Принципы работы GPS-навигаторов — Ferra.ru

В состав спутниковой системы GPS входят как минимум 24 искусственных спутника Земли, находящихся на различных круговых орбитах, плоскости которых разнесены по долготам через 60° и наклонены к плоскости экватора на 55°. Период обращения одного спутника составляет порядка 12 часов.

Регулярно спутники передают на Землю:

• свой статус (сообщение об исправности или неисправности)
• текущую дату
• текущее время
• данные альманаха (орбитальные данные всех спутников)
• точное время отправки всей совокупности сообщений
• бортовые эфемериды (расчётные координаты своего положения в этот момент времени)

GPS-приёмник на основании полученной со спутников информации определяет расстояние до каждого спутника и вычисляет свои координаты по законам геометрии. При этом для определения двух координат (широта и долгота) достаточно получить сигналы с трёх спутников, а для определения высоты над поверхностью Земли – с четырёх.

С учётом распространения радиосигналов расстояние до спутников определяется по задержке времени приёма сообщения GPS-приёмником относительно времени отправки сообщения с борта спутника. Конечно, для точного определения этой задержки часы на спутниках и часы в GPS-приёмнике должны быть синхронны, что обеспечивается синхронизацией часов приёмника по информации, содержащейся, как указывалось выше, в сигналах спутников.

Основным источником погрешности в системе GPS было наличие так называемого режима «ограниченного доступа». В этом режиме в сигналы спутников Министерством обороны США априорно вводилась погрешность, позволяющая определять местоположение с точностью 30-100 м, хотя принципиально точность GPS-систем может достигать нескольких сантиметров. С 1 мая 2000 года режим «ограниченного доступа» был отключён. Теперь любой человек в любой точке Земли может пользоваться этой системой. Другими источниками погрешности являются неудачная геометрия взаимного расположения спутников, многолучевое распространение радиосигналов (влияние переотражённых радиоволн на приёмник), ионосферные и атмосферные задержки сигналов и др.

Система GPS позволяет определить местоположение в любой точке на суше, на море и в околоземном пространстве.

Как уже упоминалось, изначально система GPS была разработана для военных целей. Однако через некоторое время стало ясно, что эта система может очень сильно помогать людям для достижения других, «гражданских» целей.

На сегодняшний день система GPS очень широко используется в решении навигационных и картографических (геодезических) целей.

Спутниковые методы определения пространственных координат нашли массовое применение в современных геодезических измерениях, в первую очередь благодаря системе GPS, стабильно работающей на протяжении всего своего существования и ставшей доступной широкому кругу гражданских пользователей. Однако всё чаще возникают обсуждения того, что дальнейшее повышение точности и надёжности определения пространственных координат в любой точке Земли может быть обеспечено только за счёт совместного использования различных глобальных навигационных спутниковых систем, таких, например, как российская ГЛОНАСС и разворачиваемая в Европе Galileo.

Несмотря на то что уровень развёртывания ГЛОНАСС в настоящее время не находится в полном функциональном состоянии, приём и совместная обработка сигналов ГЛОНАСС и NAVSTAR позволяют увеличить производительность при выполнении спутниковых геодезических измерений в сложных условиях (например, городской застройки), когда число видимых спутников системы NAVSTAR сокращается. Поэтому в настоящее время многие разработчики аппаратуры пользователей создают спутниковые приёмники, способные работать одновременно с различными системами (например, компания Topcon Positioning System). Эти приёмники, в отличие от приёмников GPS, принимающих только сигналы NAVSTAR, называют GNSS-приёмниками (Global Navigation Satellite System, аналог русского обозначения ГНСС), а используемые методы обработки – GNSS-технологиями.

Система GPS выглядит предпочтительнее для навигационных целей, чем ГЛОНАСС. Это связано с тем, что навигационных решений под ГЛОНАСС для обычных пользователей практически не существует и рынок ГЛОНАСС пока слабо развит.

Современные геодезические измерения невозможно представить без использования спутниковых технологий определения пространственных координат. Первые GPS-приёмники появились ещё в начале 1980-х годов. За время существования они претерпели серьёзные изменения, но неизменным остался способ определения координат. Главной особенностью современного развития геодезического оборудования является стремление упростить процесс измерений и объединить всё необходимое в одном приборе.

Итак, в зависимости от характера решаемых задач GPS-системы можно разделить на два класса – навигационные приёмники и системы геодезической точности.

Навигационные приёмники обеспечивают устойчивое определение текущих координат с точностью десятков метров и являются относительно недорогими устройствами. Приборы этого класса просты в эксплуатации, портативны, а время, необходимое для получения координат в точке, составляет секунды или единицы минут.

Геодезические GPS-системы являются значительно более сложными устройствами, но они позволяют достигать точности привязки объекта до долей сантиметра, соответственно, стоимость таких систем существенно выше и может составлять десятки тысяч долларов.

Хотя повышение точности результатов желательно в любой раgботе, для задач привязки на местности различных объектов точность, обеспечиваемая навигационными приёмниками, является вполне удовлетворительной, а в особо критичных случаях может быть повышена за счёт проведения большого числа измерений и их последующей статистической обработки.

В целом весь спектр моделей GPS-приёмников по особенностям использования можно разделить на четыре большие группы.

• Персональные GPS-приёмники индивидуального применения. Эти модели отличаются малыми габаритами и широким набором сервисных функций: от базовых навигационных, включая возможность формирования и расчёта маршрутов следования, до функции приёма и передачи электронной почты.
• Автомобильные GPS-приёмники, которые предназначены для установки в любом наземном транспортном средстве и имеют возможность подключения внешней приёмо-передающей аппаратуры для автоматической передачи параметров движения на диспетчерские пункты.
• Морские GPS-приёмники, оснащённые ультразвуковым эхолотом, а также дополнительными сменными картриджами с картографической и гидрографической информацией для конкретных береговых районов.
• Авиационные GPS-приёмники, используемые для пилотирования летательных аппаратов, включая коммерческую авиацию.

Важно отметить, что использование GPS в навигационных целях тесно связано с применением современных информационных технологий – компьютерных баз данных и Геоинформационных систем (ГИС).

Как можно понять, далеко не все из вышеперечисленных устройств интересны нашим читателям, а, как следствие, и нам. Поэтому сложнейшие геодезические приборы мы учитывать не будем. А своё внимание сконцентрируем на персональных, автомобильных и, возможно, морских GPS-приёмниках, а также на аксессуарах для них.

Как работает GPS | Блог

Надо найти библиотеку в 3 часа ночи — пожалуйста, доехать до Рубинштейна «24» — нет проблем, найти север без фокусов с иголкой — запросто. Портативные гаджеты давно заменили бумажные карты и компасы благодаря GPS и ее аналогам. Система спутниковой навигации — популярная тема для споров, обросшая мифами и легендами, как исландское дерево мхом. Попытаемся разобраться во всем по порядку.

Маленький, но уже военный

В 1967 году руководство СССР задумалось о создании системы глобальной навигации. Спустя 9 лет родился «Циклон» — комплекс спутников, снабженных атомными часами, передатчиками и возобновляемым источником питания. Перспективный космический страж не долго сиял золотыми эполетами солнечных батарей. В начале 90-х прекратили выделять ассигнования, несколько спутников сломались и сошли с орбиты. Сменив в 1993 году военную форму на гражданский костюм, Циклон взял новое имя — ГЛОНАСС. В этом же году американцы запустили двадцать четвертый спутник, завершив девятнадцатилетнюю эпопею создания GPS. До этого момента СССР и США шли ноздря в ноздрю, создавая практически идентичные системы, но кризис 1998 года изменил расстановку сил навсегда.

Слухи и факты

Среди форумных забияк бытует мнение, что ГЛОНАСС — плохая система с очень низкой точностью позиционирования, ее работе может помешать даже дерево. Слухи начали распространяться в начале 2000 годов.
Десяток спутников отправились в космос полетать, один сошел с орбиты, их осталось девять.
Девять спутников, в космосе летая, ловили солнца луч, один не смог поймать, их осталось восемь…
Из-за недостатка финансирования в 2001 году количество летунов сократилось до шести. В те времена пациент был скорее мертв, чем жив. В 2007 аппаратов стало 18, в 2010 на орбиту вывели 26 штук. Космические скитальцы постоянно падают, срок жизни американского образчика технического искусства — 10 лет, у российского меньше.

Как это работает?

Спутник в космосе — летающая радиостанция, посылающая приветственные сигналы приемникам. Роль приемников играют наши смартфоны и навигаторы. Вопреки расхожему заблуждению, телефон никуда и никакие сигналы не отправляет с помощью супермощной антенны. Для точного вычисления координат необходимо минимум 4 спутника — три передают данные о своем местоположении относительно земли и друг друга, четвертый фиксирует время прохождения сигнала от передатчика к приемнику. Местоположение устройства определяет процессор — он должен быть мощным. Флагманский вычислитель обрабатывает информацию практически мгновенно. Старенький же процессор, как Сусанин, будет долго водить по кустам, кочкам и болотам. Современные устройства умеют принимать сигналы от 12 летающих радиостанций, в скором времени научатся и от всех 24. Чем больше источников информации — тем лучше.
Кроме широко известной GPS и отечественного аналога, существует еще несколько похожих систем навигации — китайский Beidou, европейский Galileo, индийский IRNSS. Но чтобы точно определять координаты, достаточно только одной. Такое многообразие обуславливается лишь страхом пред отключением GPS и необходимостью координировать передвижение войск в случае войны.

Не такой, как все

У ГЛОНАСС, в отличии от GPS, отсутствует привязка к планете. Из-за этого спутники не видят краев и часто падают, сгорая в атмосфере. Точность тоже страдает — 4–8 метров против 2,5 метров у американцев. Зато в России можно пользоваться двумя системами одновременно, получая точность в 1,5 метра. В США такая опция доступна только в некоторых штатах, устройства просто не видят российские спутники. Для точного определения местоположения на территории РФ достаточно 18 спутников на орбите. ГЛОНАСС лучше всего ловит на севере, потому что изначально система создавалась для позиционирования войск в северных регионах страны. GPS info — приложение, помогающее ловить сигналы от двух систем одновременно. Узнать, сколько космических летунов видит конкретное устройство, можно с помощью софта GPS Test.

Почему тупит?

Спутники все время находятся в движении, их траекторию отслеживают наземные станции. Актуальная информация отправляется на гаджеты в альманахах — библиотеках с самыми точными сведениями о местоположении всех доступных спутников. Обновляются альманахи по воздуху через GPRS или Wi-Fi. Если скорость Интернет-соединения низкая, процедура поиска может затянутся на 5–10 минут. В нормальном режиме на обновление уйдет 30 секунд.
Для тех, у кого с интернетом все норм, придумали A-GPS — специальный софт, передающий данные о местоположении спутника с помощью всемирной сети. Используется там, куда не пробиться сигналу от крылатой радиостанции — горы, подвалы, низины. По сути A-GPS — это цифровой репитер, повторяющий сигналы от GPS по другим каналам.

Незаменимые помощники

Акселерометр приходит на помощь спутникам, показывая куда поворачивает телефон, с какой скоростью он движется.
Магнитометр помогает акселерометру понять, где север, чтобы сориентировать в пространстве. Чем больше всяких датчиков в гаджете, тем точнее будут определены координаты.
Датчик компаса помогает определить направление движения. Если он не настроен, точность позиционирования значительно снижается. Чтобы привести его в рабочее состояние, достаточно запустить приложение и откалибровать, следуя инструкции от производителя.

А что в целом?

ГЛОНАСС — ровесник GPS, идеален для северных регионов, об этом хорошо осведомлены Шведы, использующие именно эту систему спутниковой связи. Самый большой минус — низкая точность, компенсируется подключением GPS-спутников через специальное приложение для Android и iOS.
В смартфонах антенна не важна, главное процессор и вспомогательные датчики, топовые устройства не имеют проблем с навигацией. A-GPS и другой софт — отличные костыли, помогающие престарелым устройствам ориентироваться в условиях мегаполисов и бездорожий. Для быстрого и правильного позиционирования навигатор необходимо подключать к 4G или регулярно обновлять информацию с помощью ноутбука, смартфона по Bluetooth.
Путешествуйте чаще, не бойтесь открывать новые места, ведь современные технологии не стоят на месте и в ногу идут с желаниями человека, помогая и упрощая ему жизнь в исследовании неизведанного.
 

Принципы работы GPS-навигаторов. Устройство и принцип работы автомобильных GPS-навигаторов

1 . Как работает GPS навигатор?
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 1977 году. До 1983 года система использовалась только военными. Я вообще сомневаюсь, была ли тогда фирма Garmin. Сомневаюсь в ее причастности к запуску и разработке спутников.

2 . Что показывает GPS навигатор?
Абсолютно 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.

3. Как запомнить координаты точки?
Во всех моделях для этого достаточно нажать и некоторое время удерживать кнопку.
Так же это можно сделать через главное меню.

4. Как найти точку?
Достаточно выбрать нужную точку из списка и нажать кнопку «Идти». На странице «навигация» появится стрелка с направлением движения.

5. Что такое 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.

6. Что такое Track back?
Это режим, в котором прибор в режиме навигации ведет Вас обратно точно по пройденному пути. При этом стрелка на странице «навигация» показывает повороты.

7. Для чего нужен барометрический высотомер?
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!!!

8. Для чего нужен магнитный компас?
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.

9. Можно ли присоединить GPS к компьютеру?
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).

10. Какие программы позволяют работать с картами и GPS?
Mapsource, OziExplorer и другие программы позволяют отобразить на экране компьютера ваши карты и наложить на них скачанные из навигатора точки, треки и маршруты. Рекомендую Mapsource, как родную программу для Гармина и наиболее интуитивно понятную.

11. Какие данные можно закачать в GPS и выкачать из него?
В прибор закачиваются из различных программ треки, точки и маршруты. Карты России загружаются в прибор при помощи специализированного программного обеспечения.

12. Какие модели позволяют загружать карты в память прибора?
В ряду карманных навигаторов Garmin картографическими возможностями обладают модели Etrex Legend, Etrex Legend C, GPSMAP 76, GPSMAP 76S, GPSMAP 60C, GPSMAP 60CS, GPSMAP 76CS. Размер встроенной памяти у этих приборов от 8-ми мб до 115-ти. Неограниченный размер картографической памяти имеют модели, в которых данная память расположена на картриджах. Картридж с нужными картами можно вставить в прибор в любой момент. Наиболее популярные модели, работающие с картриджами: все приборы ряда StreetPilot, приборы Map176 и Map276. Надо иметь в виду, что эти приборы уже не относятся к карманным моделям, велики по размеру и не обладают достаточной водозащищённостью. Как правило,это автомобильное применение.

13. Какие карты изначально имеются в GPS навигаторе?

Все модели, поддерживающие картографическую функцию, имеют предустановленную карту мира. Эта карта не может быть изменена или стерта. У неё своя,отдельная память. На данной карте имеются реки, города и основные дороги. Детализация разная для разных областей мира.

14. Что такое CD Mapsource?
Это компакт-диск с программным обеспечением позволяющим загружать в GPS навигатор карты Европы, вводить/выводить данные о треках и точках. Карты Европы имеют разную детализацию. Наиболее подробные — MetroGuide.

15. Можно ли загрузить карты России в GPS навигатор?
Да, можно, если модель поддерживает картографическую функцию.

16. Чем отличаются карты Mapsource от Российских?
Карты Mapsource содержат информацию о территории Европы. Россия на картах Mapsource не представлена. Ныне существующие карты России изготовлены энтузиастами GPS-навигации.

17. Какие Российские карты доступны для загрузки?
В настоящий момент имеются карты с детализацией, соответствующей картам – 2-х км Европейской части РФ и 5-ти км Азиатской части РФ.

18. Можно ли загружать карты Mapsource в прибор, где уже содержатся ранее загруженные карты?
При загрузке новых карт старые в приборе стираются. Как правило, продавцы навигаторов возобновляют ранее загруженные карты бесплатно. Конечно, при условии, что все карты записывались у них же.

19. Что такое автороутинг?
Автороутинг — это функция автопрокладки маршрута. Она заключается в том, что после указания конечной точки прибор самостоятельно прокладывает маршрут до нее от текущего местоположения. Затем при движении прибор подсказывает сигналами о приближении поворотов, которые Вам необходимо сделать на маршруте. Конечно, прибор не учитывает дорожную ситуацию (знаки, ограничения).

22. Нужно ли платить за пользование навигатором?
GPS навигатор является приемником сигналов, передаваемых спутниками. Спутники являются собственностью Министерства Обороны США. Оплата за все уже произведена и никакой абонентской платы не требуется.

23. Как выбрать нужную модель?

Принцип работы GPS-навигатора, как действует?

Принцип действия, лежащий в основе такого устройства, как GPS-навигатор, прост и для ориентирования в пространстве используется давно. Если известен какой-либо реперный ориентир и расстояние до него, модно построить окружность или сферу (в зависимости от пространства, на которой будет располагаться искомый объект).

На практике радиус окружности настолько велик, что ее дуги можно заменять простыми прямыми, каждая из которых будет соответствовать одному реперному ориентиру. Точка пересечения данных линий и будет месторасположение искомого объекта. В системе GPS-навигации такими реперами выступают 24 американских спутника, расположенных над Землей на расстоянии 17 тысяч километров.

Самый важный элемент в принципе работы любого GPS-навигатора, по сути, простой приемник, который работает на постоянной частоте и прослушивает сигналы от спутников. Сигналы излучаются постоянно, и каждый из них несет соответствующую информацию о своей орбите, точном времени и состоянии бортового компьютера. Чтобы установить местоположение, приемнику необходимо получить соответствующие сигналы всего от 3-х спутников.

В принципе действия — самая важная, из передаваемой информации – точное время. Навигатор с его помощью, выполняя ряд несложных математических операций, точно определяет расстояние до спутника, а затем на их основании определяет точные координаты и накладывает их на карту, отображая результат пользователю. Погрешность таких измерений не превышает 10 метров.

Работа радиообмена между спутниками и навигатором необычен, но при этом также прост. Все спутники отсылают сигналы одновременно на одинаковой частоте. Приемник, чтобы определить от кого была получена информация, находит в объеме всех данных идентификационный код и сравнивает его с теми, что хранятся в его памяти. Таким образом, определяется, кто послал сигнал. Такой подход упрощает взаимосвязь в GPS-системе и позволяет использовать небольшие малоэффективные антенны.

В принципе работы различают также «горячий» и «холодный» старт навигатора. Передатчик получает два типа сигналов: первый, об орбите спутника, каждые 30 минут, второй, о времени и положении, каждые 30 секунд. Таким образом, если GPS-приемник находился в выключенном состоянии не более 30 минут, пока длится действие информации первого сигнала, навигатор включается мгновенно – «горячий» старт, в противном случае запуск может продлиться от 5 до 20 минут – «холодный» старт.

Сферы применения GPS-навигации, преимущества GPS

Global Positioning System (GPS) – система глобального позиционирования через спутниковую навигацию – сегодня одна из самых развивающихся технологий, которая находит применение в разных сферах. При этом технология GPS давно выросла из узкоспециализированного направления и некогда доступная лишь ученым и военным теперь используется как в бизнесе и производстве, так и обычными людьми для вполне обыденных целей.

Как это работает

Разработанная еще в 1950-е годы Министерством обороны США, система GPS являет собой очень сложную структуру, разобраться в которой может разве что специалист в этой области. Тем не менее, общие принципы работы доступны для понимания и обычному человеку.

В основе GPS лежит три основных сегмента:

— космический;
— управляющий;
— пользовательский.

Космический сегмент в настоящее время представлен 32 спутниками, находящимися на средней по удаленности орбите. Спутники транслируют радиосигнал, который перехватывается передатчиками на Земле. Сигнал позволяет определять в реальном времени местоположение объекта, оснащенного GPS-приемником (пользовательский сегмент), по трем координатам.

Управляющий сегмент включает в себя станции мониторинга, главную станцию управления и антенны, которые объединены в общую сеть на Земле.

Сферы применения GPS

Хотя проект изначально был разработан сугубо для военных целей, сегодня подавляющее большинство пользователей – гражданские лица. Практически любое современное мобильное устройство оснащено GPS-навигатором, не говоря уже о профессиональном оборудовании моряков, летчиков, спасателей, врачей, ученых и, конечно же, военных.

Основные сферы применения GPS:

— картография. При помощи GPS составляются подробные карты и планы местностей с рельефом любой сложности. В дальнейшем эти карты могут также использоваться по самым разным направлениям – от туризма до разработки военных стратегий;
— геодезия. Очерчиваются точные границы земельных участков и координаты каких-либо конкретных объектов;
— транспортный мониторинг. Всем известные «карты пробок». Без помощи GPS отслеживание транспортного потока было бы непозволительной роскошью с применением воздушного слежения;
— сотовая связь. Применяется для определения точного местоположения абонента, звонящего в службу спасения, поскольку пострадавший не всегда может точно указать свои координаты или просто не успевает этого сделать;
— мониторинг тектоники. При помощи GPS ведутся наблюдения за перемещениями тектонических плит. Это позволяет, в частности, спрогнозировать землетрясения и извержения вулканов;
— даже компьютерные игры не обошлись без GPS. Существует целый игровой жанр, который использует местонахождение игрока на реальной местности;
— при прогнозировании погоды. Сотни метеорологических станций по всему свету передают данные по погодным условиям и при этом связывают их со своим местоположением;
— в авиации и мореходстве передатчики GPS позволяют отслеживать курсы самолетов или судов в реальном времени и при необходимости быстро среагировать на сигнал бедствия;
— геотаргегинг – те или иные события, фотоснимки можно привязать к конкретному месту на Земле. Этим часто пользуются посетители социальных сетей;
— навигация. Пожалуй, самая распространенная сфера применения GPS на сегодня. Капитан корабля может быстро определить свое положение на карте, а командир – на поле боя. Дальнобойщик не заблудится на многочисленных развязках трассы, а путешественник — в горах или в лесу. Да и обычному горожанину легко определить свое местоположение в незнакомом районе и быстро проложить маршрут до нужного адреса. Кроме того, в карты загружены координаты кафе, ресторанов и гостиниц. Так что поиск нужного места с появлением GPS занимает считанные секунды.

Преимущества GPS

Технология глобального позиционирования прочно внедряется в повседневную жизнь благодаря своим преимуществам:
— простота для конечного пользователя. Не требуется быть экспертом, чтобы начать пользоваться приложением для смартфона с поддержкой GPS;
— дешевизна. Само обслуживание и запуски спутников, конечно, обходятся недешево, но большая распространенность технологии позволила удешевить услуги GPS. Практически все, что требуется сегодня, — приобрести устройство с GPS-приемником, себестоимость которого крайне невысока. Их встраивают в компьютеры и банкоматы, в телефоны и даже фотоаппараты;
— глобальный охват. Весь Земной шар, за исключением полюсов, охвачен сетью GPS;
— высокая точность. Сегодня усовершенствованные технологии позволяют определить место нахождения приемника или передатчика с точностью до одного метра;
— всепогодность. Качество работы GPS практически не зависит от погодных условий.

Всё о GPS-навигаторах

Вычислять широту и долготу своего местонахождения умели еще в глубокой древности. Для этого был необходим астроном, вооруженный хитрого вида астрономическими приборами. Ученый муж, руководствуясь положением небесных тел и собственными познаниями, определял собственное местоположение. Поскольку днем видно только одно небесное тело – Солнце, основные наблюдения приходилось проводить ночью. В наше время все гораздо проще: вместо мудрого астронома применяется миниатюрный GPS-навигатор, а в роли звезд выступают запущенные на орбиту искусственные спутники Земли, доступные в любое время дня и ночи. Помимо таланта астронома, карманные навигаторы обладают способностями географа и штурмана: и ваше местоположение на карте укажут, и дорогу запомнят, и даже предупредят о приближении или удалении от интересующих вас мест.

Принцип работы GPS-приемника

Спутниковая навигационная система NAVISTAR-GPS или просто GPS (Global Positioning System, Глобальная система определения местоположения) была создана США для военных нужд. Было запущено 24 спутника, на основании сигналов от которых можно определить свое местоположение в любой точке земли.

Для определения широты и долготы достаточно информации от трех спутников, а чтобы узнать еще и высоту – понадобится четыре спутника. В теории все выглядит довольно просто, но на практике на точность определения координат влияет масса факторов:

• взаимное расположение спутников;
• неоднородность среды на пути радиосигналов;
• прием отраженного сигнала;
• расхождение в отсчете времени разными спутниками и т.п.

В итоге, погрешность в определении координат достигает нескольких десятков метров. Но главная разница между разными моделями приемников GPS заключается не только и не столько в точности определения координат. Мало узнать местоположение, надо еще привязать его к карте местности и наглядно показать все это на экране. Желательно уметь запоминать неизвестный маршрут и сообщать параметры прохождения уже проложенного пути: время до прибытия, скорость, отклонение от курса и т.п. Такое обилие функций делает поиск ответа на вопрос: «Как выбрать GPS-приемник?» весьма непростым делом.

GPS-навиготор и GPS-приемник – разница

Отметим, что, помимо термина «GPS-приемник», часто встречается название «GPS-навигатор». Обычно под навигатором понимается более сложное устройство, обладающее качественным экраном и обилием навигационных функций, тогда как приемник только и может, что вычислять координаты. Но не удивляйтесь, если на одних сайтах весь спектр GPS-устройств будет обозначаться как «навигаторы», а на других – исключительно как «приемники». Путаницу усиливает и то обстоятельство, что многие навигаторы с собственным экраном можно подключать к компьютеру, используя их в качестве приемников (всю работу по визуализации и навигации при этом выполняет компьютерная программа).

Потребительские свойства приемников (навигаторов) GPS можно разбить на три группы, связанные с:

• точностью определения местоположения;
• возможностью визуального отображения координат;
• наличием дополнительных интеллектуальных сервисов (привязка координат к карте местности, расчет времени в пути до указанного пункта, запоминание пути, масштабирование карты на дисплее или ее прокрутка и т.п.).

Что влияет на точность определения месторасположения GPS-приемником

Несмотря на то, что точность вычисления координат зависит от случайных факторов, ее можно повысить. Существует два пути: можно улучшить качество приема радиоволн или усовершенствовать алгоритмы обработки сигналов спутников.

• На качество радиоприема сильно влияет антенна, поэтому при прочих равных лучше будет работать приемник с подключенной внешней антенной. Возможность ее подключения особенно важна для использования GPS в автомобиле, железный корпус которого ослабляет радиоволны.
• Интеллектуальную «продвинутость» приемника можно косвенно определить по максимально возможному числу одновременно отслеживаемых спутников, явно указываемых производителем в спцификациях (т.н. количество каналов). В настоящее время практически все GPS-приемники имеют от 12 каналов.
• Другой путь – узнать название чипа, ответственного за вычисление координат. Чипсет SiRFstarIII, например, помимо возможности работы с 20 каналами и усовершенствованными алгоритмами вычислений, умеет пользоваться сотами сетей GSM для быстрого определения координат: данные будут выданы через секунду после включения. «Обычный» приемник затратит на это раз в десять-двацать больше времени. Отметим, однако, что эта функция (называемая AGPS) работает не во всех приемниках – такие устройства придется держать все время включенными.

Возможность визуального отображения координат

Этот фактор зависит от качества экрана приемника. Понятно, что большой цветной экран с высоким разрешением предпочтительнее маленького черно-белого. Проблема тут одна: хороший экран кардинально увеличивает стоимость устройства. Но и тут есть возможность сэкономить, если подключить GPS-приемник к ноутбуку или карманному компьютеру. В этом случае можно довольствоваться моделью вообще без экрана.

Дополнительные интеллектуальные сервисы для GPS-приемников

Количество и качество дополнительных сервисов зависит от качества встроенного программного обеспечения. Пользователи ноутбуков и КПК находятся в более выигрышном положении, так как могут пользоваться разными программами от разных производителей, оставив на долю приемника получение координат. Владельцы моделей с экранами вынуждены целиком полагаться на милость производителя. Максимум изменений, на которые можно рассчитывать – смена прошивки. Поэтому, при выборе такой модели нужно проявить максимум предусмотрительности.

Покупая GPS-приемник, следует учитывать, что программное обеспечение и дополнительные карты к нему тоже могут стоить денег. И, несмотря на то, что ловкий человек всегда найдет все нужное в Интернете, причем бесплатно, – поиск всего необходимого для нормальной работы может отнять столько времени и сил, что проще потратить больше денег, но приобрести устройство, в комплект к которому входит все необходимое (или сразу докупить дополнительное программное обеспечение и карты). Например, автомобилисту пригодятся программы с качественной картой региона, жителям столицы ой как кстати окажется оперативная карта пробок Москвы.

Цены на GPS-приемники

Самые недорогие модели – не имеющие экрана. Это просто приставки к компьютеру, который берет на себя все функции связанные с отображением и обработкой информации. Приемник GPS лишь сообщает координаты. Важными параметрами при покупке такого устройства являются качество приема и интерфейс связи с компьютером. Следующие по цене – портативные устройства с небольшим черно-белым экраном, которые впору брать на рыбалку.

Более совершенные и дорогие устройства по внешнему виду все больше приближаются к КПК (и не только по внешнему виду, но и по цене). Неудивительно, что компании, знаменитые своими карманными компьютерами (Hewlett-Packard, Compal, Mitac), нередко имеют линейки GPS-навигаторов. От обычных КПК их отличает выступающая антенна, говорящая о наличии встроенного GPS-приемника. Подобные модели скорее относятся к категории карманных компьютеров, чем к навигационным приборам. В горы или на море такое устройство не возьмешь: малый срок работы от аккумулятора, механическая и погодная незащищенность делают его бесполезным. Но для городского жителя с автомобилем – в самый раз.

Для серьезных путешественников больше подойдут изделия гранда навигаторостроения Garmin. У этой компании такая обширная и разнообразная линейка моделей, что только ее краткое описание займет несколько страниц. Чтобы сделать правильный выбор, надо четко представлять себе область применения навигатора. К сожалению, даже опыта менеджера магазина может не хватить для удачного выбора – нужен опыт другого путешественника, знакомого с технологиями GPS.

Некоторые функции GPS-приемников

Количество точек

Маршрут в памяти устройства хранится в виде последовательности контрольных точек (waypoints). Если их соединить прямолинейными отрезками, то мы как раз и получим тот маршрут, с которым работает приемник (т.н. трек). Если маршрут имеет сложную криволинейную форму, то нужно много точек, чтобы линия из прямолинейных отрезков отражала реальную кривую. Поэтому, чем больше количество точек, с которыми может работать та или иная модель, тем больше маршрутов разной сложности ей будет доступно: между моделями с 2000 и 1000 точек пути выбор очевиден.

Поддержка флеш-карт

Внутренняя память устройства ограничена и может не вместить всех нужных вам карт в хорошем качестве. Поэтому возможность использования карт microSD является безусловным плюсом GPS-приемника.

Интерфейсы

Интерфейсы для подключения внешнего устройства – вещь совершенно необходимая даже для устройства с хорошим экраном. Интерфейсы могут быть самыми различными – от стандартного USB до беспроводного Bluetooth.

Дополнительные аксессуары для GPS-приемника

Дополнения могут быть самые разные: шнуры для соединения с компьютером, внешние антенны, держатели для стационарной установки в автомобиль и т.п. Стоят подобные аксессуары обычно недешево, поэтому желательно, чтобы все необходимое входило в комплект поставки выбранной вами модели.

Погодозащищенность

Влагозащищенный GPS-приемник не боится ни дождя, ни водяных брызг, некоторые модели даже можно спокойно ронять в воду, что очень кстати для туристов. Для устройств, которые будут использоваться внутри автомобиля, защищенность от погодных условий не так важна, но, тем не менее, желательна. В крайнем случае, позднее можно будет докупить влагозащитный чехол (разумеется, если для выбранной вами модели предусмотрен подобный аксессуар).

Свойства дисплея GPS-приемника

Чем больше размер экрана, тем проще воспринимается информация. Но, с другой стороны, с ростом размера дисплея увеличивается и размер самого GPS-приемника, что может быть критичным для портативного устройства.

Цветной экран упрощает восприятие информации, но и черно-белый с четырьмя градациями серого позволит увидеть все, что необходимо. К тому же, он потребляет меньше энергии и хорошо различим на ярком солнечном свете.

Выбор зависит от того, как вы будете использовать GPS-приемник.

Звуковая сигнализация

Сигнализация различных событий должна быть достаточно громкой и разборчивой, а количество самих событий – максимальным. Среди возможных ситуаций для оповещения могут быть: оповещение о прохождении рядом с контрольной точкой или о приближении к ней на заданное расстояние, сигнал об удалении от контрольной точки или отклонении от заданного курса.

Встроенный компас или высотомер

Приемники GPS, хотя и способны определять высоту, но, к сожалению, с низкой точностью. Для автомобилиста или яхтсмена это значения не имеет, но, для спелеолога или дельтапланериста, возможность точного определения высоты будет нелишней. Для определения направления обычному GPS-приемнику необходимо движение – только так он может определить стороны света (сравнив координаты в двух отстоящих друг от друга точках). Тогда как встроенный компас может показывать стороны света даже в случае, если вы будете поворачиваться, стоя на месте.

Эргономичность GPS-приемника

Комфортабельность GPS-приемника зависит не только от удобной формы или контрастности дисплея. Главное – удобство пользования основными функциями прибора, их доступность при минимальном количестве нажатий кнопок. Все портативные устройства «заточены» под определенный вид деятельности: яхтсмену, спелеологу, туристу и автомобилисту подходят разные модели.

Усилия производителей GPS-приемников направлены отнюдь не на то, чтобы удовлетворить все потребности и выпустить максимально универсальный прибор: как массовый продукт, GPS-модуль  и так встраивается в смартфоны, планшеты и другие гаджеты. Скорее наоборот, выпускается множество моделей с различными функциями, зачастую, не способными перекрыть все возможные потребности. И даже покупка самого дорогого GPS-приемника не гарантирует того, что там окажутся все нужные вам функции или что ими удобно будет пользоваться. Поэтому, универсальных советов по выбору дать нельзя – все зависит исключительно от области применения GPS-приемника и личных предпочтений покупателя.

К сожалению, описать все тонкости использования GPS и различия между разными моделями в короткой статье невозможно. Поэтому, прежде чем сделать покупку, посоветуйтесь с людьми, знакомыми с применением GPS-приемников в интересующей вас области. Если таких знакомых нет – можно найти коллег на специализированных интернет-форумах и конференциях. Тщательное изучение вопроса – залог того, что ваша покупка станет не обузой, а верным другом и помощником в любых путешествиях!

Работа с GPS-навигатором, инструкция, как начать работать правильно?

GPS-навигатор является достаточно удобным электронным устройством. Прибор приобрел почитателей среди горожан, охотников, рыбаков и туристов. Однако чтобы устройство работало исправно, его необходимо настроить, изучить все его функции, а также научиться использовать навигатор правильно.

Прежде всего, необходимо уяснить принцип работы GPS-навигатора. Приемник, встроенный в навигатор, принимает сигнал со спутника. После чего сигнал дешифруется устройством и определяется место нахождения объекта. Стоит отметить, что устройство работает практически везде, даже в массивных зданиях и пещерах.

Итак, как начать работу с навигатором. Естественно, для этого потребуется инструкция. Возьмите устройство в руки таким образом, чтобы его антенна была направлена вверх. Сегодня существуют модели, антенна которых может вращаться в любую сторону, независимо от того как лежит устройство в руке. В этом случае можно просто повернуть антенну.

Перед тем, как начать использование, не забудьте включить навигатор. На экране устройства должно появиться окно поиска спутников. Спустя некоторое время GPS-навигатор получит информацию, которая обязательно отразится на экране. Обычно такая настройка длится от одной до трех минут. Устройство определяет положение быстрее, если вы находитесь на открытом участке.

После того как навигатор готов к работе, и все данные получены, можно приступить к изучению функций. Намного удобнее изучать устройство, сверяя с инструкцией расположение элементов управления. Некоторые кнопки могут выполнять несколько функций. Конечно, вам нужно запомнить основные. Естественно, со временем вы все запомните, и инструкция при работе с навигатором уже не понадобится.

В экранном меню можно настроить вид отображаемых данных. Конечно, определенные настройки зависят от модели устройства. Конкретнее все настройки описываются в инструкции. Очень важно правильно настроить часовой пояс, задать единицы измерения расстояния, выбрать систему координат.

По мере прохождения маршрута следует периодически сверять получаемые данные, которые отображаются на дисплее. Обычно на экране устройства отображается траектория пройденного пути, координаты нахождения устройства, положение прибора и пр.

Чтобы сохранить необходимые координаты точки, нужно нажать и удержать несколько секунд соответствующую кнопку. GPS-навигатор по умолчанию сохраняет в своей памяти весь путь. Поэтому можно включить режим, позволяющий отразить обратный путь. Работа с навигатором напоминает работу с переносным карманным компьютером.