Навигация кажется магией: телефон показывает точку на карте, автомобиль ведёт по маршруту, курьер едет на велосипеде, а самолёт держит курс. И всё это — без проводов, вышек и прямой видимости. Но в основе магии лежит физика: спутники далеко, сигнал слабый, а приёмник на земле должен вытащить из шума точное время.
Из-за этой хрупкости навигацию можно нарушить. Причём достаточно создать помехи на нужных частотах — и позиционирование начинает ошибаться или пропадает вовсе.
Спутники не показывают место, они дают время
Спутник не сообщает телефону: «ты сейчас вот здесь». Он делает другое: постоянно передаёт очень точное время (по своим атомным часам) и говорит, где сам находится на орбите в этот момент. Телефон ловит этот сигнал и пытается понять, насколько он “опоздал”. Представьте, что спутник — это человек, который хлопнул в ладоши, а вы услышали хлопок позже. Если вы знаете, когда хлопнули, и понимаете, на сколько секунд звук (или радиосигнал) “задержался”, вы можете оценить расстояние.
Но есть нюанс: у телефона нет атомных часов, поэтому он не может идеально точно сказать: «я принял сигнал в 12:00:00.000000». Вместо этого он использует хитрый приём. Сигнал спутника содержит специальный повторяющийся “рисунок” — как штрих-код. Телефон держит у себя такой же “штрих-код” и сдвигает его по времени, пока рисунки не совпадут. По величине этого сдвига телефон понимает, как долго сигнал летел. А зная время полёта, можно получить расстояние до спутника.
Дальше телефон делает то же самое сразу с несколькими спутниками. И одновременно решает две задачи:
- где он находится (координаты),
- насколько “спешат или отстают” его собственные часы.
Вот почему обычно нужно минимум 4 спутника: три помогают найти точку в пространстве, а четвёртый — исправить ошибку времени телефона, чтобы всё сошлось.
Трилатерация: как координаты рождаются из расстояний
Если у вас есть расстояние до одного спутника, вы находитесь где-то на сфере вокруг него. До двух — на пересечении сфер (кольцо). До трёх — на двух точках. Четвёртый спутник нужен, чтобы снять неоднозначность и одновременно поправить ошибку времени приёмника.
Поэтому в реальности качественное позиционирование — это минимум четыре спутника. А для стабильности и точности — больше. Именно так навигатор получает широту, долготу и высоту.
GPS и ГЛОНАСС: в чём разница и почему их комбинируют
Для понимания масштаба систем полезно знать и численность группировок.
На орбите системы GPS в штатном режиме находится около 30–32 спутников. Минимально для глобального покрытия достаточно 24, но дополнительные аппараты нужны для резервирования, повышения точности и замены тех, что выходят из строя.
У ГЛОНАСС номинальная группировка — 24 спутника, распределённых по трём орбитальным плоскостям. На практике их число может немного меняться из‑за замены аппаратов и технического состояния и секретности.
GPS — американская глобальная система навигации. ГЛОНАСС — российская. С точки зрения пользователя принцип одинаков: спутники транслируют время и орбитальные данные, приёмник измеряет задержку и вычисляет положение.
Отличия — в деталях:
— у систем разные орбитальные параметры и группировка спутников;
— различаются методы разделения сигналов и частотные планы;
— по-разному устроены навигационные сообщения.
На практике это приводит к простому эффекту: если ваш приёмник умеет работать с несколькими системами сразу (GPS + ГЛОНАСС, а также часто Galileo и BeiDou), он видит больше спутников и точнее определяет положение и теряет связь.
Почему сигнал такой слабый, что его можно заглушить?
Спутники находятся на тысячах километров от Земли. За это время сигнал рассеивается, проходит через атмосферу и приходит к приёмнику очень слабым. Его можно сравнить с шёпотом на шумной улице.
Приёмник вытаскивает этот «шёпот» за счёт того, что знает форму сигнала и может накапливать данные, выделяя полезное из шума. Но если рядом появляется источник помех на тех же частотах — он просто перекрывает полезный сигнал.
Из-за этого навигация уязвима к двум типам проблем:
- Непреднамеренные помехи. Это могут быть неисправные усилители, помехи от оборудования, ошибки в радиоаппаратуре, иногда даже некачественные автомобильные устройства.
- Преднамеренное подавление. Когда помехи создаются специально, чтобы приёмник не смог зацепиться за спутники.
Как мы видим глушение
Глушение — это создание радиопомех в диапазоне, где работает навигация. Приёмник продолжает работать, телефон не выключается, но сигнал спутников становится недоступным.
Снаружи это выглядит так:
- точка на карте прыгает или уплывает
- навигатор теряет местоположение и пишет, что нет сигнала
- время фиксации спутников растягивается
- позиционирование переходит на приблизительные методы (например, по вышкам связи или Wi‑Fi)
Это не всегда ноль навигации. Часто пользователь видит, что координаты есть, но они неверные или нестабильные.
Зачем глушат навигацию и кому это может быть выгодно
Причины бывают разные — от вполне объяснимых до откровенно криминальных.
- Безопасность объектов. В некоторых районах могут подавлять навигацию, чтобы усложнить использование дронов или снизить точность наведения для потенциальных угроз.
- Военные и режимные зоны. Навигация — критическая инфраструктура. Вблизи важных объектов и в районах конфликтов глушение используют как элемент радиоэлектронной борьбы.
- Борьба с отслеживанием. Некоторые пытаются скрыть перемещения:
Например, водители с «серой» логистикой, или угонщики. - Ошибки и побочные эффекты. Иногда навигация падает потому что рядом работает мощное оборудование, которое создаёт помехи.
Спуфинг: когда не глушат, а подменяют реальность
Есть более тонкий сценарий, чем глушение: подмена навигационных данных. В этом случае приёмнику подсовывают сигнал, который выглядит как настоящий, но ведёт к ложным координатам. Для пользователя это опаснее, потому что всё выглядит нормально: спутники якобы есть, координаты считаются, но точка уезжает туда, куда её направили.
Небольшой парадокс навигации
Спутниковая навигация — это одновременно одна из самых массовых технологий на планете и одна из самых уязвимых. И всё же навигация продолжает развиваться: устройства учатся работать с несколькими системами, проверять и уточнять местоположение по другим источникам.