Открыть сервисСервис

Геопозиция и спутниковые системы навигации

Геопозиция — это определённые координаты местоположения объекта на поверхности Земли, а также процесс их установления с помощью технических средств. В узком смысле под геопозицией понимают широту, долготу и иногда высоту точки, полученные приёмником спутниковой навигации или вычисленные по данным сетей связи. В широком смысле термин охватывает всю совокупность методов позиционирования: спутниковых, сотовых, Wi-Fi, инерциальных и их комбинаций.

Общие сведения

Геопозиция описывается в одной из географических систем координат. Наиболее распространена система WGS 84, используемая спутниковыми навигационными системами. В России для картографических и кадастровых задач применяется также ПЗ-90.11 и местные системы координат, например МСК-50 для Московской области. Координаты могут быть геодезическими (широта, долгота, высота над эллипсоидом) или прямоугольными (X, Y, Z в метрах).

Точность геопозиции зависит от метода определения. Спутниковые приёмники в обычном режиме дают погрешность от нескольких метров до десятков метров. Дифференциальные и фазовые методы (RTK, PPP) позволяют достигать сантиметрового и даже миллиметрового уровня.

История

До появления электроники местоположение определяли астрономическими методами — по Солнцу, звёздам и хронометрам, а также счислением пути. В XX веке развитие радиотехники привело к созданию радиомаячных систем, таких как «Лоран» и «Чайка», действовавших по принципу измерения задержек радиосигналов.

Ключевой этап — развёртывание спутниковых навигационных систем. Американская GPS начала работать в полном составе в 1995 году. Советская, а затем российская ГЛОНАСС была официально введена в эксплуатацию в 1993 году, а глобальное покрытие достигла к 2011 году. Позднее появились европейская Galileo и китайская BeiDou.

Методы определения

Спутниковая навигация

Приёмник принимает сигналы минимум от четырёх спутников. По времени прохождения сигнала вычисляется расстояние до каждого из них, а пересечение сфер даёт точку положения. Для синхронизации часов приёмника используется четвёртый спутник. Современные чипы поддерживают одновременно несколько систем — GPS, ГЛОНАСС, Galileo, BeiDou, что повышает точность и устойчивость в городах и лесах.

Сотовое и Wi-Fi позиционирование

Если сигнал спутников недоступен, применяются данные базовых станций сотовой связи и точек доступа Wi-Fi. Точность сотового метода — от сотен метров до нескольких километров, Wi-Fi — от десятков до сотен метров. Эти методы работают быстрее спутниковых при «холодном старте» и часто используются как вспомогательные (A-GPS).

Инерциальные и гибридные системы

Инерциальные навигационные системы определяют перемещение по показаниям акселерометров и гироскопов. Они не зависят от внешних сигналов, но накапливают ошибку. Поэтому на практике применяют комплексирование: спутниковые данные корректируют инерциальные, а те, в свою очередь, сглаживают провалы при потере сигнала.

Применение

Точность и факторы влияния

На точность геопозиции влияют:

  • геометрия расположения спутников (фактор DOP);
  • ионосферные и тропосферные искажения сигнала;
  • отражения сигнала от зданий в плотной городской застройке;
  • помехи и глушение сигнала;
  • качество антенны и приёмника.

Для повышения точности применяют поправки от базовых станций, фазовые измерения и мультичастотные приёмники.

Правовое регулирование в России

Использование координат и картографических данных регулируется законодательством. Существуют требования к точности координат, публикуемых в открытых источниках: для ряда территорий установлены ограничения, а детальные крупномасштабные карты могут иметь ограниченный доступ. Деятельность по созданию и обновлению государственных карт ведёт Росреестр. Спутниковая группировка ГЛОНАСС находится в ведении госкорпорации «Роскосмос».

Приватность

Геопозиция относится к персональным данным, поскольку позволяет установить перемещения человека. В России обработка таких данных регулируется Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных». Мобильные приложения обязаны получать согласие пользователя на доступ к геолокации. Операторы сотовой связи предоставляют данные о местоположении абонента правоохранительным органам в установленном законом порядке.

Интересные факты

  • Первый спутник ГЛОНАСС был выведен на орбиту 12 октября 1982 года.
  • Сигнал GPS содержит гражданский (C/A) и защищённый (P/Y) коды.
  • В шахтах, тоннелях и подводных лодках спутниковая геопозиция недоступна, поэтому применяют инерциальные и гидроакустические методы.
  • Точность GPS для гражданских пользователей изначально искусственно занижалась режимом Selective Availability, отключённым в 2000 году.

Источники: официальные материалы Роскосмоса и ГЛОНАСС, документация систем GPS и Galileo, Федеральный закон № 152-ФЗ, публикации по геодезии и навигации.

Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru