Никто бы не стал тратить столько денег на создание спутниковых навигационных систем, если бы не потребность точного расчета траекторий полета для баллистических ракет.

Толчком к созданию систем спутниковой навигации послужил запуск Советским союзом 4 октября 1957 года первого искусственного спутника земли «ПС-1». Исследуя сигналы «ПС-1», ученые в США (группа под руководством директора лаборатории прикладной физики Ричарда Кершнера в Университете Джона Хопкинса) и СССР (группа под руководством Владимира Котельникова в Институте радиотехники и электроники АН СССР) обратили внимание, что благодаря эффекту Доплера при приближении спутника частота принимаемого сигнала увеличивается, а при удалении уменьшается. То есть, на основании этого наблюдения становилось возможным определение скорости и координат спутника. Но значительно важнее, что зная координаты и скорость спутника, становилось возможным определить собственные координаты на поверхности Земли.

Если вспомнить, что зарождение спутниковой навигации происходило в разгар холодной войны, то нет ничего удивительного, что первые образцы были предназначены исключительно для нужд министерств обороны СССР и США. Было важно знать точные координаты военных кораблей и подводных лодок для правильного расчета траектории полета запускаемых с них баллистических ракет.

Таким образом первой спутниковой навигационной системой стала запущенная в эксплуатацию американцами в 1964 году навигационная система NNSS (Navy Navigation Satellite System), более известная под названием TRANSIT, созданная на базе семи низкоорбитальных спутников. В 1967-ом СССР начинает развертывание в космосе собственной низкоорбитальной навигационной системы «Циклон».

Для гражданских потребителей спутниковая навигация стала доступна в 1967 году, когда сигнал американской системы TRANSIT стал предоставляться коммерческим пользователям. В СССР для нужд торгового морского флота в 1976-ом был разработан гражданский вариант навигационной системы «Циклон», получивший название «Цикада».

Однако все низкоорбитальные системы (высота орбиты порядка 1 тыс. км) имели серьезные ограничения при эксплуатации, в числе которых было длительное время, затрачиваемое на определение координат, недостаточная точность позиционирования (особенно для движущихся объектов) и отсутствие глобального покрытия.

Решить эти проблемы позволило использование другого принципа определения координат. Вместо измерения доплеровского сдвига частоты сигнала от спутника перешли к измерению времени прохождения сигнала. Первыми спутниками с прецизионными кварцевыми генераторами на борту стали запущенные в 1967 и 1969 годах американские спутники экспериментальной низкоорбитальной навигационной системы TIMATION. В 1973 году на базе программы TIMATION была начата работа над новой программой - NAVSTAR-GPS. При разработке NAVSTAR-GPS было решено отказаться от низкоорбитальных систем в пользу среднеорбитальных (высота орбиты порядка 20 тыс. км). На спутниках NAVSTAR-GPS уже были установлены не кварцевые, а квантовые генераторы частоты. При этом если раньше определение координат проводилось по сигналу одного спутника, находящегося в данный момент в пределах радиовидимости, то теперь развитие спутниковых навигационных систем пошло по сетевому прицепу, когда для определения координат необходим сигнал хотя бы от трех спутников системы. Это привело к многократному увеличению числа спутников, а следовательно, более длительному времени развертывания системы. Так, первый тестовый спутник NAVSTAR-GPS был запущен в 1974-ом, а закончена спутниковая группировка была лишь в 1993-ом, то есть почти через двадцать лет.

В СССР работа над системой ГЛОНАСС была начата позднее и первый спутник ГЛОНАСС был выведен на орбиту лишь в 1982 году. Однако это не помешало в один год с американцами (1993) официально принять ГЛОНАСС в эксплуатацию с орбитальной группировкой из 12 спутников. В декабре 1995-го количество спутников в ГЛОНАСС достигло 24. Но из-за развала СССР и недостаточного финансирования космической отрасли к 2001 году число работоспособных спутников на орбите сократилось до шести. На данный момент орбитальная группировка ГЛОНАСС состоит из 26 спутников. В течение этого года количество спутников будет увеличено до штатных 28, причем вновь выведенные спутники не только дополнят собой группировку, но и придут на замену отслужившим свой срок (всего планируется вывести семь спутников «Глонасс-К» и «Глонасс-М»).

Частичное использование NAVSTAR-GPS гражданскими пользователями стало возможным после указа президента США Рональда Рейгана, поводом для которого стал сбитый над территорией СССР в 1983 году «заблудившийся» корейский пассажирский самолёт. Правда, во избежание использования сигнала NAVSTAR-GPS не американскими военными его точность была занижена по специальному алгоритму. В 2000 году президент США Билл Клинтон отменил загрубление точности сигнала, поскольку алгоритм все равно уже был расшифрован.

Помимо России и США, собственные проекты по созданию спутниковых навигационных систем есть у Евросоюза и Китая. У Евросоюза это среднеорбитальная навигационная система Galileo, а у Китая высокоорбитальная (высота орбиты порядка 35 тыс. км) навигационная система COMPASS, также называемая Beidou-2 (в переводе с китайского Северный Ковш – имеется в виду созвездие Большой Медведицы). Правда, эти проекты находятся пока лишь на стадии разработки и их ввод в эксплуатацию в обозримом будущем не предвидится.

Если в работоспособности NAVSTAR-GPS никто не сомневается, то ГЛОНАСС в СМИ принято критиковать и за недостаточную точность, и за несопоставимую стоимость этого проекта в сравнении с GPS. Насчет стоимости я ничего говорить не буду, так как сейчас посчитать все деньги, потраченные за три десятка лет на ГЛОНАСС, видимо, уже невозможно. А вот о точности позиционирования ГЛОНАСС я бы хотел поговорить особо. Для начала замечу, что для определения своих координат на поверхности земли навигатору надо принимать сигналы минимум от трех спутников. Если будет сигнал от четвертого, то возможно будет определение высоты над поверхностью, что для автонавигации вовсе не обязательно. Однако чем от большего числа спутников навигатор принимает сигналы, тем выше точность определения координат.

Первые опыты по тестированию ГЛОНАСС в журнале "Мобильные Новости" были произведены весной 2008 года, когда стал доступен самый первый автомобильный навигатор с поддержкой ГЛОНАСС - Glospace SGK-70. Уже тогда навигатор позволял только на сигнале от спутников ГЛОНАСС без каких-либо проблем перемещаться по городу. Замечания были разве что по более длительному, чем у NAVSTAR-GPS, времени холодного и теплого старта. При этом орбитальная группировка ГЛОНАСС в то время состояла всего из шестнадцати работающих спутников.

Согласно нашим тестам, сейчас количество видимых навигатором спутников ГЛОНАСС достигает девяти, при этом непосредственно в позиционировании участвует от трех до семи спутников.

Несмотря на достаточное для уверенной навигации число видимых спутников ГЛОНАСС, все существующие ГЛОНАСС-навигаторы в равной степени хорошо умеют работать и со спутниками NAVSTAR-GPS. Навигатор может осуществлять позиционирование как по спутникам ГЛОНАСС, так и по спутникам NAVSTAR-GPS, но самое интересное в том, что возможно параллельное использование двух систем сразу. Таким образом, число спутников, на основании сигналов с которых происходит расчет местоположения навигатора, иногда может достигать пятнадцати! Это прежде всего дает возможность существенно поднять точность позиционирования, которая становится много выше, чем у каждой из систем по отдельности. Но главное здесь не точность, а стабильность работы, когда в зонах неуверенного приема одной системы навигации ее подстраховывает другая. И там, где навигаторы, использующие только GPS или только ГЛОНАСС, потеряли бы спутники, устройство, параллельно использующее обе системы, продолжало бы успешно функционировать.

На момент написания статьи на рынке было доступно всего пять устройств с поддержкой ГЛОНАСС.

Glospace SGK-70 (НИИ КП SGK-70)

Glospace SGK-70, по официальной версии, разработанный в ФГУП НИИ Космического приборостроения (и в дальнейшем выпускавшийся под маркой НИИ КП SGK-70), был помпезно анонсирован в конце 2007-го с ценой в 16 тысяч рублей. Однако реально увидеть его в продаже удалось лишь полгода спустя и уже по цене 22-28 тысяч. Интересно, что роль российских разработчиков в создании Glospace SGK-70 была сведена к минимуму, поскольку SGK-70 представляет собой ODM-модель одного из заводов юго-восточной Азии, в которой вместо 20-канального GPS-приёмника на базе чипсета SiRF Star III установлен не очень подходящий для автомобильных навигаторов ГЛОНАСС/GPS-приемник СН-4701 (Navior-24), разработанный в КБ НАВИС.

Этот же навигатор (но без ГЛОНАСС) у корейского завода покупали и другие компании, чтобы представить под собственными торговыми марками: CNS-Link CNS-7010, EasyGo 400, MyDean FX-1, Maqma NV701 и тд. Поскольку в корпус навигатора после установки ГЛОНАСС/GPS чипа аккумулятор и антенна уже не помещались, то последнюю сделали выносной с магнитным креплением на крышу автомобиля. И если с необходимостью каждый раз при отправлении в путь выкидывать антенну на крышу еще можно было смириться, то отсутствие у навигатора встроенного аккумулятора приводило к его полному отключению и последующему холодному старту при каждом повороте ключа в замке зажигания автомобиля. Помимо этого навигатор имел винтовое крепление к держателю на лобовое стекло, из-за чего на его подготовку к работе уходило несколько минут. При всех этих недостатках Glospace SGK-70 все-таки умудрялся исправно ловить сигналы от спутников как ГЛОНАСС так и GPS, о чем свидетельствуют наши тесты, опубликованные в журнале еще летом 2008-го.

РИРВ НТ-1813

Вторым на рынке навигатором с поддержкой ГЛОНАСС стал РИРВ НТ-1813 . В отличие от предыдущего навигатора, РИРВ НТ-1813 - действительно полностью российская разработка. Название навигатора представляет собой аббревиатуру института, в котором он был создан - ОАО "Российский институт радионавигации и времени". Впервые этот навигатор был показан публике в мае 2009 года на международной выставке NAVITECH-EXPO’2009 под рабочим названием «Пользователь 2.5».

РИРВ НТ-1813 имеет собственное лицо и не похож ни на один из существующих навигаторов. Помимо отличного приема сигнала со спутников ГЛОНАСС и NAVSTAR-GPS, он может похвастаться вертикальной ориентацией дисплея, длительным временем работы от аккумулятора и рекордно коротким временем подготовки к работе. Вертикальная ориентация дисплея – уникальное явление для рынка автомобильных навигаторов. При этом именно в вертикальном положении на дисплее может отображаться больший участок линии маршрута (почему это очевидное наблюдение не находит воплощения в навигаторах других производителей, мне не очень понятно). Что касается скорости подготовки навигатора к работе, то здесь есть маленькая хитрость. Навигационная система, будучи единожды запущенной, при переходе в основное меню навигатора не закрывается, как это происходит в других навигаторах, а остается работать в фоновом режиме. Благодаря чему последующие ее запуски занимают порядка секунды против десятков секунд и даже минут на других устройствах. Но и это не все. При нажатии кнопки выключения РИРВ-НТ1813 не отключается, а переходит в спящий режим, благодаря чему время его подготовки к работе при последующих включениях занимает ту же секунду с небольшим. В спящем режиме навигатор тратит довольно мало энергии, по крайней мере в процессе нашего тестирования даже через 10 дней простоя заряд его аккумулятора если и уменьшился, то совсем незаметно. Заряда штатного аккумулятора (возможна установка аккумулятора повышенной емкости) хватает на пять часов работы, что почти в два раза выше, чем у большинства навигаторов. Помимо этого, навигатор умеет показывать видео, отображать электронные книги на своем дисплее и воспроизводить музыку. Последняя маленькая фишка РИРВ НТ-1813 - это сверхточный индикатор заряда аккумулятора, который состоит не, как обычно, из трех делений, а из двадцати!!!

СИРИУС - АСН 201

ГЛОНАСС/GPS-навигатор СИРИУС - АСН 201 разработан в ОАО "Ижевский радиозавод" и был впервые анонсирован в октябре 2009-го. СИРИУС - АСН 201 выполнен в привычном дизайне и, если бы не поддержка ГЛОНАСС, то не отличался бы от обычных GPS-навигаторов. Это и понятно, так как корпус и начинка навигатора разработаны в Южной Корее, а в России в него вставлен навигационный приемник МНП-М3, созданный непосредственно в ОАО "Ижевский радиозавод».

СИРИУС - АСН 201 - довольно крупный навигатор, диагональ его дисплея составляет 7 дюймов, как и у Glospace SGK-70. Но, в отличие от SGK-70, у него есть собственный Li-Ion-аккумулятор и встроенная антенна. Цена у него тоже более приемлемая: она составляет порядка 12 тысяч рублей. Из интересных особенностей у СИРИУС - АСН 201 есть разве что пульт дистанционного управления. По современным меркам прочие технические характеристики этого навигатора скромны: процессор 400 МГц, дисплей с разрешением 480х272, операционка Microsoft WinCE 5.0, собственной памяти нет, а SD-карты поддерживаются только объемом до 4 Гб. В аппарате есть видеоплеер, браузер для просмотра фотографий, аудиоплеер, FM-передатчик и возможность подключения внешних источников сигнала через разъем AV-IN.

Lada Priora и Kalina

Проект "ГЛОНАСС на Ладах" стартовал еще в 2008 году. Были выставки и анонсы планов ОАО «АвтоВАЗ» по выпуску модификаций Lada Priora (комплектации "Норма", "Люкс") со встроенным ГЛОНАСС/GPS-навигатором, позднее было объявлено и о аналогичных планах по поводу Lada Kalina ("Люкс", "Супер-Люкс"). Однако первая партия Lada Kalina с ГЛОНАСС/GPS-навигатором в количестве полусотни штук сошла с конвейера только в марте этого года. Она предназначена исключительно для тест-драйвов и демонстрации потенциальным покупателям официальными дилерами ОАО «АвтоВАЗ». В случае с Lada Kalina наличие встроенного навигатора ГЛОНАСС/GPS увеличивает ее стоимость на 13 тысяч рублей. Дисплей навигатора расположен на приборной панели, и помимо навигационной программы на него можно вывести температуру за бортом автомобиля, показания одометра, показания бортового компьютера.

Навигатор для LADA Kalina разработан научно-производственным предприятием «Итэлма», а в качестве ГЛОНАСС/GPS-модуля используется навигационный приемник ГеоС-1М, разработанный КБ «ГеоСтар навигация».

Серийный выпуск Lada Priora со встроенным ГЛОНАСС/GPS-навигатором пока не начат.

МТС Glonass 945

1-го апреля компания МТС объявила о старте продаж смартфона МТС Glonass 945 на базе операционной системы Android, поддерживающего ГЛОНАСС и GPS. МТС Glonass 945 стал первым в мире смартфоном, способным использовать для навигации не только NAVSTAR-GPS, но и ГЛОНАСС. Стоимость МТС Glonass 945 на сайте оператора с тарифным планом МТС составляет 10 490 рублей, а без него 10 990 рублей. Смартфон выпускается для МТС китайской компанией ZTE Corporation. Этот же смартфон ZTE Corporation выпускает для оператора Vodafone под маркой Vodafone 945, а также под собственной маркой ZTE VF945. Разумеется, у этих моделей нет поддержки ГЛОНАСС, но зато у них имеется 5-мегапиксельная камера с LED-вспышкой. Для реализации поддержки в аппарате ГЛОНАСС компании ZTE пришлось дополнить аппарат антенной, способной принимать сигнал и ГЛОНАСС, и GPS, а также доработать софт.

Вообще компанией Qualcomm выпускаются два чипсета с поддержкой ГЛОНАСС: это MSM7230, используемый в смартфоне МТС, и чипсет QCS 6295 для платформы Brew Mobile. Процессоры Qualcomm MSM7230 широко используются производителями смартфонов, но кроме ZTE Corporation никто из них пока не реализовал поддержку ГЛОНАСС.

Поскольку МТС Glonass 945 - это смартфон, то он имеет выход в Интернет, что, в свою очередь, означает, что он является единственным устройством с ГЛОНАСС, имеющим возможность загружать информацию о пробках (у всех остальных ГЛОНАСС-навигаторов возможности выхода в Интернет нет). МТС Glonass 945 поставляется с предустановленной off board (карты подгружаются по мере необходимости через сеть GPRS) навигационной системой «МТС Навигатор», позволяющей прокладывать маршруты с учётом пробок. Но пользователь сам может установить любую навигационную систему (например, "Навител", "Сити ГИД" или "Пригород").

Перспективные модели и разработки

В числе самых ожидаемых ГЛОНАСС-навигаторов находится модель Explay GN-410, анонсированная в начале весны. Планировалось, что модель появится на прилавках в начале апреля, но на момент написания статьи продажи так и не начались. Explay GN-410 обещает стать самым доступным устройством с поддержкой ГЛОНАСС и GPS, поскольку его цена будет на уровне GPS-навигаторов схожей функциональности, то есть, где-то в районе пяти тысяч рублей.

Если не считать поддержки ГЛОНАСС, то Explay GN-410 является типичным навигатором среднего уровня: обладает 5-дюймовым TFT-дисплеем, встроенной памятью объемом 4 Гб, может воспроизводить также видео - и аудиофайлы.

О своих планах по выпуску ГЛОНАСС-навигаторов заявили и другие производители, правда, конкретных моделей, как и их технических характеристик, названо не было.

ЗАО «Конструкторское бюро навигационных систем» (ЗАО «КБ НАВИС») занимается разработкой модулей ГЛОНАСС/GPS, которые могут быть использованы как во встраиваемых в автомобиль навигаторах, так и в обычных с креплением через держатель с присоской на лобовое стекло. Модуль Navior-24 (СН-4701) от «КБ НАВИС» использовался, кстати, еще в Glospace SGK-70.

Сейчас линейка ГЛОНАСС/GPS модулей «КБ НАВИС» насчитывает четыре модели. Это также одноплатный миниатюрный 24-канальный навигационный приемник СН-4706 плюс модули для авиционного и морского применения. Для автомобильных навигаторов компания готовит к выпуску чипсет серии NV08C, навигаторы на основе которого имеют шанс появиться уже в третьем квартале этого года. Чипсеты ГЛОНАСС/GPS также разрабатывает КБ "ГеоСтар навигация" (входит в группу "М2М телематика"), которые используются, в частности, в ГЛОНАСС-трекерах компании "М2М телематика", а также автомобилях LADA, как уже было упомянуто выше. Для портативных автомобильных навигаторов компания готовит к выпуску чипсет ГеоС-2.

Не отстают и производители чипов из юго-восточной Азии, в числе которых находится тайваньская компания SkyTraq и китайская Unicore Communications (у нее трехсистемный приемник UB330, поддерживающий сигналы ГЛОНАСС, NAVSTAR-GPS и Beidou).

В Китае появились и псевдо-навигаторы с поддержкой ГЛОНАСС, в которых он хотя и заявляется производителем, но на деле отсутствует. В приложении, отображающем карту видимых навигатором спутников, отображаются как спутники ГЛОНАСС, так и GPS, но в случае со спутниками ГЛОНАСС это лишь их имитация. При вскрытии навигатора там вместо чипсета, поддерживающего работу ГЛОНАСС, и антенны, способной принимать сигналы от спутников ГЛОНАСС, обнаруживается лишь стандартный чипсет GPS и столь же обычная антенна.

Заплатите за отсутствие ГЛОНАСС

В рамках развития системы ГЛОНАСС правительство Российской федерации планирует ввести пошлины на импорт мобильных телефонов и коммуникаторов c функцией GPS - навигации, а также навигаторов, не оснащенных поддержкой ГЛОНАСС. Окончательное решение по этому поводу должно быть принято до конца этого года, а размер пошлины может составить до 25 процентов от рыночной стоимости устройств.

По приведенным выше примерам видно, что пока даже дополнительная наценка в 25 процентов не сделает устройства с поддержкой ГЛОНАСС равными по цене своим GPS - аналогам, поскольку в большинстве случаев поддержка устройством ГЛОНАСС увеличивает его цену как минимум вдвое. Конечно, в большинстве случаев виной тому малые размеры партий навигационных устройств, поддерживающих ГЛОНАСС. И возможно, что когда одновременная поддержка ГЛОНАСС и GPS станет нормой не только для навигационных устройств в Российской федерации, но и для всего мира, то и наценка за ГЛОНАСС перестанет существовать.

Текст: Игорь Волков