1. Спутниковые навигационные системы

Глобальные (спутниковые) навигационные системы ГЛОНАСС (Россия), GPS (США) – дают возможность определить, с помощью приборов-навигаторов, в том числе и портативных, текущее местоположение (координаты), дату и время, траекторию и скорость движения объектов на суше и на море, а так же в околоземном пространстве. 

1.1. Российская ГЛОНАСС (Glonass, GLN) функционирует с начала 90-х годов. Сейчас в составе орбитальной группировки – более двух десятков действующих спутников. По проекту, спутниковую группировку составят порядка тридцати космических аппаратов, включая резервные (для функционирования системы достаточно работы 24-х спутников).

Новые спутники третьего поколения ГЛОНАСС-К имеют срок активной службы, примерно, 10 лет. Они выводятся на орбиту с 2010 года. Старые аппараты серии ГЛОНАС-М имеют ресурс 7 лет и будут эксплуатироваться, как минимум, до 2015 года, с их соответствующей точностью, 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. 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 (регулируется от 15 до 240 секунд). 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.

Всё навигационное оборудование, использующее ГЛОНАСС, оснащается и дублирующими GPS-модулями.  В России создаётся проект ЭРА-ГЛОНАСС (система Экстренного Реагирования при Авариях, ДТП, основанная на применении средств спутникового мониторинга транспорта), подразумевающий, что к 2020 году, весь автотранспорт (и грузовые автомобили и легковые авто) в обязательном порядке оборудуют навигационно-связными терминалами ГЛОНАС/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 диспетчеру. Цена терминала составит, приблизительно 3 тыс. рублей, а установка аппарата "ЭРА-ГЛОНАСС" обойдётся еще примерно в 1,5 тысячи руб. Услуга оператора - будет предоставляться бесплатно. К 2020 году - эта инфраструктура будет работать на всей территории РФ и контролировать всю сеть автодорог. «ЭРА ГЛОНАСС» будет совместима с аналогичными службами, создаваемыми в странах Таможенного союза и Евросоюза (в Западной Европе с 2015 года должна появиться аналогичная система «eCall»). 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.  20 декабря 2013г Госдума приняла закон о работе системы экстренного реагирования при ДТП "ЭРА-ГЛОНАСС". Принятый закон вступил в силу с 1 января 2014 года. С 2015 года - данная система станет обязательной к установке на автомобилях России, Белоруссии и Казахстана. Разработчиками заявляется, что эта аппаратура не наносит какой-либо ущерб частной жизни водителей, так как не передает информацию о местоположении транспортного средства. Система срабатывает только после аварии или от нажатия кнопки, после чего оператор служб спасения связывается с водителем для подтверждения вызова. Если же водитель потерял сознание и ответить не может, оператор самостоятельно вызовет на место аварии экстренные службы.

Данные Эфемериды для глонасс представлены в таблице 1.

Таблица 1. – Эфемериды по данным альманаха кнс глонасс
NS	Дата	TΩ	Tоб	e	i	LΩ	ω	δt2	nl	ΔT
01	21.11.16	34304.844	40543.867	0.00042	64.17708	32.059822	21.11023	1.373291E-4	1	-0.002319336
02	21.11.16	39730.406	40544.11	0.00134	64.651215	9.928379	-127.128296	-2.2125244E-4	-4	-0.002319336
03	21.11.16	4265.2812	40544.11	0.00129	64.48126	158.13377	-119.95422	-8.392334E-5	5	-0.0025024414
04	19.11.16	20066.625	40544.113	0.00039	64.4998	94.07078	-121.61316	-1.9073486E-4	6	-0.0021972656
05	19.11.16	24977.719	40544.07	0.0005	64.16249	73.00312	66.30249	4.9591064E-5	1	-0.0022583008
06	19.11.16	30346.562	40544.11	0.00081	64.157	50.56303	133.797	-9.918213E-5	-4	-0.0021972656
07	19.11.16	35248.22	40544.12	0.00109	64.488304	30.753994	-119.23462	-1.9073486E-5	5	-0.0021972656
08	19.11.16	40164.53	40544.07	0.0016	64.49586	10.200634	-82.699585	2.670288E-5	6	-0.0021362305
09	19.11.16	2434.0312	40544.42	0.00143	64.50238	-70.80054	-151.47949	0.0	-2	3.6621094E-4
10	19.11.16	8155.4688	40544.004	0.0017	65.56926	-95.37987	165.64087	-1.5258789E-5	-7	3.6621094E-4
11	19.11.16	13142.094	40544.15	0.00115	64.72159	-115.83847	-135.35156	-7.6293945E-6	0	6.1035156E-4
12	19.11.16	18681.938	40543.812	0.00351	64.76914	-140.10641	171.70532	3.8146973E-5	-1	7.324219E-4
13	19.11.16	23555.219	40543.977	0.00037	65.1698	-160.56381	108.78662	-3.8146973E-6	-2	7.9345703E-4
14	19.11.16	28884.25	40544.156	0.00163	65.5538	177.93114	164.30603	-4.043579E-4	-7	8.544922E-4
15	19.11.16	32896.938	40543.617	0.00215	65.55209	161.15364	-14.842529	-3.8146973E-6	0	7.9345703E-4
16	19.11.16	38455.812	40543.96	0.0023	64.776184	137.26645	11.6345215	-4.9591064E-5	-1	9.1552734E-4
17	19.11.16	1191.3438	40543.83	0.00085	64.95024	53.67096	-165.17395	-7.6293945E-6	4	0.0014038086
18	19.11.16	6022.2188	40543.86	0.00132	65.20946	33.2757	-16.75415	-1.2588501E-4	-3	0.0014648438
19	19.11.16	11265.531	40543.6	0.00012	65.42815	12.313614	142.64099	1.6784668E-4	3	0.0014038086
20	19.11.16	16506.969	40543.77	0.00101	65.439995	-9.51931	-7.761841	2.632141E-4	2	0.0014038086
21	19.11.16	21403.812	40543.977	0.0006	65.14972	-30.983162	175.13855	-8.773804E-5	4	0.0014038086
22	19.11.16	26584.75	40544.117	0.00269	65.33682	-52.56529	-0.6536865	-2.1743774E-4	-3	0.0013427734
23	19.11.16	31971.656	40544.18	0.00033	65.32001	-75.11902	99.95911	-1.9073486E-5	3	0.0012817383
24	19.11.16	36665.28	40544.125	0.00093	65.32962	-94.70627	80.92529	1.411438E-4	2	0.0013427734

NS - Номер спутника Дата – Базовая дата ДМВ (UTC+3ч.) [ЧЧ.ММ.ГГ] TΩ- - Время прохождения восходящего узла (количество секунд от 00ч.00м.00сек. базовой даты) [сек.] Tоб - Период Обращения [сек.] e - Эксцентриситет i - Наклонение орбиты [град.] LΩ - Географическая долгота восходящего узла в соответствии с ИКД ГЛОНАСС [град.] ω - Аргумент перигея [град.] δt2 - Поправка к бортовой шкале времени [сек.] nl - Номер литерной частоты ΔT - Скорость изменения драконического периода

1.2. 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 кординат 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). Спецслужбы США и подконтрольные им структуры - могут локально, где-нибудь в зоне конфликта, размещать и включать «глушилки» (специальное оборудование для радиоэлектронной борьбы) на открытый сигнал. При этом, приборы и вооружение войск НАТО будут и дальше нормально функционировать на кодированном сигнале. В последние годы, в связи с Украинскими событиями, войной на Ближнем Востоке, напряжённой ситуацией в Афганистане и в Северной Корее - значительно снижается надёжность работы навигаторов GPS, их точность, в России и на сопредельных территориях. Так, в апреле 2014 года, Росавиация зафиксировала случаи сбоев и отказа бортовых навигационных систем GPS гражданских самолетов российских авиакомпаний, при полете над территорией воздушного пространства Украины и над акваторией Чёрного моря. В связи с этими фактами, пришлось ускорить сроки вывода на полный уровень работы своей национальной навигационной системы ГЛОНАСС.  Глонасом - точнее определяются координаты в полярных широтах, американской джипиэс - ближе к экватору.

Спутниковые навигаторы, по способу эксплуатации и назначению, бывают автомобильные (автонавигаторы), переносные, морские и т.д. Наиболее распространённые, из импортных – Garmin, JJ-Connect и др. Для передачи данных используются разнообразные интерфейсы: быстрый – провод USB, разъём CF, беспроводной Bluetooth, медленный – COM-порт (RS-232). Многие модели современных телефонов оснащены GPS-приёмником. Некоторые новые смартфоны (МТС 945, Samsung Omnia W) и iPhone 4S - имеют, так же, поддержку российской системы ГЛОНАСС. Цена аппаратов, по сравнению с первыми моделями, значительно меньше. Дешевые, по три-четыре тысячи, двухсистемные навигаторы - уже имеют неплохие рабочие параметры и характеристики. 

Есть абсолютно автономные варианты комплектации аппаратуры – с зарядкой аккумуляторов от солнечных батарей или миниатюрных термоэлектрических генераторов (термопары). 

В России производятся многосистемные (GPS+, то есть - с несколькими приёмниками), трёхдиапазонные навигаторы Glospace SGK-70 и -72NV и другие модели, способные работать одновременно с несколькими навигационными системами – ГЛОНАСС, GPS, Галилео, и принимающие сигналы всех спутников, которые находятся в данный момент над потребителем, что повышает скорость и точность определения координат, особенно – в городских условиях, на узких улицах.

«Глоспейс» поддерживает систему SMILINK (показывает пробки на дорогах) и умеет прокладывать объездные маршруты. Приём сигналов может вестись сразу от нескольких спутниковых систем (гланасовской 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. 

Новые приборы в линейке 20-канальных, двухсистемных (ГЛОНАСС/GPS) навигаторов Glospace:

SGK-43 с сенсорным TFT жидкокристаллическим экраном с диагональю 4.3 дюйма, карты 2D/3D, встроенным GSM (GPRS) модулем для приёма информации о пробках на дорогах. Windows CE 5.0;

SGK-72NV - моторизованный широкоформатный сенсорный TFT ЖК большой монитор размером 7 дюймов, карты 2D/3D, полнофункциональные пульты ДУ, мультимедийная система с TV-тюнером, радио-тюнер, DVD-плеер. Инструкция по эксплуатации.

2. Масштабы GPS-карт с примерами стандартной номенклатуры (обозначения) листов: мелкомасштабные (географические, обзорные) 1:1000 000 N-37 – в 1 сантиметре 10 километров ("миллионка", "десятикилометровка") 1 : 500000 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.) Или N-37-16 крупномасштабные (топографические карты и планы)

1 : 100 000 N-37-56 – в 1 см. 1 км. ("сотка", "километровка") 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 -- " --

Данные Эфемериды для GPS представлены в таблице 2.

Таблица 2. – Эфемериды по данным альманаха GPS
PRN	Date	t	e	i	dΩ/dt	A	LΩ	ω		m		af0		af1
01	20.11.16	319488	0,00602	55,32798	-4,59695E-7	26560,0267	49,5901	32,32530		-97,03516		4,10080E-5		0,00000E0
02	20.11.16	319488	0,01617	54,11845	-4,72137E-7	26559,7751	46,7586	-118,2673		-70,14674		5,20706E-4		-7,27596E-12
03	20.11.16	319488	0,00038	54,95616	-4,47253E-7	26558,8239	109,304	48,37066		-175,2877		-1,00136E-4		0,00000E0
04
05	20.11.16	319488	0,00490	54,21183	-4,55111E-7	26559,4329	108,483		31,87788		71,21484		-7,62939E-5		3,63798E-12
06	20.11.16	319488	0,00033	55,31733	-4,60350E-7	26558,6679	49,1093		-84,66191		-74,59356		2,76566E-4		3,63798E-12
07	20.11.16	319488	0,01005	55,25725	-4,64279E-7	26559,2517	-129,462		-149,79858		-133,82940		4,08173E-4		-3,63798E-12
08	20.11.16	319488	0,00202	55,31184	-4,49872E-7	26561,0031	-11,2230		-56,99679		68,58958		-4,00543E-5		0,00000E0
09	20.11.16	319488	0,00073	54,69317	-4,52492E-7	26560,5401	168,760		100,82705		37,45907		2,49863E-4		7,27596E-12
10	20.11.16	319488	0,00191	54,96783	-4,47908E-7	26559,8808	109,083		-168,77519		146,57077		-1,15395E-4		0,00000E0
11	20.11.16	319488	0,01674	51,49752	-4,93746E-7	26559,7600	27,2668		91,70717		-129,51791		-6,72340E-4		0,00000E0
12	20.11.16	319488	0,00610	56,71191	-4,36121E-7	26559,4429	-67,5497		44,74081		-167,57890		3,89099E-4		0,00000E0
13	20.11.16	319488	0,00403	55,62529	-4,47253E-7	26560,0217	175,829		108,28153		-74,67542		-5,62668E-5		-3,63798E-12
14	20.11.16	319488	0,00866	55,19511	-4,49872E-7	26559,1410	173,640		-111,46975		1,61484		-4,67300E-5		0,00000E0
15	20.11.16	319488	0,00884	53,29757	-4,66243E-7	26560,1073	165,495		30,64930		-18,58058		-3,35693E-4		0,00000E0
16	20.11.16	319488	0,00879	56,74075	-4,35466E-7	26559,2165	-66,4710		21,86000		81,08481		1,71661E-5		0,00000E0
17	20.11.16	319488	0,01151	56,06715	-4,42669E-7	26560,9327	-8,07027		-109,35270		22,20901		-1,98364E-4		0,00000E0
18	20.11.16	319488	0,01729	52,99166	-4,68208E-7	26560,3136	107,051		-105,95513		113,79692		5,78880E-4		3,63798E-12
19	20.11.16	319488	0,01029	55,90510	-4,45289E-7	26559,5033	-5,30466		50,98963		-155,90876		-5,19753E-4		0,00000E0
20	20.11.16	319488	0,00477	53,06548	-4,68208E-7	26559,0403	104,095		85,59515		-24,95341		4,47273E-4		3,63798E-12
21	20.11.16	319488	0,02344	53,73359	-4,74756E-7	26560,8723	47,3705		-99,68076		167,50792		-5,30243E-4		0,00000E0
22	20.11.16	319488	0,00730	52,87562	-4,68863E-7	26559,6493	107,066		-105,61651		-4,52768		1,82152E-4		-1,09139E-11
23	20.11.16	319488	0,01113	54,17132	-4,58385E-7	26558,8642	168,963		-144,49073		-45,56577		-1,97411E-4		0,00000E0
24	20.11.16	319488	0,00504	54,28805	-4,75411E-7	26560,1777	-132,342		22,99168		-79,61886		-2,67029E-5		0,00000E0
25	20.11.16	319488	0,00572	56,02767	-4,44634E-7	26559,8657	-70,5905		43,54275		161,68111		-2,87056E-4		-7,27596E-12
26	20.11.16	319488	0,00127	54,98946	-4,55111E-7	26559,2517	-71,2871		-11,67523		142,40015		-5,04494E-4		-3,63798E-12
27	20.11.16	319488	0,00395	55,77636	-4,45943E-7	26559,6996	-10,9877		17,60342		29,02927		1,69754E-4		3,63798E-12
28	20.11.16	319488	0,02011	56,66968	-4,36121E-7	26559,5537	-66,1982		-91,64166		75,30780		5,69344E-4		3,63798E-12
29	20.11.16	319488	0,00050	56,12723	-4,41360E-7	26560,3036	-7,50261		-6,47260		151,53588		6,41823E-4		0,00000E0
30	20.11.16	319488	0,00237	54,44014	-4,73447E-7	26560,5099	-127,079		-179,49542		-134,19780		1,57356E-4		0,00000E0
31	20.11.16	319488	0,00848	55,53088	-4,62314E-7	26559,0353	-128,880		-20,06421		-142,43006		2,34604E-4		3,63798E-12
32	20.11.16	319488	0,00059	54,95375	-4,49872E-7	26559,7852	168,890		-147,24858		63,93622		-2,10762E-4		-1,81899E-11

PRN - - номер псевдопоследовательности аппарата GPS Date - базовая дата (UTC) t - время от базовой даты (сек.) e - эксцентриситет i - наклонение (град.) dΩ/dt - скорость изменения восходящего узла орбиты Ω(град./сек.) A- большая полуось (км.) LΩ - - долгота восходящего узла (град. ) на 00ч.00мин.00сек. базовой даты ω - аргумент перигея (град.)(град) m- средняя аномалия (град.) af0 - - поправка к бортовым часам (сек.) af1 - скорость изменения af0 (сек./сек.)