GLONASS

Rozbalit box

Obsah boxu

GLONASS (rusky ГЛОНАСС, Глобальная навигационная спутниковая система; transkripce: Globaľnaja navigacionnaja sputnikovaja sistema) je ruský globální navigační satelitní systém (GNSS). Jedná se o druhou plně funkční a globálně dostupnou satelitní navigaci na světě po americkém systému GPS (Global Positioning System). Systém je provozován Vzdušně-kosmickými silami Ruské federace a slouží jak pro vojenské, tak pro civilní účely.

Vývoj systému začal v Sovětském svazu v roce 1976. Po rozpadu SSSR čelil systém vážným finančním problémům, které vedly k jeho částečnému rozpadu. Od počátku 21. století však ruská vláda investovala značné prostředky do jeho obnovy a modernizace, což vedlo k dosažení plného globálního pokrytí v roce 2011. Moderní přijímače jsou dnes běžně vybaveny schopností přijímat signály z více systémů najednou (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou), což zvyšuje přesnost a spolehlivost určení polohy.

📜 Historie

Vývoj systému GLONASS byl oficiálně zahájen usnesením Ústředního výboru KSSS a Rady ministrů SSSR dne 1. prosince 1976. Cílem bylo vytvořit nezávislý vojenský navigační systém, který by sloužil potřebám sovětské armády, letectva i námořnictva a byl by ekvivalentem amerického systému GPS.

🛰️ Počátky a budování (1982–1995)

První satelit systému, označený jako Kosmos-1413, byl vypuštěn na oběžnou dráhu 12. října 1982. Následovaly další starty, které postupně budovaly orbitální konstelaci. Systém byl oficiálně uveden do provozu pro omezené použití v roce 1993. Plné orbitální konstelace 24 satelitů bylo poprvé dosaženo v roce 1995, což umožnilo plnohodnotné globální pokrytí.

📉 Úpadek po rozpadu SSSR (1996–2001)

Po rozpadu SSSR se Rusko potýkalo s hlubokou ekonomickou krizí, která se dramaticky projevila i na financování kosmického programu. Životnost prvních satelitů typu Uragan byla krátká (kolem 3 let) a nedostatek financí znemožňoval jejich včasnou náhradu. Počet funkčních satelitů na oběžné dráze začal rapidně klesat. V roce 2001 klesl počet aktivních družic na pouhých šest, což znemožňovalo efektivní využití systému i na území samotného Ruska.

🔄 Obnova a modernizace (2001–2011)

Na počátku 21. století, za vlády Vladimira Putina, byl schválen federální program na obnovu a modernizaci systému GLONASS. Do projektu byly investovány miliardy dolarů. Byly vyvinuty nové generace satelitů s delší životností a lepšími parametry:

• GLONASS-M (Uragan-M): Zavedeny od roku 2003, s prodlouženou životností na 7 let a vysíláním dvou civilních signálů.
• GLONASS-K (Uragan-K): První start v roce 2011. Jedná se o moderní satelity s životností 10-12 let, nižší hmotností a vysíláním nového civilního signálu v pásmu L3 s technologií CDMA, podobně jako GPS a Galileo.

Díky masivním investicím a úspěšným startům se podařilo v říjnu 2011 opět dosáhnout plné konstelace 24 funkčních satelitů a obnovit tak globální pokrytí.

⚙️ Technický popis

Systém GLONASS se skládá ze tří základních segmentů: kosmického, řídicího a uživatelského.

🛰️ Kosmický segment

Kosmický segment tvoří orbitální konstelace satelitů. V plném operačním stavu se skládá z 24 aktivních satelitů, které obíhají Zemi ve třech orbitálních rovinách. V každé rovině je 8 satelitů.

• Oběžná dráha: Střední kruhová dráha (MEO) ve výšce přibližně 19 100 km nad povrchem Země.
• Sklon dráhy (inklinace): Přibližně 64,8°. Tento vysoký sklon dráhy zajišťuje lepší pokrytí ve vysokých zeměpisných šířkách (polární oblasti), což je výhodné pro Rusko.
• Oběžná doba: Přibližně 11 hodin a 15 minut.

Na rozdíl od GPS, které používá pro všechny satelity stejnou frekvenci a odlišuje je pomocí kódů (CDMA), starší satelity GLONASS používají technologii frekvenčního dělení (FDMA). Každý satelit vysílá na mírně odlišné frekvenci. Novější satelity generace GLONASS-K a K2 již přecházejí na technologii CDMA, což usnadňuje jejich integraci do multi-GNSS přijímačů.

📡 Řídicí segment

Řídicí segment se skládá z pozemních stanic na území Ruska a v zahraničí. Jeho úkolem je monitorování stavu satelitů, určování jejich přesných drah (efemerid) a synchronizace jejich atomových hodin.

• Hlavní řídicí středisko: Nachází se v Krasnoznamensku nedaleko Moskvy.
• Monitorovací stanice: Jsou rozmístěny po celém Rusku a v několika spřátelených zemích, jako je Brazílie, Antarktida nebo Jihoafrická republika.

📱 Uživatelský segment

Uživatelský segment tvoří neomezený počet přijímačů, které zpracovávají signály ze satelitů a na jejich základě vypočítávají polohu, rychlost a přesný čas. Přijímač potřebuje přijmout signál z minimálně čtyř viditelných satelitů pro určení 3D polohy a času. Dnešní chytré telefony, automobilové navigace a další zařízení běžně obsahují čipy schopné přijímat signály GLONASS společně s GPS a dalšími systémy.

⚖️ Přesnost a spolehlivost

Přesnost systému GLONASS se v průběhu let výrazně zlepšila. Zatímco v 90. letech byla přesnost desítky metrů, po modernizaci systému se standardní přesnost pro civilní uživatele pohybuje kolem 2,8 metru. To je srovnatelné s přesností amerického systému GPS.

Pro vojenské účely je k dispozici přesnější, šifrovaný signál. Přesnost lze dále zvýšit pomocí diferenciálních systémů (DGNSS), jako je pozemní systém SDCM (System for Differential Correction and Monitoring).

Kombinace signálů z GLONASS a GPS (nebo jiných GNSS) v jednom přijímači výrazně zvyšuje spolehlivost a přesnost určení polohy, zejména v náročných podmínkách, jako jsou městské kaňony (mezi vysokými budovami) nebo v horských oblastech, kde je omezený výhled na oblohu.

🌍 Využití

GLONASS má široké spektrum využití v civilní i vojenské sféře.

• Vojenství: Navigace vojenských jednotek, letadel, lodí a ponorek. Navádění přesných zbraní a raket.
• Doprava: Letecká, námořní, silniční i železniční doprava. Systémy pro sledování vozidel (logistika), mýtné systémy (např. ruský systém Platon).
• Geodézie a kartografie: Přesné zaměřování bodů na zemském povrchu.
• Zemědělství: Precizní zemědělství pro optimalizaci osetí a hnojení.
• Záchranné složky: Lokalizace osob v tísni, koordinace záchranných operací.
• Osobní navigace: Chytré telefony, turistické navigace, chytré hodinky.
• Synchronizace času: Poskytování přesného časového signálu pro telekomunikační sítě, finanční trhy a energetické rozvodné sítě.

🤝 Srovnání s jinými systémy

GLONASS je jedním ze čtyř globálních navigačních satelitních systémů.

Systém	Provozovatel	Technologie kódování	Počet satelitů (nominální)	Výška orbity
GPS	Spojené státy americké	CDMA	24+	20 200 km
GLONASS	Rusko	FDMA / CDMA	24	19 100 km
Galileo	Evropská unie	CDMA	24+	23 222 km
BeiDou	Čína	CDMA	30 (globální konstelace)	21 528 km

Hlavní technický rozdíl staršího systému GLONASS oproti ostatním je použití FDMA, i když se od něj postupně upouští. Výhodou GLONASS je lepší pokrytí polárních oblastí díky vyššímu sklonu oběžných drah.

💡 Pro laiky

Představte si, že jste ztraceni v neznámém terénu a chcete zjistit, kde přesně jste. Systém GLONASS funguje jako soustava velmi přesných "majáků" na obloze.

1. Majáky na obloze: Kolem Země neustále obíhá 24 speciálních družic (satelitů). Každá z nich funguje jako velmi přesný maják. 2. Vysílání signálu: Každý satelit neustále vysílá rádiový signál, který obsahuje dvě klíčové informace: kde přesně se satelit v daný okamžik nachází a jaký je přesný čas odeslání signálu (měřený atomovými hodinami). 3. Váš přijímač (telefon): Váš chytrý telefon nebo navigace v autě má v sobě malou anténu a čip, který tyto signály zachytává. 4. Měření vzdálenosti: Přijímač porovná čas, kdy signál ze satelitu dorazil, s časem, kdy byl odeslán. Protože víme, jak rychle se rádiový signál šíří (rychlostí světla), dokáže z tohoto časového rozdílu spočítat, jak daleko je od daného satelitu. 5. Určení polohy: Aby zjistil vaši přesnou polohu na mapě, potřebuje přijímač znát vzdálenost od několika satelitů najednou.

   *   Se signálem z jednoho satelitu víte jen to, že jste někde na povrchu obrovské koule s tímto satelitem ve středu.
   *   Se signálem ze dvou satelitů se tyto dvě koule protnou a vytvoří kružnici. Jste někde na této kružnici.
   *   Se signálem ze tří satelitů se tyto tři koule protnou jen ve dvou bodech. Jeden je obvykle nesmyslný (např. vysoko ve vesmíru), takže přijímač ví, který je ten správný.
   *   Signál ze čtvrtého satelitu je potřeba pro zpřesnění času ve vašem přijímači (který nemá tak přesné hodiny jako satelity) a tím i pro zpřesnění polohy.

Když váš telefon používá GLONASS i GPS zároveň, vidí na obloze více "majáků", a proto dokáže určit vaši polohu rychleji, přesněji a spolehlivěji, i když je výhled na oblohu částečně zakrytý třeba budovami.

Šablona:Aktualizováno