Главная » Марки автомашин » Навигация gps это

Навигация gps это


Что такое GPS и A-GPS? Чем лучше пользоваться?

Для большинства из нас, живущих размеренной жизнью, ежедневно курсируя между квартирой и местом работы или учебы, функция GPS в телефоне представляется не слишком нужной опцией, которая используется производителем для того, чтобы повысить стоимость аппарата.Но стоит встать перед проблемой поиска дома в малознакомом районе, как тут же понимаешь всю пользу GPS.

Что такое GPS в телефоне или планшете?

GPS, или глобальная система позиционирования – это сеть, состоящая из нескольких десятков спутников, «висящих» над поверхностью Земли на постоянных орбитах. Эти спутники предназначены для приема и передачи позиционирующих сигналов, благодаря которым можно с высокой точностью определять свое местоположение, отслеживать перемещение людей и грузов, прокладывать маршрут в незнакомой местности.

Наиболее важна функция GPS для тех, в чьи обязанности входят длительные поездки либо перемещение в пределах города: курьеров, экспедиторов, водителей дальних рейсов и т.д.

С помощью встроенной в ваш телефон или планшет функции GPS вы без труда определите свое местоположение на карте города или в загородной местности, сможете проложить наиболее удобный маршрут до нужной улицы или дома и никогда не заблудитесь, даже гуляя по совершенно незнакомому городу. Кроме того, по дороге вы можете делать фотографии и прикреплять к ним координаты тех мест, где они сделаны.Современные интернет-сервисы на основе GPS предлагают множество услуг, связанных с определением вашего местоположения. Вам предложат посетить ближайшее кафе, кинотеатр или клуб, разослать приглашения друзьям с просьбой присоединиться к вам в том месте, где вы сейчас находитесь и т.д.

С помощью некоторых сервисов вы сможете найти новых друзей и единомышленников, которые проживают или сейчас находятся ближе всего к вашему местопребыванию, или познакомиться с парнями или девушками, которые настроены на романтические отношения. Количество сервисов, использующих GPS, постоянно растет, как и разнообразие предлагаемых ими услуг.

Что такое A-GPS?

Нередко в районах, где расположено большое количество высотных зданий, работа GPS существенно замедляется и теряет точность. Небоскребы закрывают прямую видимость для спутников, и радиосигналы либо совсем не проходят, либо проходят с искажениями.Для того, чтобы улучшить качество позиционирования в больших городах, была создана система А-GPS, которая использует позиционирование с помощью станций сотовой связи. Чем больше вокруг вас станций, тем точнее будет выполнено позиционирование.

Определение местоположения происходит с помощью специально выделенных серверов, куда поступают сигналы со станций связи для обработки. Для того, чтобы пользоваться А-GPS, необходимо наличие выхода в интернет, поэтому использовать эту функцию могут, помимо телефонов, только планшеты, в которых имеется слот для сим-карты.

В планшетах без сим-карт А-GPS будет работать только при подключении к Wi-Fi. Кроме того, за трафик интернета придется заплатить по тарифу вашего сотового оператора.

Чем лучше пользоваться?

В каждом случае пользователь сам определяет, что для него будет лучше и удобнее, ориентируясь на различия между GPS и А-GPS.

1. В городе, где число сотовых станций велико, А-GPS работает быстрее и точнее, чем GPS. В загородной местности, напротив, лучше использовать GPS.

2. А-GPS потребляет во время работы и в режиме ожидания меньше энергии, а значит, меньше «садит» аккумулятор. Это важно для тех, у кого не всегда есть возможность подзарядки.3. А-GPS использует интернет-трафик, а значит, предоставляется не бесплатно.

4. Без сети интернета А-GPS не работает, в отличие от GPS, поэтому телефон или планшет с А-GPS не может использоваться как навигатор в дальней поездке.

www.mnogo-otvetov.ru

GPS-навигация

Оглавление

Введение

1. История

2. Принципы работы GPS

3. Функции GPS приемников

4. Как выбрать GPS приемник

5. Альтернативные системы GPS

Заключение

Список литературы

Введение

GPS - аббревиатура от английского GlobalPositioningSystem, проект был реализован и принадлежит военному ведомству США и первоначально задумывался только для военных целей. Основной задачей проекта является высокоточное позиционирование различных подвижных и статических объектов на местности. Основой системы являются 24 NAVSTAR База слежения за спутниками.(Navigation Satellite Time and Ranging) спутника работающих в единой сети, находящихся на шести разных круговых орбитах расположенных под углом 60° друг к другу, таким образом, чтобы из любой точки земной поверхности были видны от четырех до двенадцати таких спутников. На каждой орбите находится по 4 спутника, высота орбит примерно равна 20200 км, а период обращения каждого спутника вокруг земли 12 часов. Система не полностью автономна, ее работоспособность контролируется станциями наблюдения с Земли. Территориально станции наблюдения находятся на Гавайях, атолле Кваджелейн, островах Вознесения, Диего-Гарсия и в Колорадо-Спрингс, вся информация записывается и передается на главную командную станцию, расположенную на военной базе Falcon в Колорадо, откуда производится корректировка орбит и навигационной информации.

Спутниковая Система Навигации (GPS) является американской системой, основанной на радионавигации местности, которая обеспечивает надежное расположение, навигацию, и выбор времени услуг гражданским пользователям на непрерывной международной основе - свободный доступ для всех. Для любого человека, имеющего приемник GPS, система обеспечит возможность определения местоположения и времени. GPS обеспечивает информацией относительно точного местоположения и информацию о времени для неограниченного количества людей независимо от погоды, времени суток, и в любом месте на планете. GPS составлен из трех частей: спутники, вращающиеся вокруг Земли; контроль и станций на Земле; и приемники GPS принадлежащие пользователям. Спутники GPS передают сигналы с места, которые воспринимаются и идентифицируются приемниками GPS. Каждый приемник GPS затем обеспечивает трехмерное местоположение (широта, долгота, и высота) плюс время. Люди могут купить мобильные телефоны с GPS, которые доступны через сеть коммерческих розничных продавцов. Пользователи, которые имеют приемник, GPS может точно определить местонахождение, и легко определить, куда нужно идти дальше согласно предварительно выбранному маршруту. GPS стал оплотом систем транспортировки во всем мире, обеспечивая навигацию для авиации, наземного транспорта, и морских сообщений. Помогая во время катастроф и бедствия, GPS помогает аварийным службам для определения местоположения и возможности выбора времени для своих спасательных миссий. Каждодневные действия, такие как банковское дело, деятельность мобильных операторов, и даже контроль сети энергопередачи, облегчены благодаря точному выбору времени, предоставленными системой GPS. Фермеры, инспекторы, геологи и бесчисленные другие эксперты выполняют свою работу более эффективно, благополучно, экономно, благодаря использованию сигналов GPS. Цель данного реферата рассмотреть такие вопросы как: история возникновения GPS, принципы работы GPS, основные функции GPS, как выбирать GPS и альтернативные системы GPS.

История

Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 50-е годы. В тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские учёные во главе с Ричардом Кершнером, наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если точно знать свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты. Реализована эта идея была через 20 лет. Датой рождения технологии, без которой сегодня уже тяжело представить современный мир, считается февраль 1978 года - дата, когда был выведен на орбиту первый спутник положивший начало тому, что сейчас называется GPS, а в полную мощность система заработала только в декабре 1993 года. Каждый спутник весит более 900 кг и с раскрытыми солнечными батареями имеет размер около 5 метров, мощность радиопередатчика составляет 50 ватт. Средний срок службы каждого спутника системы приблизительно 10 лет, и по мере того как спутник вырабатывает свой ресурс, на замену ему на орбиту выводится новый спутник. В основу работы всей системы заложена идея определения координат местоположения объектов на земле, на основе расчета расстояний до группы спутников в космосе измеренных системой, при этом спутники выполняют роль точно координированных точек отсчета. Расстояние рассчитывается по обычной формуле, известной из курса математики начальной школы, расстояние есть скорость, умноженная на время, скорость в данном случае равна скорости распространения радиоволн 300000 км/с, и если точно знать время, когда этот сигнал был отправлен со спутника, то можно рассчитать расстояние до него. Для определения местоположения объекта в горизонтальной плоскости достаточно расчёта основанного на приеме сигналов с трех спутников системы. Для того, чтобы понять, как это происходит, нужно немного пространственного мышления, допустим, расстояние от одного спутника известно, и мы можем описать сферу заданного радиуса вокруг него, когда становится известным расстояние и до второго спутника, то определяемое местоположение будет расположено где-то в круге, задаваемом пересечением двух сфер, а третий спутник определяет две точки на окружности, остаётся рассчитать какая из них, и есть искомое местоположение? Одна из точек всегда может быть отброшена, так как она имеет высокую скорость перемещения, или находится под поверхностью Земли. Таким образом, зная расстояние до трёх спутников, можно вычислить координаты определяемой точки. Согласование времени, в котором работает передатчик спутника и времени, по которому работает приемник на земле во всей этой цепи расчетов, пожалуй, самая сложная задача, поскольку речь идет о скорости света (300000 км/с), сигнал с высоты 20 тысяч километров до земли доходит за ничтожно короткое время, равное примерно 0.06 секунды! При таких малых интервалах времени рассинхронизация шкал времени системы даже на 0.01 секунду, вызовет погрешность измерения координат на величины, измеряемые тысячами километров. Эта проблема была решена путем относительной привязки времени приемников ко времени спутников. На борту каждого спутника установлены атомные часы. Это исключительно точный прибор, точность хода которого составляет около одной наносекунды. Причем на каждом спутнике установлены не одни такие часы, а несколько, это сделано для того, чтобы абсолютно точно гарантировать правильность отсчета времени. Важный момент как «наш» приемник понимает, где находится спутник, по отношению к Земле? Все относительно просто, в сигнале, передаваемом спутником содержится информация о параметрах орбиты, на которой он находится, и информация обо всех других спутниках системы, условно говоря, спутник передает информацию о том, что я спутник такой то, нахожусь там-то, сообщение было послано в такое- то время, это конечно очень упрощенно, но суть примерно такова. GPS-приемник, получая это сообщение, запоминает переданную спутником информацию для дальнейшего использования. Эта же информация используется для установки или коррекции часов приемника. Кроме того, существует способ, благодаря которому есть возможность, чтобы точность хода часов, по которым работает приемник, не была столь точной как в часах спутников, суть в том, чтобы измерить дальность еще до одного спутника, и если три измерения позволяют определить местоположение в пространстве, то четыре позволят исключить относительное смещение шкалы времени приемника. Вообще говоря, сам приемник представляет собой узкоспециализированный мини компьютер способный не только определять место, но и вычислять скорость движения. Может показывать направление движения и рассчитывать время необходимое для достижения конкретного пункта назначения, время восхода и заката, и много еще чего, это уже скорее вопрос программного обеспечения, чем возможностей самой системы.

Принципы работы GPS

GPS навигатор - это приемник и компьютер в одном корпусе. Приемник принимает сигналы, передаваемые спутниками, находящимися на орбите, а компьютер расшифровывает сигнал и определяет местоположение приемника. GPS разработана и запущена американскими военными взамен навигационной системы TRANSIT. Первый спутник был запущен в 1978 году. До 1983 года система использовалась только военными. Все модели отображают на экране текущее положение, географические координаты точки, в которой находится прибор, траекторию пройденного пути и отмеченные точки. Все приборы имеют несколько страниц, отображающих разную информацию: Положение спутников на небосводе, карту с точками и пройденными путями, страничку меню с выходом на различные настройки и поиск, страничку навигации, где в режиме навигации (следования к определенной точке) изображен указатель в виде стрелки и страничку путевого компьютера, где отображаются пройденное расстояние, скорость движения и т.д. Чтобы найти точку, достаточно выбрать нужную точку из списка и нажать кнопку «Идти». На странице «навигация» появится стрелка с направлением движения. А для запоминания координаты точки во всех моделях для этого достаточно нажать и некоторое время удерживать кнопку. Так же это можно сделать через главное меню. Еще в GPS навигаторах есть пути и маршруты. Путь (трек) - это «след», пройденный Вами путь. В память прибора записывается по умолчанию (заводские настройки). Но можно отключить, если надо. Маршрут - (Роут) - это путь, заранее намеченный по точкам. Прибор может провести Вас в режиме навигации, как по маршруту, так и по треку (в режиме трек бэк). Маршрут можно построить на компьютере, потом ввести в прибор. Можно построить и непосредственно в приборе. Режим Track back это режим, в котором в котором прибор в режиме навигации ведет Вас обратно точно по пройденному пути. При этом стрелка на странице «навигация» показывает повороты. Все приборы определяют не только координаты на плоскости, но и вертикальные координаты. При этом определяется возвышение над теоретической геометрической фигурой земли. Чтобы определять точную высоту над уровнем моря или другой поверхностью применяется барометрический высотомер позволяющий определять высоту с точностью до 3м. Встроенный барометрический высотомер имеется в моделях eTrex Summit, eTrex Vista, Map76S, map60CS, Map76CS eTrex Vista С. Для рыбаков важна не высота, а наличие в приборе графика изменения давления. В режиме навигации или при отображении карты прибор показывает направление на точку только в движении, когда компьютер может рассчитать направление движения и сориентироваться. Иногда необходимо сориентироваться стоя на месте или по карте. Для этого имеется встроенный электронный компас. Он имеется в моделях eTrex Summit, eTrex Vista, GPSMap76S, map60CS, Map76CS eTrex Vista С.Так же все модели (кроме Геко 101) имеют возможность присоединения к компьютеру через COM-порт, а современные модели и через USB. Эта связка может использоваться как для определения текущего местоположения, так и для ввода-вывода информации (треков, точек и маршрутов).

Функции GPS приемников

Таблица 1. Основные функции GPS приемников

Таблица 2. Стандартные функции GPS приемников

Выбор GPS приемника

спутник система навигация приемник

1. В каких целях вы предполагаете использовать GPS-приёмник? Самое трудное - это подобрать прибор, подходящий именно для Ваших конкретных задач. Если Вам нужен приёмник для установки в приборную панель планера, то ручной навигатор для отдыха на воде вам явно не подойдёт. Для того чтобы сузить диапазон поиска, Вам просто-напросто нужно выяснить, какие именно приборы выпускаются для Ваших специфических задач.

2. Однако даже после этого Вы все еще можете иметь достаточно широкий выбор моделей. Например, если Вы предпочитаете пеший туризм или охоту, то Вам подойдет прибор в герметичном исполнении v впрочем, с тем же успехом, что и любая портативная модель, предназначенная для яхтсменов или летчиков-любителей. В такой ситуации Вам придется более подробно изучить их специфические особенности. Если Вы не собираетесь пилотировать самолет, то нет смысла переплачивать за дополнительную информацию об аэропортах мира, хранящуюся в памяти авиационных GPS-приемников. Морские навигаторы, загруженные точными данными о навигационных знаках и глубинах, также будут для Вас практически бесполезны.

3. Каков ценовой диапазон приборов? Как только Вы определили небольшой перечень подходящих Вам устройств, Вам предстоит определиться с приемлемой для Вас ценой. Внимательно изучите каждую модель и постарайтесь понять, что имеют более дорогие модели и чего нет в более дешевых? Так ли Вам необходимы дополнительные функции, заложенные в более дорогие модели, возможно дешевого приборчика вполне хватит для выполнения Ваших задач?

4. Какая модель Вам больше нравится? Выбор правильного навигатора это на две трети рациональные рассуждения, и на одну треть вопрос вкуса и удобства. Если логика подсказывает вам остановиться на двух или трех моделях от разных производителей, попробуйте, хотя бы немного поработать с каждой из них. Иногда разница в удобстве эксплуатации может показаться достаточно большой. Один из приборов Вам может показаться понятным и удобным, а другой слишком сложным в использовании. Выбирайте тот GPS-приемник, который Вам больше нравится и у Вас будет больше шансов, что Вы по-прежнему будете довольны своим выбором и через месяц, и через год!

Альтернативные системы GPS

ГЛОНАСС или Глобальная Навигационная Спутниковая Система - это сумма уникальных технологий, плод многолетнего труда российских конструкторов и ученых. Работа над этой системой началась еще в СССР, но из-за проблем с финансированием, работы над ней продолжились только сейчас. В создании системы ГЛОНАСС принимали участие:

Министерство обороны Российской Федерации - головной заказчик системы, обеспечивающий контроль разработки и ее дальнейшее совершенствование, а также развертывание, поддержание и управление орбитальной группировкой ГЛОНАСС;

Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева (НПО ПМ) - головной разработчик системы, спутника ГЛОНАСС, автоматизированной системы управления спутниками и ее математического обеспечения;

Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения (РНИИ КП)- головной разработчик наземного комплекса управления и бортовой аппаратуры спутника ГЛОНАСС;

Российский институт радионавигации и времени (РИРВ) - головной разработчик спутниковой и наземной аппаратуры, систем синхронизации и времени;

Производственное объединение "Полет" (ПО "Полет") - разработчик и изготовитель спутника ГЛОНАСС, а также ряд других российских научных и производственных организаций.

ГЛОНАСС - государственная система, разработанная для нужд Министерства обороны и для гражданского использования. Она предназначена для сообщения точной координатно-временной информации воздушным, морским, наземным и космическим потребителям в любой точке Земли независимо от метеоусловий.

По основным характеристикам (точности, доступности и целостности) навигационного обеспечения ГЛОНАСС не должен уступать системам GPS и Galileo.

Развитие системы ГЛОНАСС в России в настоящее время осуществляется на основании Федеральной целевой программы (ФЦП) "Глобальная навигационная система", принятой в августе 2001 года постановлением правительства РФ.

Основными целями ФЦП "ГЛОНАСС" являются дальнейшее развитие и эффективное использование Глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС в интересах социально-экономического развития страны, обеспечения ее национальной безопасности, сохранение Россией лидирующих позиций в области спутниковой навигации за счет гарантированного предоставления навигационных сигналов отечественным и зарубежным потребителям.

В соответствии с ФЦП "Глобальная навигационная система" запуск космических аппаратов "Глонасс-М" планируется на 5 декабря 2010 года.

Запуск новых навигационных спутников для завершения развертывания космической группировки "ГЛОНАСС-К", по заявлениям Роскосмоса, будет осуществлен в срок, несмотря на то, что 11 ноября 2010 года, на спутнике "Глонасс-М" номер 39 после доставки на космодром "Байконур" была обнаружена неисправность одной из его подсистем. Космический аппарат был возвращен на завод-изготовитель для устранения неисправности.

ГЛОНАСС состоит из 24 спутников. Они находятся в заданных точках на высоких орбитах. Спутники непрерывно излучают в сторону Земли специальные навигационные сигналы. Любой человек или транспортное средство, оснащенные специальным прибором для приема и обработки этих сигналов, могут с высокой точностью в любой точке Земли и околоземного пространства определить собственные координаты и скорость движения, а также осуществить привязку к точному времени.

Первый запуск спутника по программе ГЛОНАСС (Космос 1413) состоялся 12 октября 1982 года. Система ГЛОНАСС была официально принята в эксплуатацию 24 сентября 1993 года распоряжением Президента Российской Федерации 658рпс с неполной комплектацией орбитальной структуры при условии развертывания штатной орбитальной структуры (24 спутника) в 1995 году. Постановлением Правительства РФ от 7 марта 1995 г. №237 были организованы работы по полному развертыванию орбитальной структуры (24 спутника), обеспечению серийного производства навигационной аппаратуры и представлению ГЛОНАСС в качестве элемента международной глобальной навигационной системы для гражданских потребителей.

В июле 2006 года постановлением правительства была утверждена скорректированная ФЦП "Глобальная навигационная система". Полностью развернутая система будет состоять из 24 спутников, действующих в трех орбитальных плоскостях.

В 2007 году были сняты все ограничения для гражданских пользователей ГЛОНАСС.

2 сентября 2010 года ракета-носитель "Протон-М" вывела на орбиту три аппарата "Глонасс-М"

В соответствии с распоряжением президента РФ от 18 февраля 1999 года система ГЛОНАСС отнесена к космической технике двойного назначения, применяемой в научных, социально-экономических целях, в интересах обороны и безопасности РФ.

25 декабря 2007 г. сразу три навигационных спутника ГЛОНАСС были выведены на орбиту с помощью усовершенствованной версии российской ракеты-носителя "Протон-М". Итого к концу 2007 г. на орбите функционировали 18 космических аппаратов.

27 декабря 2007 года впервые поступили в продажу бытовые спутниковые навигаторы для ГЛОНАСС и GPS.

Заключение

С каждым годом технология GPS завоёвывает все большую популярность среди людей разных профессий, начиная от "профессиональных" путешественников и, заканчивая, людьми, ведущими активный образ жизни, да и просто GPS подходит для любителей рыбалки и автомобилистов. Этому есть свое объяснение:

во-первых, стоимость. Сегодня, GPS система, например GPS кпп, доступна для людей, с различным достатком;

во-вторых, эксплуатация GPS-навигации абсолютно бесплатна;

в-третьих, массовый выход на рынок программ и устройств для различных категорий пользователей. Это и кпк с GPS, и телефоны с GPS, автомобильные GPS навигаторы, которые кроме GPS карты выводят все данных об эксплуатации автомобиля. Можно сказать, что любой человек, которому необходимо знать свое местоположение, или добраться до нужного места, узнать свою скорость движения и понять, когда же он доберется до пункта – это можно легко узнать, воспользовавшись преимуществами GPS. Думаю, что в данном реферате я достиг намеченной цели, рассмотрев все поставленные вопросы.

Список литературы

1. http://www.garmin.com.ua/whatis.htm

2. http://www.navigator-shop.ru/

3. http://www.ru/articles/1/

4. http://www/manuaigps/ru/

5. В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы. — 2-е изд.,

6. Козловский Е. Искусство позиционирования // Вокруг света. — М.: 2006. — № 12 (2795). — С. 204-280.

7. Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцев Н.В. и др.; под ред. Шебшаевича

mirznanii.com

GPS как работает? Принципы работы GPS-навигатора

Сегодня мы поговорим о том, что такое GPS, как работает эта система. Уделим внимание развитию данной технологии, ее функциональным особенностям. Также обсудим, какую роль в работе системы играют интерактивные карты.

История появления GPS

История появления глобальной системы позиционирования, или определения координат, началась в США еще в далеких 50-х годах при запуске первого советского спутника в космос. Бригада американских ученых, следивших за запуском, заметила, что при отдалении спутник равномерно меняет свою частоту сигнала. После глубокого анализа данных они пришли к выводу, что при помощи спутника, если говорить более подробно, то его расположения и издаваемого сигнала, можно точно определить нахождение и скорость передвижения человека на земле, как и наоборот, скорость и нахождение спутника на орбите при определении точных координат человека. К концу семидесятых годов Минобороны США запустило систему GPS в своих целях, а еще через несколько лет она стала доступна для гражданского применения. Система GPS как работает сейчас? Точно так, как и работала в то время, по тем же принципам и основам.

Сеть спутников

Более двадцати четырех спутников, находящихся на околоземной орбите, передают радиосигналы привязки. Количество спутников варьируется, но на орбите всегда находится нужное их число для обеспечения бесперебойной работы, плюс некоторые из них есть в запасе, чтобы в случае поломки первых принять их функции на себя. Так как срок службы каждого из них приблизительно около 10 лет, производится запуск новых, модернизированных версий. Вращение спутников происходит по шести орбитам вокруг Земли на высоте менее 20 тысяч км, оно образует взаимосвязанную сеть, которой управляют станции GPS. Находятся последние на тропических островах и связаны с основным координационным центром в США.

Как работает GPS-навигатор?

Благодаря этой сети можно узнать местонахождение при помощи вычисления задержки прохождения сигнала от спутников, и при помощи этой информации определить координаты. Система GPS как работает сейчас? Как и любая сеть навигации в пространстве - она совершенно бесплатна. Она с высокой эффективностью работает при любых погодных условиях и в любое время суток. Единственная покупка, которая должна у вас быть, это сам GPS-навигатор или устройство, которое поддерживает функции GPS. Собственно, принцип работы навигатора строится на давно используемой простой схеме навигации: если точно знаете место, где находится маркерный объект, наиболее подходящий на роль ориентира, и расстояние от него до вас, нарисуйте окружность, на которой точкой обозначьте ваше месторасположение. Если радиус окружности велик, то замените ее прямой линией. Проведите несколько таких полос от возможного вашего расположения в сторону маркеров, точка пересечения прямых обозначит ваши координаты на карте. Вышеупомянутые спутники в таком случае как раз и играют роль этих маркерных объектов с расстоянием от вашего месторасположения около 18 тысяч км. Хотя вращение их по орбите и происходит с огромной скоростью, местоположение постоянно отслеживается. В каждом навигаторе установлен GPS-приемник, который запрограммирован на нужную частоту и находится в прямом взаимодействии со спутником. В каждом радиосигнале содержится определенное количество закодированной информации, которая включает в себя ведомости о техническом состоянии спутника, местонахождении его на орбите Земли и часовом поясе (точное время). К слову, информация о точном времени и является наиболее нужной для получения данных о ваших координатах: происходящее вычисление отрезка времени между отдачей и приемом радиосигнала умножается на скорость самой радиоволны и путем недолговременных подсчетов рассчитывается расстояние между вашим навигационным прибором и спутником на орбите.

Сложности синхронизации

Исходя из этого принципа навигации, можно предположить, что для точного определения ваших координат могут понадобиться всего два спутника, на основе сигналов которых легко будет найти точку пересечения, и в итоге — место, где вы находитесь. Но, к сожалению, технические причины требуют применения еще одного спутника как маркера. Главная проблема заключается в часах GPS-приемника, что не позволяет провести достаточную синхронизацию со спутниками. Причиной этому является разница в отображении времени (на вашем навигаторе и в космосе). На спутниках присутствуют дорогие высококачественные часы на атомной основе, что позволяет им вести подсчет времени с предельной точностью, тогда как на обычных приемниках такие хронометры применить попросту невозможно, так как габариты, стоимость, сложность в эксплуатации не позволили бы применять их повсюду. Даже малая ошибка в 0.001 секунды может сместить координаты более чем на 200 км в сторону!

Третий маркер

Так что разработчики решили оставить обычную технологию кварцевых часов в GPS-навигаторах и пойти по другому пути, если говорить точнее - использовать вместо двух ориентиров-спутников — три, соответственно, столько же линий для последующего пересечения. Решение проблемы строится на гениально простом выходе: при пересечении всех линий с трех обозначенных маркеров, даже при возможных неточностях, создается зона в форме треугольника, за центр которого берется его середина - ваше расположение. Также это позволяет выявить отличие во времени приемника и всех трех спутников (для которых отличие будет одинаковым), что позволяет скорректировать пересечение линий ровно в центре, проще говоря — это определяет ваши координаты GPS.

Одна частота

Следует также заметить, что все спутники посылают на ваше устройство информацию на одной частоте, и это довольно необычно. Как работает GPS-навигатор и как воспринимает всю информацию корректно, если все спутники беспрерывно и одновременно посылают на него информацию? Все довольно-таки просто. Передатчики на спутнике для определения себя посылают в радиосигнале еще и стандартную информацию, в которой находится зашифрованный код. Он сообщает максимум характеристик спутника и заносится в базу данных вашего устройства, что потом позволяет сверять данные со спутника с базой данных навигатора. Даже при большом количестве спутников в зоне досягаемости очень быстро и легко их можно определить. Все это упрощает всю схему и позволяет использовать в GPS-навигаторах меньшие по размеру и более слабые антенны приема, что удешевляет и уменьшает дизайн и габариты устройств.

GPS-карты

Карты GPS загружаются на ваше устройство отдельно, так как вы сами влияете на выбор местности, по которой хотите передвигаться. Система всего лишь устанавливает ваши координаты на планете, а уже функцией карт является воссоздание на экране графической версии, на которую наносятся координаты, что и позволяет вам ориентироваться на местности. GPS как работает в данном случае? Бесплатно, это так и продолжает оставаться в таком статусе, карты в некоторых интернет-магазинах (и не только) все же платные. Зачастую для прибора с GPS-навигатором создаются отдельные приложения для работы с картами: как платные, так и бесплатные. Разновидность карт приятно удивляет и позволяет настроить дорогу из точки A в точку Б максимально информативно и со всеми удобствами: какие достопримечательности вы будете проезжать, кратчайший путь до пункта назначения, голосовой помощник, указывающий направление и другие.

Дополнительное GPS-оборудование

Применяется система GPS не только для указания вам нужного пути. Она позволяет производить слежку за объектом, на котором может находиться так называемый маячок, или GPS-трекер. Состоит он из самого приемника сигналов и передатчика на основе gsm, 3gp или иных протоколов связи для передачи информации о расположении объекта в сервисные центры, осуществляющие контроль. Применяются они во многих отраслях: охранной, медицинской, страховой, транспортной и многих других. Также существуют автомобильные трекеры, которые подключаются исключительно к автомобилю.

Путешествия без проблем

С каждым днем значения карты и бессменного компаса уходят все дальше в прошлое. Современные технологии позволяют человеку проложить дорогу для своего странствия с минимальными потерями времени, усилий и средств, при этом увидеть наиболее захватывающие и интересные места. То, что было фантастикой около столетия назад, сегодня стало реальностью, и воспользоваться этим может практически каждый: от военных, моряков и пилотов самолетов до туристов и курьеров. Сейчас большую популярность набирает и использование этих систем для коммерческой, развлекательной, рекламной отраслей, где каждый предприниматель может указать себя на глобальной карте мира, и его будет совсем нетрудно найти. Надеемся, что эта статья помогла всем, кто интересуется тем, GPS - как работает, по какому принципу происходит определение координат, какие его сильные и слабые стороны.

fb.ru

Технологии GPS и A-GPS - принципы действия, преимущества и недостатки

Система глобального позиционирования GPS (Global Positioning System) изначально была запланирована для пользования вооруженными силами США.  В дальнейшем стала первой системой спутниковой навигации, применяемой для гражданских целей, и используется в настоящее время для навигации по всему миру.

Принцип работы GPS базируется на использовании группировки из 30 спутников, которая кроме  27 действующих включает еще на случай поломки одного из основных 3 запасных спутника. Рабочая орбита спутников равна примерно 19 000 км, за сутки каждый спутник делает два оборота вокруг Земли. Комплект спутников сконфигурирован таким образом, что обеспечивает круглосуточный прием сигнала из любой точки Земли, как минимум, четырьмя спутниками, то есть тем минимумом, который требуется для определения точного местоположения. GPS-приемник рассчитывает свое местоположение по отношению к видимым спутникам. Чем больше будет количество доступных спутников в зоне и чем сильнее будет уровень сигнала от них, тем точнее будут результаты определения координат.

GPS-приемник по задержке передачи сигнала определяет расстояние до каждого спутника. Далее, имея пространственные координаты 3 точек и  3 расстояния до искомой точки,  легко находится место нахождения приемника на плоскости. Поскольку система работает в пространстве, а не на плоскости, требуется наличие четвертого спутника, который позволяет однозначно определить координаты точки в трехмерном пространстве. По сравнению с решением теоретической геометрической задачи, практическое определение отличается наличием погрешностей определения расстояния до спутников, что приводит к тому, что результатом определения может стать не точка, а область определенного радиуса. Однако, увеличение количества видимых спутников приведет к уменьшению этого радиуса и, следовательно, точность определения местоположения возрастет. На практике, система GPS в гражданском исполнении обеспечивает точность с радиусом 30 метров, а военные приемники – до 3 метров. Количество видимых спутников зависит от конкретной модели приемника. Кроме того, для качественной работы системы GPS необходима взаимная точная синхронизация спутника и GPS-приемника, чтобы точно рассчитать задержку от заранее определенного времени посылки сигнала со спутника.

Навигация GPS в наше время нашла самое широкое применение. В частности, в навигаторах, где она объединена и привязана к электронным картам. Такая технология позволяет не только определять координаты местонахождения абонента, но и планировать маршрут передвижения в соответствии со способом перемещения  и другими исходными требованиями. Многие модели мобильных телефонов оснащаются GPS-навигаторами. Сочетание мобильной связи с системой глобального позиционирования GPS привело к созданию новой вспомогательной технологии – A-GPS (Assisted GPS), которая предполагает использование Интернета для улучшения качества работы базовой системы позиционирования по двум направлениям. Во-первых, GPS-приемник после включения первым делом определяет местоположение спутников. Иногда по причине слабого сигнала процедура может растянуться на несколько минут. При помощи технологии  A-GPS информация о месторасположении спутников запрашивается через сеть Интернет в специальных дата центрах. Во-вторых, для вычисления местоположения от большого количества спутников при плохих условиях прохождения сигналов от спутников требуются производительные вычислительные мощности, которые присутствуют далеко не во всех терминалах. Отправка полученных предварительных значений в дата центры и получение готовых координат может существенно ускорить процесс первоначального позиционирования. Кроме этого, доступ к Интернету может использоваться для других целей. Это могут быть, например, синхронизация или получение информации об атмосферном состоянии, что может оказать заметное влияние на расчеты.

В последнее время многие страны проявляют интерес в создании систем глобального позиционирования собственного производства. Примерами могут служить Глонас в России или Галилео в Европе. Такие устремления вызваны желанием получить независимость от Американской системы, так как остается возможность отключения системы по инициативе ее собственника, что может привести к серьезным сбоям в функционировании важных систем внутри государства. В таких  ответственных гражданских системах для повышения надежности и точности обычно используются спаренные двойные системы из 2-х и более систем позиционирования.

Недостатки GPS

При эксплуатации системы глобального позиционирования GPS могут возникать  следующие проблемы:

Функции A-GPS

Алгоритмы системы A-GPS требуют канала связи с удаленным сервером, предоставляющего информацию для приемника. Обычно для мобильных устройств таким каналом является сотовая связь. Для осуществления обмена информацией устройство должно располагаться в зоне действия базовой станции оператора мобильной связи и иметь доступ в сеть Интернет.

Существует два режима работы A-GPS:

Преимущества A-GPS

Среди преимуществ A-GPS стоит отметить быстрое получение местоположения сразу после включения и повышенную чувствительность приёма слабых сигналов в проблемных зонах (тоннелях,  впадинах, в помещениях, на узких городских улицах, в густом лиственном лесу).

Недостатки A-GPS

A-GPS не может функционировать за пределами действия  сотовой сети. Существуют приёмники с модулем A-GPS, объединенным с радиомодулем GSM, которые не могут стартовать при отключенном радиомодуле. Для старта самого модуля A-GPS наличие сети GSM не является обязательным. Модули A-GPS при запуске потребляют небольшой трафик  5-7 кБ, а вот при потере сигнала необходимо выполнение повторной синхронизации, что может увеличить затраты клиента, особенно в роуминге.

Автор: MC,15.03.2013 г.

www.mobi-city.ru

GPS - это... Что такое GPS?

Спутник системы GPS на орбите

GPS (англ. Global Positioning System — система глобального позиционирования, читается Джи Пи Эс) — спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположениe. Позволяет в любом месте Земли (не включая приполярные области), почти при любой погоде, а также в космическом пространстве вблизи планеты определить местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США.

Основной принцип использования системы — определение местоположения путём измерения моментов времени приема синхронизированного сигнала от навигационных спутников до потребителя. Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала от посылки его спутником до приёма антенной GPS-приёмника. То есть, для определения трёхмерных координат GPS-приёмнику нужно иметь четыре уравнения: «расстояние равно произведению скорости света на разность моментов приема сигнала потребителя и момента его синхронного излучения от спутников»:

. Здесь:  — местоположение -го спутника,  — момент времени приема сигнала от -го спутника по часам потребителя,  — неизвестный момент времени синхронного излучения сигнала всеми спутниками по часам потребителя,  — скорость света,  — неизвестное трехмерное положение потребителя.

История

Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 50-е годы. В тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские учёные во главе с Ричардом Кершнером наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если точно знать свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты.

Реализована эта идея была через 20 лет. В 1973 году была инициирована программа DNSS, позже переименованная в Navstar-GPS, а, затем, в GPS. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г., а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., таким образом, GPS встала на вооружение. Стало возможным использовать GPS для точного наведения ракет на неподвижные, а затем и на подвижные объекты в воздухе и на земле.

Первоначально GPS — глобальная система позиционирования, разрабатывалась как чисто военный проект. Но после того, как в 1983 году вторгшийся в воздушное пространство Советского Союза самолёт Корейских Авиалиний с 269 пассажирами на борту был сбит из-за дезориентации экипажа в пространстве, президент США Рональд Рейган с целью не допустить в будущем подобные трагедии разрешил частичное использование системы навигации для гражданских целей.[1] Во избежание применения системы для военных нужд точность была уменьшена специальным алгоритмом.[уточнить]

Затем появилась информация о том, что некоторые компании расшифровали алгоритм уменьшения точности на частоте L1 и с успехом компенсируют эту составляющую ошибки. В 2000 г. это загрубление точности отменил своим указом президент США Билл Клинтон.[2]

Спутники Блок Периодзапусков Запуски спутников Работаютсейчас Запу-щено Неуспешно Гото-вится Заплани-ровано I II IIA IIR IIR-M IIF IIIA Всего
1978-1985 10 1 0 0 0
1989-1990 9 0 0 0 0
1990-1997 19 0 0 0 11
1997-2004 12 1 0 0 12
2005-2009 8 0 0 0 7
2010-2011 2 0 10 0 2
2014-? 0 0 0 12 0
59 2 10 12 31
(Последнее обновление данных: 9 Окт 2011)

Подробнее см. en:list of GPS satellite launches

Техническая реализация

Космические спутники

Незапущенный спутник, экспонирующийся в музее. Вид со стороны антенн.

Орбиты спутников

Орбиты спутников системы GPS. Пример видимости спутников из одной из точек на поверхности Земли. Visible sat- число спутников, видимых над горизонтом наблюдателя в идеальных условиях (чистое поле).

Спутниковая группировка системы NAVSTAR обращается вокруг Земли по круговым орбитам с одной высотой и периодом обращения для всех спутников. Круговая орбита с высотой порядка 20200 км является орбитой суточной кратности с периодом обращения 11 часов 58 минут; таким образом, спутник совершает два витка вокруг Земли за одни звёздные сутки (23 часа 56 минут). Наклонение орбиты (55°) является также общим для всех спутников системы. Единственным отличием орбит спутников является долгота восходящего узла, или точка, в которой плоскость орбиты спутника пересекает экватор: данные точки отстоят друг от друга приблизительно на 60 градусов. Таким образом, несмотря на одинаковые (кроме долготы восходящего узла) параметры орбит, спутники обращаются вокруг Земли в шести различных плоскостях, по 4 аппарата в каждой.

Радиочастотные характеристики

Спутники излучают открытые для использования сигналы в диапазонах: L1=1575,42 МГц и L2=1227,60 МГц (начиная с Блока IIR-M), а модели IIF будут излучать также на L5=1176,45 МГц . Навигационная информация может быть принята антенной (обычно в условиях прямой видимости спутников) и обработана при помощи GPS-приёмника.

Сигнал с кодом стандартной точности (C/A код — модуляция BPSK(1)), передаваемый в диапазоне L1 (и сигнал L2C (модуляция BPSK) в диапазоне L2 начиная с аппаратов IIR-M), распространяется без ограничений на использование. Первоначально используемое на L1 искусственное загрубление сигнала (режим селективного доступа — SA) с мая 2000 года отключён. С 2007 года США окончательно отказались от методики искусственного загрубления. Планируется с запуском аппаратов Блок III введение нового сигнала L1C (модуляция BOC(1,1)) в диапазоне L1. Он будет иметь обратную совместимость, улучшенную возможность прослеживания пути и в большей степени совместим с сигналами Galileo L1.

Для военных пользователей дополнительно доступны сигналы в диапазонах L1/L2, модулированные помехоустойчивым криптоустойчивым P(Y) кодом (модуляция BPSK(10)). Начиная с аппаратов IIR-M введён в эксплуатацию новый М-код (используется модуляция BOC(15,10)). Использование М-кода позволяет обеспечить функционирование системы в рамках концепции Navwar (навигационная война). М-код передается на существующих частотах L1 и L2. Данный сигнал обладает повышенной помехоустойчивостью, и его достаточно для определения точных координат (в случае с P-кодом было необходимо получение и кода C/A). Еще одной особенностью M-кода станет возможность его передачи для конкретной области диаметром в несколько сотен километров, где мощность сигнала будет выше на 20 децибел. Обычный сигнал М уже доступен в спутниках IIR-M, а узконаправленный будет доступен только при помощи спутников GPS-III.

C запуском спутника блока IIF введена новая частота L5 (1176.45 МГц). Этот сигнал также называют safety of life (охрана жизни человека). Сигнал на частоте L5 мощнее на 3 децибела, чем гражданский сигнал, и имеет полосу пропускания в 10 раз шире. Сигнал смогут использовать в критических ситуациях, связанных с угрозой для жизни человека. Полноценно сигнал будет использоваться после 2014 года.

Сигналы модулируются псевдослучайными последовательностями (PRN) двух типов: C/A-код и P-код. C/A (Clear access) — общедоступный код — представляет собой PRN с периодом повторения 1023 цикла и частотой следования импульсов 1023 МГц. Именно с этим кодом работают все гражданские GPS-приемники. P (Protected/precise)-код используется в закрытых для общего пользования системах, период его повторения составляет 2*1014 циклов. Сигналы, модулированные P-кодом, передаются на двух частотах: L1 = 1575,42 МГц и L2 = 1227,6 МГц. C/A-код передается лишь на частоте L1. Несущая, помимо PRN-кодов модулируется также навигационным сообщением.

Тип спутника GPS-II GPS-IIA GPS-IIR GPS-IIRM GPS-IIF
Масса, кг 885 1500 2000 2000 2170
Срок жизни 7.5 7.5 10 10 15
Бортовое время Cs Cs Rb Rb Rb+Cs
Межспутниковаясвязь - + + + +
Автономнаяработа, дней 14 180 180 180 >60
Антирадиационнаязащита - - + + +
Антенна - - Улучшенная Улучшенная Улучшенная
Возможность настройкина орбите и мощностьбортового передатчика + + ++ +++ ++++
Навигационныйсигнал L1:C/A+PL2:P L1:C/A+PL2:P L1:C/A+PL2:P L1:C/A+P+ML2:C/A+P+M L1:C/A+P+ML2:C/A+P+ML5:C

24 спутника обеспечивают 100 % работоспособность системы в любой точке земного шара, но не всегда могут обеспечить уверенный приём и хороший расчёт позиции. Поэтому, для увеличения точности позиционирования и резерва на случай сбоев, общее число спутников на орбите поддерживается в большем количестве (31 аппарат в марте 2010 года).

Наземные станции контроля космического сегмента

Основная статья: наземный сегмент спутниковой системы навигации

Слежение за орбитальной группировкой осуществляется с главной контрольной станции, расположенной на авиабазе ВВС США Schriever, штат Колорадо, США и с помощью 10 станций слежения, из них три станции способны посылать на спутники корректировочные данные в виде радиосигналов с частотой 2000—4000 МГц. Спутники последнего поколения распределяют полученные данные среди других спутников.

Применение GPS

Приёмник сигнала GPS

Несмотря на то, что изначально проект GPS был направлен на военные цели, сегодня GPS широко используются в гражданских целях. GPS-приёмники продают во многих магазинах, торгующих электроникой, их встраивают в мобильные телефоны, смартфоны, КПК и онбордеры. Потребителям также предлагаются различные устройства и программные продукты, позволяющие видеть своё местонахождение на электронной карте; имеющие возможность прокладывать маршруты с учётом дорожных знаков, разрешённых поворотов и даже пробок; искать на карте конкретные дома и улицы, достопримечательности, кафе, больницы, автозаправки и прочие объекты инфраструктуры.

Высказывались предложения об интеграции систем Iridium и GPS.[4]

Точность

Составляющие, которые влияют на погрешность одного спутника при измерении псевдодальности, приведены ниже[5]:

Источник погрешности Среднеквадратичное значение погрешности, м
Нестабильность работы генератора 6,5
Задержка в бортовой аппаратуре 1,0
Неопределённость пространственного положения спутника 2,0
Другие погрешности космического сегмента 1,0
Неточность эфемерид 8,2
Другие погрешности наземного сегмента 1,8
Ионосферная задержка 4,5
Тропосферная задержка 3,9
Шумовая ошибка приёмника 2,9
Многолучёвость 2,4
Другие ошибки сегмента пользователя 1,0
Суммарная погрешность 13,1

Суммарная погрешность при этом не равна сумме составляющих.

Коэффициент корреляции погрешностей двух рядом стоящих GPS приёмников(при работе в кодовом режиме) составляет 0,15-0,4 в зависимости от соотношения сигнал/шум. Чем больше соотношение сигнал/шум, тем больше корреляция. При затенении части спутников и переотражении сигнала корреляция может падать вплоть до нуля и даже отрицательных величин. Также коэффициент корреляции погрешностей зависит от геометрического фактора. При PDOP<1,5 корреляция может достигать значения 0,7. Так как погрешность GPS складывается из многих составляющих, она не может быть представлена в виде нормального белого шума. По форме распределения погрешность есть сумма нормальной погрешности, взятой с коэффициентом 0,6-0,8 и погрешности, имеющей распределение Лапласа с коэффициентом 0,2-0,4. Автокорреляция суммарной погрешности GPS падает до значения 0,5 в течении приблизительно 10 секунд[6].

Типичная точность современных GPS-приёмников в горизонтальной плоскости составляет примерно 6-8 метров при хорошей видимости спутников и использовании алгоритмов коррекции. На территории США, Канады, Японии, КНР, Европейского Союза и Индии имеются станции WAAS, EGNOS, MSAS и т. д. передающие поправки для дифференциального режима, что позволяет снизить погрешность до 1-2 метров на территории этих стран. При использовании более сложных дифференциальных режимов, точность определения координат можно довести до 10 см. Точность любой СНС сильно зависит от открытости пространства, от высоты используемых спутников над горизонтом.

В ближайшее время все аппараты нынешнего стандарта GPS будут заменены на более новую версию GPS IIF, которая имеет ряд преимуществ, в том числе они более устойчивы к помехам.

Но главное, что GPS IIF обеспечивает гораздо более высокую точность определения координат. Если нынешние спутники обеспечивают погрешность 6 метров, то новые спутники будут способны определять местоположение, как ожидается, с точностью не менее 60-90 см. Если такая точность будет не только для военных, но и для гражданских применений, то это приятная новость для владельцев GPS-навигаторов.

На октябрь 2011 года на орбиту выведены первые два спутника из новой версии: GPS IIF SV-1 запущен в 2010 году и GPS IIF-2 запущен 16 июля 2011 года.

Всего первоначальный контракт предусматривал запуск 33 спутников GPS нового поколения, но потом из-за технических проблем начало запуска перенесли с 2006 года на 2010 год, а количество спутников уменьшили с 33 до 12. Все они будут выведены на орбиту в ближайшее время.

Повышенная точность спутников GPS нового поколения стала возможной благодаря использованию более точных атомных часов. Поскольку спутники перемещаются со скоростью около 14000 км/ч (3.874км/с) (первая космическая скорость на высоте 20 200 км), повышение точности времени даже в шестом знаке является критически важным для триангуляции.

Недостатки

Проверить информацию.

Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье.На странице обсуждения должны быть пояснения.

Общим недостатком использования любой радионавигационной системы является то, что при определённых условиях сигнал может не доходить до приёмника, или приходить со значительными искажениями или задержками. Например, практически невозможно определить своё точное местонахождение в глубине квартиры внутри железобетонного здания, в подвале или в тоннеле даже профессиональными геодезическими приемниками. Так как рабочая частота GPS лежит в дециметровом диапазоне радиоволн, уровень приёма сигнала от спутников может серьёзно ухудшиться под плотной листвой деревьев или из-за очень большой облачности. Нормальному приёму сигналов GPS могут повредить помехи от многих наземных радиоисточников, а также (в редких случаях) от магнитных бурь, либо преднамеренно создаваемые «глушилками» (данный способ борьбы со спутниковыми автосигнализациями часто используется автоугонщиками).

Невысокое наклонение орбит GPS (примерно 55) серьёзно ухудшает точность в приполярных районах Земли, так как спутники GPS невысоко поднимаются над горизонтом.

Существенной особенностью GPS считается полная зависимость условий получения сигнала от министерства обороны США.

Теперь[когда?] Министерство обороны США решило начать полное обновление системы GPS. Оно было запланировано достаточно давно, но начать реализовывать этот проект удалось только сейчас. В ходе обновления старые спутники заменят на новые, которые разработаны и произведены компаниями Lockheed Martin и Boeing. Утверждается[источник не указан 652 дня], что они смогут обеспечивать точность позиционирования с погрешностью 0,5 метра.

Реализация данной программы займёт некоторое[какое?] время. В Министерстве обороны США утверждают[источник не указан 652 дня], что полностью завершить обновление системы удастся только через 10 лет. Количество спутников изменено не будет, их по-прежнему будет 30: 24 работающих и 6 резервных.

Хронология

1973 Решение о разработке спутниковой навигационной системы
1974—1979 Испытание системы
1977 Приём сигнала от наземной станции, симулирующей спутник системы
1978—1985 Запуск одиннадцати спутников первой группы (Block I)
1979 Сокращение финансирования программы. Решение о запуске 18 спутников вместо запланированных 24.
1980 В связи с решением свернуть программу использования спутников Vela системы отслеживания ядерных взрывов, эти функции было решено возложить на спутники GPS. Старт первых спутников, оснащённых сенсорами регистрации ядерных взрывов.
1980—1982 Дальнейшее сокращение финансирования программы
1983 После гибели самолёта компании Korean Airline, сбитого над территорией СССР, принято решение о предоставлении сигнала гражданским службам.
1986 Гибель космического челнока Space Shuttle «Challenger» приостановила развитие программы, так как последний планировался для вывода на орбиту второй группы спутников. В результате основным транспортным средством была выбрана ракета-носитель «Дельта»
1988 Решение о развёртывании орбитальной группировки в 24 спутника. 18 спутников не в состоянии обеспечить бесперебойного функционирования системы.
1989 Активация спутников второй группы
1990—1991 Временное отключение SA (англ. selective availability — искусственно создаваемой для неавторизированных пользователей округления определения местоположения до 100 метров) в связи с войной в Персидском заливе и нехваткой военных моделей приёмников. Включение SA 01 Июня 1991 года.
08.12.1993 Сообщение о первичной готовности системы (англ. Initial Operational Capability). В этом же году принято окончательное решение о предоставлении сигнала для бесплатного пользования гражданским службам и частным лицам
1994 Спутниковая группировка укомплектована
17.07.1995 Полная готовность системы (англ. Full Operational Capability)
01.05.2000 Отключение SA для гражданских пользователей, таким образом точность определения выросла со 100 до 20 метров
26.06.2004 Подписание совместного заявления по обеспечению взаимодополняемости и совместимости Galileo и GPS 1
Декабрь 2006 Российско-американские переговоры по сотрудничеству в области обеспечения взаимодополняемости космических навигационных систем ГЛОНАСС и GPS.²

См. также

Примечания

Литература

Ссылки

Официальные документы и спецификации Объяснения работы Совместимость с Gallileo и ГЛОНАСС Разное

  Система GPS - анимационная визуализация Google Maps  KMZ (файл меток KMZ для Google Earth)

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 26 ноября 2011.

dic.academic.ru

Что такое GPS: принцип действия, применение, недостатки

Сегодня искусственные спутники Земли активно используются во многих сферах нашей жизни. Уже перестали быть новинками спутниковое телевидение и спутниковый Интернет. Такой же привычной становится и спутниковая навигационная система GPS. Что же это за система, и какие задачи она решает?

Принцип действия

Для начала разберемся с тем, что такое GPS. Эта аббревиатура произошла от английских слов Global Positioning System – глобальная система позиционирования. Так называют систему космических спутников, которую начали разрабатывать еще в 1970-х годах по заказу военного ведомства США. В 80-е годы ею разрешили пользоваться гражданским лицам. Система GPS помогает определить точное местонахождение и координаты движущегося объекта. На работу спутников не влияют погодные условия, поэтому система функционирует круглосуточно.

Главное преимущество этой системы – ее бесплатность. Для того чтобы узнать и испытать, что такое GPS, нужно лишь приобрести специальный приемник и программное обеспечение. Последнее представляет собой электронные карты региона, в котором вы находитесь, а также программу A-GPS, которая используется при пасмурной погоде. Она подключается к специальному серверу, где содержится информация о координатах ближайших спутников. Сегодня эта программа есть в каждом автомобильном навигаторе.

Как же осуществляется навигация GPS? По круговым орбитам движутся 24 спутника, каждый из которых совершает 2 оборота в сутки и передает радиосигналы. Принимая их, GPS-приемник вычисляет свое местоположение. Сначала просчитывается разница между временем подачи сигнала и временем приема. Так вычисляется расстояние до спутника. Если таковых в зоне нахождения приемника насчитывается хотя бы два, то он может определить широту и долготу, на которой располагается, и отметить себя на электронной карте. При захвате четырех и более спутников программное обеспечение приемника просчитывает не только широту и долготу, но и скорость движения объекта, пройденное и оставшееся расстояние, время восхода и захода солнца и многие другие величины. Точность определения координат GPS-приемниками сегодня составляет от 5 до 20 м (по высоте – до 10 м).

Область применения

Итак, что такое GPS, мы узнали. В каких сферах можно применять эту систему? Практически во всех.

Начнем с наиболее распространенной и известной широкому пользователю. Это автомобильные навигаторы. По сути, это компьютеры, для работы которых используется специальная операционная система. В них уже установлено навигационное программное обеспечение, которое без нарушения лицензии сменить невозможно. Помимо ориентирования в городском пространстве, навигаторы предоставляют массу дополнительных возможностей – с их помощью можно просматривать фото, проигрывать музыку, смотреть видео, подключаться к Интернету.

Автомобильными навигаторами активно пользуются не только обычные автомобилисты, но и транспортные компании. Ведь система GPS позволяет следить за маршрутом следования автомобилей с грузом и быстро реагировать на возможные задержки. При наличии специального датчика с помощью этой системы можно следить и за расходом топлива.

Еще одна сфера применения – пешеходная навигация. Существуют компактные навигаторы, которые можно использовать в туристических походах и пешеходных прогулках. Они являются неплохой альтернативой привычной карте и компасу. Также навигаторы могут быть встроенными в мобильные устройства – смартфоны. Точность координат в этом случае пока что ниже, чем у обычных приемников, но производители активно работают над освоением навигационных программ.

Говоря о том, что такое GPS, нельзя не вспомнить и о недостатках этой системы. На качество приема сигнала влияет плотность городской застройки, наличие деревьев с густой листвой, наземные источники радиосигналов и другие факторы, создающие помехи. Но главная проблема – это зависимость работы спутников от воли американского военного ведомства. Нет никакой гарантии, что в один момент оно не включит помехи или просто не отключит гражданский сектор в каком-либо регионе. К счастью, в настоящее время уже существуют альтернативные навигационные системы, позволяющие не «потеряться» в таком случае. Это российская ГЛОНАСС и европейская Galileo. Производители навигаторов тоже готовятся к таким внештатным ситуациям и разрабатывают чипы, способные поддерживать все три системы навигации.

fb.ru

GPS навигация для начинающих | Пособие автомобилиста

Случалось ли вам заблудиться и от всей души желать найти простой способ узнать, какой дорогой необходимо идти? Или найти чудесное место для рыбалки или охоты и не запомнить, как можно к нему легко вернуться? А как на счет обнаружить в походе, что сбился с пути, и не знать, как вернуться обратно к лагерю или машине? Возникала ли при полете необходимость определить ближайший аэропорт или идентифицировать воздушное пространство, в котором находились? Возможно, вы сталкивались с проблемой, когда нужно съехать на обочину и уточнить у кого-нибудь направление.

С GPS навигатором  вы сможете узнать в любое время, в какой точке планеты находитесь. Со времен первых ручных GPS приемников, предоставленных коалиционным силам во время войны в Персидском заливе, до сегодняшнего признания нашей компании как лидера GPS инноваций, GARMIN помогла GPS достичь новых высот, выведя технологию за рамки стандартного функционирования типичных GPS навигаторов.

 

GPS технология стремительно изменяет способ людей прокладывать путь по всей земле. Делается ли это ради забавы, спасения жизни, более быстрого добирания, или еще чего вы только не придумаете, GPS навигация становится с каждым днем все более распространенной. Мы надеемся, что данное руководство предоставит вам достаточно информации, заинтересует и увлечет вас.

Что такое GPS ?

GPS — Глобальная система навигации и позиционирования. Сеть спутников, которые постоянно передают закодированную информацию, с помощью которой можно точно определить месторасположение на земле путем измерения расстояния до спутников.

Как указано в приведенном выше определении GPS означает Глобальная Система Позиционирования (Global Positioning System), и относится к группе спутников Министерства Обороны США, постоянно вращающихся вокруг Земли. Спутники передают радио сигналы малой мощности, позволяя каждому, у кого есть GPS навигатор, определять свое месторасположение на Земле. Создание этой выдающейся системы было не дешевым и стоило США миллиардов долларов. Текущее техническое обслуживание, включая запуск новых спутников на замену старым, увеличивает стоимость системы. Удивительно, GPS фактически предшествовал появлению персональных компьютеров. Разработчики возможно и предвидеть не могли тот день, когда мы сможем носить маленькие GPS навигаторы весом меньше фунта, которые будут не только сообщать нам, где мы находимся в системе координат (долгота/широта), но смогут даже показывать наше месторасположение на электронной карте с городами, улицами и т.п.

Изначально разработчики думали о военном применении. GPS приемники служили бы целям навигации, дислокации войск и координации артиллерийского огня (среди прочих применений). К счастью, административное решение в 1980г. сделало GPS навигатор доступным также для гражданского применения. Сейчас каждый может оценить преимущества GPS ! Возможности почти не ограничены. Иногда люди спрашивают, можно ли бесплатно использовать эту систему – ДА! (Ну, вообще-то вашей платой стали уплаченные налоги). Так что просто распакуйте свой GPS навигатор, вставьте батарейки и окунитесь в интереснейший мир GPS навигации.

Кто использует GPS ?

У GPS навигатора есть множество применений на суше, в воде и в воздухе. В основном GPS навигатор позволяет вам записывать или задавать точки месторасположения на земле и помогает продвигаться от и к этим точкам. GPS навигатор может использоваться везде, кроме мест, где нет приема сигнала, т.е. внутри помещений, в пещерах, парковках и прочих местах, находящихся под землей, а также под водой.

В воздухе и на воде GPS применяется в основном для навигации, на земле же применение более разнообразно. В различных целях GPS навигаторы используется учеными. Все большую часть своей работы геодезисты проделывают с использованием GPS навигатора, что значительно сокращает затраты на проведение разведывательных работ, а также обеспечивает потрясающую точность. В основном разведывательное оборудование обеспечивает точность до одного метра. Более дорогие системы могут обеспечить точность в пределах сантиметра! В сфере отдыха применение GPS навигатора настолько разнообразно, насколько многочисленны виды отдыха. GPS навигатор становится все популярнее среди туристов, охотников, скалолазов, лыжников и т.д. Если вы увлекаетесь видом спорта или какой-либо деятельностью, где вам необходимо отслеживать свое местоположение, прокладывать маршрут к определенному месту или знать. в каком направлении и как быстро вы движетесь, вы по достоинству оцените все преимущества GPS навигации.

GPS навигация быстро становится привычным делом и в автомобилях. Некоторые встроенные системы обеспечивают поддержку в экстренных ситуациях на дороге – нажатием кнопки передается текущее месторасположение автомобиля в диспетчерский центр. Более совершенные системы могут отображать на дисплее месторасположение машины по электронной карте, позволяя водителям контролировать маршрут движения и искать нужные адреса, рестораны, отели и прочие объекты. Некоторые GPS навигаторы даже могут автоматически создавать маршрут и поочередно выдавать направления движения до указанного пункта назначения.

Чтобы знать, как работает GPS навигация, не надо быть ученым. Все что вам нужно, это немного базовых знаний плюс желание изучить и понять мир GPS навигации. Не позволяйте понятиям вроде «псевдослучайный», «анти-спуфинг» и «псевдокод» запугать вас. Давайте знакомиться и осваивать наилучший инструмент навигации со времен изобретения компасса — GPS навигатор !

3 сегмента GPS

Система NAVSTAR (официальное название GPS в Министерстве обороны США) состоит из космического сегмента (спутники), контрольного сегмента (наземные станции) и пользовательского сегмента (вы и ваш GPS навигатор).

Теперь давайте возьмем три части системы и обсудим их более детально. Так мы сможем ближе рассмотреть, как работает GPS навигация.

GPS навигация : космический, контрольный, пользовательский сегменты

Космический сегмент

Космический сегмент, который состоит минимум из 24 спутников (21 активный и 3 запасных) является сердцем системы. Спутники находятся на так называемой «верхней орбите» на высоте около 12 тыс. миль над поверхностью Земли. Функционирование на такой большой высоте позволяет сигналам покрывать бОльшую территорию. Спутники расположены на орбитах так, что GPS навигатор на земле всегда может получать сигналы по меньшей мере от четырех из них в любое заданное время.

Спутники вращаются со скоростью 7 000 миль в час, что позволяет им обходить вокруг земли каждые 12 часов. Они питаются солнечной энергией и рассчитаны приблизительно на 10 лет работы. На случай пропадания солнечной энергии (затмения и прочее) у спутников есть резервные батареи. Также спутники оснащены малыми ракетоносителями, которые корректируют траекторию вращения.

Первые GPS спутники были запущены в космос в 1978г. Полное созвездие из 24 спутников было получено в 1994г., завершив создание системы. Деньги на покупку новых спутников и их запуск для поддержания в последующие годы работоспособности системы входят в бюджет Министерства обороны США.

Каждый спутник передает радио сигналы малой мощности на нескольких частотах (выделенные L1, L2 и др.). Гражданские GPS навигаторы «слушают» частоту L1 1575,42 МГц в сверхвысокой полосе частот. Сигналы проходят «линию видимости», что значит, что они пройдут через облака, стекло и пластик, но не пройдут сквозь большинство твердых объектов, таких как здания и горы.

Чтобы вы смогли получить представление о положении сигнала L1 в радиоспектре, вспомните ваши любимые FM радиостанции, они работают на частотах где-то между 88 и 108 МГц (и звучат намного лучше!). Спутниковые сигналы очень малой мощности, порядка 20-50 Вт. Для сравнения, FM радиостанция около 100 000 Вт. Представьте теперь, как сложно пытаться услышать 50 Вт радиостанцию, передающую на высоте 12 000 миль! Вот почему так важно иметь чистый обзор неба при использовании GPS навигатора.

L1 содержит два «псевдослучайных» (комплексный шаблон цифрового кода) сигнала, Защищенный (Р) код и код гражданского доступа (С/А). Каждый спутник передает уникальный код, позволяющий GPS приемнику идентифицировать сигналы. «Анти-спуфинг» относится к шифрованию Р-кода для предотвращения несанкционированного доступа. Р-код также называют «Р(Y)» или «Y» код.

Основной целью этих закодированных сигналов является возможность вычисления времени прохождения (или времени прибытия сигнала) от спутника до GPS навигатора на земле. Время прохождения, умноженное на скорость света, равно дальности спутника (расстояние от спутника до GPS навигатора). Навигационное сообщение (информация, которую спутники передают GPS навигатору) содержит данные об орбите спутника, системном времени, общем состоянии системы, а также модель задержки сигналов в ионосфере. Спутниковые сигналы рассчитываются с использованием сверхточных атомных часов.

Контрольный сегмент

Контрольный сегмент выполняет то, о чем говорит само его название – «контролирует» GPS спутники, отслеживая их и обеспечивая правильной информацией об орбите и времени. На земле расположено пять контрольных станций – четыре станции слежения и одна станция основного контроля. Четыре станции постоянно получают данные со спутников и затем передают информацию на станцию основного контроля, которая «корректирует» данные спутников и вместе с двумя другими антенными полигонами передает (по восходящему потоку) информацию к GPS спутникам.

Пользовательский сегмент

Пользовательский сегмент включает вас и ваш GPS навигатор. Как уже упоминалось, пользовательский сегмент состоит из туристов, пилотов, охотников, военных и других, кто хочет знать, где находится, где находился или куда направляется.

GPS навигация – Как это работает?

Месторасположение

Теперь расскажем о том, как это работает. GPS навигатор должен знать две вещи, чтобы выполнить свою работу. Он должен знать, ГДЕ находятся спутники (месторасположение) и как ДАЛЕКО они находятся (расстояние). Посмотрим сперва как GPS навигатор знает, где в космосе находятся спутники. GPS навигатор получает два вида кодированной информации от спутников. Один вид информации, называемый «альманах», содержит данные о расположении спутников. Эти данные постоянно передаются и сохраняются в памяти GPS навигатора, так что он знает орбиты спутников и где каждый спутник предположительно должен находится. Данные альманаха периодически обновляются по мере перемещения спутников. Любой спутник может немного отклоняться от орбиты, а наземные станции постоянно отслеживают орбиту, высоту, расположение и скорость спутников. постоянно отслеживают орбиту, высоту, расположение и скорость спутников. Наземные станции посылают данные об орбите на станцию основного контроля, которая, в свою очередь, передает откорректированные данные обратно спутникам. Эти откорректированные данные точного месторасположения спутника называются данными «эфимериса», которые действительны около четырех или шести часов и передаются GPS навигатору в виде кодированной информации.

Таким образом, получив данные альманаха и эфимериса, GPS навигатор всегда знает местонахождение спутников.

Время

Даже если GPS навигатор знает точное положение спутников в космосе, ему все равно необходимо знать, насколько они далеко (расстояние), чтобы определить свое месторасположение на земле. Существует простая формула, говорящая приемнику, как далеко он находится от каждого из спутников:

расстояние от данного спутника равно скорости передаваемого сигнала, умноженной на время, необходимое сигналу, чтобы пройти от спутника до GPS навигатора (Скорость х Время прохождения сигнала = Расстояние).

Вспомните, как вы определяли, насколько далеко от вас гроза, когда были ребенком. Когда вы видели молнию, то считали затем, сколько секунд пройдет, пока раздастся гром. Чем больше насчитали, тем дальше была гроза. GPS навигация работает по такому же принципу, называемому «Время прибытия».

Используя основную формулу для определения расстояния, приемник уже знает скорость. Это скорость радио волны – 186 000 миль в секунду (скорость света), с учетом задержки сигнала при прохождении сквозь атмосферу Земли.

Теперь GPS навигатору необходимо определить временную составляющую формулы. Ответ кроется в закодированных сигналах, которые передают спутники. Передаваемый код называется «псевдослучайным кодом» потому, что похож на шумовой сигнал. Когда спутник генерирует псевдослучайный код, GPS навигатор генерирует такой же код и пытается согласовать его с кодом спутника. GPS навигатор сравнивает два кода, чтобы определить, насколько необходимо задержать (или сместить) свой код, чтобы соответствовать коду спутника. Чтобы получить расстояние время задержки (смещения) умножается на скорость света.

Часы GPS навигатора не отслеживают время с такой точностью, как часы спутника. Включение в состав GPS навигатора атомных часов сделало бы его намного больше и намного дороже! Поэтому каждое измерение расстояния требует корректировки на величину погрешности внутренних часов GPS навигатора. По этой причине измерение расстояния относится к «псевдорасстоянию». Чтобы определить позицию, используя данные псевдорасстояния, необходимо отслеживать и пересчитывать зафиксированные данные минимум с четырех спутников, чтобы погрешность исчезла.

Получение полного круга

Теперь, когда у нас есть и позиция спутника, и расстояние до него, приемник может определить свое месторасположение. Скажем, мы находимся на расстоянии 11 000 миль от спутника. Тогда наше месторасположение будет где-то в условной сфере со спутником в центре с радиусом 11 000 миль. Далее, допустим, что мы находимся на расстоянии 12 000 миль от другого спутника. Вторая сфера будет пересекаться с первой, образуя общую окружность. Если добавить третий спутник, на расстоянии 13 000 миль, будет две общие точки, где пересекаются три сферы.

Хотя возможных позиций две, они сильно отличаются показателями широты, долготы и высоты. Чтобы определить, какая же из двух точек соответствует вашему фактическому месторасположению, GPS навигатору необходимо также указать приблизительную высоту над уровнем моря. Это позволит приемнику рассчитать 2-х координатную позицию (широта, долгота). При наличии четвертого спутника GPS навигатор сможет определить 3-х координатную позицию (широта, долгота, высота). Так, допустим, расстояние до четвертого спутника составляет 10 000 миль. Теперь у нас есть четвертая сфера, пересекающая первые три в одной общей точке.

Данные альманаха

GPS навигатор всегда сохраняет данные о положении спутников. Эти данные называются альманахом. Иногда, когда GPS навигатор долгое время не включается, данные альманаха становятся устаревшими или «холодными». Когда GPS навигатор «холодный», установление связи со спутником может занять больше времени. GPS навигатор считается «теплым», если данные со спутников собраны за последние четыре-шесть часов. Если время установления связи со спутником играет для вас большую роль, то при покупке GPS навигаторов необходимо обращать внимание на время захвата спутника в «холодном» и «теплом» режимах.

Как только навигатор установит связь с достаточным количеством спутников, чтобы рассчитать месторасположение, вы готовы начать GPS навигацию! Большинство GPS навигаторов будут отображать текущие координаты или текущую позицию на электронной карте, которая будет помогать вам в навигации.

Технология GPS навигатора

Большинство современных GPS навигаторов имеют параллельный мультиканальный дизайн. Более старые одноканальные тоже были популярны, но у них была ограниченная возможность постоянного приема сигналов в жестких условиях, таких как густой лиственный покров. Параллельные приемники обычно имеют от пяти до двенадцати схем приема, каждая из которых отвечает за сигнал конкретного спутника, так что можно в любое время устанавливать надежную связь со всеми спутниками. Параллельные приемники быстро захватывают спутники при первом включении, им также нет равных в возможности принимать сигналы спутника в сложных условиях, таких как густая листва или город с высокими зданиями.

Источники погрешностей GPS навигаторов

Гражданский GPS навигатор имеет потенциальную погрешность определения месторасположения как результат совокупности погрешностей от следующих источников:

Задержки ионосферы и тропосферы – Сигнал спутника проходит сквозь атмосферу. Система использует встроенную «модель», которая высчитывает среднее, но не точное, значение задержки.

Отражение сигнала – встречается, когда сигнал перед тем, как достичь приемника, отражается от таких объектов как высотные здания или горы. Это увеличивает время прохождения сигнала, вызывая тем самым ошибку.

Ошибки часов приемника – поскольку не практично устанавливать атомные часы в приемниках GPS навигаторов, имеющиеся встроенные часы могут выдавать очень незначительные временные ошибки.

Орбитальные ошибки – также известны как «ошибки эфимериса», это неточности данных о расположении спутника.

Количество видимых спутников – чем больше спутников может «видеть» GPS навигатор, тем выше точность. Здания, рельеф местности, электронная интерференция, иногда даже густая листва могут блокировать прием сигнала, вызывая ошибки месторасположения или полное отсутствие показаний. Чем чище обзор, тем лучше прием. GPS навигаторы не будут работать в помещении (как правило), под водой или под землей.

Геометрия/затенение спутника – имеет отношение к относительному расположению спутников в любое заданное время. Идеальная геометрия спутников бывает, когда спутники располагаются под тупым углом по отношению друг к другу. Плохая геометрия является результатом расположения спутников на одной линии или в тесной группе.

Намеренное ухудшение сигнала спутника – намеренное ухудшение сигнала министерством обороны США известно как «Избирательная доступность» и предназначено для предотвращения использования с враждебными намерениями GPS сигналов высокой точности. Этим объясняется большинство ошибок. «Избирательная доступность» была отменена 2 мая 2000г. и в данный момент не применяется. Это значит, что вы можете ожидать от GPS навигатора точности в пределах 6 – 12 метров (около 20 – 40 футов).

Точность GPS навигатора может быть улучшена еще больше с применением дифференциального GPS приемника (DGPS), который может работать от нескольких возможных источников, уменьшая некоторые из описанных выше ошибок. Следующий раздел объясняет, что такое DGPS и как это работает.

DGPS – как это работает ?

Дифференциальные GPS работают с помощью расположения GPS приемника (называемого контрольной станцией) в месте с известными координатами. Поскольку контрольная станция знает свое точное месторасположение, она может определить ошибки спутниковых сигналов. Станция делает это путем измерения расстояния до каждого спутника с использованием принимаемых сигналов и сравнивает результат с фактическими показателями, рассчитанными на основе известного месторасположения. Разница между измеренным и рассчитанным расстоянием для каждого видимого спутника является «дифференциальной коррекцией».

Дифференциальные коррекции для каждого отслеживаемого спутника форматируются в сообщения и передаются DGPS приемникам. Далее дифференциальные коррекции применяются DGPS приемниками в вычислениях для уменьшения ошибок и улучшения точности. Уровень точности зависит от самого приемника и сходства его «окружающей среды» с условиями, в которых находится контрольная станция, а также его приближенности к станции. Приемник контрольной станции определяет составляющие погрешности и обеспечивает их коррекцию для GPS навигатора в реальном времени. Коррекция может передаваться по FM радиочастотам, через спутник или через маяк береговой охраны США. Обычно точность DGPS составляет 1 – 5 метров (около 3 – 16 футов).

WAAS

При полете есть одна вещь, которую все мы желаем получить: БЕЗОПАСНОСТЬ. Исключительная информация о месторасположении это ключ к безопасности полета. При дезориентирующих погодных условиях, когда визуальная навигация усложняется или вообще невозможна особое значение приобретает GPS навигация. Знакомьтесь с «Системой Панорамного обзора» или просто WAAS. Так называется сеть из 25 наземных контрольных станций, которые полностью покрывают территорию США, захватывая немного Канады и Мексики. Внедренные FAA (Федеральным Авиационным Агентством США) для целей авиации эти 25 контрольных станций расположены с предельной точностью. Они сравнивают измеренное GPS расстояние с известными значениями. Каждая контрольная станция подключена к базовой станции, которая собирает все коррекционные сообщения вместе и транслирует их через спутник. С помощью WAAS приемники GPS навигаторов могут обеспечивать точность 3 – 5 метров по горизонтали и 3 – 7 в высоту.

Картография и GPS навигация: где я нахожусь ?

Смотрели ли вы когда-нибудь на карту, желая определить свое точное месторасположение? Есть ли у вас или у ваших знакомых трудности с ориентировкой на местности? Нашли хорошее место для охоты или рыбалки и хотели бы легко вернуться сюда снова? GPS навигатор это то, что вам нужно, чтобы знать где вы и куда идете. GPS навигаторы GARMIN доступны с различными типами карт. Различают модели, не имеющие карты, с базовой картой и с детализированной картой.

GPS навигаторы без карты

GPS навигаторы без карты имеют экран с плоттером и могут предоставлять вид сверху, отображая ваше месторасположение относительно путевых точек, маршрутов, записей трека, которые вы создали. Плоттер поможет в определении месторасположения по отношению к указанным объектам. Большинство GPS навигаторов GARMIN смогут предоставлять такую информацию. Некоторые модели снабжены также дополнительной базой точек месторасположений городских объектов.

GPS навигаторы с базовыми картами

GPS навигатор GARMIN с базовой картой сможет, как правило, показать границы областей, автомобильные магистрали, основные линии метро, озера, реки, железные дороги, береговые линии, крупные города, аэропорты и съезды с основных магистралей федерального значения.

GPS навигаторы с детальными картами

С переходом к GPS навигаторам, у которых есть возможность загружать детальные карты, информация, отображаемая на экране, значительно шагнула вперед. Данные карт могут включать улицы деловых и жилых районов, рестораны, банки, заправки, достопримечательности, данные морской GPS навигации, места для спуска суден на воду, топографические детали, тропинки и многое, многое другое. Представьте, что у вас появилась возможность найти и проследовать по любому адресу в громадной базе данных, используя электронную карту, которая показывает детали улицы! Карты могут заноситься в прибор посредством картриджа или загрузки информации с диска. Некоторые GPS навигаторы используют картриджи компании GARMIN, которые уже содержат информацию о конкретных территориях или регионах. Другие используют чистый картридж, на который, подключившись к ПК с программным обеспечением MapSource, можно записать данные по интересующей вас территории. Еще одни GPS навигаторы могут иметь данные, записанные непосредственно в память, и не требовать картриджей.

Путевые точки

Основной целью GPS навигации является предоставление возможности попасть из точки А в точку В настолько просто, насколько это возможно. GPS навигаторы GARMIN могут сохранять несколько сотен точек или месторасположений, называемых «путевыми точками». Ваш дом, аэропорт, стоянка машины, хорошие места для рыбалки/охоты или просто живописное местечко, которое вы бы хотели еще раз посетить – это только несколько примеров тех мест, которые можно сохранять и позже использовать для навигации. А что, если вы никогда там не были, но знаете координаты этого места или где оно находится на карте? С GPS навигаторами GARMIN вы сможете создавать путевые точки тех мест, где раньше не бывали, и проложить маршрут (GOTO) до нужного места.

GOTO

Использование данной функции также просто, как выбрать путевую точку направления и сказать GPS навигатору «идти туда». GPS навигатор нарисует прямую линию к данной точке и укажет направление указателем «стрелка», линией азимута, линией курса или предоставит «путь» в трехмерном режиме. Когда вы движетесь к определенному месту, GPS навигатор всегда отслеживает, где вы, куда движетесь, с какой скоростью, насколько далеко вы от пункта назначения и сколько времени вам потребуется, чтобы туда добраться! Но что, если на прямой между вами и местом назначения находятся горы, острова или глубокие ущелья? Вы можете сказать GPS навигатору двигаться по серии путевых точек в определенном порядке, называемых «маршрутом».

Маршруты

Помните картинку, которая получается, если соединять линиями точки? Вы рисуете линию из точки 1 к точке 2, 3 и так далее. Представьте, что путевые точки это те самые точки, которые необходимо соединить, а маршрут это соединяющая линия. Поскольку вам необходимо указывать свои номера точек, то обычно вы задаете: «Я хочу пойти отсюда туда-то, затем туда-то и т.д. в таком-то порядке».

Может быть картинка, которую вы увидите, получится и не очень, но зато это однозначно приведет вас туда, куда нужно! С GPS навигаторами GARMIN вы сможете увидеть, где вы были, в виде журнала пройденного пути (track log).

Журналы пройденного пути

По мере продвижения GPS навигатор будет автоматически записывать ваш маршрут в журнале пройденного пути. Представьте этот журнал как след из хлебных крошек, оставленный там, где вы прошли. То, как вы петляли лесными тропками, обходили разные объекты, каждое ваше движение сохраняется в GPS навигаторе. Если вы захотите пройти обратно тем же путем, достаточно просто активировать функцию TrackBack и GPS навигатор сам составит обратный маршрут. Вы можете даже сохранять эту информацию, чтобы использовать её снова и снова и знать, что вы двигаетесь в правильном направлении!

Географический и магнитный север

Думая о направлении, вам необходимо определиться, магнитный или географический север вы хотите использовать для ориентации. Географический север использует как ориентир 0° Северный Полюс, в то время как магнитный север использует магнитный северный полюс, находящийся фактически на севере Канады. Если вы используете GPS вместе с обычным компасом, то установите GPS навигатор в режим магнитного севера. Разница между географическим и магнитным севером в текущем местоположении известна как «магнитное отклонение». GPS навигаторы GARMIN имеют встроенную модель магнитного отклонения земли и могут автоматически устанавливать отклонение для вашего местонахождения в любой точке планеты. Вы также можете устанавливать отклонение вручную, используя пользовательские настройки.

Координатные сетки и форматы

В GPS навигации текущее месторасположение можно просматривать в виде координат. Поскольку различные карты и схемы используют различные форматы координат, GPS навигаторы GARMIN позволяют вам выбирать необходимую систему координат.

Самым типичным форматом, используемым GPS навигаторами GARMIN, является широта и долгота. В большинстве моделей есть возможность переходить и на другие системы координат.

UTM/UPS (Универсальная поперечная проекция Меркатора/Универсальная полярная стереографическая проекция) это простая в использовании метрическая сетка, которая чаще всего встречается на топографических четырехугольных картах геологической службы США (USGS). Сетка MGRS очень похожа на UTM/UPS и используется в основном на военных картах. В большинстве GPS навигаторов можно выбирать также несколько других сеток, включая настраиваемую пользователем (функция для продвинутых пользователей).

Системы координат

Карты и схемы это по своей сути сетки, созданные от опорной точки, называемой координатой. Много карт, которые используются до сих пор, были составлены десятки лет назад. Со временем технологии позволили нам улучшить геодезические навыки и создавать более точные карты. Тем не менее, существует необходимость адаптировать GPS навигаторы для использования старых карт. Большинство GPS навигаторов GARMIN включают более 100 систем координат, позволяя переключатся на соответствующие настройки карты. Использование неподходящей системы координат может стать причиной получения недостоверной информации о местоположении. На большинстве хороших навигационных карт указывается, какая система координат используется. Наиболее распространенными системами координат США являются WGS 84 (Всемирная геодезическая система 1984), NAD 83 (Североамериканская 1983), NAD 27 (Североамериканская 1927). Просматривая список систем координат, помните, что все они являются математическими моделями формы Земли, а не реальными картами, встроенными в GPS навигатор.

Дополнительные средства навигации

Даже учитывая то, что GPS навигация становится лучше с каждым днем, запасные средства навигации все равно не помешают. Владение бумажной картой, обычным компасом и приемами навигации является хорошей техникой безопасности. Помните, что GPS навигатор является только составляющей частью навигации и не должен быть единственным используемым навигационным инструментом.

gps навигация

Решение о покупке

Вы можете бесконечно решать, какой GPS навигатор и какие аксессуары покупать, особенно в сегодняшних условиях большого выбора на рынке GPS. Прежде всего, подумайте, для чего преимущественно вы будете использовать GPS навигатор: в автомобиле, самолете, лодке, на охоте, рыбалке, в походах, на велосипеде и пр. Поскольку все GPS навигаторы GARMIN могут показывать местоположение и основную навигационную информацию, то хорошим началом могут стать недорогие GPS навигаторы для начального уровня. Также все GPS навигаторы GARMIN имеют подсветку, что позволит вам использовать прибор как днем, так и ночью. Выбор GPS навигатора с большим количеством функций сможет предоставить абсолютно новый уровень возможностей GPS навигации и информации и местоположении при такой же простоте использования. При разработке изделий мы стараемся улучшать их, учитывать пожелания пользователей, и делать более дружественными к пользователю.

При выборе GPS навигатора учитывайте следующее:

Время работы от батарей — если вы собираетесь использовать прибор длительное время без дополнительного источника питания, не забудьте взять запасные батареи. GPS навигаторы с цветными дисплеями как правило быстрее расходуют батареи по сравнению с приборами, имеющими дисплеи с градацией серого.

Размер и вес – GPS навигаторы GARMIN доступны в большом количестве различных размеров и форм: маленькие ручные GPS навигаторы, графопостроители с большими дисплеями, модели, встраиваемые на панели.

Конфигурация антенны – Вы собираетесь использовать GPS навигатор в основном на улице? А как на счет машины? GARMIN предоставляет продукты как с внутренними, так и с внешними подключаемыми антеннами.

Возможность DGPS – Вам необходима самая лучшая точность, которая только возможна? Если да, в этом вам помогут дифференциальные GPS (DGPS) приемники.

Цена — Какой тип GPS навигатора подходит вам по цене? Имейте в виду, что все GPS навигаторы GARMIN могут позволить вам отмечать путевые точки и вести до нужного места. Остальное – дело выбора подходящих функций. В любом случае, GARMIN сможет удовлетворить любые ваши заспросы от самых обычных GPS навигаторов до последних новинок в этой области.

Выбор аксессуаров

Все GPS навигаторы GARMIN поставляются в базовом комплекте, достаточном для работы. Приобрести дополнительные аксессуары вы может у региональных дистрибьюторов GARMIN или на сайте www.garmin.com

Среди аксессуаров имеется следующее:

Внешняя антенна: если встроенная антенна экранируется, скажем, крышей автомобиля, то вам поможет внешняя антенна, как и в других случаях, когда имеются некоторые проблемы с чистым обзором неба.

Внешний источник питания – даже при наличии хороших аккумуляторов в большинстве GPS навигаторов GARMIN, всегда лучше лишний раз их по экономить, используя питание от автомобильного прикуривателя или от сети переменного тока.

Крепления – Когда вам необходимы свободные руки, могут пригодится крепления. Большинство GPS навигаторов поставляются вместе с креплением, также можно приобрести несколько дополнительных креплений.

Программное обеспечение — если есть необходимость сохранять путевые точки или планировать маршрут, MapSource это то, что вам нужно. Это ПО позволяет просматривать цветные карты на ПК с функциями панорамного просмотра и масштабирования. Можно создавать путевые точки и маршруты, а затем передавать их с ПК на GPS навигатор. Такая функция поддерживается почти всеми GPS навигаторами GARMIN. Это очень удобно для планирования походов, деловых поездок, отпусков и пикников не выходя из дома.

Для GPS навигаторов, поддерживающих функцию передачи информации, можно также дополнительно загружать карты интересующих территорий (см. спецификацию на прибор для определения наличия данной функции). Для этого GPS навигатор просто подключается к компьютеру с помощью соединительного кабеля. Далее необходимо выбрать нужную карту и кликом мышки информация загрузится в GPS навигатор. Некоторым GPS навигаторам для загрузки необходимы чистые картриджи размером 8, 16, 32, 64 или 128 Мб.

Все продукты MapSource включают функции управления путевыми точками и маршрутами. Вид вашей деятельности и предпочтения детализации карт определят, какое именно ПО MapSource вам необходимо.

G-Charts (морские карты) – если вам необходимо больше данных для морской GPS навигации, GARMIN предлагает вам два типа карт: наземные и прибрежные стандартных и микро размеров. Прибрежные карты содержат информацию о рельефе дна, аэронавигационных устройствах, порты с названиями гаваней, городов, заливов, опасных мест и прочего. Наземные содержат также такие детали, как границы штатов, магистрали, места спусков суден на воду, расположение различных служб.

.

sanekua.ru

Смотрите также