Так что же такое этот GPS ?
Global Positioning System (GPS) - глобальная система местоопределения (позиционирования) принадлежащая Министерству обороны США. На сегодняшний день Россий запустила на орбиту 2/3 спутников из собственной групировки системы Система GPS состоит из искуственных спутников Земли входящих в международную группировку, сети наземных станций слежения и пользовательских приёмников.
Система GPS предзначенна для определения текущих координат пользователя на поверхности Земли или в околоземном пространстве – в воде, в воздухе, но не под землёй. До 1991 года практическое применение GPS было ограничено из-за отсутствия в России разработок гражданской техники. Сейчас спутниковое местоопределение с помощью системы GPS уже становится для нас необходимой "потребностью", как телефон.
По радиосигналам спутников GPS-приёмники пользователей довольно точно определют текущие координаты. Погрешности не превышают полутора десятка метров, чего вполне достаточно для навигации. Такое понятие как "система местоопределения" гораздо более общее, чем "навигационная система". Оно охватывает, например, такую область человеческой деятельности, как землемерие (геодезия, картография, планиметрия, геофизика, строительство уникальных промышленных сооружений и дорог и т.д.). Для этих целей, которые решаются уже на уровне государств, погрешности местоопределения не должны превышать долей сантиметра. Для этого существуют специальные приёмники и методы обработки сигналов, которые недоступны простому гражданскому человеку.
Принцип работы GPS
GPS основана на определении координат местоположения по расстояниям до спутников. Это означает, что наши координаты на земле вычисляются на основе измеренных системой расстояний до группы спутников в космосе. Спутники выполняют роль точно координированных точек отсчёта.
Например, если мы знаем, что от нас до спутника А 11000 км, то это значит, что мы находимся где-то на воображаемой сфере радиусом в 11000 км с центром, совпадающим со спутником А. Если одновременно расстояние до спутника В составляет 12000 км, то это еще больше сократит пространство, где мы можем находиться. Так как единственная область, где мы будем на расстоянии 11000 км от спутника А и 12000 км от спутника В, есть линия пересечения двух сфер, т.е. окружность.
Если измерить расстояние в 13000 км ещё и до третьего спутника В, то сможем свести возможное местоположение до двух точек. Эти две точки находятся там, где сфера радиусом в 13000 км пересекается с окружностью, получившейся от пересечения сфер с радиусами 11000 км и 12000 км. Обычно, одна из двух точек - это неправдоподобное решение. Вычислители GPS-приёмников снабжены различными устройствами, автоматически определяющими истинное местоположение из двух возможных.
Если точно знаеть свою высоту, как например моряки, находящиеся на уровне моря, то можно исключить одно из спутниковых измерений. Одна из сфер на рисунках может быть заменена на сферу с центром в центре Земли и радиусом, равным радиусу Земли плюс высота. Таким образом, координаты местоположения вычисляются на основе полученных расстояний до спутников, с использованием простой математики, геометрии и тригонометрии.
Точность GPS
На сегодняшний день точность гражданских GPS-приёмников, довольно высока. Результирующая погрешность GPS определяется суммой погрешностей от различных источников. Вклад каждого из них варьируется в зависимости от атмосферных условий и качества оборудования. Кроме того, точность может быть целенаправленно снижена Министерством обороны США в результате установки на спутниках GPS так называемого режима S/A (Selective Availability- ограниченный доступ). Этот режим разработан для того, чтобы не дать возможному противнику тактического преимущества в определении местоположения с помощью GPS. Если этот режим установлен, он создаёт наиболее существенную компоненту суммарной погрешности GPS.
Таким образом, ионосфера и атмосфера Земли вызывают задержки сигнала GPS, которые можно пересчитать в ошибки местоопределения, некоторые из этих ошибок могут быть устранены математически и путём моделирования, часы спутников тоже источники ошибок в виде приемников и многолучёвости, не наилучшее взаимное расположение спутников в небе приводит к увеличению всех компонент суммарной погрешности местоопределения.
Основные функции GPS приемников
Если Вы подумываете о покупке GPS приёмника, мы поможем Вам разобраться, какими особенностями обладают представленные на рынке модели. Обладая этой информацией, Вы сможете подобрать навигатор, наиболее соответствующий Вашим требованиям. В таблице представлены наиболее важные особенности.
| Основные | ||
| Свойство | Варианты | Описание |
| Приёмник | Мультиплексный | Мультиплексный приёмник имеет только один канал. В один момент времени он принимает сигналы только одного спутника, переключаясь между несколькими доступными. Такие приёмники лучше работают на открытом пространстве, так как сигнал легко может быть потерян из-за строений или других препятствий. Мультиплексные приёмники в настоящее время практически не используются. |
| Параллельный | Параллельный приёмник имеет несколько каналов (обычно 12), с помощью которых может одновременно принимать сигналы от нескольких спутников. Такой приёмник гораздо лучше "держит" сигналы спутников и более точно определяет координаты. Если Вы планируете использовать GPS в большом городе, лесу или горах, тогда параллельный приёмник. | |
| Антенна | Внешняя | Внешняя антенна типа "четырёхзаходная спираль" представляет собой спиральную катушку в пластиковом корпусе, вынесенную из корпуса приёмника. Такая антенна наиболее приспособлена к приёму сигналов спутников, расположенных около горизонта, и хуже принимает сигналы спутников сверху. Обычно эта антенна является съёмной, вместо неё можно подключить выносную антенну, расположив её, например, на крыше автомобиля, для более качественного приёма. |
| Патч-антенна | Патч-антенна – это плоская антенна, встроенная в корпус приёмника. В противовес внешней, она более приспособлена для приёма сигналов спутников вверху и хуже принимает сигналы спутников, расположенных около горизонта. | |
| Источник питания | Батареи | Большинство портативных GPS-приёмников работают от батарей. Это и обеспечивает их портативность. При выборе навигатора обратите внимание на тип и количество используемых батарей, продолжительность их работы. |
| Внешний источник | Многие портативные GPS-приёмники имеют возможность подключения внешнего источника питания. Это удобно, например, если Вы собираетесь весь день ехать в машине по GPS-приёмнику и не хотите тратить батарейки. Автомобильные, морские и авиационные GPS, встраиваемые в приборную панель, питаются от внешнего источника. | |
| Дисплей | ЖКИ-панель | Все GPS-приёмники отображают информацию на ЖКИ-дисплее. Варианты: 2 цвета или 4 градации серого. |
| Цветная ЖКИ-панель | На цветном дисплее гораздо легче читаются карты, чем на обычном экране с градациями серого. Однако, цветные ЖКИ-дисплеи потребляют гораздо больше электроэнергии, соответственно батарейки садятся быстрее. | |
| Стандартные | ||
| Свойство | Пояснение | |
| Встроенная карта | Большинство GPS-приёмников отображают Вашу долготу, широту и высоту, но они не смогут показать Ваше положение на детальной карте. Перед покупкой приёмника Вы должны определиться какой вид карт подходит Вам больше всего и убедится, что выбранный приёмник поддерживает эти карты. Многие GPS-приёмники уже содержат общую карту мира (базовая карта), но на ней отображены только крупные города, дороги и участки воды. Некоторые навигаторы могут хранить в памяти более качественные карты или позволяют загружать требуемые карты. | |
| Карта памяти | Некоторые навигаторы позволяют использовать специальные картриджи или карты памяти (флеш-карты), с более детальными картами районов. | |
| Загрузка карт | Некоторые GPS-приёмники позволяют загружать себе в память векторные карты с компьютера. | |
| Путевые точки | Вы можете сохранять в памяти навигатора некоторое количество (500 и более) путевых точек - на ходу или задавая их координаты по карте - и составлять из них маршруты. Ваш GPS сможет провести Вас вдоль этого маршрута от точки к точке. Вы также можете спланировать маршруты по бумажной карте, сохранить всю информацию в навигаторе и ходить на местности по составленному маршруту. | |
| Запись трека (Track Log) | GPS-приёмники с такой функцией могут записывать трек (путь), по которому Вы движетесь. Эта функция пригодится, если Вы заблудились или хотите сохранить пройденный трек, чтобы пройти его когда-нибудь ещё раз. Также по треку можно определить, на сколько далеко Вы прошли по маршруту. | |
| Память | Если Вы собираетесь активно использовать планирование маршрутов и запись треков, Вы должны выбирать GPS с достаточным объёмом памяти. Продумайте, сколько может Вам потребоваться точек и выберите соответствующий навигатор. Так же удостоверьтесь, что GPS не сотрёт Ваши данные во время замены батареек. Последние модели навигаторов имеют энергонезависимую память для хранения точек, треков и маршрутов. | |
| Разъёмы | Одним из путей, увидеть своё положение на детальной карте местности, является подключение навигатора к компьютеру (настольному, портативному или КПК). Разъём данных позволяет сопрягать GPS с большим количеством программного обеспечения. В связи с ограниченностью памяти приёмника эта функция может быть очень полезна, т.к. позволяет сохранить на ПК практически не ограниченный объём данных (точки, треки, маршруты). | |
| Время восхода и захода Солнца | Некоторые GPS-приёмники могут отобразить время восхода и захода Солнца в любой заданной точке. Это позволит Вам так спланировать маршрут, чтобы Вы не путешествовали в темноте. Полезно для скалолазов, моряков, пилотов и т.п. | |
| Одометр | В большинстве современных навигаторов есть одометр, который позволяет Вам контролировать пройденное расстояние. Как и одометр в автомобиле, этот в некоторых случаях может быть полезен. | |
| Спидометр | Большинство GPS-приёмников могут показывать скорость Вашего движения. Это полезно знать для расчёта продолжительности пути при текущей скорости. Приёмники, имеющие спидометр, могут выдать Вам такие параметры как ETA (Estimated Time of Arrival - приблизительное время, оставшееся до прибытия в заданную точку) и ETE (Estimated Time Enroute - приблизительное время суток, по прибытии в заданную точку). | |
| Единицы измерения | Убедитесь, что приёмник может отображать параметры в единицах, требуемых Вам. Например, если Вам требуется GPS для навигации на море, то понадобится навигатор отображающий данные в морских милях. Другим вариантом является выборочная настройка отображения единиц: например, высота в футах, расстояние в километрах. | |
| Индикатор точности | Большинство GPS-приёмников могут предупреждать Вас об ухудшившейся точности определения координат. Это может происходить вследствие плохого приёма сигналов спутников или неисправности навигатора. | |
| Дополнительные | ||
| Свойство | Описание | |
| Дифференциальный GPS | Дифференциальный GPS – это технология, использующая второй GPS приёмник, для корректировки сигналов спутников. Этот приёмник устанавливается в точке с точно известными координатами, формирует корректирующие сигналы и передаёт их в эфир. Эти сигналы, вместе с сигналами спутников, принимает GPS пользователя. | |
| Встроенная база данных | GPS-приёмники, разработанные специально для авиации или морской навигации, могут уже иметь в памяти путевые точки, маркеры. Такие базы содержат данные по аэропортам, портам и т.д. | |
| Поворотный экран | Некоторые GPS-приёмники имеют возможность поворота изображения на своём экране. Эта функция может быть полезна при использовании одного и того же GPS-приёмника в автомобиле (горизонтальное положение) и в руках (вертикальное положение). | |
| Пользовательские поля путевого компьютера | Приёмники с такой функцией позволяют более удобно получать путевую информацию. Вы можете настроить поля путевого компьютера на одновременный вывод именно тех данных, которые Вам нужны в данный момент. | |
| Влагозащищённость | Если Вы будете использовать GPS на рыбалке, охоте или в пеших походах, выбирайте приёмник с хорошей влагозащитой. Некоторые приёмники имеют запаянный корпус, они хорошо защищены от воздействия влаги и могут находится в воде некоторое время. Другие же навигаторы имеют лишь уплотнённые швы и могут защитится только от дождя. Подумайте, в каких условиях предполагается эксплуатировать приёмник и сделайте правильный выбор. | |
Одним из важнейших преимуществ GPS перед существовавшими ранее наземными системами является всепогодность. Независимо от того, для каких целей Вы используете навигацию, GPS-приёмник готов показать Ваше местоположение и именно тогда, когда Вам это надо.
