Автор: д-р Хелена Восс, ведущий инженер по радиочастотной технике в компании NavShield Global (15 лет опыта в области защиты систем PNT и разработки приёмников для нескольких спутниковых группировок). Техническая экспертиза проведена командой NavShield по радиочастотной технике.

Когда люди говорят “GPS”, они обычно имеют в виду спутниковую навигацию в целом. На самом деле существует несколько глобальных групп спутников, и это различие становится важным, как только вы указываете конкретную GNSS-приемник или а Антенна CRPA с защитой от помех. В данном сравнении рассматриваются три основные глобальные системы — GPS (США), ГЛОНАСС (Россия) и «Галилео» (ЕС) — и объясняется, почему GNSS-приемник, поддерживающий несколько спутниковых групп является устойчивым значением по умолчанию.

Что такое GNSS?

GNSS (Глобальная спутниковая навигационная система) — это общий термин, обозначающий любую группировку спутников навигации. А GNSS-приемник которая отслеживает несколько групп спутников, позволяет одновременно фиксировать больше спутников, что напрямую повышает точность, надежность и устойчивость к помехам. Все три приведенные ниже системы передают бесплатные открытые гражданские сигналы наряду с закрытыми военными кодами.

GPS — Оригинал (США)

Поле	Значение
Оператор	Космические войска США
Гражданские диапазоны	L1 C/A, L2C, L5
Статус	Готово к использованию, доступно по всему миру
Лучше всего подходит для	Универсальная базовая линия

Источник: Программа модернизации системы GPS в США. Гражданский сигнал L1 C/A является базовым сигналом, используемым практически всеми приемниками; сигнал L5 — это сигнал, предназначенный для обеспечения безопасности жизни и принятый в авиации.

ГЛОНАСС — российская система

Поле	Значение
Оператор	Роскосмос
Группы	G1, G2 (FDMA), L3 CDMA
Объем покрытия	Сильный в высоких северных широтах
Примечание	Современные спутники системы «ГЛОНАСС-К» обеспечивают повышенную точность

Источник: ISS Решетнева / ГЛОНАСС. В традиционной системе ГЛОНАСС на орбитах G1/G2 использовалось канальное разделение по частоте (FDMA); более новые спутники ГЛОНАСС-К дополняют систему сигналом L3 с канальным разделением по коду (CDMA), который отслеживают современные приемники.

«Галилео» — европейская система

Поле	Значение
Оператор	Европейский союз / ЕКА
Группы	E1, E5a, E5b, E6
Сила	Сообщение о высокой заявленной точности и целостности
Лучше всего подходит для	Высокоточное гражданское применение

Источник: Спецификация спутникового сигнала «Галилео» (GSA). Система E6 компании Galileo обеспечивает передачу коммерческих и аутентифицированных услуг, а её сообщение Open Service Integrity предупреждает принимающие станции об ошибках в сигнале.

GPS, ГЛОНАСС и «Галилео» — краткий обзор

Система	Оператор	Основные диапазоны	Лучше всего подходит для
GPS	США	Нижний уровень / Верхний уровень / Пятый уровень	Универсальная базовая линия
ГЛОНАСС	Россия	Первый класс / Второй класс / Третий класс	Северные широты
Галилео	ЕС	Восток / Восток / Восток	Высокоточная гражданская

Незашифрованные и зашифрованные сигналы

Каждое спутниковое группирование передает два канала. Открытый гражданский сигнал доступен бесплатно для любого GNSS-приемник для использования; доступ к зашифрованному военному каналу ограничен. Поскольку открытые каналы используют L-диапазон и пересекаются по частоте — каналы GPS L1, Galileo E1 и BeiDou B1C находятся вблизи 1575 МГц — одна антенна может обслуживать все эти системы, что и делает многоконстелляционные конструкции практичными.

Точность и доступность

Точность определения местоположения при использовании только GPS обычно составляет несколько метров. Добавление двухчастотных сигналов E5a/E5b системы «Галилео» и данных GLONASS расширяет геометрию спутниковой сети, что позволяет добиться высокой точности при правильном проектировании GNSS-приемник, поддерживающий несколько спутниковых групп для обеспечения точности в пределах менее одного метра и поддержания координатного положения в случае, когда одна из групп спутников заблокирована зданиями или рельефом местности. В городском каньоне, где небоскребы отражают и ослабляют сигналы, именно это дополнительное количество спутников зачастую определяет разницу между стабильным определением координат и их дрейфом.

Что это означает для покупателей

Если ваша система работает в условиях, близких к появлению помех, или в среде с интенсивными радиочастотными помехами, по умолчанию следует использовать приемник, поддерживающий все три спутниковые системы, а не только GPS. Дополнительные спутники позволяют сохранить возможность вычисления навигационной геометрии даже при блокировке одной из систем, а также вынуждают любой источник помех охватывать гораздо более широкий спектр частот. Для платформ, где определение местоположения имеет критическое значение для безопасности, следует использовать такой приемник в сочетании с антенной с нулевым откликом, чтобы помехи подавлялись на входе, а не устранялись программными средствами после того, как сигнал уже заглушен.

Почему GNSS-приемник с поддержкой нескольких спутниковых систем устойчив к помехам

A GNSS-приемник, поддерживающий несколько спутниковых групп распределяет отслеживаемую энергию по множеству диапазонов и спутников. Один приемник GPS L1 может принимать сигнал от 8–12 спутников; если добавить GLONASS и Galileo, то их число может превысить 30, поэтому даже если в результате подавления сигнала некоторые из них выйдут из строя, навигационная геометрия останется разрешимой. Устройство подавления сигнала также должно охватывать гораздо более широкий спектр, чтобы покрыть все диапазоны, что повышает затраты злоумышленника. Математические выкладки, лежащие в основе такого распределения, подробно изложены в нашей Руководство по частотным диапазонам GNSS, а механизм подавления, обеспечивающий защиту этих диапазонов, описан в Как работает защита от подавления сигнала GNSS.

Итог

Ни одна отдельная группировка спутников не является достаточной для работы в условиях помех. Комбинация GNSS-приемник, поддерживающий несколько спутниковых групп — GPS плюс ГЛОНАСС плюс Galileo — является базовым вариантом, а антенна, обеспечивающая подавление помех во всех этих диапазонах, представляет собой усовершенствованную версию. Подробности о реализации см. на странице, посвященной технологии NavShield .

Заявление о прозрачности ИИ: Эта статья была составлена с помощью ИИ для ускорения формирования структуры и повышения читабельности, а затем прошла техническую экспертизу и корректировку под руководством д-ра Хелены Восс и инженерной команды NavShield по радиочастотам. Все данные о спутниковых системах взяты из официальных источников, ссылки на которые приведены выше.