассажирском, для мониторинга и оптимизации графика движения автотранспорта и повышения эффективности грузоперевозок, диспетчером автохозяйства. Системами навигации оснащается транспорт оперативных служб – полиции, МЧС, скорой помощи.
В России с 2015 года действует система ЭРА-ГЛОНАСС (система Экстренного Реагирования при Авариях, ДТП, основанная на применении средств спутникового мониторинга транспорта): выпускаемый в обращение автотранспорт (и грузовые автомобили и легковые авто) в обязательном порядке оборудуется навигационно-связными терминалами ГЛОНАСС/GPS, автоматически передающими, в случае тяжёлой аварии (к примеру, сопровождающейся срабатыванием подушек безопасности), свои координаты по каналам мобильной связи в дежурно-диспетчерскую службу.
Оператор голосом уточняет, у водителя, детали происшествия и в случае подтверждения информации или при отсутствии ответа – направляет соответствующие службы на место ДТП, например, спасателей МЧС, Скорую помощь, ГИБДД.
Водитель или пассажиры – могут и вручную передать данные, с поискового маячка, диспетчеру.
С персонального маячка слежения (терминала-регистратора, Glonass-трекера), вместе с данными о местоположении, в реальном времени (координаты, с точностью до первых метров), получается и дополнительная информация (с помощью датчиков контроля расхода топлива и его уровня в баках, факта включения двигателя и частоты оборотов, значения напряжения бортовой сети, высоты над уровнем моря и т.д.), передается по GSM каналу (по доступной сотовой связи) на удаленный сервер, где сохраняется для передачи пользователю.
Модуль имеет резервный источник питания и встроенную энергонезависимую память.
Период сбора данных – происходит через заданный интервал времени.
На сервере, с помощью специальной компьютерной программы, фиксируется и обрабатывается вся получаемая информация (местоположение транспортного средства, маршрут и скорость его движения, со всеми остановками и стоянками, данные с датчиков параметров), с возможностью наблюдения на карте, в онлайн-режиме, просмотра истории с архива по другим дням, статистики треков движения и другими функциями.
Навигационное оборудование, использующее ГЛОНАСС, оснащается и дублирующими GPS-модулями.
Эта инфраструктура работает на всей территории РФ и охватывает всю сеть автодорог.
«ЭРА-ГЛОНАСС» совместима с аналогичными службами стран ЕАЭС и Евросоюза (европейская система eCall действует с 2018 года).
Основные цели проекта: повышение безопасности грузовых и пассажирских перевозок, снижение уровня смертности и травматизма на автодорогах за счёт ускорения оповещения служб экстренного реагирования при дорожно-транспортных происшествиях, авариях и других чрезвычайных ситуациях, создание массового навигационного рынка услуг и оборудования.
Американская GPS (Global Positioning System) известная и под другим названием – NAVSTAR (Navigation Satellite Timing and Ranging). Полнофункциональную работу начала с 1995 года, но применялась уже в ходе войны в Персидском заливе в 1991 г. Состоит из, примерно, 30 спутников (включая неработающие, те, что находятся в резерве) на 6 орбитах ("в шести плоскостях"). С 2000 г в США снят запрет (режим селективного доступа для гражданских потребителей) на определение точных координат с помощью сигнала GPS, что заметно уменьшило погрешность измерений горизонтальных координат – до нескольких метров. Но, Пентагон, в случае военных действий на определённых территориях, может отключить, над ними, спутниковый сигнал или создать помехи (например, программной командой на искажение, загрубление информации – смещение координатной сетки на сотни и тысячи метров по горизонтали).
Глонассом – точнее определяются координаты в полярных широтах, американской джипиэс – ближе к экватору.
Китайская BeiDou – глобальная система спутниковой навигации КНР. Развёртывание группировки третьего поколения (BDS-3) завершено в 2020 году: на орбите – порядка 30 действующих аппаратов (на средних, геостационарных и наклонных геосинхронных орбитах). Сегодня BeiDou, наряду с GPS и ГЛОНАСС – один из основных игроков на рынке общемировых навигационных услуг.
Европейская Galileo предоставляет начальные услуги с 2016 года; в группировке – около 30 запущенных аппаратов (штатный состав – 24 плюс резерв). Заявленная точность открытого сервиса – порядка одного метра; сервис высокой точности HAS (работает с 2023 года) даёт дециметровый уровень.
Навигационные приборы
Спутниковые навигаторы, по способу эксплуатации и назначению, бывают автомобильные, переносные, морские и т.д. Для работы в особых условиях, в удалённых и необжитых районах, существуют абсолютно автономные варианты комплектации аппаратуры – с зарядкой аккумуляторов от солнечных батарей или миниатюрных генераторов.
Наиболее распространённые автонавигаторы – Garmin, Navitel и прочие марки, от других известных фирм-производителей. Для передачи данных могут использоваться разнообразные интерфейсы: проводной USB, беспроводные встроенные модули Bluetooth и WiFi.
Цена современных навигаторов, по сравнению с первыми моделями, уже значительно меньше. Даже дешевые двухсистемные аппараты – имеют неплохие рабочие параметры и характеристики.
В России выпускались многосистемные (GPS+, то есть – модели с несколькими приёмниками) навигаторы Glospace SGK (первый серийный отечественный ГЛОНАСС/GPS-навигатор, 2007 год), способные работать, одновременно, с навигационными системами ГЛОНАСС и GPS, принимающие сигналы всех спутников, которые находятся в данный момент над потребителем, что повышает скорость и точность определения координат, особенно – в условиях многоэтажных застроек, на узких городских улицах.
«Глоспейс» поддерживал систему дорожной информации SMILINK (показывала пробки; в 2008 году сервис вошёл в состав Яндекс.Пробок) и умел прокладывать объездные маршруты.
Приём сигналов может вестись сразу от нескольких спутниковых систем (глонассовской и джипиэс) – 20-канальным приёмником, что позволяет повысить точность определения координат, скорость и надёжность работы прибора. В случае потери сигнала, эти системы подстрахуют друг друга.
Дополнительные функции: возможность просматривать фильмы, фотографии, подключать внешние устройства. Есть встроенные часы и игры.
Для навигации, необязательно иметь с собой навигатор. Сейчас, многие модели современных смартфонов – оснащены ГЛОНАСС/GPS-приёмником. В Интернете можно найти и платные и бесплатные программы, в виде мобильных приложений, для использования своего смартфона или планшета в качестве навигатора и/или регистратора.
Форматы данных
NMEA 0183 – стандарт протокола передачи данных между GPS-приемником
и компьютером, формат, гарантирующий совместимость с программами.
Масштабы GPS-карт с примерами стандартной
номенклатуры (обозначения) листов:
мелкомасштабные (географические, обзорные)
1 : 1 000 000 N-37 – в 1 сантиметре 10 километров ("миллионка",
"десятикилометровка")
1 : 500 000 N-37-Б – в 1 см. 5 км.("пятисотка","пятикилометровка",
сплошные горизонтали высот – проведены через 50 метров). Или N-37-2
1 : 200 000 N-37-XVI – в 1 cm. 2 km.("двухсотка","двухкилометровка",
горизонтали рельефа построены через 20 м.) Альтернативное название: N-37-16
крупномасштабные (топографические карты и планы)
1 : 100 000 N-37-56 – в 1 см. 1 км. ("сотка", "километровка", изолинии высот – ч/з 20м)
1 : 50 000 N-37-56-A – в 1 сантиметре 500 метров.
1 : 25 000 только при наличии допуска и официального разрешения.
1 : 10 000 -- " --
детальные планы местности
1 : 5 000
1 : 2 000
Программа для определения, по коорд., номера листа GPS-карты >>
Переименованные населённые пункты
На старых топографических картах советского генштаба, пяти- и двухкилометрового масштаба, которые есть в сети Интернет – названия могут существенно отличаться от сегодняшних, современных.Примеры переименований городов на территориях бывшего СССР в девяностые и нулевые годы, а так же в нынешнее время (их прежнее и нынешнее название):
Актюбинск – Актобе,
Андропов – Рыбинск,
Белокаменск – Инкерман,
Брежнев – Набережные Челны,
Ворошиловград – Луганск,
Горький – Нижний Новгород.
Жданов – Мариуполь,
Калинин – Тверь,
Куйбышев – Самара,
Ленинабад – Худжанд,
Ленинград – Санкт-Петербург,
Лениногорск – Риддер,
Обираловка – Железнодорожный,
Планерское – Коктебель.
Свердловск – Екатеринбург,
Семипалатинск – Семей,
Углегорск – Циолковский (космодром «Восточный»),
Халтурин – Орлов,
Шевченко – Актау.
Смотреть список переименованных городов >>
Пример разграфки листа карты масштаба 1000000 ("миллионки") на листы м-ба 500000, 200000 и 100000
Схема листов м-ба 1:1.000.000 карты СССР / России и ближнего зарубежья.
Подробная схема, с городами и таблица международной разграфки листов масштаба 1:1000000 карт Европы, Азии, Центральной и Северной Африки, Индонезии – на сайте www.veslo.ru (сканированная старая советская карта, формат картинки – JPG, размер – 850 килобайт, названия и надписи – на русском языке)
Смотреть: https://www.veslo.ru/2001/karta/nomeklat/blank.jpg
N-37 – Москва и юг области
N-38 – Саранск
N-39 – Самара, Казань
N-40 – Уфа, Магнитогорск
N-41 – Челябинск.
N-43 – Омск
N-44 – Новосибирск
N-45 – Кемерово
N-46 – Абакан.
N-48 – Иркутск
K-52,53 – Владивосток
L-37 – Ростов-на-Дону, Краснодар
L-38 – Астрахань, Элиста, Пятигорск
L-54 – Южно-Сахалинск
M-37 – Воронеж
M-38 – Саратов, Волгоград.
M-40 – Оренбург
M-53 – Хабаровск
O-36 – Санкт-Петербург
O-37 – Ярославль
O-38 – Нижний Новгород.
O-39 – Ижевск
O-40 – Пермь
O-41 – Екатеринбург.
О-42 – Тюмень
О-45 – Томск
О-46 – Красноярск.
P-52 – Якутск
Q-37 – Архангельск
R-45 – Норильск
Международная разграфка карты мира на листы м-ба 1:1 000 000 (миллионные) для северного и южного полушарий Земли, симметричная. Колонны (по меридианам) нумеруются арабскими цифрами: 1 – 60. Широтные ряды (пояса) подписываются латинскими буквами: A – V.
На южных листах – справа от номенклатуры ставится обозначение ЮП (южн. полушарие). На импортных картах – слева ставится буква S (Юг). Пример обозначения в зарубежных картогр. материалах: SJ55-05 (город – Мельбурн, страна - Австралия, Ряд – J в южном полушарии, Колонна – 55, пятый планшет м-ба 1:250 000 (250К) на листе SJ55 миллионки (1М).
Найти, скачать GPS-карты нужного региона >>
Векторные карты для Глонасс / Gps
Векторные карты имеют преимущества перед растровыми: возможность поиска по названию населённого пункта, хорошая читаемость и повышенная точность при увеличении / уменьшении масштаба, тематические слои (их можно включать / отключать, наслаивать в определённой последовательности), координатная сетка, получение объёмного трёхмерного изображения. Они, обычно, "легче" растровых и быстрее грузятся и обрабатываются. Оцифровка карт с бумажных носителей производится в ручном, полуавтоматическом, и редко – в полностью автоматическом режиме с помощью специальных программ векторизации, с сохранением в 3D-формате (трёхмерном, то есть – объёмном). Оцифровку проводят специализированные организации и фирмы, имеющие лицензию, после оформления соответствующих договоров на выполнение работ.
Основные векторные форматы:
AutoCAD – DXF (двоичный или ASCII (текстовый), большой по объёму), DWG (бинарный, стандартный формат Автокад).
DWF – Drawing Web Format, компактный 2D-формат Auto CAD, адаптирован для Интернет и вывода на экран монитора, а так же – для печати на бумагу двухмерных векторных изображений.
MapInfo – MIF, MID
OziExplorer – WPT (путевые точки), PLT (треки)
Garmin MapSource map – IMG
– и другие. Из файла одного формата можно конвертировать графические данные в другие форматы – с помощью специальных convert – программ.
Растровые сканы карт в формате JPG, GIF, BMP и др., в отличие от векторизованных – обычно, содержат больше визуальной информации (горизонтали рельефа местности, лес, полевые дороги, рисунки "от руки", надписи и пометки "на полях" бумажных носителей), значит – они должны включаться в комплект картографического материала (в том числе – на бумаге) и дублировать электронный "вектор". Растеризацией (есть такая опция в графических редакторах) можно перевести векторные материалы в точечный формат.
Информация на сканированных советских планшетах, в большинстве случаев – устарела. На них отсутствуют новые дороги, мосты и переезды, АЗС; не соответствуют контура населённых пунктов. Но остались актуальными, не изменились – горизонтали рельефа местности, реки, контура лесов и большинства крупных водоёмов. Старые топопланшеты советских времён отличает высокое качество и стандартные условные обозначения на топографической карте.
Основные современные программы для GPS-карт: GPSExplorer, OziExplorer, Osmand. В них есть возможность импортировать карты и другие данные из форматов других систем.
Точность измерений с помощью ГЛОНАСС/GPS
Точность зависит от конструкции и класса приёмника, числа и расположения спутников (в реальном времени), состояния ионосферы и атмосферы Земли (сильной облачности и т.д.), наличия помех и других факторов.
"Бытовые" GPS-приборы, для "гражданских" пользователей, имеют погрешность измерения в диапазоне от ±3-5м до ±50м и больше (в среднем, реальная точность, при минимальной помехе, если новые модели, составляет ±5–15 метров в плане). Максимально возможная точность достигает +/- 2-3 метра на горизонтали. По абсолютной высоте – от ±10-50м до ±100-150 метров. Высотомер будет точнее, если проводить калибровку цифрового барометра по ближайшей точке с известной точной высотой, (из обычного атласа, например) на ровном рельефе местности или по известному атмосферному давлению (если оно не слишком быстро меняется, при перемене погоды).
Измерители высокой точности "геодезического класса" – точнее на два-три порядка (до сантиметра, в плане и по высоте). Реальная точность измерений обусловлена различными факторами, например – удаленностью от ближайшей базовой (корректирующей) станции в зоне обслуживания системы, кратностью (числом повторных измерений / накоплений на точке), соответствующим контролем качества работ, уровнем подготовки и практическим опытом специалиста.
Такое высокоточное оборудование – может применяться только специализированными организациями, специальными службами и военными.
Для повышения точности навигации рекомендуется использовать многосистемный Glonass / GPS-приёмник – на открытом пространстве (нет рядом зданий или нависающих деревьев) с достаточно ровным рельефом местности, и подключать дополнительную внешнюю антенну. Для целей маркетинга, таким аппаратам приписывают "двойную надёжность и точность" (ссылаясь на, одновременно используемые, две спутниковые системы, Глонасс и Джипиэс), но реальное, фактическое улучшение параметров (повышение точности определения координат) может составлять величины – лишь до нескольких десятков процентов. Возможно только заметное сокращение времени горячего-тёплого старта и продолжительности измерений.
Качество измерений джипиэс ухудшается, если спутники располагаются на небе плотным пучком или на одной линии и "далеко" – у линии горизонта (всё это называется "плохая геометрия") и есть помехи сигналу (закрывающие, отражающие сигнал высотные здания, деревья, крутые горы поблизости).
На дневной стороне Земли (освещённой, в данный момент, Солнцем) – после прохождения через ионосферную плазму, радиосигналы ослабляются и искажаются на порядок сильнее, чем на ночной. Во время геомагнитной бури, после мощных солнечных вспышек – возможны перебои и длительные перерывы в работе спутникового навигационного оборудования.
Фактическая точность джипиэски зависит от типа GPS-приемника и особенностей сбора и обработки данных. Чем больше каналов (их должно быть не меньше 8) в навигаторе, тем точнее и быстрее определяются верные параметры. При получении "вспомогательных данных A-GPS сервера местоположения" по сети Интернет (путём пакетной передачи данных, в телефонах и смартфонах) – увеличивается скорость определения координат и расположения на карте.
WAAS (Wide Area Augmentation System, на американском континенте) и EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Services, в Европе) – дифференциальные подсистемы, передающие через геостационарные спутники (высота орбиты – около 36 тыс. км; наклонная дальность до спутника с высоких широт – более 40 тыс. км) корректирующую информацию на G P S-приёмники (вводятся поправки). Они могут улучшить качество позиционирования ровера (полевого, передвижного приемника), если поблизости располагаются и работают наземные базовые корректирующие станции (стационарные приёмники опорного сигнала, уже имеющие высокоточную координатную привязку). При этом полевой и базовый приёмник должны одновременно отслеживать одноимённые спутники.
Для повышения скорости измерений рекомендуется применять многоканальный (8-и канальный и более), многосистемный (Glonass / Gps) приёмник с внешней антенной. Должны быть видимы, как минимум, три спутника ГПС и два ГЛОНАСС. Чем их больше, тем лучше результат. Необходима, так же, хорошая видимость небосвода (открытый горизонт).
Быстрый, "горячий" (длительностью в первые секунды) или "тёплый старт" (полминуты или минута, по времени) приёмного устройства – возможен, если он содержит актуальный, свежий альманах.
В случае, когда навигатор долго не использовался, приёмник вынужден получать полный альманах и, при его включении, будет производиться холодный старт
(если прибор с поддержкой функции AGPS, тогда быстрее – до нескольких секунд).
Для определения только горизонтальных координат (широта / долгота) может быть достаточно сигналов трёх спутников. Для получения трёхмерных (с высотой) координат – нужны, как минимум, четыре сп-ка.
Необходимость создания собственной, отечественной системы навигации связана с тем, что GPS – американская, потенциальных противников, которые могут в любой момент Ч, в своих военных и геополитических интересах, селективно отключить, "глушить", модифицировать её в каком-либо регионе или увеличить искусственную, систематическую ошибку в координатах (для иностранных потребителей этой услуги), что и в мирное время всегда присутствует.
Частые вопросы
Что точнее – ГЛОНАСС или GPS?
Для бытового навигатора разница непринципиальна: обе системы дают точность в единицы метров. ГЛОНАСС немного выигрывает в высоких широтах (наклонение орбит 64,8°), GPS – в низких. Совместный приём нескольких систем точнее и быстрее, чем любая из них в отдельности.
Сколько спутников нужно для определения координат?
Минимум три – для широты и долготы, четыре – для трёхмерных координат с высотой (четвёртый спутник компенсирует уход часов приёмника). Чем больше видимых спутников, тем выше точность.
Работает ли GPS в России?
Да. Гражданский сигнал GPS общедоступен; смартфоны и навигаторы в России принимают GPS, ГЛОНАСС, BeiDou и Galileo одновременно. Вблизи отдельных охраняемых объектов возможны локальные помехи и подмена сигнала (спуфинг) – там надёжнее ориентироваться по карте и компасу.
См. также
- Карта и компас: движение по азимутам
- Номенклатура листов карт – определение номера листа по координатам
- Переименованные города бывшего СССР – полный список
- Часовые пояса мира
- Магнитные бури – влияние на спутниковую навигацию
Источники и нормативные документы
- ИАЦ КВНО АО «ЦНИИмаш» – информационно-аналитический центр координатно-временного и навигационного обеспечения (состояние группировки ГЛОНАСС)
- GPS.gov – официальный сайт правительства США о системе GPS
- European GNSS Service Centre – официальный сервисный центр системы Galileo
Страница обновлена: 23 июля 2026