QZSS: что это, зачем нужно, как работает

В 2018 году японцы официально запустили в эксплуатацию собственную спутниковую навигационную систему под названием QZSS.

На первый взгляд, это должно быть что-то типа «японской GPS», однако при ближайшем рассмотрении всё оказывается несколько интереснее.

Постараемся разобраться, что это такое и чем отличается от проектов других стран.

Зачем это нужно

Любая национальная навигационная система в первую очередь преследует стратегические цели: чтобы у вероятного противника не возникло искушения «перекрыть кислород», лишив страну геопозиционирования.

Прецедентов более чем достаточно, хотя бы последняя выходка госдепа, в результате которой Huawei на ровном месте лишилась немалой части прибыли.

Однако в случае QZSS картина выглядит совершенно иначе.

Японцы вовсе не стремятся когда-нибудь в будущем устроить Штатам Перл Харбор - 2, поэтому эта навигационная система является дополнением к GPS, существенно повышающим точность геопозиционирования, вплоть до сантиметров.


Немаловажна и региональная специфика: жители городов Страны восходящего солнца живут в довольно-таки необычных условиях.

• Плотная многоэтажная застройка, вызванная дороговизной земли.
  
• Преобладающий гористый рельеф местности.
  

В совокупности это создает определенные проблемы работе GPS, например, когда человек находится на узкой улице, образованной небоскребами.

Не забываем и о том, что заявленная точность определения координат как у GPS, так и у ее аналогов (ГЛОНАСС, Beidou) на текущий момент составляет порядка десяти метров.

Когда-то это было очень много, но сегодня – откровенно недостаточно.

Как работает QZSS

Аббревиатура названия проекта расшифровывается как «Quasi-Zenith Satellite System», говоря по-русски – «квази-зенитная спутниковая система».

По своей сути он представляет так называемую систему дифференциальной коррекции, предназначенную для повышения точности основной навигационной системы.

Подобными проектами располагают и другие страны: у США это – WAAS, у России – СДКМ, у ЕС – EGNOS и так далее. Однако японцы использовали в QZSS несколько оригинальных решений, выделяющих ее среди конкурентов.


Система состоит из двух частей: спутниковой и наземной.

Первая представляет на текущий момент четыре сателлита, орбиты которых рассчитаны таким образом, чтобы образовывать асимметричную «восьмерку», меньшая часть которой находится над Японией, а большая – достигает Австралии.

В результате в любой момент времени по крайней мере один из спутников с точки зрения находящегося в Японии наблюдателя находится в зените, откуда, собственно, и произошло название.

Это позволяет игнорировать проблемы, связанные с рельефом и застройкой.

Чтобы понять роль наземной структуры, следует вспомнить принцип работы любой навигационной системы.

Он основывается на измерении скорости прохождения сигнала от спутника до пользователя с учетом соответствующего вектора.

Для этого требуется сверхточное определение времени, которое и транслируется со спутника, а затем сравнивается навигационным модулем устройства.

Однако на точность влияют природные и техногенные помехи.


Чтобы нивелировать их действие, требуется учитывать множество поправок, расчетом и ретрансляцией которых обратно на спутники и занимаются наземные станции.

В итоге погрешность определения координат уменьшается с нескольких метров до нескольких сантиметров.

Подобные системы давно перестали быть новинкой, моряки пользуются их аналогами уже давно, но вот проблему с глушением сигнала рельефом японцы решили в самом деле грамотно.

Что это дает конечным потребителям

На текущий момент времени – ничего, кроме морального удовлетворения от крутизны плодов технического прогресса. Подобные программы работают на перспективу, а она такова.

1. Транспортные дроны – уже не изобретение фантастов и футуристов, а вполне себе существующая реальность, пусть пока и не перешедшая в разряд повседневности.
   
   Со временем они будут доставлять грузы, отобрав кусок хлеба у курьеров. Очевидно, что точность геопозиционирования для них требуется ювелирная.
   
2. Беспилотные авто – еще один уничтожитель рабочих мест, теперь будут обездолены таксисты. С широким внедрением 5G интернета массово пойдут в серию и они.
   
   Причем точность и, самое главное, скорость определения координат для них едва ли не важнее, чем для дронов.
   

В заключение

Для жителей России QZSS представляет чисто академический интерес, ведь область ее действия ограничена географически расположением наземных станций.

Однако на текущий момент эта система коррекции считается более прогрессивной, чем ее аналоги и обеспечивает меньшую погрешность при определении местоположения.

Конкуренты пока отстают, однако перспективы настолько велики, что вскоре подобная точность появится и в других странах.