Technologie GNSS vs GPS: Poznejte klíčové rozdíly

Technologie GNSS a GPS spolupracují, čímž zvyšují preciznost a efektivitu lokalizačních systémů.

Současné navigační systémy se staly nepostradatelnou součástí každodenního života. Tyto technologie jsou hojně využívány v různých odvětvích průmyslu k dosažení maximálně přesných dat.

Moderní navigační technologie nepomáhají pouze při měření vzdáleností a úhlů, ale jsou také klíčové v mnoha průmyslových odvětvích.

Mapování a geodézie patří mezi první odvětví, která začala využívat technologii GPS, která přináší přesnější, rychlejší výsledky s menší potřebou lidské práce.

Stavební firmy často používají pozemní navádění a drony k efektivnějšímu a produktivnějšímu řízení stavenišť.

Ačkoli byla satelitní navigace původně vyvinuta pro vojenské účely, její využití se v současnosti rozšířilo do mnoha oblastí, jak v soukromém, tak i ve veřejném sektoru, včetně stavebnictví, vědy a mnoha dalších.

Většina z nás zná GPS, která nám pomáhá s orientací v neznámých místech. Termín GNSS však není tak často používaný.

V tomto článku se seznámíme s GNSS a prozkoumáme rozdíly mezi GPS a GNSS. Nakonec se zaměříme na to, která technologie je flexibilnější, spolehlivější a přesnější pro vaše potřeby.

Začínáme!

Co je GNSS?

GNSS, neboli Globální Navigační Satelitní Systém, je označení pro systémy, kde různé státy provozují množství satelitů. Tyto satelity vysílají signály z vesmíru, čímž předávají data o čase a poloze přijímačům GNSS umístěným na Zemi. Přijímače následně zpracovávají tato data pro určení přesné polohy.

Množství satelitů obíhajících Zemi tvoří takzvané souhvězdí. Proto GNSS také odkazuje na souhvězdí satelitů. GNSS se používá v dopravě, kosmických stanicích, železniční, veřejné, silniční, námořní i letecké dopravě.

Navigace, určování polohy a načasování jsou zásadní v geodézii, záchranných službách, hornictví, precizním zemědělství, financích, vymáhání práva, vědeckém výzkumu, telekomunikacích a dalších oborech. Výkon GNSS může být vylepšen pomocí regionálních satelitních rozšiřujících systémů, jako je například evropská služba EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service).

Příklady GNSS zahrnují americký NAVSTAR GPS, evropský Galileo, čínský navigační družicový systém BeiDou a ruský Global’naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (GLONASS).

EGNOS zlepšuje spolehlivost a přesnost informací poskytovaných GPS tím, že dodává data o integritě signálů a koriguje chyby měření signálu. Skutečný výkon je posuzován podle čtyř hlavních kritérií:

• Přesnost: Jedná se o rozdíl mezi naměřenou rychlostí, časem nebo polohou a skutečnou rychlostí, časem nebo polohou.
• Kontinuita: Označuje, zda systém funguje bez přerušení.
• Integrita: Schopnost systému nabídnout prahovou hodnotu spolehlivosti v datech o poloze a alarmy.
• Dostupnost: Procento času, během kterého signál splňuje kritéria přesnosti, kontinuity a integrity.

Technologie GNSS potřebuje minimálně čtyři satelity k výpočtu vaší polohy pomocí komplexních trilateračních výpočtů. Satelity v kosmu vytváří tři segmenty.

Tyto segmenty jsou považovány za klíčové pro technologii GNSS:

• Vesmírný segment: Zahrnuje souhvězdí satelitů obíhajících ve výšce 20 000 až 37 000 km nad zemským povrchem.
• Řídicí segment: Jedná se o síť stanic pro nahrávání dat, monitorovacích stanic a hlavních řídících stanic po celém světě.
• Uživatelský segment: Popisuje zařízení, které přijímá signály ze satelitu a vydává polohu na základě orbitální polohy satelitů a času.

Co je GPS?

Global Positioning System (GPS) je radionavigační systém, který se používá ve vzduchu, na zemi i na moři k určení přesné polohy, rychlosti, času a dalších informací bez ohledu na povětrnostní podmínky.

GPS byl vyvinut v roce 1978 jako prototyp Ministerstva obrany USA. Plně funkční se stal v roce 1993 s celou konstelací 24 satelitů.

GPS je vlastněn vládou Spojených států a provozován US Space Force. GPS slouží nejen vojenským účelům, ale i komerčním a civilním uživatelům po celém světě. I když GPS vyvinuly a spravují USA, je přístupný každému, kdo má přijímač GPS.

GPS je typ technologie GNSS, která poskytuje data o čase a poloze přijímači GPS. Nevyžaduje, aby uživatel přenášel data, a flexibilně funguje na jakémkoli zařízení s dobrým připojením k internetu.

V oblasti technologií je implementace nových konceptů pro všechny prioritou. Rostoucí nároky na stávající systémy vedou k modernizaci GPS. Zahrnuje operační řídicí systém nové generace a družice GPS bloku IIIA.

GPS se skládá ze tří částí – satelitů, přijímačů a pozemních stanic. Podívejme se na funkce každé z nich:

• Satelity: Působí jako hvězdy v souhvězdí a vysílají signály.
• Pozemní stanice: Používají radar k ověření, že satelity jsou v poloze, v jaké je očekáváme.
• Přijímač: Je to zařízení, které lze nalézt v telefonu, autě atd., které neustále vyhledává signály ze satelitů. Navíc určuje, jak daleko se nacházíte od místa, o kterém chcete vědět.

GNSS vs. GPS: Jak fungují

Jak funguje GNSS?

GNSS se liší designem a stářím, ale princip fungování je stejný. Satelit vysílá dvě vlny v pásmu L, L1 a L2. Tyto nosné vlny přenášejí data ze satelitu na Zemi.

Přijímače GNSS se skládají ze dvou částí – antény a procesorové jednotky. Princip fungování obou jednotek je jednoduchý. Anténa přijímá signály ze satelitů, zatímco procesorová jednotka signály zpracovává. K získání přesných informací o poloze potřebuje alespoň čtyři satelity.

Družice GNSS obíhají Zemi každých 11 hodin, 58 minut a 2 sekundy. Každý satelit je schopen vysílat kódované signály, které obsahují stabilní časovou značku a podrobnosti o oběžné dráze. Signály obsahují informace, které přijímač potřebuje k výpočtu polohy satelitů a odpovídající úpravy pro přesné určení polohy.

Přijímač vypočítá časový rozdíl mezi časem příjmu signálu a jeho vysláním, aby zjistil přesnou vzdálenost. Výsledky jsou poskytovány ve formě výšky, zeměpisné délky a zeměpisné šířky.

Jak funguje GPS?

GPS pracuje na principu trilaterační techniky, která shromažďuje signály ze satelitů a poskytuje uživateli informace o poloze. Satelity obíhající kolem Země vysílají signály, které jsou přijímány a interpretovány zařízením GPS umístěným poblíž nebo na zemském povrchu.

Pro přesné určení polohy musí zařízení GPS číst signály minimálně ze čtyř satelitů. Každý satelit oběhne Zemi dvakrát denně a vysílá jedinečný signál, čas a orbitální parametry.

Protože zařízení GPS poskytuje informace o vzdálenosti od satelitu, jeden satelit není schopen poskytnout přesnou polohu.

Stejně jako konstelace GNSS i GPS zahrnuje tři segmenty: vesmírný, řídicí a uživatelský.

• Vesmírný segment: Skládá se z více než 30 satelitů na oběžné dráze, které provozuje americká vesmírná síla. Tyto satelity mohou vysílat rádiové signály pro monitorovací a řídicí stanice na Zemi.
• Řídicí segment: Zahrnuje zálohovací systémy, několik monitorovacích stanic, vyhrazené pozemní antény a hlavní řídicí stanoviště po celém světě. To zajišťuje, že satelity GPS fungují správně a obíhají na správné pozici.
• Uživatelský segment: Označuje kohokoli, kdo se spoléhá na satelity GPS pro měření polohy, navigaci a času.

GNSS vs. GPS: Výhody a omezení

Výhody GNSS

Nyní, když známe koncept GNSS, který zahrnuje tři nebo více satelitů z různých zemí, podívejme se na některé z výhod GNSS:

• Všechny globální navigační systémy jsou dostupné v každém okamžiku. Pokud jeden systém nefunguje kvůli atmosférickým podmínkám, jiný ho nahradí. GNSS tedy poskytuje větší dostupnost a přístup k signálům pro přijímače.
• Získáte přesná časová data, která se dále používají k vývoji vysoce přesné sítě IoT.
• Vzhledem k tomu, že se jedná o souhvězdí satelitů, zlepšuje navigační řešení a zkracuje TTFF (Time To First Fix).
• Díky přesnosti polohování šetří peníze a čas.
• Získáte nepřetržité připojení v jakékoli lokalitě, jako jsou rozsáhlé lesy, jeskyně nebo hustě obydlená místa.
• Přijímače GNSS automaticky vyloučí vadný satelit z navigačního seznamu, čímž zajišťují optimální řešení.

Omezení GNSS

Níže uvádíme některá omezení GNSS:

• Pro podporu přesných přístupů jsou vždy potřeba rozšířené systémy.
• Vertikální přesnost je menší než 10 metrů.
• Rozšířené systémy jsou nasazeny tak, aby splňovaly požadavky na dostupnost, přesnost, kontinuitu a integritu.
• Má vliv na letecké operátory, piloty, řídící letového provozu, regulační pracovníky atd.
• Bezpečnost navigace závisí na přesnosti databází.

Výhody GPS

• Jednoduché použití
• Nízké náklady
• 100% pokrytí Země
• Díky své přesnosti pomáhá šetřit palivo
• Pomocí technologie GPS můžete najít blízké hotely, čerpací stanice, obchody atd.
• Snadná integrace do vašich zařízení
• Poskytuje spolehlivý sledovací systém

Omezení GPS

• Čip GPS vybíjí baterii vašeho zařízení.
• Neproniká pevnými stěnami, takže uživatelé nemohou tuto technologii používat uvnitř budov nebo pod vodou.
• Přesnost závisí na kvalitě signálu satelitu.
• Poloha se mění, když je omezený počet satelitů.
• Během geomagnetických bouří nebo jiných atmosférických podmínek nebudete mít přístup k poloze.
• Geodetická zařízení potřebují pro příjem signálů jasný výhled na oblohu.
• Někdy může nepřesnost ukázat nesprávnou trasu nebo polohu.

GNSS vs. GPS: Aplikace

Aplikace GNSS

Technologie GNSS byla poprvé vyvinuta ve 20. století na pomoc armádě. Postupem času našla využití v mnoha dalších aplikacích:

• Automobily jsou vybaveny GNSS pro zobrazení pohyblivých map, polohy, směru, rychlosti, blízkých restaurací a dalších informací.
• Letecké navigační systémy používají zobrazení pohyblivé mapy. Je propojena i s autopilotem pro navigaci po trase.
• Lodě a čluny používají GNSS k lokalizaci v oceánech, mořích a jezerech. Používá se také v člunech pro automatické řízení.
• Těžká technika používaná ve stavebnictví, precizním zemědělství, hornictví apod. využívá technologii GNSS pro navádění strojů.
• Cyklisté používají GNSS při cestování a závodech.
• Horolezci, běžní chodci a turisté využívají tuto technologii ke zjištění své polohy.
• Technologie GNSS je dostupná i pro zrakově postižené.
• Kosmické lodě využívají tuto technologii jako navigační nástroj.

Aplikace GPS

GPS má mnoho aplikací po celém světě. Podívejme se na některé z nich.

• Letecký průmysl využívá GPS k poskytování informací o poloze letadla v reálném čase cestujícím i pilotům.
• Námořní průmysl nabízí kapitánům lodí přesné navigační aplikace.
• Zemědělci používají přijímače GPS na svých zemědělských zařízeních.
• Geodézie
• Vojenské účely
• Finanční služby
• Telekomunikace
• Navádění těžkých vozidel
• Sociální aktivity
• Lokalizace pozic
• Hledání míst v okolí
• Hledání pokladů
• Sólové cestování

A další.

GNSS vs. GPS: Rozdíly

Všichni známe GPS jako nástroj, který nám pomáhá najít polohu, restauraci, adresu a další. Můžeme dokonce sdílet svou aktuální nebo živou polohu s ostatními. GPS nám umožňuje přistupovat k místům, ale při jakémkoli rušení signálu se nemůžeme k poloze nebo informacím dostat.

GNSS je termín označující podobné operace jako GPS, ale s flexibilnějším a spolehlivějším přístupem k polohám i v případě rušení. Zahrnuje GPS, Baidu, Galileo, GLONASS a další systémy. Proto se označuje jako Mezinárodní Vícekonstelační Satelitní Systém. GNSS využívá pro navigaci více satelitů GPS z různých zemí pro dosažení přesné polohy.

Podívejme se hlouběji na hlavní rozdíly mezi těmito technologiemi z hlediska několika aspektů.

Kritéria	GNSS	GPS
Orbitální výška	Kombinuje orbitální výšku různých satelitů, například 19 100 km pro GLONASS a 20 200 km pro GPS.	Satelity GPS se pohybují nad zemským povrchem ve výšce 20 200 km s periodou 12 hodin.
Přesnost	Výsledky jsou s přesností na centimetry nebo milimetry.	Poskytuje méně přesné informace, protože přesnost může kolísat v důsledku atmosférických podmínek, blokování signálu atd. Přesnost je v rozmezí 4,9 m až 16 stop.
Země původu systémů	GNSS zahrnuje GPS z USA, GLONASS z Ruska, Galileo z Evropy a BeiDou z Číny.	Jedná se o typ systému GNSS, který byl vyvinut v USA.
Satelity	Má 31 satelitů z GPS, 24 z GLONASS, 26 z Galileo a 48 z BeiDou.	Má 21 satelitů na oběžné dráze.
Perioda	Perioda různých navigačních systémů je: GLONASS: 11 hodin a 16 minut Galileo: 14 hodin a 5 minut Beidou: 12 hodin a 38 minut NAVIC: 23 hodin a 56 minut	Satelity obíhají po kruhových drahách s periodou 12 hodin, tedy dvakrát denně.
Stav	Stav každého navigačního systému se liší, například GLONASS je funkční, BeiDou má 22 operačních satelitů a další.	Stav GPS je funkční.
Signál	Úroveň výkonu GNSS je 125 dBm a liší se v závislosti na satelitech z různých zemí.	Síla signálu je konstantní na 125 dBm.

GNSS poskytuje přesnější data, protože kombinuje informace z různých satelitů z různých zemí. Na druhou stranu, GPS je specifický poskytovatel dat, kontrolovaný a spravovaný vládou USA.

Závěr

GPS je typ GNSS a byl prvním globálním navigačním satelitním systémem. Obecně se GPS často používá k popisu satelitního navigačního systému. Oba jsou si podobné v tom, jak fungují, ale liší se ve svém pracovním stylu.

GNSS a GPS se používají v mnoha oblastech, kde jsou potřeba přesné a nepřetržitě dostupné informace o čase a poloze, jako je doprava, námořní navigace, mobilní komunikace, zemědělství, atletika a mnoho dalších.

Mohlo by vás také zajímat informace o nejlepším softwaru pro změnu polohy GPS pro zařízení iOS.