سیستم ناوبری ماهواره ای GLONASS چیست؟

سیستم ماهواره‌ای ناوبری روسی GLONASS؛گلوناس (GLONASS) مخفف عبارت روسی Globalnaya Navigazionnaya Sputnikovaya Sistema به معنی سیستم ماهواره‌ای ناوبری جهانی است که برای استفاده‌های نظامی و غیرنظامی در دسترس می‌باشد. این سیستم قادر به مشخص کردن موقعیت و سرعت در آن واحد (بلا درنگ) است و تفاوت اصلی آن با سیستم جی‌پی‌اس در این است که ماهواره‌های GPS از فرکانس‌های رادیویی یکسان استفاده می‌کنند و کدهای متفاوتی برای ارتباط برقرار کردن دارند. درحالی‌که ماهواره‌های سیستم GLONASS کدهای یکسانی دارند، اما از فرکانس‌های متفاوتی استفاده می‌کنند و به ماهواره‌های روی یک مدار اجازه می‌دهند با هم ارتباط برقرار کنند. ما قبلا در یوفایندر سیستم جی‌پی‌اس را به‌صورت کامل به شما معرفی کرده‌ایم، اگر می‌خواهید اطلاعات بیشتری در مورد این سیستم داشته باشید پیشنهاد می‌کنیم مقاله “جی‌پی‌اس چیست” را مطالعه نمایید.

سیستم GLONASS از چه زمانی راه‌اندازی شد؟

در سال 1976، سیستم گلوناس توسط اتحاد جماهیر شوروی توسعه پیدا کرد و در نهایت در سال 1982، ماهواره‌های متعدد به‌وسیله موشک‌های روسی به مدار گلوناس اضافه شدند تا اینکه در سال 1995 میلادی سامانه گلوناس به طور کامل راه‌اندازی شد. در زمان ریاست‌جمهوری ولادیمیر پوتین در سال 2000، سیستم GLONASS دوباره نوسازی شد تا جایی که به عنوان پرهزینه‌ترین برنامه سازمان فضایی روسیه لقب گرفت. سیستم GLONASS، تا سال 2010، خاک روسیه را به طور کامل پوشش می‌داد. اما در حال حاضر قادر به تحت پوشش قراردادن کل کره زمین است؛ به همین دلیل، گلوناس تنها سیستمی است که می‌توان آن را با GPS ساخت کشور آمریکا مقایسه کرد.

گلوناس چگونه کار می‌کند و از چند ماهواره تشکیل شده است؟

سیستم GLONASS از چند بخش تشکیل شده که در بخش اول، وضعیت شما را نسبت به صورت‌های فلکی تشخیص و تعیین می‌کند. حداقل چهار ماهواره به گیرنده گلوناس اجازه می‌دهند موقعیت خود را به‌صورت سه‌بعدی محاسبه کند و با زمان سامانه همگام (سینک) شود. در بخش بعدی، گلوناس اطلاعات ماهواره‌ای را تبدیل به نقاط یکپارچه می‌کند.

هندسه صورت فلکی گلوناس (مجموعه 24 ماهواره این سیستم) تقریبا هر هشت روز یک‌بار تکرار می‌شود. دوره مداری هر ماهواره تقریبا 8/17 روز سیدری است به‌طوری‌که پس از هشت روز سیدری، ماهواره‌‌های گلوناس دقیقا 17 دور مداری خود را کامل می‌کنند. این ماهواره‌ها در مدارهای دایره‌ای شکل با شیب 64.7 درجه و شعاع مداری 19140 کیلومتری قرار دارند که 1060 کیلومتر کمتر از ماهواره‌های جی‌پی‌اس است.

بخش کنترل سیستم GLONASS شامل مرکز کنترل سیستم و شبکه‌ای از ایستگاه‌های ردیابی در سراسر روسیه است. بخش کنترلی گلوناس درست مانند سیستم جی‌پی‌اس، سلامت ماهواره‌ها را نظارت می‌کند، تصحیحات گذرا و همچنین تغییر ساعت ماهواره را باتوجه‌ به زمان گلوناس و UTC (زمان هماهنگ جهانی) تعیین و روزی دو بار اصلاحات را به روی ماهواره‌ها آپلود می‌کند. برای ارائه اطلاعات دقیق‌تر، پایگاه‌های سیستم ردیابی ماهواره‌ای گلوناس در کشورهای برزیل، چین، روسیه و قطب جنوب راه‌اندازی شده‌اند. داده‌های به‌دست‌آمده از این پایگاه‌ها توسط سامانه GLONASS تجزیه‌وتحلیل می‌شوند تا سیستم بتواند اطلاعات دقیق‌تری از موقعیت جغرافیایی و مختصات مورد نظر در اختیار کاربر قرار دهد.

یکی دیگر از مشخصات سیستم گلوناس این است که سیستم GLONASS دارای 24 ماهواره در 3 خط می‌باشد، درحالی‌که سیستم GPS ایالات متحده آمریکا با کمک 31 ماهواره در 6 خط اطلاعات را دریافت می‌کند. بااین‌حال، کیفیت و قدرت گلوناس در نحوه ارتباط و دریافت داده‌ها بهتر عمل می‌کند.

جی‌پی‌اس؛ رقیب سرسخت سیستم GLONASS

جی‌پی‌اس مخفف سیستم موقعیت‌یابی جهانی (Global Positioning System) است. GPS یک سیستم ناوبری رادیویی مبتنی بر فضا است که متعلق به ایالات متحده می‌باشد. سیستم GPS برای ارائه موقعیت جغرافیایی و همچنین زمان و اطلاعات به گیرنده‌های GPS در هر نقطه از کره زمین طراحی شده است. GPS به طور مستقل عمل می‌کند، اما با در اختیار داشتن اینترنت و امواج رادیویی می‌تواند بهتر و دقیق‌تر کار کند. هرکسی که گیرنده GPS داشته باشد به‌صورت رایگان می‌تواند از این سیستم استفاده کند.

GPS در سال 1973 راه‌اندازی شد و اولین ماهواره خود را در سال 1978 به فضا پرتاب کرد. در مجموع، 10 ماهواره GPS Block I بین سال‌های 1978 و 1981 پرتاب شد. ماهواره‌های سری Block II در سال 1989 به فضا پرتاب شدند و قادر به پخش بر روی دو فرکانس رادیویی باند L بودند. GPS’ Block II چندین سری توسعه از جمله Block IIA، IIR، IIR-M و IIF داشت. هر مجموعه‌ای از ماهواره‌ها بر اساس طرح‌ها و قابلیت‌های قبلی ساخته شده‌اند و در بلوک III به اوج خود می‌رسند. این نسل سوم از ماهواره‌های GPS با سیگنال‌های جدید سری Block IIIA و قدرت پخش بالاتر آغاز می‌شود. اولین ماهواره IIA 10 در سال 2018 به فضا پرتاب شد.

سیستم GPS که توسط نیروی هوایی ایالات متحده اداره می‌شود از 31 ماهواره تشکیل شده که به دور زمین می‌چرخند. بیش از 72 ماهواره تاکنون برای این سیستم به فضا پرتاب شده‌اند، اما همه آنها فعال نیستند. هدف اصلی GPS امکان ردیابی اشیا، وسایل نقلیه و افراد بدون تاثیر عواملی مانند آب‌و‌هوا است.

جی‌پی‌اس یا سیستم گلوناس؛ کدام یک بهتر است؟

تا آنجایی که به دقت موقعیتی مربوط می‌شود، جی‌پی‌اس بهتر از گلوناس عمل می‌کند. طرز کار موقعیت‌یابی ماهواره‌های گلوناس متفاوت است و به همین دلیل است که این سیستم در عرض‌های جغرافیایی بالا (منظور هرچه از به دو قطب نزدیک‌تر می‌شویم) بهتر عمل می‌کند. این موضوع کاملا منطقی است چرا که سیستم گلوناس در روسیه و برای اهداف نظامی و غیرنظامی این کشور به وجود آمده است. در ادامه به برخی از تفاوت‌های دیگر این دو سیستم اشاره می‌کنیم.

• در حال حاضر، GLONASS حداقل 24 ماهواره برای سیستم ناوبری دارد، درحالی‌که GPS دارای 31 ماهواره است که هدف نهایی آن 33 عدد می‌باشد.
• ارتفاع مداری در مورد ماهواره‌های گلوناس 19100 کیلومتر است، درحالی‌که برای GPS، حدود 20200 کیلومتر است.
• شیب مداری برای ماهواره‌های گلوناس 64.8 درجه است درحالی‌که برای GPS این میزان به 55 درجه می‌رسد.
• تا آنجایی که به تکمیل کردن یک دوره مداری مربوط می‌شود، ماهواره‌های جی‌پی‌اس زمان بیشتری نسبت به گلوناس نیاز دارند. برای GPS، این زمان 11 ساعت و 58 دقیقه در نظر گرفته شده، درحالی‌که برای ماهواره‌های سیستم GLONASS، زمان موردنیاز 11 ساعت و 13 دقیقه است.

اگرچه دقت جی‌پی‌اس به‌طورکلی بیشتر از سیستم گلوناس است (به جز ارتفاعات و مدارهای نزدیک قطب‌های شمال و جنوب)، اما اگر هر دو سیستم با هم استفاده شوند، مطمئنا دقت بهتری به کاربر ارائه می‌دهند. پس، ازآنجایی‌که بیشتر جمعیت جهان در عرض‌های جغرافیایی کم تا متوسط هستند، جی‌پی‌اس سیستم شناخته‌شده‌تری به نظر می‌رسد. بااین‌حال، گلوناس تا سال 2011 به‌عنوان یک سیستم ناوبری بین‌المللی در نظر گرفته نمی‌شد، اما با اضافه‌کردن چندین ماهواره و نوسازی سیستم اطلاع‌رسانی آن در سال‌های اخیر، بعید نیست که سیستم GLONASS به‌عنوان انتخاب اول اکثر کاربران تبدیل شود.

مقایسه نحوه کارایی GPS و GLONASS

GPS

مانند بسیاری دیگر از صورت فلکی GNSS، GPS شامل سه بخش اصلی است:

• بخش فضایی
• بخش کنترل
• بخش کاربر

بخش فضایی GPS شامل بیش از 30 ماهواره در مدار است که توسط نیروی فضایی ایالات متحده اداره و نگهداری می‌شوند. این ماهواره‌ها سیگنال‌های رادیویی را برای ایستگاه‌های کنترل و نظارت بر روی زمین و مستقیماً برای کاربرانی که به موقعیت‌یابی ماهواره‌ای بسیار دقیق نیاز دارند، پخش می‌کنند.

نیروی فضایی ایالات متحده همچنین بر بخش کنترل GPS نظارت دارد. این بخش، شامل ایستگاه‌های کنترل اصلی و کنترل پشتیبان، آنتن‌های زمینی اختصاصی و چندین ایستگاه مانیتور در سراسر جهان است. این ایستگاه‌ها برای اطمینان از سالم بودن ماهواره‌های GPS، گردش در مکان‌های صحیح و داشتن ساعت‌های اتمی دقیق کار می‌کنند. این ایستگاه‌ها برای سلامت کلی و دقت صورت فلکی GPS ضروری هستند.

نحوه عملکرد سیستم GPS

بخش کاربر شامل همه افرادی است که برای اندازه‌گیری PNT به ماهواره‌های GPS تکیه می‌کنند. از تلفن همراهی که مسیرها را ارائه می‌دهد تا وسایل نقلیه خودران که به دقت موقعیت‌یابی در سطح خط نیاز دارند. از یک کشاورز که مسیرهای کاشت و برداشت را سال‌به‌سال ردیابی می‌کند تا نقشه‌برداری از یک جنگل بارانی توسط پهپاد، بسیاری از برنامه‌ها از GPS برای موقعیت‌یابی و دقت بالا در سراسر جهان استفاده می‌کنند.

GLONASS

صورت فلکی GLONASS بسته به مکان خاص شما، دید خوبی را برای تعدادی از ماهواره‌ها فراهم می‌کند. این سیستم شامل چهار ماهواره حداقل است که به گیرنده گلوناس اجازه می‌دهد موقعیت خود را در سه بعدی محاسبه کند؛ دقیقا مشابه سیستم GPS

بخش فضایی GLONASS شامل 24 ماهواره است که در سه صفحه مداری و هشت ماهواره در هر هواپیما قرار دارند. هندسه صورت فلکی هر هشت روز یک بار تکرار می‌شود. سیگنال ماهواره GLONASS ماهواره را شناسایی می‌کند.

چه دستگاه‌هایی از GLONASS پشتیبانی می‌کنند؟

برخی از دستگاه‌های هوشمند، مانند ساعت‌های هوشمند یا تلفن‌های همراه، از GLONASS پشتیبانی می‌کنند؛ زیرا در ناوبری بسیار دقیق است. در حالی که نمی‌توانیم عدد قطعی ارائه کنیم، می‌دانیم که فناوری سیستم ناوبری جهانی در تمام نقاط جهان در دسترس است؛ به این معنی که می‌تواند در هر دستگاهی در هر نقطه از جهان استفاده شود و همچنان موثر باشد.

در لیست زیر می توانید تعدادی از دستگاه هایی که از Glonass پشتیبانی می کنند را مشاهده کنید:

• اپل واچ سری 7
• گارمین Fenix ​​6 Pro Solar
• Garmin Instinct 2
• گارمین فنیکس 7
• Garmin Fenix ​​7X
• Samsung Galaxy Watch 4
• آیفون 13
• آیفون 13 پرو
• آیفون 13 پرو مکس
• پیکسل 6
• پیکسل 6 پرو

سیستم ناوبری روسی گلوناس؛ یک جایگزین جذاب برای GPS

اکثر مردم جهان از GPS استفاده می‌کنند؛ بدون آنکه بدانند گزینه‌های دیگری هم دارند. سیستم ناوبری روسی به نام گلوناس رقیب سرسخت جی‌پی‌اس است. ماهواره‌های گلوناس پایین‌تر از ماهواره‌های GPS قرار دارند و مدت‌زمان کمتری برای چرخش به دور زمین نیاز دارند. با اینکه ماهواره‌های گلوناس محدوده دقت بهتری بین 4/5 تا 7 متر را ارائه می‌دهند، ممکن است گاهی اوقات ضعیف‌تر از جی‌پی‌اس عمل کنند.

اگر قرار باشد همه ما از یک سیستم ماهواره‌ای ناوبری جهانی به نام GPS استفاده کنیم، پس داشتن چندین سیستم ناوبری ماهواره‌ای چه دلیلی دارد؟ موقعیت جغرافیایی، دستگاهی که برای ناوبری استفاده می‌کنیم و هدف ما از استفاده از این سیستم‌ها، دقیقا همان چیزی است که باعث شده چندین سامانه ماهواره‌ای ایجاد شوند که هر کدام مزایای خاص خود را دارند.

سخن آخر

هر یک از این سیستم‌ها توسط دولت متفاوتی کنترل می‌شود. آن دولت می‌تواند هر کاری که می‌خواهد با سیستم ماهواره‌ای خود انجام دهد؛ به این معنی که ایالات متحده از نظر تئوری می‌تواند تصمیم بگیرد که GPS را به طور کامل از بین ببرد. به غیر از این دو سیستم، چین، هند و ژاپن نیز جایگزین‌های خود را دارند؛ اما آنها به اندازه گزینه‌های موجود در حال حاضر قابل اعتماد نیستند.

همچنین، فقط BeiDou چینی در سطح جهانی فعالیت می‌کند (NavIC هند و QZSS ژاپن فقط به صورت منطقه ای عمل می‌کنند.) با این حال، غیرنظامیان همیشه این اختیار را ندارند که از کدام سیستم ماهواره‌ای استفاده کنند. آمریکا یک مثال عالی برای این امر است زیرا FCC آنها به تمام گیرنده‌هایی که از سیگنال‌های غیر آمریکایی استفاده می‌کنند مجوز نمی دهد. 

در بیشتر موارد، شما نمی‌توانید انتخاب کنید که کدام سیستم ناوبری جهانی را می‌خواهید استفاده کنید. می‌توانید گلوناس را با GPS ترکیب کنید، اما به ندرت می‌توانید فقط از GLONASS یا فقط Galileo استفاده کنید. استفاده از ترکیب دو سیستم ماهواره‌ای مزایایی دارد. وقتی فقط از GPS استفاده می‌کنید، دستگاه شما می‌تواند بین 30 ماهواره مختلف برای مشخص کردن سیگنال شما انتخاب کند. اما وقتی از GPS با GLONASS یا Galileo استفاده می‌کنید، این تعداد ماهواره‌های قابل مشاهده تقریبا دو برابر می‌شود.