Параллельные миры

Система спутниковой навигации ГЛОНАСС, в последнее время получившая новый стимул для обсуждения, для многих продолжает оставаться загадкой. Вроде бы существует российская альтернатива GPS, не получающая распространения исключительно из-за нежелания зарубежных производителей поддерживать данную систему. Но все ли так просто?

ГЛОНАСС существует почти столько же, сколько GPS — с начала восьмидесятых годов. И наши, и американские военные не могли позволить вероятному противнику получить преимущество в столь важном деле, как определение точных координат. Системы развивались параллельными курсами. Однако после распада СССР всем стало не до гонки вооружений, поэтому развитие ГЛОНАСС фактически остановилось, в отличие от GPS.

По мере совершенствования и удешевления гражданских GPS-приемников, лидер определился самым очевидным образом. Особенно это стало заметно после снятия ограничений на точность определения координат для гражданских моделей (для сравнения — аналогичные ограничения на использование ГЛОНАСС были сняты на семь лет позднее). В итоге сегодня мы имеем то, что имеем: чипы GPS-приемников встраиваются даже в наручные часы, а о ГЛОНАСС даже на родине порой смутные представления.

При этом необходимость собственной российской спутниковой навигационной системы в первую очередь по-прежнему диктуется военными причинами: США могут легко ввести ограничения на точность сигнала для всех приемников, кроме собственных армейских.

У ГЛОНАСС на сегодняшний день есть одна большая проблема — габариты пользовательских устройств. ГЛОНАСС-приемник сегодня маленьким быть не может, несмотря даже на то, что уже никто и не помышляет об использовании исключительно отечественных комплектующих.

Развернутая сейчас война навигаторов пока не ставит своей целью тотальное вытеснение GPS: речь идет только о рынке, на котором габариты играют второстепенную роль — автомобили, водный и воздушный флот. Тот факт, что ко времени укрепления ГЛОНАСС в автомобильных системах навигации GPS будет встраиваться даже в бюджетные мобильники, похоже, никого пока не волнует. Но пора посмотреть на то, чем же ГЛОНАСС отличается от GPS.

Первое отличие — в построении спутниковой системы. В GPS спутники движутся по шести орбитальным плоскостям, в ГЛОНАСС — по трем. Плотность охвата территории у спутников ГЛОНАСС потому выше. Теоретически для определения координат на всем земном шаре в обеих системах достаточно 24 спутников, GPS в этом случае оказывается менее надежным (опять же, теоретически). В связи с этим в GPS пошли по пути избыточности и реально работающих спутников больше необходимого.

ГЛОНАСС же, несмотря не теоретически более надежную модель, пока обеспечивает уверенное определение координат лишь на небольшой части Земли, включая Россию. Дело в том, что число спутников до сих пор не дотягивает до необходимых 24-х. На это накладывается менее высокая надежность спутников: самый "древний" работающий спутник ГЛОНАСС трудится всего несколько лет, в то время как старейший действующий спутник GPS был запущен почти двадцать лет назад.

Второе существенное отличие систем — в принципе расчета координат. Если не вдаваться в подробности, в GPS используется более простая модель, требующая менее сложных расчетов на стороне приемника. Это, в свою очередь играет не на пользу габаритам приемников ГЛОНАСС, где требуется более мощный процессор, потребляющий больше энергии.

Третье принципиальное отличие — разные схемы кодирования сигналов. В GPS используется принцип разделения сигналов по коду (CDMA), в то время как в ГЛОНАСС — разделение сигналов по частоте (FDMA). CDMA считается более защищенным и помехоустойчивым; при этом автор не будет утверждать, что наша система хуже. Если провести прямую аналогию с сотовой связью, то можно вспомнить, что самые первые сети были построены с использованием FDMA, а CDMA использовался в американской версии сетей второго поколения и сейчас используется во всех разновидностях сетей третьего поколения.

Есть и принципиальные сходства. Связь односторонняя, устройство в кармане или на приборной панели автомобиля только принимает сигнал со спутника и ничего никуда не передает. Для вычисления собственного положения приемнику нужна масса информации. Часть ее необходима при каждом определении координат, другая часть является вспомогательной и каждый раз ее загружать необязательно. Прежде всего, это альманах (общая информация об орбитах всех спутников системы, передаваемая одновременно всеми ими) и эфемериды (точные данные о движении, транслируемые каждым спутником индивидуально).

Скорость передачи данных с навигационных спутников чудовищно низка. Несмотря на то, что альманах занимает всего несколько килобайт, на его загрузку требуется много времени — более 12 минут в GPS и впятеро меньше в ГЛОНАСС. Можно было бы начинать гордиться, но данное преимущество отечественной разработки не всегда спасает. Не так давно получившая распространение система A-GPS позволяет обновлять вспомогательные данные через альтернативные каналы, в качестве которых выступают сотовые сети — и тут GPS легко и непринужденно обходит отечественную систему. Разумеется, для этого нужно находиться в зоне действия сотовой сети, да еще и поддерживающей данную технологию (насколько известно корреспонденту Sibnet.ru, в Новосибирске A-GPS поддерживается только одним оператором).

Теоретически GPS и ГЛОНАСС могут дополнять друг друга при использовании комбинированных приемников: не только повышая точность определения координат, но и позволяя определить координаты там, где видимых над головой спутников одной системы недостаточно. Как это возможно на практике — нам только предстоит узнать.

Не нужно думать, что Россия и США — единственные страны, которым нужны собственные системы глобального позиционирования. Евросоюз также всерьез озабочен развертыванием своей навигационной сети (впрочем, Европой список стран-участников не ограничивается, в проекте принимает участие ряд азиатских государств; вполне возможно, что он будет расширяться и дальше).

В системе, получившей название Galileo, европейцы планируют поставить сервис позиционирования на коммерческие рельсы, за отдельные деньги предоставляя более надежный и точный сервис. Вообще, помимо общедоступных сигналов, дающих приемлемую точность, планируется еще несколько вариаций, рассчитанных на разные категории пользователей (правительственные службы, авиация и т.д.). Кроме этого, появится обратная связь для приема сигналов бедствия — разумеется, не для всех. У системы только один недостаток: она пока существует только в виде проекта.

Перспективы ГЛОНАСС остаются неопределенными, не столько из-за отставания в развитии, но и из-за загадочных принципов работы всех российских проектов, где принципиально все хорошо, но реализация и неумелая коммерциализация все губят. Не хотелось бы строить пессимистичных прогнозов, но даже шансы несуществующей пока Galileo видятся более высокими.

Пока же мы имеем возможность наблюдать работу системы ГЛОНАСС преимущественно в государственных и муниципальных проектах, однако и устройства для простых смертных на подходе: буквально со дня на день ожидается навигатор Mio C725 c комбинированным ГЛОНАСС/GPS приемником DuoStar-2000. Разумеется, модель автомобильная, но будем надеяться, что появятся и карманные устройства, был бы почин.