Jaký je rozdíl mezi satelitními navigačními systémy GPS a GLONASS?

Chytré mobilní telefony v sobě zpravidla obsahují GPS čip, jehož smyslem je určení polohy na základě družic tohoto systému. Novější mobily navíc deklarují podporu systému GLONASS. Víte ale, jaké jsou mezi těmito dvěma systémy rozdíly? Objasnit vám je může infografika a tento článek.

Co je GPS?

Asi každý někdy slyšel termín GPS a umí si představit jeho využití v civilním životě. GPS (anglicky „Global Positioning System“) je satelitní navigační systém pro měření vzdálenosti, času a určení polohy v globálním systému souřadnic WGS 84 pro libovolné místo na Zemi (s výjimkou polárních oblastí) s přesností do deseti metrů. Funguje téměř bez ohledu na počasí na Zemi, stejně jako v blízkosti planety. Systém je navržen, spuštěn a provozován americkým ministerstvem obrany a v současné době je k dispozici pro použití pro civilní účely. K jeho použití je potřeba navigace nebo jiné zařízení (např. telefon) s GPS přijímačem. Aktuálně je v tomto systému zapojeno 24+3 satelitů.

Co je GLONASS?

GLONASS je zkratka pro GLObální družicový NAvigační Systém (rusky „GLObalnaja NAvigacionnaja Sputnikovaja Sistěma“) – sovětský a později ruský satelitní navigační systém vyvinutý tamním ministerstvem obrany. Je určen pro rychlou navigaci pro neomezený počet uživatelů na zemi, na moři, ve vzduchu a okolním prostoru. Přístup k veřejně dostupnému signálu GLONASS je poskytován na jakémkoli místě na světě na základě prezidentského dekretu ruským i zahraničním spotřebitelům, a to bez nákladů a bez omezení. Jádrem systému je 24 satelitů pohybujících se ve třech oběžných rovinách se sklonem oběžných drah 64,8 stupňů ve výšce 19 100 km. Princip měření je podobný americkému navigačnímu systému GPS.

Trocha historie a něco z teorie

Stejně jako Internet má i GPS své kořeny v Department of Defense (DoD). Ten funguje na principu Dopplerova jevu a první specializovaný satelit byl poslán do vesmíru v roce 1978. Služba byla zveřejněna až v roce 1993. Celkem byly na orbitu vyneseny tři generace satelitů GPS.

GLONASS byl sovětskou reakcí na GPS a první družice byla vynesena na oběžnou dráhu v roce 1982. S pádem Sovětského svazu přišly rozpočtové škrty, které postihly i projekt GLONASS. Příslib modernizace přišel až roku 2001. Nyní je systém GLONASS v centru korupčního skandálu, neboť se ztratilo několik set milionů dolarů.

V případě obou systémů platí, že aby bylo možné přesně určit polohu, musí být z daného místa viditelné alespoň čtyři satelity. Protože ani jeden ze systémů není geostacionární, určuje počet družic a postavení orbit životaschopnost služby. Je zřejmé, že ideální by bylo mít nekonečný počet satelitů, aby byla zajištěna viditelnost ze všech přijímačů na světě za všech okolností. To ale není technicky ani finančně možné, protože cena jedné družice je 40 milionů eur bez nákladů na instalaci a provoz. Proto byl hledán kompromis mezi počtem družic a dostupností služby.

Rozdíly mezi GPS a GLONASS

Hlavní rozdíl mezi systémy GPS a GLONASS je v tom, že satelity GLONASSU nemají rezonanci s rotací Země, což jim poskytuje vysokou stabilitu. To znamená, že družice nevyžaduje žádné dodatečné korekce v průběhu celém aktivního života. Naopak nevýhodou ruského systému je výrazně kratší životnost satelitů.

Zatímco americké družice se pohybují na šesti orbitách, ruský GLONASS, stejně jako evropský systém Galileo, vystačí se třemi. GLONASS poskytuje vyšší přesnost na severní části planety, GPS odvádí dobrou práci na zbytku Země.

Výše uvedené parametry porovnává také následující infografika, v níž patrně nejzajímavějším srovnávaným kritériem je přesnost – ta se v případě GPS pohybuje mezi dvěma až čtyřmi metry, zatímco u GLONASSU je to 2,8 metrů.

Předpokládejme nyní, že přijímač ve vašem telefonu „vidí“ minimálně 4 satelity. Co teď? Satelity na obloze by nám byly k ničemu, pokud by na Zemi nepředávaly pravidelně svou pozici a přijímač by nebyl schopen ji dekódovat. Následující tabulka ukazuje některé z vlastností, týkajících se předávání těchto informací.

GPS tedy používá tři pásma a ke komunikaci využívá CDMA, zatímco GLONASS zahájil s FDMA se 25 kanály pro 24 družic a v novějších generacích byla přidána podpora CDMA. Všimněte si, že operační pásma jsou velmi podobná těm, která používá GPS. GPS je ale díky BOC modulaci schopna přenášet více symbolů za sekundu než GLONASS. Přijímače signálu GLONASS navíc musí dekódovat CDMA i FDMA signály, kvůli čemuž jsou větší a dražší.

Samozřejmě ideální je, pokud zařízení umí kombinovat signály z obou navigačních systémů – na stránkách oficiální podpory výrobce navigací Garmin doslova uvádí: „Přesnost a spolehlivost fungování navigačního přístroje je přímo závislá na příjmu signálu z družic, které obíhají okolo Země. Čím více družic je schopen navigační přístroj přijímat, tím lepší přesnosti a spolehlivosti (zejména v místech s omezeným výhledem na oblohu) dosahuje… V případě využití obou dostupných navigačních systémů má navigační přístroj možnost využívat dvojnásobného počtu družic – 24 družic GPS a 24 družic GLONASS. S možností využití dvojnásobného počtu družic má uživatel možnost dosáhnout vyšší přesnosti a lepší citlivosti zejména v místech s omezeným výhledem na oblohu.“

Zdroje: ChezaSite, The deltas blog, Garmin.