Б. Леонтьев - GPS: Все, что Вы хотели знать, но боялись спросить
• свой статус (сообщение об исправности или неисправности);
• текущую дату;
• текущее время;
• данные альманаха;
• точное время отправки всей совокупности сообщений.
Что такое альманах?Это информация о том, в каком месте небесной сферы должен находиться каждый спутник в любое момент времени в течение суток, т.е. орбитальные данные всех спутников.
Как происходит определение координат?GPS-приемник на основании полученной со спутников информации определяет расстояние до каждого спутника, их взаимное расположение и вычисляет свои координаты по законам геометрии. При этом, для определения 2-х координат (широта и долгота) достаточно получить сигналы с трех спутников, а для определения высоты над уровнем моря — с четырех.
Как GPS-приемник определяет расстояние до спутников?Поскольку скорость распространения радиосигналов постоянна и равна скорости света, расстояние до спутников определяется по задержке времени приема сообщения GPS-приемником относительно времени отправки сообщения с борта спутника. Конечно, для точного определения этой задержки часы на спутниках и часы в GPS-приемнике должны быть синхронны, что обеспечивается синхронизацией часов приемника по информации, содержащейся, как указывалось выше, в сигналах спутников.
Каковы источники погрешности при определении местоположения?Основным источником 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-системы может достигать нескольких сантиметров. С 1 мая 2000 года режим «ограниченного доступа» был отключен.
Другими источниками погрешности являются неудачная геометрия взаимного расположения спутников, многолучевое распространение радиосигналов (влияние переотраженных радиоволн на приемник), ионосферные и атмосферные задержки сигналов и др.
Что представляет собой GPS-приемник?Система GPS позволяет определить местоположение в любой точке на суше, на море и в околоземном пространстве. В зависимости от области применения, диапазон которой довольно широк, а также от стоимости, которая может колебаться от сотен до нескольких тысяч долларов, исполнение GPS-приемников также весьма разнообразно. В целом весь спектр моделей можно разделить на четыре большие группы:
Персональные GPS приемники индивидуального применения. Эти модели отличаются малыми габаритами и широким набором сервисных функций: от базовых навигационных, включая возможность формирования и расчета маршрутов следования, до функции приема и передачи электронной почты.
Автомобильные GPS приемники, которые предназначены для установки в любом наземном транспортном средстве и имеют возможность подключения внешней приемо-передающей аппаратуры для автоматической передачи параметров движения на диспетчерские пункты.
Морские GPS приемники, оснащенные ультразвуковым эхолотом, а также дополнительными сменными картриджами с картографической и гидрографической информацией для конкретных береговых районов.
Авиационные GPS приемники, используемые для пилотирования летательных аппаратов, включая коммерческую авиацию.
Существуют ли другие системы определения местоположения?Да. Отечественной военно-космической промышленностью создана альтернативная спутниковая система ГЛОНАСС. Однако, несмотря на более высокую точность определения местоположения, ее надежность и потребительские характеристики существенно ниже, чем у NAVSTAR, и на сегодняшний день широкого распространения эта система не получила.
Часть 5. «Железо»
Глава 1. Выбираем GPS-навигатор
Часто при выборе спутникового GPS навигатора встает вопрос — Как его выбирать, и какие параметры являются наиболее важными? Прежде всего, в соответствии с поставленными задачами, вам необходимо определиться, из какой группы необходим GPS навигатор.
Компактные приборы, которые легко ложатся в ладонь, могут переноситься в кармане, не занимают много места в рюкзаке. К этой группе можно отнести серию eTrex от фирмы Garmin, серию «трехсотых» приборов от MAGELLAN, GM100 от HOLUX
Носимые приборы, имеющие несколько большие габариты, как правило, больший по размеру экран, а также возможность работы с выносной антенной. Для переноски навигаторов этой группы используют специальные чехлы с креплением на поясе. К этой группе относятся приборы GPS 12, GPS 72, GPS 76 и eMap от Garmin, iFinder от Lowrance
Стационарные приборы, которые размещаются на приборной панели автомобиля или в закрытой рубке. Такие навигаторы чаще всего работают с выносной антенной и имеют большой черно-белый или цветной экран. Сюда можно отнести модели Street Pilot, GPS 128/126, GPSMAP176C, LMS320 (эхолот + GPS) и много других моделей от разных фирм-производителей
Профессиональные навигационные комплексы, или по-другому, — картплоттеры. Эти приборы часто работают в одной системе с эхолотом, радаром, авторулевым. Требуют для установки достаточно много места, поэтому устанавливаются на судах длиной более 5 метров. Выбор приборов этой группы очень большой. Это RAYTHEON, INTERPHASE и множество других комплексов
Внутри каждой из групп есть широкий разброс между простыми и более сложными моделями. Есть приборы, которые показывают ваше местоположение и перемещения на фоне графической карты. Эта карта загружается с компьютерного диска и может храниться непосредственно во встроенной энергонезависимой памяти прибора, либо на картридже различной емкости (от 8-ми до 256-ти мегабайт). У некоторых навигаторов нет возможности загружать карту, но в памяти прибора есть база данных о населенных пунктах земного шара. В памяти специализированных приборов могут также находиться данные об объектах морской/авиационной навигации.
Навигаторы также можно различать по конструктивным особенностям антенны. Есть приборы, имеющие встроенную антенну, и работающие только с ней. Таковы все модели из первой группы. Есть приборы, работающие со встроенной антенной, но имеющие дополнительное гнездо для подсоединения выносной антенны. Это позволяет работать с прибором из закрытой металлической кабины катера или вездехода. Есть и совсем уж экзотические навигаторы, представляющие собой собственно антенну. У них нет своего экрана, и предназначены они для передачи информации о местоположении на экран локатора или компьютера.
Полезная функция в новых моделях — встроенные в корпусе навигатора электронный магнитный компас и барометрический альтиметр. Первый предназначен для ориентации по сторонам света вне зависимости от сигналов спутников, второй — для определения высоты над уровнем моря по изменению атмосферного давления, а также для отслеживания истории изменения атмосферного давления. С альтиметром вы можете отследить, как изменялась высота над уровнем моря во время движения по маршруту, посмотрев график на экране прибора. Практически все приборы имеют выход для подключения к компьютеру, т.е. могут передавать данные в реальном времени для отслеживания местоположения и просто хранить данные в компьютере «на всякий случай».
При таком разнообразии приборов действительно можно растеряться, поэтому прежде чем делать покупку максимально точно определитесь — для каких целей вам нужен прибор:
Рыбалкаохота — т.к. что для леса, что для реки или водохранилища карта не актуальна (ну какая может быть карта для водной глади?), то подойдут модели без памяти для карт, но зато защищенные от влаги. Чаще всего стоит задача вернуться в исходную точку, которую можно внести в память перед отправлением. Для этих целей подойдут модели eTrex, eTrex Legend, eTrex Summit, eTrex Venture, GPS 12, GPS 76. Эти же модели идеально подходят для туристических походов.
Для рыбалки, также очень удобны приборы, которые совмещают в себе возможности GPS приемника и эхолота. Вы можете одновременно видеть свое местоположение и глубину в этом месте. Это LMS320 от Lowrance, SeaCharter 320 DF или FishElite 320 от Eagle.
Автотуризм — здесь карта становится более необходимой, даже если она весьма приблизительна. Такие карты поставляются и Garmin и Lowrance на отдельных CD. В то же самое время защита от попадания влаги не так важна. Подойдут eMap и GPSMAP176C от Garmin, iFinder от Lowrance, или GM100 от HOLUX.
Морская навигация — здесь необходимыми становятся уже серьезные картплоттеры с возможностью передачи данных на радары и автопилоты. Такие приборы есть практически у всех производителей навигационного оборудования.
Глава 2. Pocket Navigator
Pocket Navigator — полностью готовый к использованию навигационный комплекс, предназначенный для ориентирования в Москве и Московской области, который легко установить на любой автомобиль, мотоцикл и даже велосипед. Достаточно всего лишь включить систему для того, чтоб узнать свое местоположение, а так же проложить маршрут до любого нужного места или объекта на карте. Двигаться по маршруту вам будут помогать голосовые сообщения и визуальные подсказки на экране устройства.
