Зоряний шкіпер

Дмитро Шульгін

Завдяки появи компактних GPS-модулів супутникова навігація тепер доступна не тільки автолюбителям, а й пішоходам, які не бажають годинами блукати по незнайомих околицях великих міст.

GPS-навігація

Хоча рядовий користувач супутникової навігаційної системи працює тільки з кінцевими пристроями, оснащеними картами, йому буде корисно мати загальне уявлення про систему GPS. У всякому разі, знаючи принципи роботи супутникової навігації, ви не будете намагатися зловити сигнал під дахом будинку, перестанете дивуватися збоїв в роботі при проходженні транспортних розв'язок і будете при купівлі GPS-ресивера звертати увагу на порядкові номери чіпсетів SiRF.

Триангуляція

Унікальні навігаційні можливості супутникової системи засновані на принципі тріангуляції. Система працює, вимірюючи час, за який радіосигнал доходить від супутника до GPS-приймача, а потім обчислює відстань. Якщо ми можемо точно визначити момент часу, у який супутник почав посилати радіосигнал, і момент, коли він був отриманий, то можна також визначити, як довго він йшов до нас. І тоді, множачи швидкість поширення сигналу (300 000 км/с) на час в секундах, ми обчислимо шукане відстань від супутника до ресивера. У результаті цієї операції ми отримуємо перші точку відліку: поміщаємо GPS-приймач де-небудь на поверхні уявної сфери з радіусом, рівним його відстані до супутника. Коли сигнали від трьох інших супутників будуть оброблені таким же чином, комп'ютер вбудований GPS-приймача зможе обчислити точку, в якій всі чотири сфери перетинаються, визначивши, таким чином, поточну довготу, широту і висоту.

В теорії три супутники забезпечують однозначне визначення місця в просторі, але на практиці системі потрібно принаймні чотири супутники, щоб скорегувати похибка в годинах GPS-ресивера. Справа в тому, що на GPS-пристрої не можна мати точні атомні годинники, тому доводиться використовувати дані четвертого супутника, щоб виключити відносне зміщення шкали часу приймача. Кожен супутник системи GPS передає навігаційні сигнали на двох частотах: 1575,42 Мгц (для цивільних осіб) і 1227,6 Мгц (для збройних сил США).

Орбіти навігаційних супутників відомі заздалегідь, а GPS-приймачі мають альманах, розміщується в пам'яті їх комп'ютерів, з якого відомо, де буде знаходитися кожен супутник в будь-який момент часу. Щоб зробити систему більш досконалою, рух супутників системи GPS знаходиться під постійним контролем наземних станцій стеження.

Наземні станції визначають параметри руху супутника і передають цю інформацію назад на супутник, замінюючи нею в пам'яті бортового комп'ютера попередні дані.

Таким чином, супутники системи GPS завжди передають інформаційні повідомлення про свій точному положенні на орбіті. Всі види приймачів GPS використовують ці дані разом з інформацією, укладеної в альманасі, для того щоб встановити точне положення кожного супутника.

Геть обмеження!

Довгі роки російські військові насторожено ставилися до можливостей, що надаються пристроями GPS-навігації. В Росії існували серйозні обмеження на точність визначення координат, однак з 1 січня 2007 року вони були зняті. Тепер стало можливим визначення істинних координат на місцевості з точністю краще 30 м і використання космічних знімків з високим просторовим роздільною здатністю.

З боку військових це був радше вимушений крок. Справа в тому, що, незважаючи на що існували заборони, на практиці їх ніхто не дотримувався. Крім того, визначити координати будь-якого об'єкту можна взагалі без безпосереднього використання GPS-апаратури - досить скористатися програмою Google Earth.

Нарешті, слід розуміти і те, що реальна можливість зміни точності визначення координат контролюється країною, що володіє космічної угрупованням, тобто США. Не секрет, що система GPS, доповнена різними інтенсифікують технологіями (наприклад, геосинхронну накладенням), дозволяє американським військовим вже сьогодні визначати координати з точністю до 1 см (0,4 дюйма)!

1. Мобільні пристрої з GPS

В складу системи GPS-навігації входять три основних сегменти: космічний, наземний і призначений для користувача. Перший складається з 28 автономних супутників, рівномірно розподілених по орбітах на висоті 20 350 км. Параметри їх орбіт контролюють п'ять наземних станцій спостереження, що знаходяться в тропічних широтах. Третій сегмент системи - це GPS-приймачі, виконані і як самостійні прилади (носяться або стаціонарні), і як плати для підключення до ПК, бортовим комп'ютерів та інших апаратів. За час існування і розвитку навігаційних систем приблизно 60 фірмами створено понад 400 типів приймальної апаратури, яка використовується для вирішення як військових, так і цивільних завдань. Сьогодні ми розповімо про GPS-навігаторах, які є частиною мобільних пристроїв -- телефонів, комунікаторів та ноутбуків.

2. Навігаційний софт: що вибрати?

Однозначних рекомендацій з вибору навігаційних програм дати не можна. З безлічі існуючих на ринку геоінформаційних утиліт не так вже й багато справді корисних для російських умов. Розробники не поспішають випускати якісні карти, обмежуючись десятком-другим великих міст. Іноді враження від в загалом непоганий програми псує відсутність пошуку українською мовою. За сукупності всіх плюсів і мінусів ми відібрали чотири кращі навігаційних програми. Жителям Москви і Санкт-Петербурга підійде TomTom Navigator. Тим, хто не любить носити в кишені безліч гаджетів, сподобається програмно-апаратне рішення від Benefon - GPS-приймач, інтегрований в мобільний телефон. Власники КПК на основі Windows Mobile оцінять програму iGO за красивий і сучасний інтерфейс, а що містить безліч карти Російської розробка «ГІС Русса» припаде до смаку туристам.

3. Тест-драйв: від теорії до практики

Компанії, поставляють на російський ринок GPS-навігатори, навперебій розхвалюють свої пристрої, тактовно замовчуючи про їх недоліки. Щоб зрозуміти, наскільки реальність відповідає заявленим характеристикам, наші постійні автори провели тестування декількох карт на різних GPS-пристроях в Москві і Петербурзі. Отримані результати говорять про те, що основні проблеми роботи GPS-навігаторів в російських умовах пояснюються не збоями техніки (її функціональність як раз не викликала ніяких нарікань), а помилками, допущеними при адаптації західного ПЗ до вітчизняних реалій і переведення його на російську мова. Крім того, критичні зауваження викликає і недостатньо оперативне оновлення картографічної інформації, що пояснюється неякісним сервісним обслуговуванням, помітно поступається Європі та США.

Список літератури

Журнал Chip № 4 2007