เพื่อเข้าใจ GNSS (Global Navigation Satellite Systems) ควรทราบความสัมพันธ์ระหว่าง GNSS และ GPS ก่อน วิธีที่ดีที่สุดในการสรุปแนวคิดคือ ระบบตำแหน่งทั่วโลก (GPS) เป็นเพียงส่วนหนึ่งที่สนับสนุนของเครือข่าย GNSS เท่านั้น ในขณะที่ GPS มีความสำคัญต่อ GNSS มีอีก 4 กลุ่มดาวที่ประกอบระบบ GNSS ทั้งหมด หนึ่งฟังก์ชันหลักของการมีระบบหลายระบบ (กลุ่มดาว) คือ สร้างความมั่นคงมากขึ้นในกรณีที่หนึ่งในกลุ่มดาวกลายเป็นไม่เชื่อถือได้หรือไม่สามารถทำงานในเงื่อนไขบางอย่าง
กลุ่มดาว GNSS 5 ได้ถูกพัฒนาโดยรัฐบาลแต่ละประเทศและสหภาพยุโรปตามลำดับ:
- สหรัฐอเมริกา (GPS)
- QZSS (ญี่ปุ่น)
- BEIDOU (จีน)
- GALILEO (สหภาพยุโรป)
- GLONASS (รัสเซีย)
1. GPS
GPS เป็นระบบ GNSS แรกที่เริ่มต้นในปี 1978 และเป็นพร้อมใช้งานทั่วโลกเต็มรูปแบบในปี 1994 GPS ถูกนำเสนอเพื่อใช้เป็นระบบนำทางทางทหารอิสระหลังจากกรมกลาโหมกันของสหรัฐอเมริการู้ค่าความสำคัญของเทคโนโลยี ระบบถูกสร้างขึ้นเพื่อให้ความแม่นยำสูงและมีความปลอดภัยสูงต่อเสียงรบและการรบกวนจากศัตรูของสงคราม GPS ถูกเปิดเผยครั้งแรกโดยคำสั่งปฏิบัติการจาก Reagan เมื่อปี 1983
GPS ทำงานในส่วนหนึ่งของสเปกตรัมวิทยุระหว่าง 1 และ 2 กิกะเฮิร์ตซ์ ที่เรียกว่าแถบ L ได้ถูกเลือกเนื่องจากเหตุผลหลักต่อไปนี้:
- ความล่าช้าจากไอออโนสเฟรริกมีค่ามากกว่า
- การออกแบบเสาอากาศสามารถทำได้ง่ายขึ้น
- ผลของสภาพอากาศต่อการกระจายสัญญาณ GPS จะถูกลดลง
หลังจากเป็นระบบ GNSS แรก GPS ยังคงเป็นระบบนำทางที่แม่นยำที่สุดทั่วโลกในปัจจุบัน ดาวเทียม GPS ล่าสุดใช้นาฬิการูบิเดียมและซิงโครไนส์กับนาฬิกาซีเซียมภายใต้ดินเพื่อความแม่นยำมากยิ่งขึ้น
2. QZSS
QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) เป็นระบบดาวเทียมภูมิศาสตร์ญี่ปุ่นที่เรียกว่า "GPS ของญี่ปุ่น" บางครั้ง
QZSS ใช้ดาวเทียมจีโอสเทชันและสามดาวใน QZO ที่มีระเบียบรูปร่างเป็นตัวแปลงรูปแปดที่มีความไม่สมมาตรระหว่างทิศเหนือและทิศใต้
ระบบเวลารุ่นแรกของ QZSS (TKS) จะใช้นาฬิการูบิเดียมและจะพกระบบซิงโครไนซ์นาฬิกาคริสตัลทดลองพื้นฐาน TKS (Time Keeping System) เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ไม่ต้องการนาฬิกาอะตอมบอนด์บนเรือและใช้งานอยู่แล้วโดยระบบดาวเทียมนำทางรวมถึง GPS, GLONASS และ Galileo ซึ่งทำให้ระบบสามารถทำงานอย่างเต็มประสิทธิภาพเมื่อดาวเทียมอยู่ในการติดต่อโดยตรงกับสถานีพื้นดิน ซึ่งเป็นทางออกที่ดีสำหรับกลุ่มดาวเทียม QZSS
QZSS เข้ากันได้กับ GPS ซึ่งเป็นคุณสมบัติสำคัญเพื่อให้มีดาวเทียมเพียงพอสำหรับความมั่นคงด้วยการตำแหน่งที่แม่นยำสูง
3. BeiDou
BEIDOU เป็นระบบนำทางดาวเทียมจีนที่ประกอบด้วยดาวเทียมสามชุดแยกกัน คือ BeiDou-1 และ BeiDou-2 และ BeiDou-3
BeiDou-1
ระบบทดลองนำทางดาวเทียม BeiDou-1 สร้างขึ้นในปี 2000 โดยใช้ดาวเทียมเพียงสามตัวเท่านั้น มีความสามารถในการนำทางและความครอบคลุมจำกัด ใช้งานหลักในจีนและภูมิภาคใกล้เคียงและสิ้นสุดลงในปลายปี 2012
BeiDou-2
BeiDou-2 (COMPASS) เป็นรุ่นที่สองของระบบซึ่งเริ่มให้บริการในเดือนธันวาคม 2011 ด้วยการใช้งานบางส่วนของ 10 ดาวเทียม ระบบนี้ได้ให้บริการลูกค้าในภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกตั้งแต่ปี 2012
BeiDou-3
ระบบรุ่นที่ 3 ชื่อ BeiDou-3 เริ่มใช้งานในปี 2015 มีเป้าหมายในการครอบคลุมระดับโลกการติดตั้งเสร็จสมบูรณ์ในปี 2020 ทำให้มีความสามารถในการค้นหาและช่วยเหลือด้วยตัวรับสัญญาณบนระบบ
4. Galileo
GALILEO เป็นระบบ GNSS ของยุโรปที่ออกแบบมีความเข้ากันได้กับ GPS และ GLONASS และเริ่มให้บริการในเดือนธันวาคม 2016
ระบบรับสัญญาณของระบบใช้ "ระบบอ้างอิง GALILEO" เพื่อติดตามตำแหน่งดาวเทียมโดยการใช้หลักการการตีความทางสามเหลี่ยม
โดยรวมแล้ว ระบบ Galileo ประกอบด้วยส่วนหลัก 3 ส่วน คือ อวกาศ บก และผู้ใช้
- ส่วนอวกาศทำหน้าที่ในการสร้างและส่งสัญญาณโค้ดและเฟสแครร์ภายในโครงสร้างสัญญาณ Galileo นอกจากนี้ยังเก็บข้อมูลการนำทางและส่งสัญญาณข้อมูลการนำทางที่ถูกส่งโดยส่วนบก
- ส่วนบกควบคุมกลุ่มดาวเทียมทั้งหมดรวมถึงบริการนำทางและการแจกจ่ายบริการ ส่วนใหญ่ของส่วนบกประกอบด้วย:
- สองศูนย์ควบคุมบนบก (GCC)
- เครือข่ายเทเลเมตรี
- สถานีติดตามและควบคุม (TT&C)
- เครือข่ายสถานีส่งสัญญาณภารกิจ (ULS)
- เครือข่ายสถานีเซ็นเซอร์ Galileo (GSS)
- ส่วนผู้ใช้ประกอบด้วยตัวรับ GALILEO ซึ่งมีวัตถุประสงค์หลักในการติดตามพิกัดของกลุ่มดาวเทียมและให้บริการเวลา โดยทำเช่นนี้พวกเขาจะได้รับสัญญาณ Galileo วัดระยะทางเทียมและทำสมการการนำทาง
5. GLONASS
GLONASS เป็นระบบตำแหน่งพิกัดดาวเทียมของรัสเซียซึ่งเริ่มการพัฒนาในปี 1976 ภายใต้สหภาพโซเวียต ตั้งแต่เริ่มต้นมีทั้งหมด 5 เวอร์ชัน:
- GLONASS (1982)
- GLONASS-M (2003)
- GLONASS-K (2011)
- GLONASS-K2 (2015)
- GLONASS-KM (2025 - อยู่ในช่วงวิจัย)
GLONASS ช่วยในการติดตามตำแหน่งด้วยฟังก์ชันพื้นฐานเดียวกับ GPS แต่มีคุณสมบัติเพิ่มเติมโดยเฉพาะสำหรับสมาร์ทโฟน การนำทางตามขั้นตอนและข้อมูลการจราจรแบบเรียลไทม์เป็นตัวอย่างของการใช้ประโยชน์เพิ่มเติมที่มีให้กับ A-GLONASS และเชื่อมั่นอย่างมากกับเสาโทรศัพท์เซลล์ในการดำเนินการเพื่อติดตามตำแหน่งอย่างรวดเร็วและแม่นยำ
GLONASS และ GPS GNSS แตกต่างกันอย่างไร?
ระบบ GPS ของสหรัฐใช้ดาวเทียม 31 ดวงในขณะที่ GLONASS มี 24 ดวง ระบบ GPS ของสหรัฐมีความแม่นยำเล็กน้อยกว่า GLONASS และดำเนินการที่ความถี่ต่ำกว่า นี่หมายความว่า GPS ให้เครือข่ายที่แข็งแรงกว่าให้แก่ผู้ใช้และไม่มีการตัดสินให้ GLONASS แต่เพราะเครือข่ายที่แข็งแรงมากกว่า GLONASS ทำให้ GLONASS มักถูกใช้เป็นตัวสำรองของ GPS เมื่อสัญญาณหายไป