Супутникові системи навігації: GPS і аналоги

GPS — лише одна з кількох супутникових навігаційних систем. Пояснюємо, як працює супутникова навігація, чим відрізняються GPS, Galileo, BeiDou та регіональні системи, чому сучасний смартфон приймає сигнали одразу кількох угруповань і що таке глушіння й підміна сигналу.

Що таке глобальна навігаційна супутникова система

Глобальна навігаційна супутникова система (англ. Global Navigation Satellite System, GNSS) — це сукупність супутників і наземної інфраструктури, яка дає змогу будь-якому приймачу визначити свої координати, швидкість і точний час. «GPS» у побуті часто вживають як синонім GNSS, але насправді це назва лише американської системи.

Будь-яка така система складається з трьох частин:

• Космічний сегмент — угруповання супутників, які безперервно передають радіосигнали з точним часом і даними про свою орбіту.
• Наземний сегмент управління — станції, що стежать за супутниками, уточнюють їхні орбіти й годинники та завантажують на борт виправлені дані.
• Користувацький сегмент — приймачі: окремі навігатори, чипи в смартфонах, автомобілях, дронах, геодезичному обладнанні.

Додатково працюють системи доповнення: наземні станції та супутники, що передають поправки й підвищують точність, — наприклад, європейська EGNOS для авіації та інших користувачів у Європі.

Як приймач визначає координати

Кожен супутник передає сигнал із позначкою часу за бортовим атомним годинником. Приймач фіксує, коли сигнал надійшов, і за затримкою обчислює відстань до супутника — радіосигнал долає її зі швидкістю світла. Знаючи відстані до кількох супутників і їхні точні положення, приймач розв'язує геометричну задачу й знаходить свою точку в просторі.

Для трьох координат вистачило б трьох супутників, але годинник у телефоні значно менш точний за супутниковий. Тому потрібен щонайменше четвертий супутник: він дає змогу обчислити ще й похибку власного годинника приймача. Що більше супутників у полі зору й що краще вони розкидані по небу, то точніший результат.

Навігаційні системи використовують далеко не лише для маршрутів:

• навігація на суші, морі й у повітрі;
• геодезія, картографія, будівництво й точне землеробство;
• моніторинг транспорту й логістика;
• визначення місця під час екстрених викликів;
• синхронізація часу в мобільних мережах, енергосистемах і банківських розрахунках;
• спостереження за рухом земної кори й науку.

Глобальні та регіональні системи

Сьогодні працюють чотири глобальні системи й дві регіональні. Кількість супутників постійно змінюється — старі виводять з експлуатації, нові запускають, — тому в таблиці вказано дату даних.

Джерело: NAVCEN (Берегова охорона США), European GNSS Service Centre, BeiDou Navigation Satellite System, GPS World, презентація оператора ГЛОНАСС на тренінгу Токійського університету (січень 2025), qzss.go.jp, Business Today (відповідь уряду Індії в парламенті, 30.07.2026); перевірено 13.10.2026.

GPS

Американська система, яку розробило Міністерство оборони США; першого супутника запустили 1978 року. Базове угруповання — 24 орбітальні позиції в шести площинах на висоті близько 20 200 км; кожен супутник обертається навколо Землі двічі на добу. Цивільний сигнал безкоштовний для всіх користувачів у світі. Уряд США зобов'язується майже постійно підтримувати щонайменше 24 робочі супутники; фактично їх на орбіті більше.

Galileo

Європейська система, створена як цивільна, під управлінням Європейського Союзу. Початкові послуги вона надає з грудня 2016 року. Galileo першою у світі почала транслювати відкритий сигнал з автентифікацією навігаційних даних (OSNMA): він допомагає приймачу відрізнити справжній сигнал від підробленого. 24 липня 2025 року EUSPA оголосило початковий сервіс OSNMA робочим.

BeiDou

Китайська система розвивалася в три етапи: спершу обслуговувала Китай, з 2012 року — Азійсько-Тихоокеанський регіон, а з 2020 року стала глобальною. Особливість BeiDou — змішане угруповання: окрім супутників на середній навколоземній орбіті, вона має більше апаратів на високих геостаціонарних і нахилених геосинхронних орбітах, що поліпшує прийом у низьких широтах. Система також передає короткі текстові повідомлення.

Регіональні системи QZSS і NavIC

Японська QZSS не замінює GPS, а доповнює її: її супутники на квазізенітних орбітах довго висять майже над Японією, тож сигнал легше приймати серед хмарочосів і в горах. Індійська NavIC задумана як незалежна регіональна система, але через вихід старих супутників з ладу та невдалий запуск NVS-02 угруповання тимчасово не забезпечує самостійного позиціювання; Індія планує відновити його новими запусками.

Системи, що вже не працюють, і DORIS

Першою супутниковою навігаційною системою був американський Transit, що працював з 1960-х років до 1996 року й визначав місце за доплерівським зсувом частоти сигналу. Французьку DORIS іноді зараховують до навігаційних систем, але вона працює навпаки: передавачі стоять на Землі, а приймачі — на супутниках. Її використовують для точного визначення орбіт супутників і геодезії, а не для навігації користувачів.

Як смартфон використовує кілька систем

Більшість сучасних смартфонів мають багатосистемний приймач: він одночасно бачить супутники GPS, Galileo, BeiDou, ГЛОНАСС, а в Азії — ще й QZSS. Для користувача це дає відчутну різницю:

• Швидший старт. Що більше супутників у полі зору, то швидше приймач знаходить достатню кількість сигналів для першого визначення координат.
• Надійність у місті. Серед високої забудови частина неба закрита, а сигнали відбиваються від стін; додаткові супутники компенсують «сліпі» ділянки.
• Двочастотний прийом. Нові телефони приймають сигнали на двох частотах (наприклад, L1 і L5 у GPS, E1 і E5a у Galileo). Порівняння двох сигналів дає змогу виправити спотворення, які вносить атмосфера, і зменшити похибки від відбиттів.
• Допоміжні дані. Телефон завантажує через мобільний інтернет дані про орбіти супутників (A-GNSS), а в приміщеннях визначає місце за Wi-Fi та базовими станціями.

За даними уряду США, смартфон із GPS під відкритим небом зазвичай визначає місце з точністю до 4,9 м. Біля високих будівель, під мостами й деревами похибка зростає. Професійні двочастотні приймачі з поправками досягають сантиметрової точності.

Глушіння й підміна сигналу

Навігаційний сигнал на поверхні Землі дуже слабкий, тому його легко заглушити потужнішою перешкодою на тій самій частоті. Небезпечніша підміна (спуфінг): передавач імітує справжні супутники, і приймач «переконаний», що перебуває в іншому місці. Під час війни в Україні та в прилеглих регіонах і глушіння, і підміна стали поширеними. Ще 17 березня 2022 року Агентство ЄС з безпеки авіації (EASA) випустило бюлетень SIB 2022-02 про те, що глушіння та підміна сигналів GNSS посилилися в районах навколо зони конфлікту, і запропонувало авіаційним службам заходи для зменшення ризиків.

Що варто знати звичайному користувачеві:

• якщо мітка на мапі раптово «стрибає» на кілометри або показує неможливу швидкість, імовірно, це перешкоди, а не збій телефона;
• у містах телефон часто підтримує приблизну позицію за Wi-Fi і мобільною мережею, тому повністю навігація зникає рідко, але точність падає;
• для поїздок варто завантажувати офлайн-мапи й не покладатися лише на супутникову навігацію там, де трапляються перешкоди;
• автентифікація Galileo OSNMA та багаточастотні приймачі ускладнюють підміну, але поки що не вирішують проблему повністю.

Як ми перевіряли

Стан угруповань звірено 13.10.2026 з офіційними сторінками NAVCEN, European GNSS Service Centre, сайтом BeiDou та qzss.go.jp, даними уряду Індії та презентацією оператора ГЛОНАСС; точність і параметри орбіт GPS — з архіву gps.gov; дані про глушіння — з бюлетеня EASA.

Матеріал перероблено 13.10.2026.