Ketepatan ukuran menggunakan GLONASS/GPS bergantung pada reka bentuk dan kelas penerima, bilangan dan lokasi satelit (dalam masa nyata), keadaan ionosfera dan atmosfera Bumi (awan tebal, dsb.), kehadiran gangguan dan faktor lain .

Peranti GPS "isi rumah", untuk pengguna "awam", mempunyai ralat pengukuran dalam julat dari ±3-5m hingga ±50m dan lebih (secara purata, ketepatan sebenar, dengan gangguan minimum, jika model baharu, adalah ±5-15 meter berkenaan dengan). Ketepatan maksimum yang mungkin mencapai +/- 2-3 meter secara mendatar. Ketinggian - dari ±10-50m hingga ±100-150 meter. Altimeter akan lebih tepat jika anda menentukur barometer digital mengikut titik terdekat dengan altitud tepat yang diketahui (dari atlas biasa, contohnya) pada rupa bumi yang rata atau dengan tekanan atmosfera yang diketahui (jika ia tidak berubah terlalu cepat apabila cuaca perubahan).

Meter ketepatan tinggi"kelas geodesik" - lebih tepat dengan dua atau tiga urutan magnitud (sehingga satu sentimeter, dalam pelan dan ketinggian). Ketepatan pengukuran sebenar ditentukan oleh pelbagai faktor, contohnya, jarak dari stesen pangkalan (pembetulan) terdekat di kawasan perkhidmatan sistem, kepelbagaian (bilangan pengukuran berulang / pengumpulan pada satu titik), kawalan kualiti kerja yang sesuai , tahap latihan dan pengalaman praktikal pakar. Peralatan berketepatan tinggi sedemikian hanya boleh digunakan oleh organisasi khusus, perkhidmatan khas dan tentera.

Untuk meningkatkan ketepatan navigasi Adalah disyorkan untuk menggunakan penerima Glanas / GPS berbilang sistem - di ruang terbuka (tiada bangunan berdekatan atau pokok berjuntai) dengan rupa bumi yang agak rata, dan sambungkan antena luaran tambahan. Untuk tujuan pemasaran, peranti sedemikian dikreditkan dengan "kebolehpercayaan dan ketepatan berganda" (merujuk kepada dua sistem satelit yang digunakan secara serentak, Glonass dan Gypies), tetapi peningkatan sebenar dalam parameter (peningkatan ketepatan penentuan koordinat) boleh berjumlah hanya sehingga beberapa puluh peratus. Hanya pengurangan ketara dalam masa mula panas-panas dan tempoh pengukuran adalah mungkin.

Kualiti pengukuran GPS merosot jika satelit terletak di langit dalam rasuk padat atau pada satu baris dan "jauh" - berhampiran ufuk (semua ini dipanggil "geometri buruk") dan terdapat gangguan isyarat (bangunan bertingkat tinggi menyekat, memantulkan isyarat, pokok, gunung curam berdekatan ). Di sebelah hari Bumi (lit, dalam masa ini, Matahari) - selepas melalui plasma ionosfera, isyarat radio menjadi lemah dan diherotkan susunan magnitud yang lebih kuat daripada pada waktu malam. Semasa ribut geomagnet, selepas suar suria yang kuat, gangguan dan rehat panjang dalam pengendalian peralatan navigasi satelit.

Ketepatan sebenar GPS bergantung pada jenis penerima GPS dan ciri pengumpulan dan pemprosesan data. Lebih banyak saluran (mesti ada sekurang-kurangnya 8) dalam navigator, lebih tepat dan cepat parameter yang betul ditentukan. Apabila menerima "data pelayan lokasi A-GPS tambahan" melalui Internet (melalui pemindahan data paket, dalam telefon dan telefon pintar), kelajuan menentukan koordinat dan lokasi pada peta meningkat.

WAAS (Sistem Augmentasi Kawasan Luas, di benua Amerika) dan EGNOS (Perkhidmatan Overlay Navigasi Geostationary Eropah, di Eropah) - subsistem pembezaan yang menghantar melalui geopegun (pada ketinggian dari 36 ribu km di latitud bawah hingga 40 ribu kilometer di atas latitud tengah dan tinggi ) satelit membetulkan maklumat kepada penerima G P S (pembetulan diperkenalkan). Mereka boleh meningkatkan kualiti kedudukan rover (medan, penerima mudah alih) jika stesen pembetulan pangkalan berasaskan tanah terletak dan beroperasi berdekatan ( penerima pegun isyarat rujukan, sudah mempunyai rujukan koordinat berketepatan tinggi). Dalam kes ini, penerima medan dan pangkalan mesti menjejaki satelit dengan nama yang sama secara serentak.

Untuk meningkatkan kelajuan pengukuran Adalah disyorkan untuk menggunakan penerima berbilang saluran (8 saluran atau lebih), berbilang sistem (Glonas / Gps) dengan antena luaran. Sekurang-kurangnya tiga GPS dan dua satelit GLONASS mesti kelihatan. Lebih banyak, lebih baik hasilnya. Penglihatan langit yang baik (ufuk terbuka) juga diperlukan.

Peranti penerima yang pantas, "panas" (bertahan dalam saat pertama) atau "permulaan hangat" (setengah minit atau seminit, dalam masa) boleh dilakukan jika ia mengandungi almanak segar yang terkini. Dalam kes apabila navigator tidak digunakan untuk masa yang lama, penerima terpaksa menerima almanak penuh dan, apabila ia dihidupkan, permulaan sejuk akan dilakukan (jika peranti menyokong AGPS, kemudian lebih cepat - sehingga beberapa saat).

Untuk menentukan hanya koordinat mendatar (latitud/longitud), isyarat daripada tiga satelit mungkin mencukupi. Untuk mendapatkan koordinat tiga dimensi (dengan ketinggian), sekurang-kurangnya empat koordinat diperlukan.

Aplikasi praktikal salah satu yang paling cemerlang perkembangan moden- sistem kedudukan global GPS (Global Positioning System), ketepatan penentuan lokasi sesuatu objek bergantung kepada tahap ralat yang berlaku semasa mengukur jarak dari terminal ke satelit. Tahap pengaruh beberapa faktor menentukan seberapa tepat lokasi penerima GPS akan ditentukan; sama ada ralat ini akan menjadi satu meter atau sepuluh, atau bahkan seratus meter.

Faktor-faktor yang secara langsung mempengaruhi tahap ralat termasuk yang berikut:

Ralat Khas (SA);

Kualiti geometri satelit;

Pengaruh graviti;

Pengaruh ionosfera;

Pengaruh troposfera;

Pantulan isyarat;

Relativiti pengukuran masa;

Ralat pembulatan dan pengiraan

Ralat khas

Faktor ini adalah ralat buatan, herotan yang disengajakan pada masa isyarat yang dihantar oleh satelit, akibatnya ketepatan menentukan lokasi objek oleh peranti GPS dikurangkan kepada 50-150 meter. Ralat itu secara buatan diperkenalkan ke dalam isyarat satelit mengikut keperluan mod SA - ketersediaan terpilih (akses terpilih), tugasnya adalah untuk mengehadkan ketepatan pengukuran untuk penerima GPS awam.

Sebab untuk mencipta "kesilapan khas" adalah untuk memastikan keselamatan negara AS. Pada masa organisasi dan pembangunan, sistem global Kedudukan GPS adalah pembangunan ketenteraan eksklusif yang direka untuk memenuhi keperluan agensi penguatkuasaan undang-undang. Hanya dari masa ke masa sistem navigasi mendapat penggunaan komersial, dan orang awam juga mendapat keupayaan untuk menentukan lokasi. Sebagai tambahan kepada tujuan damai semata-mata, sistem penentududukan boleh digunakan untuk pelbagai aktiviti berniat jahat yang akan menimbulkan ancaman langsung kepada keselamatan. Oleh itu, organisasi pengganas akan dapat menggunakan GPS untuk menentukan lokasi objek strategik dan menyasarkan senjata jauh dengan tepat.

Mod akses terpilih bagaimanapun dimatikan kerana penggunaan meluas sistem penentududukan global; ini berlaku pada Mei 2000, dan keputusan mengenai perkara ini dibuat secara peribadi oleh Presiden AS. Acara itu menjadi kunci dalam sejarah pembangunan navigasi GPS, sudah tentu - selepas semua, sejak saat itu, cakrawala baru untuk menggunakan sistem untuk penentuan koordinat yang tepat dibuka untuk perusahaan komersial swasta dan rakyat biasa. Sejak mod SA dimatikan, ketepatan bacaan instrumen telah meningkat daripada 50-100 meter kepada 6-7 meter. Prasyarat untuk penutupan sepenuhnya adalah penutupan separa yang dilakukan pada tahun 1990 semasa Perang Teluk. Pada masa itu, Tentera AS tidak mempunyai penerima standard sendiri yang mencukupi yang membolehkan mereka menavigasi di padang pasir, dan kira-kira 10 ribu unit pelayar untuk tujuan "awam" telah dibeli.

Kualiti geometri satelit

Faktor seterusnya yang mempengaruhi ketepatan bacaan penerima GPS ialah kualiti geometri satelit - sifat kedudukan relatif satelit berbanding penerima. Ketepatan penentuan lokasi secara langsung bergantung pada bilangan satelit dalam "zon keterlihatan" peranti, serta cara satelit ini diedarkan di langit. Semua pengiraan adalah berdasarkan bukan pada penentuan jarak seperti itu, tetapi juga pada persilangan garis lurus yang dibentuk oleh jarak dari penerima GPS ke setiap satelit yang kelihatan. Persimpangan inilah yang membentuk zon lokasi objek yang berkemungkinan, dan semakin luas zon, semakin rendah ketepatan penentuan.

Pilihan pengukuran optimum dianggap sebagai nisbah jarak dari terminal kepada empat satelit pada masa yang sama; untuk mewujudkan keadaan sedemikian, 28 satelit mengelilingi orbit Bumi di mana-mana sahaja di dunia. Satelit-satelit itu diagihkan sama rata di orbit pada ketinggian 20,350 km. Untuk ketepatan pengukuran yang tinggi, satelit, yang berada dalam julat penglihatan peranti, perlu dipisahkan dengan jarak maksimum yang mungkin. Jika keempat-empat satelit terletak, sebagai contoh, hanya di barat laut berbanding peranti, adalah mustahil untuk menentukan lokasi, atau ketepatan penentuan akan menjadi tidak memuaskan (100 - 150 m). Kawasan kemungkinan lokasi peranti (persimpangan garis lurus) akan menjadi sangat besar, yang akan menjejaskan ketepatan secara negatif.

Kualiti geometri satelit adalah penting terutamanya apabila penerima GPS terletak di kawasan di mana satelit mungkin dikaburkan oleh halangan semula jadi atau buatan. Ini boleh menjadi gunung, gaung, bangunan tinggi; di kawasan sedemikian, bilangan satelit yang boleh dikesan peranti secara serentak adalah penting; semakin sedikit satelit dalam penglihatan, semakin rendah ketepatan penentuan lokasi. Walaupun satu atau lebih satelit kekal tersembunyi, atau isyarat salah satu satelit disekat, sistem cuba menentukan kedudukan menggunakan satelit yang tinggal.

Terdapat sistem untuk menilai kualiti geometri satelit, yang digunakan oleh pengeluar peranti navigasi GPS dan yang mencirikan tahap kehilangan ketepatan secara langsung disebabkan oleh lokasi satelit. Penunjuk DOP (Delution of Precision) mengambil kira bilangan satelit yang boleh dilihat pada masa tertentu dan lokasi satelit secara relatif antara satu sama lain.

Sebagai tambahan kepada penunjuk DOP universal, pengubahsuaiannya digunakan:

PDOP - penunjuk ini mengambil kira penurunan ketepatan lokasi tanpa mengambil kira kemungkinan ralat dalam menentukan masa;

GDOP – mengambil kira penurunan ketepatan dengan mengambil kira ralat masa;

HDOP – hanya mengambil kira ketepatan kedudukan mendatar;

VDOP - penunjuk hanya mengambil kira ketepatan menegak;

TDOP – perakaunan ketepatan masa

Pengguna peranti menggunakan peraturan am - semakin tinggi nilai DOP, semakin rendah ketepatan penentuan. Di samping itu, kualiti geometri satelit dipengaruhi oleh latitud di mana penerima berada, serta kedekatan dengan salah satu kutub Bumi (pengaruh atmosfera).

Pengaruh graviti

Pergerakan satelit yang menyokong sistem GPS di orbitnya agak stabil, tetapi beberapa penyelewengan masih berlaku. Sebab penyimpangan ini adalah medan graviti objek angkasa - Matahari dan Bulan. Untuk mengatasi pengaruh tersebut, data pada orbit semasa dilaraskan secara berterusan dan dihantar kepada penerima dalam bentuk yang diproses. Tetapi, walaupun langkah-langkah yang diambil, pengaruh graviti masih membawa kepada ralat dalam pengukuran kedudukan; ralat tersebut boleh menyebabkan kehilangan ketepatan penentuan sehingga 2 meter.

Pengaruh ionosfera

Faktor yang mempunyai kesan ketara terhadap ketepatan pengiraan ialah perbezaan kelajuan penghantaran isyarat daripada satelit di angkasa dan dalam lapisan atmosfera yang berbeza. Jadi, jika di angkasa lepas kelajuan isyarat adalah sama dengan kelajuan cahaya, maka di troposfera, serta di ionosfera, kelajuan ini lebih rendah.

Pada ketinggian 80 hingga 100 km dari Bumi, akibat pengaruh tenaga suria, sejumlah besar ion bercas positif tertumpu. Dalam lapisan ionosfera, isyarat dari satelit, yang merupakan gelombang elektromagnet, dibiaskan, yang menyebabkan masa laluan mereka melalui lapisan ini meningkat. Untuk mengatasi pengaruh faktor ini, pengiraan pembetulan digunakan, yang dijalankan oleh penerima itu sendiri, kerana kemungkinan kelajuan penghantaran isyarat melalui pelbagai lapisan ionosfera dikaji dengan baik.

Namun begitu, terminal GPS (penjejak GPS) yang dimaksudkan untuk kegunaan awam tidak dapat membuat pelarasan sekiranya berlaku perubahan yang tidak dijangka yang mungkin disebabkan oleh angin suria. Penerima yang dibangunkan untuk keperluan tentera menerima dua jenis isyarat dengan frekuensi yang berbeza, masing-masing, dengan kelajuan laluan yang berbeza dalam ionosfera. Oleh itu, perbezaan dalam masa ketibaan mereka memungkinkan untuk membetulkan ralat yang timbul semasa mengira kelajuan penghantaran isyarat melalui ionosfera.

Pengaruh troposfera

Apabila isyarat melalui troposfera, herotan berlaku disebabkan oleh faktor cuaca, iaitu kepekatan wap air yang berbeza. Meramalkan tahap kepekatan wap adalah sesukar meramal cuaca, jadi membuat pembetulan menggunakan kaedah pengiraan adalah amat bermasalah. Sebaliknya, magnitud ralat yang disebabkan oleh keanehan laluan isyarat melalui troposfera adalah lebih rendah daripada pengaruh ionosfera, jadi pembetulan anggaran digunakan.

Walau bagaimanapun, data daripada satelit yang terletak pada sudut kurang daripada 10° ke ufuk tidak termasuk dalam pengukuran dengan tepat atas sebab ini, kerana herotannya agak tinggi. Peta cuaca pelbagai wilayah membolehkan anda mengkonfigurasi penerima dengan lebih tepat. Sistem liputan navigasi geostasioner WAAS (Amerika) dan EGNOS (Eropah) menghantar isyarat yang diperbetulkan kepada penerima yang menyokong pembetulan pembezaan, data ini meningkatkan ketepatan kedudukan dengan ketara.

Pantulan isyarat

Objek besar yang terletak di laluan isyarat - bangunan bertingkat tinggi dan objek lain - sering menyebabkan pantulannya, yang diterima oleh terminal GPS bersama dengan isyarat langsung. Ini mengakibatkan herotan julat kerana isyarat yang dipantulkan mengambil masa lebih lama untuk sampai ke penerima, mengakibatkan ralat beberapa meter.

Sumber radiasi yang cukup kuat - stesen radio, pencari, dsb. - juga boleh mengganggu pengukuran satelit.

Relativiti pengukuran masa

Maksud faktor seterusnya yang mempengaruhi ralat dalam mengukur koordinat kedudukan objek terletak pada pernyataan teori relativiti. Khususnya, menurut teori ini, pada kelajuan yang lebih tinggi, masa berlalu dengan lebih perlahan. Satelit bergerak di orbit pada kelajuan kira-kira 12 ribu km/j, dan sudah pada kelajuan 3874 km/j. Masa berlalu lebih perlahan untuk objek yang bergerak daripada objek pegun (di Bumi). Perbezaan masa (isyarat tentang masa yang tepat dihantar dari satelit sebagai sebahagian daripada jumlah pakej data) ialah 7.2 mikrosaat sehari. Walau bagaimanapun, kesilapan yang disebabkan oleh faktor ini adalah tidak ketara berbanding dengan pernyataan berikut tentang teori relativiti yang sama.

Teori relativiti juga menunjukkan bahawa masa adalah bergantung kepada daya graviti - semakin kuat medan graviti, semakin perlahan masa bergerak. Iaitu, berbanding dengan objek yang terletak di atas tanah, jam satelit akan berjalan lebih cepat, kerana yang terakhir tertakluk kepada pengaruh graviti yang kurang ketara. Kesan ini boleh membawa kepada penyelewengan 38 mikrosaat sehari, yang akan menyamai ralat dalam pengiraan 10 km. Untuk meneutralkan kesan sedemikian, tidak perlu membuat pelarasan berterusan dan menjalankan pengiraan tambahan; sebaliknya, ia telah memutuskan untuk membawa frekuensi jam pada satelit ke nilai tertentu.

Satu lagi kesan yang diambil kira dalam pengukuran GPS hanya dalam kes khas, dikenali sebagai "kesan Sagnak". Maksud umum fenomena tersebut ialah objek yang terletak di Bumi dalam keadaan pegun bergerak pada kelajuan kira-kira 500 km/j (kelajuan putaran Bumi). Fenomena ini membawa kepada herotan tertentu dan bergantung pada arah pergerakan objek, jadi pembetulan memerlukan pengiraan yang agak rumit. Herotan adalah kecil, walaupun dalam beberapa kes faktor ini diambil kira semasa mengukur.

Ralat pembulatan dan pengiraan

Apabila penerima GPS melakukan pengiraan kedudukan, data masa (terminal) disegerakkan dengan data masa satelit. Walau bagaimanapun, pembundaran yang dilakukan oleh penerima semasa pengiraan masih menyebabkan ralat, yang turun naik dalam 1 m.

Kesimpulan

Merumuskan maklumat yang dibentangkan dalam artikel ini, kami menyediakan jadual di mana faktor-faktor yang membawa kepada herotan pengiraan ditunjukkan dalam bentuk anggaran jarak ralat dalam menentukan koordinat.

Secara keseluruhan, semua sebab yang mempengaruhi ketepatan menentukan lokasi objek berjumlah ralat kira-kira 15 meter. Sebelum mod akses terpilih SA dimatikan, ralat adalah sehingga 100 meter. Pengurangan ralat dipengaruhi dengan ketara oleh data yang diperbetulkan bagi sistem WAAS dan EGNOS, yang mengurangkan pengaruh troposfera dan pengaruh graviti yang membawa kepada kesilapan dalam menentukan orbit satelit. Oleh itu, ralat boleh dikurangkan lagi sebanyak 3 hingga 5 meter lagi.

Apabila Negoro bajingan meletakkan palang besi di bawah kompas kapal Jemaah Haji, dia tahu dengan pasti bahawa kerumitan pengiraan navigasi adalah di luar kemampuan seorang budak lelaki berusia lima belas tahun yang bijak tetapi masih sangat muda. Ia bukan jenaka, mengendalikan sextant, kerana walaupun pada zaman kita, penggunaannya memerlukan pengetahuan dan kemahiran yang hebat.

Era digital teknologi tinggi telah merevolusikan cara kami menyelesaikan masalah navigasi. Hari ini, dua dozen satelit kecil menyelubungi seluruh Bumi dengan isyarat navigasi, dan penunjuk penerima mudah alih, yang pada asasnya adalah komputer khusus kecil, mengira koordinat lokasi daripada isyarat ini dengan ketepatan 10-30 meter. Navigasi dibuat dengan begitu mudah sehingga kotak ajaib ini, penerima GPS, nampaknya berdikari. Antara "pelayar" profesional - kelasi, juruterbang dan pengembara - seluruh generasi pakar sudah membesar yang tidak tahu cara bekerja dengan instrumen navigasi klasik.

Tiada apa yang menghalang perarakan kemenangan GPS. Saiz penerima semakin berkurangan dengan pantas: peranti dari kotak mancis sudah boleh dibeli dengan harga $150 sahaja; cip navigasi dibina ke dalam jam tangan dan telefon bimbit, menjadi sebahagian penggera kereta. Dan tahun depan syarikat Penyelesaian Gunaan berhasrat untuk melancarkan pengeluaran besar-besaran cip yang bertujuan untuk implantasi ke dalam tubuh manusia. Penerima GPS digunakan dalam menyelesaikan pelbagai masalah: ahli geologi memantau dalam masa nyata pergerakan halus bahagian kerak bumi, ahli zoologi membuat kolar dengan penunjuk primo mudah alih dan pemancar radio untuk mengkaji penghijrahan haiwan, tentera membina peluru berpandu homing dan bom, dan ekspedisi Persatuan National Geographic AS pada masa lalu mengukur ketinggian Everest dengan ketepatan sentimeter.

GPS ialah sistem penentududukan global (selalunya tersilap dipanggil Sistem Kedudukan Global). Ia terdiri daripada 24 satelit orbit rendah yang menghantar isyarat pada frekuensi lebih daripada 1 GHz dan penerima pengguna yang menentukan koordinatnya daripada isyarat ini. Untuk penerima GPS berfungsi, penglihatan langsung langit adalah perlu (isyarat satelit GPS dilindungi oleh logam, beberapa plastik dan konkrit).

Navigasi

Menggunakan isyarat radio daripada satelit, penerima GPS pengguna dengan pasti dan tepat menentukan koordinat lokasi semasa. Ralat tidak melebihi puluhan meter. Ini cukup untuk menyelesaikan masalah NAVIGATION objek bergerak (kapal terbang, kapal, kapal angkasa, kereta, dll.).

Tinjauan

Konsep baharu "Sistem Lokasi" adalah lebih umum daripada "sistem navigasi". Ia juga merangkumi masalah dan tugas yang sangat penting dalam ukur tanah untuk manusia (geodesi, kartografi, planimetri, geofizik, pembinaan struktur dan jalan perindustrian yang unik, dsb.). Untuk tujuan ini, ralat lokasi tidak boleh melebihi pecahan meter atau bahkan pecahan sentimeter. Penerima khas dan teknik pemprosesan isyarat memastikan ketepatan ini.

Mikroelektronik

Jika roket dan satelit adalah asas mekanikal sistem, tulang dan ototnya, maka kejuruteraan radio dan peranti mikroelektronik pengkomputeran adalah otak dan sarafnya. Bersama-sama dengan kaedah teori, ini adalah asas maklumat sistem, tanpanya kewujudannya adalah mustahil. Papan penerima mengandungi: laluan penerimaan frekuensi tinggi, peranti untuk pemprosesan matematik kompleks isyarat yang diterima dari angkasa, komputer kelas pertama dengan kelajuan tinggi dan memori penting, litar mikroelektronik untuk antara mukanya dengan peranti luaran dan elemen kompleks lain. Papan itu sendiri mempunyai enam lapisan litar bercetak dan menyediakan penerimaan serentak dan pemprosesan isyarat daripada sehingga lapan satelit. Ensemble ini dikawal oleh algoritma matematik unik yang dilaksanakan dalam bentuk program mesin. Ia tidak keterlaluan untuk mengatakan bahawa GPS adalah anak mikroelektronik dan Teknologi komputer. Bahawa dalam setiap manifestasinya GPS adalah produk dan cara teknologi tinggi moden.

"Keperluan sosial" baharu

Sehingga tahun 1991, terdapat sekatan praktikal terhadap penggunaan GPS kerana kekurangan pembangunan di Rusia teknologi ini untuk kegunaan awam. Kini penentuan lokasi satelit menjadi "keperluan sosial" baharu bagi kami, sebagaimana yang diperlukan dan boleh diakses sebagaimana komunikasi telefon telah lama berlaku.

Lebih daripada 300 juta orang di dunia menggunakan sistem GPS, dengan bantuan pengembara boleh menentukan koordinatnya, dan juruterbang boleh mendaratkan pesawat di zon dengan penglihatan sifar. Sepanjang dekad yang akan datang, keupayaan sistem kedudukan global akan berkembang dengan ketara.

Keupayaan sistem kedudukan global akan menjadi lebih luas dalam tempoh 10 tahun akan datang. Pengguna akan dapat menentukan koordinat mereka dengan ketepatan sehingga satu meter. Keupayaan sistem GPS akan diperluaskan melalui pemodenan, membayangkan: pengenalan saluran isyarat tambahan pada satelit, meningkatkan kuasa isyarat dan memperbaiki sistem pembetulannya, penggunaan antena arah, serta penyepaduan dengan rangkaian selular televisyen dan telefon. .

Keupayaan barunya akan digunakan terutamanya oleh tentera, untuk siapa ia dicipta. Pesawat Tentera Laut AS akan dapat mendarat di dek kapal pengangkut pesawat dalam kegelapan sepenuhnya. Sistem ini akan dapat mengesan lokasi pesawat sepanjang penerbangan. Dalam masa terdekat, GPS akan membantu mengawal pergerakan pengangkutan jalan, memastikan keselamatan jalan raya; sistem yang lebih baik boleh digunakan dalam industri kuasa elektrik, telekomunikasi, perlombongan, kartografi dan juga dalam pertanian. Di samping itu, mana-mana pengembara akan dapat menggunakan GPS di seluruh dunia.

Batas langit

Penciptaan sistem kedudukan global bermula di Amerika Syarikat pada tahun 1978 dengan pelancaran satelit Navstar yang pertama. Pada masa itu, Jabatan Pertahanan memutuskan untuk membantu 40 ribu anggota tentera Amerika belajar menentukan koordinat mereka di darat, di dalam air dan di udara. Hanya pada tahun 80-an. Kartografer dan ahli geofizik mempunyai akses kepada isyarat satelit, dan orang awam telah menggunakan sistem itu sejak awal 1990-an, apabila terdapat 24 satelit GPS di orbit. Hari ini, kira-kira 30 juta orang menggunakan navigasi GPS, terima kasih kepada kapten kapal, pemandu kereta dan peminat pengembaraan yang menentukan koordinat mereka. Kira-kira 200 ribu penerima dijual di kedai setiap bulan. Mereka menjual $3.5 bilion di seluruh dunia pada tahun 2003, dan firma pemasaran Frost@Sallivan meramalkan jualan tahunan boleh mencapai $10 bilion mulai 2010. (Angka tidak termasuk hasil daripada perniagaan dalam industri. ) Lebih daripada 50% peralatan dibeli oleh individu persendirian, 40 % oleh entiti komersial, dan hanya 8% oleh tentera.

Amerika tidak bersendirian dalam menggunakan sistem navigasi berasaskan angkasa lepas. Semasa Perang Dingin, Rusia mengerahkan satelit Glonass ke orbit angkasa lepas. Dalam masa terdekat, industri ini akan berkembang pesat dan kedua-dua kereta dan telefon bimbit akan dilengkapi dengan penerima GPS. Projek Galileo Eropah akan bermula tidak lama lagi, yang boleh mengagihkan semula pasaran navigasi satelit.

Dengan membeli penerima GPS yang berharga $100, seseorang boleh menjangkakan sisihan 5-10 m. Peranti tentera membolehkan anda menentukan lokasi dengan ketepatan sehingga 5 m. Jika penerima GPS menerima isyarat dari stesen tanah dan membawa daripada pembetulan data yang sesuai, ketepatannya meningkat kepada 0.5 m.

Maklumat hujan dari angkasa

Untuk memahami apa yang menanti kita pada masa hadapan, mari kita lihat apa yang kita ada hari ini. Satelit menghantar dua jenis isyarat. Salah satunya membawa maklumat tentang lokasi satelit dan masa penghantaran isyarat. Ia diterima oleh stesen tanah tetap, diproses dan dihantar ke satelit, yang menghantarnya kepada semua pengguna sistem. Isyarat kedua ialah kod yang diperlukan untuk menentukan masa penghantaran isyarat. Pencipta sistem memanggilnya bunyi pseudo-rawak.

Ia mengambil masa untuk isyarat menempuh jarak 20 ribu km. Jika pengguna boleh, menggunakan penerimanya, yang mengandungi kod, menentukan masa berlepasnya, maka ia tidak akan sukar untuk merekodkan masa laluannya dan, dengan mendarabkan data yang diterima dengan kelajuan penyebaran, mengira jarak kepada satelit.

Jika anda memasang jam dalam penerima GPS, maka, setelah menerima jarak dari tiga satelit, pengguna akan dapat menentukan latitud, longitud dan ketinggian lokasinya. Isyarat yang datang dari satelit menyerupai tiga sfera yang bersilang pada masa yang berbeza titik yang berbeza. Bagi pengguna di Bumi, hanya ada satu saat sahaja hubungan mereka dalam tempoh masa tertentu. Untuk penyegerakan isyarat yang lebih konsisten, satelit dilengkapi dengan jam atom yang memberikan ketepatan sehingga satu bahagian dalam satu bilion. Dengan kebanyakan penerima GPS, ia boleh dimatikan selama satu atau lebih saat setiap hari. Ia boleh dikira bahawa ralat hanya satu saat akan mengubah jarak dari satelit kepada pengguna sebanyak 300 ribu km. Jurutera memanggil proses mengukur jarak antara satelit dan ukuran pseudo pengguna. Hakikatnya ialah ralat juga terdapat dalam isyarat daripada empat satelit, akibatnya kita mendapat empat persamaan dengan empat yang tidak diketahui.

Penerima GPS moden boleh mengambil kira kesan Doppler jika pengukuran diambil semasa bergerak. Apabila penerima bergerak ke arah perambatan gelombang, panjangnya menjadi lebih panjang, dan apabila bergerak ke arah yang bertentangan, ia menjadi lebih pendek. Setiap satelit menyerupai kereta api berkelajuan tinggi. Jika ia bergerak ke arah anda, maka wiselnya menjadi lebih kuat apabila ia mendekat, dan jika ia bergerak menjauh, isyarat kehilangan kuasa. Dengan mengambil kira kesan ini, kelajuan penerima GPS boleh diperolehi. Kaedah mengukur kelajuan ini sangat tepat.

Oleh itu, penerima GPS menentukan tiga koordinat dan tiga vektor halaju, dan juga menyegerakkan masa melalui rangkaian. Pada masa yang sama, penerima sendiri tidak menghantar isyarat di udara. GPS akan dilengkapi tidak lama lagi Telefon bimbit, yang akan membawa kepada kenaikan harga yang kedua hanya $5.

Mengatasi ionosfera

Satelit GPS menghantar isyarat dengan bentuk gelombang sinus klasik pada frekuensi radio biasa. Kini dua isyarat dihantar pada frekuensi gelombang mikro - L-1, L-2. Saluran L-1 tersedia untuk semua orang. Adalah dipercayai bahawa ia bertujuan untuk pengguna awam, walaupun tentera tidak melupakannya. Saluran L-2 bertujuan untuk anggota tentera. Pengguna awam menerima saluran ini pada penerima GPS mereka, tetapi disebabkan fakta bahawa mereka tidak mempunyai akses kepada kod PRN, ralat kedudukan berlaku. Hanya penerima yang mahal membenarkan pengguna awam beroperasi dalam jalur L-2. Oleh itu, kebanyakan mereka menerima isyarat L-1, yang membolehkan penentuan tepat koordinat dari 5 hingga 10 m.

Kesukaran dalam penerimaan isyarat disebabkan terutamanya oleh fakta bahawa gelombang radio di laluan mereka mengatasi ionosfera Bumi, iaitu awan plasma yang dibentuk oleh angin Suria. Sempadannya menjangkau dari 70 hingga 1300 km di atas permukaan bumi, dan apabila melalui ionosfera, isyarat radio menjadi lemah dan herot. Pada waktu malam, apabila ionosfera berada dalam keadaan rehat, kelewatan penghantaran isyarat adalah 1 m, dan pada siang hari, apabila aktiviti plasma tinggi, ia adalah lebih daripada 10 m.

Untuk meminimumkan pengaruh ionosfera, D-GPS yang dibezakan digunakan. Dalam skema ini, dua penerima digunakan: satu mudah alih, dan yang kedua terletak pada titik dengan koordinat yang diketahui. Data yang datang daripada GPS ini dibandingkan dan diproses, selepas itu bacaan penerima mudah alih dilaraskan. Lebih dekat, lebih tepat koordinat ditentukan.

Isyarat yang kuat dan berarah

Mulai tahun 2005, satelit akan menghantar isyarat tambahan yang akan membantu menghapuskan gangguan daripada ionosfera. Dua isyarat akan ditambah kepada L-1 dan L-2 tentera dan satu kepada L-1 awam, dan isyarat sedia ada tidak akan mengalami sebarang perubahan. Peringkat seterusnya penambahbaikan sistem akan bermula pada tahun 2008. Satelit akan menghantar satu lagi isyarat awam, L-5, yang akan menjadi 5 kali lebih kuat daripada sekarang. Isyarat dwi akan meminimumkan pengaruh ionosfera. Penerima GPS masa hadapan akan dapat membandingkan herotan dua isyarat, membuat pelarasan yang diperlukan pada pengiraan.

Operator yang menggunakan penerima D-GPS juga akan mendapat manfaat. Ingat bahawa ketepatan sistem D-GPS berkurangan apabila jarak antara penerima tetap dan GPS mudah alih meningkat. Ini disebabkan oleh fakta bahawa penerima menerima isyarat daripada satelit yang telah melalui lapisan ionosfera yang berbeza. Apabila bekerja dengan dua isyarat, GPS mudah alih dapat menganggarkan pengaruh ionosfera, dan data daripada penerima tetap akan membantu meminimumkan ralat lain, yang boleh berkisar antara 30 hingga 50 cm.

Untuk mendapatkan ketepatan kedudukan dalam sentimeter atau bahkan milimeter, pengguna boleh menggunakan penerima D-GPS. mereka model moden, mempunyai komunikasi dengan stesen pegun melalui saluran radio, menghantar maklumat tentang lokasi mereka dan menerima data yang diperbetulkan. Panjang gelombang di mana isyarat dihantar dari satelit ialah 19 cm. Penerima boleh mengukur masa yang diperlukan untuk menerima isyarat dengan ketepatan 1%. Secara mutlak, nilai ini akan menjadi beberapa milimeter.

Untuk membuat ukuran yang lebih tepat, penerima mesti mengenal pasti gelombang isyarat daripada satelit. GPS moden membandingkan isyarat daripada satelit menggunakan saluran L-1 dan L-2. Dalam sistem GPS, panjang gelombang berbeza sebanyak 85 cm, yang membolehkan pengukuran dengan ketepatan 8 mm. Kebolehpercayaan sistem pengukuran sedemikian adalah ratusan kali lebih besar daripada sistem yang berfungsi dengan kod PRN. Hadnya ialah 50 cm. Penerima D-GPS yang beroperasi dengan satu saluran L-1 memberikan ketepatan pengukuran sehingga 19 cm. Model GPS yang mahal mempunyai keupayaan untuk meningkatkan ketepatan pengukuran dengan membandingkan frekuensi isyarat yang diterima melalui L-1 dan L- 2 saluran. Dengan permulaan penghantaran isyarat tambahan daripada satelit, ketepatan dan kebolehpercayaan penerima GPS akan meningkat dengan ketara. Pengguna awam akan mempunyai akses kepada bahagian terbuka saluran L-2 dan saluran L-5 baharu. Pada masa hadapan, GPS akan dapat membandingkan tiga pasang saluran (L-1 dengan L-2, L-2 dengan L-5, L-2 dengan L-5L).

Penerbangan dengan GPS

Apakah peluang lain yang akan dibuka untuk pengguna GPS? Pentadbiran Penerbangan Persekutuan AS sedang membangunkan peraturan baharu untuk terbang menggunakan sistem GPS. Banyak pesawat sudah dilengkapi dengan penerima sedemikian, tetapi penggunaannya terhad. Peralatan baharu akan membolehkan pendaratan dalam keterlihatan sifar. Walau bagaimanapun, ini memerlukan, pertama sekali, dalam apa jua keadaan, juruterbang mengambil kira bahawa bacaan instrumen tidak selalu sepadan dengan lokasi sebenar pesawat, dan dalam kes kecemasan, buat pelarasan pada mod penerbangan. (Semasa mendarat, sisihan dari trajektori yang diberikan tidak boleh melebihi 10 m.) Kedua, sistem penerbangan mesti mempunyai tahap kebolehpercayaan yang sangat tinggi.

Wakil Pentadbiran Penerbangan Persekutuan AS mencadangkan dua sistem berdasarkan teknologi D-GPS. Bahagian bawah kompleks termasuk pemancar dan penerimaan antena yang disambungkan ke pusat kawalan. Pada tahun 2003, rangkaian stesen bumi WAAS muncul, yang membolehkan pembetulan masa nyata koordinat semua pengguna GPS. (Jurutera di Eropah, China, Jepun, India, Australia dan Brazil sedang mengusahakan sistem yang serupa.) Sekiranya berlaku ralat, WAAS membuat pembetulan kepada pengguna D-GPS dalam masa 7 saat. Terima kasih kepada ini, semasa pendekatan mendarat, juruterbang boleh membimbing pesawat ke ketinggian 100 m. Di kawasan lapangan terbang, anak kapal beralih ke mod pemanduan menggunakan peralatan navigasi darat.

Dari masa ke masa, sistem navigasi LAAS yang beroperasi dalam julat gelombang pendek akan dapat memberikan pendaratan keterlihatan sifar menggunakan saluran L-5. Tentera Laut AS sedang membangunkan sistem bimbingan dan pendaratan pesawat ketepatan JPALS untuk kapal pengangkut pesawat, yang berdasarkan prinsip sistem D-GPS yang beroperasi pada saluran L-1 dan L-2. Apabila menghampiri dan mendarat, juruterbang penerbangan tentera laut mesti mengawal jarak ke dek kapal pengangkut pesawat dengan ketepatan 1 m supaya cangkuk khas pada badan pesawat boleh mengikat tali brek. Pengujian sistem JPALS akan bermula pada tahun 2006.

Para saintis dan jurutera sedang berusaha untuk mencipta sistem GPS generasi ketiga. Pelancaran satelit baharu akan dilakukan tidak lebih awal daripada 2012. Melalui penggunaan komunikasi satelit dan pemasangan sistem pengkomputeran yang lebih berkuasa padanya, keupayaan sistem akan diperluaskan dengan ketara.

Bab 2. Sistem penentududukan

Jelas sekali, mana-mana orang, secara sedar atau intuitif, ingin mengetahui di mana dia berada. Dalam situasi harian, dia menetapkan lokasinya berbanding dengan tanda tempat yang biasa baginya. Contohnya: "Saya berada di alamat begini dan begitu." Atau: "Saya terbang ke suatu tempat di tengah antara Zhmerinka dan Paris." Bentuk paling universal untuk menentukan lokasi, yang digunakan oleh pelayar dan juruukur, ialah penggunaan beberapa jenis sistem koordinat. Oleh itu, sebelum bercakap tentang kedudukan, adalah perlu untuk mengatakan apakah koordinat titik dalam pemahaman kita.

Mari kita pertimbangkan sistem koordinat geosentrik. Asalnya bertepatan dengan pusat (atau, lebih tepat lagi, dengan pusat jisim) Bumi. Sistem penentududukan global menggunakan sistem segi empat tepat (Cartesian) X, Y, Z dan sistem ellipsoidal B, L, H. Mari kita terangkan ellipsoid yang kita maksudkan. Ellipsoid Bumi ialah model Bumi yang paling ringkas dalam erti kata matematik. Ellipsoid dipilih supaya permukaannya menghampiri permukaan geoid sedekat mungkin. Geoid boleh dibayangkan sebagai permukaan yang bertepatan dengan permukaan lautan dunia yang tidak terganggu dan diteruskan secara mental di bawah benua. Dalam definisi yang ketat, geoid ialah permukaan aras yang mengandungi titik yang diambil sebagai asal ketinggian. Di Rusia, ini adalah titik sifar batang kaki Kronstadt. Satah rujukan dalam sistem koordinat yang sedang dipertimbangkan ialah satah khatulistiwa dan satah meridian perdana (Greenwich). Latitud geodetik B diukur dari khatulistiwa. Longitud geodetik L diukur dari Greenwich. Ketinggian geodetik H diukur dari permukaan ellipsoid sepanjang normal. Sistem koordinat segi empat tepat juga tergolong dalam elipsoid yang sama. Paksi kecil ellipsoid dan paksi Z yang melalui kutub utara bertepatan dengan paksi putaran harian Bumi. Paksi X ialah garis persilangan satah khatulistiwa dan satah meridian Greenwich. Paksi Y juga terletak pada satah khatulistiwa. Sistem navigasi radio satelit tidak terkecuali. Mari kita lihat beberapa idea asas.

A- penentuan lokasi mengikut jarak ke satelit. Mengetahui koordinat satelit navigasi dan dapat mengukur jaraknya, menentukan koordinat pemerhati adalah soal teknologi. Sebagai contoh, jika kita tahu bahawa satelit navigasi adalah, katakan, 11 ribu km dari kita, maka ini bermakna kita berada di suatu tempat di sfera khayalan dengan radius 11 ribu km dengan pusat bertepatan dengan satelit ini. Jika pada masa yang sama jarak ke satelit lain ialah 12 ribu km, maka lokasi kita akan berada di suatu tempat di bulatan, yang merupakan persimpangan dua sfera tersebut. Dan akhirnya, mengetahui julat ke satelit ketiga akan mengurangkan bilangan kemungkinan titik lokasi kita kepada dua, satu daripadanya akan berada di suatu tempat yang jauh di angkasa (dan kami membuangnya), dan satu lagi di atas tanah, di sebelah kami.

B- mengukur jarak ke satelit. Kebenaran sekolah mengatakan: "jarak ialah kelajuan didarab dengan masa pergerakan." Beginilah cara penerima navigasi berfungsi. Ia mengukur masa yang diperlukan untuk isyarat radio sampai kepada kami dari satelit, dan kemudian menggunakan masa ini untuk mengira jarak. Kesukaran utama dalam mengukur masa transit isyarat radio ialah momen tepat penghantarannya daripada satelit. Untuk melakukan ini, urutan kod yang sama dijana pada satelit dan pada penerima pada masa yang sama. Sekarang yang tinggal hanyalah membandingkan masa ketidakpadanan mereka, darabkannya dengan kelajuan penyebaran gelombang radio, dan, nampaknya, perjanjian itu ada dalam beg. Walau bagaimanapun, jika satelit dan penerima mempunyai percanggahan skala masa hanya seperseratus saat, maka ralat dalam mengukur jarak akan menjadi kira-kira 3 ribu km!

DALAM- masa yang sempurna. Untuk mengelakkan ralat sedemikian, jam atom dipasang pada satelit, ketepatannya adalah nanosaat, dan kosnya ratusan ribu dolar. Mempunyai jam yang sama dalam penerima adalah terlalu mahal. Walau bagaimanapun, anda boleh bertahan dengan jam tangan mudah jika anda mengukur julat bukan kepada tiga, tetapi kepada empat satelit. Dalam kes ini, empat ukuran yang tidak tepat (dengan jam "tidak selaras") memungkinkan untuk menghapuskan offset relatif skala masa penerima. Dan begini caranya. Mari kita anggap bahawa jam penerima tidak sempurna, tidak disahkan dengan masa seragam sistem navigasi dan ketinggalan di belakangnya, contohnya, setengah saat. Jika anda mengukur masa perjalanan isyarat daripada empat satelit dan mendapatkan julat palsu atau pseudo kepada mereka, ternyata sfera khayalan dengan jejari yang sepadan dengan julat pseudo ini tidak bersilang pada satu titik. Kemudian, untuk menjelaskan julat, komputer penerima menambah (atau menolak) beberapa selang masa yang sama kepada semua ukuran sehingga ia menemui penyelesaian di mana keempat-empat sfera khayalan bersilang pada satu titik.

G- menentukan kedudukan satelit di angkasa lepas. Untuk semua perkara di atas dapat dijalankan dengan jayanya, adalah perlu untuk mengetahui lokasi sebenar setiap satelit navigasi. Untuk melakukan ini, pertama sekali, satelit dilancarkan ke orbit tinggi (kira-kira 20 ribu km), di mana pergerakannya stabil dan boleh diramal dengan ketepatan yang tinggi. Dan kedua, perubahan kecil dalam orbit sentiasa dipantau. Dalam kes ini, maklumat tentang lokasi satelit direkodkan dalam ingatan komputer on-board dan kemudian dihantar ke penerima bersama-sama dengan urutan kod.

D- pembetulan kelewatan isyarat. Tidak kira betapa sempurnanya sistem, terdapat beberapa sumber ralat yang sangat sukar untuk dielakkan. Yang paling ketara daripada mereka timbul apabila isyarat radio ditangguhkan di ionosfera (lapisan zarah bercas pada ketinggian 120-200 km) dan troposfera (8-18 km) Bumi. Magnitud kelewatan adalah berubah-ubah dan bergantung kepada aktiviti suria dan keadaan cuaca.

Terdapat dua kaedah yang boleh digunakan untuk memastikan ralat pada tahap minimum. Pertama, kita boleh meramalkan perubahan biasa dalam kelajuan gelombang radio pada hari biasa, di bawah keadaan ionosfera purata, dan kemudian membetulkan ukuran. Tetapi, malangnya, tidak setiap hari adalah biasa.

Kaedah lain ialah menggunakan dua frekuensi pembawa. Daripada perbezaan kelewatan dua isyarat frekuensi berbeza, tidak sukar untuk menentukan magnitud kelembapan dalam kelajuan cahaya di atmosfera.

GPS Amerika menggunakan Sistem Geodetik Dunia (WGS84), sistem geodetik sedunia yang diterima pakai pada tahun 1984. Sistem satelit navigasi global GLONASS menggunakan PZ90, sistem parameter Bumi yang diterima pakai pada tahun 1990. Mereka berbeza dalam parameter ellipsoid bumi, jadi koordinat yang digunakan dalam sistem geodetik ini boleh menyimpang sebanyak 100-150 m.

Global Positioning System (GPS) diterjemahkan sebagai sistem kedudukan global. Istilah "kedudukan" adalah lebih luas berhubung dengan istilah "penentuan lokasi". Kedudukan, sebagai tambahan kepada menentukan koordinat, termasuk menentukan vektor halaju objek bergerak. Nama penuh sistem GPS ialah Navstar (Sistem Navigasi dengan Masa dan Ranging) - sistem navigasi berdasarkan ukuran masa dan pencari jarak.

GPS terdiri daripada tiga bahagian: segmen ruang, segmen arahan dan kawalan, dan segmen pengguna. Segmen satelit terdiri daripada buruj satelit yang beroperasi semasa era pemerhatian. Segmen arahan dan kawalan mengandungi stesen arahan dan kawalan utama, stesen pengesan satelit dan stesen untuk menyimpan maklumat dalam komputer on-board satelit. Segmen pengguna ialah koleksi penerima satelit yang sedang beroperasi.

Secara nominal, pada bila-bila masa terdapat 24 satelit yang beroperasi, yang diedarkan ke atas enam orbit bulat. Oleh itu, terdapat empat satelit di setiap orbit. Satah orbit dipisahkan dalam longitud sebanyak 60 darjah. Kecondongan satah orbit ke satah khatulistiwa ialah 53 darjah. Jarak satelit dari permukaan Bumi ialah 20.2 ribu kilometer. Pada ketinggian orbit ini, tempoh orbit adalah sama dengan setengah hari sidereal. Ini memudahkan pemerhati. Dia tahu bahawa jika hari ini pada masa begini satelit berada pada titik itu dan begini di langit, maka tepat satu hari kemudian satelit yang sama akan berada lebih kurang di tempat yang sama. Mudah untuk merancang pemerhatian. Peralatan yang paling mahal pada satelit ialah piawaian frekuensi masa atom, yang memastikan ketepatan nanosaat jam di papan.

Tugas segmen arahan dan kawalan (Sistem Kawalan Operasi) termasuk menjejak satelit untuk menentukan parameter orbitnya (ephemeris) dan pembetulan jam berbanding masa sistem GPS, meramal orbit satelit dan lokasinya dalam orbit (ramalan ephemeris), penyegerakan masa. jam berbanding masa sistem , memuat turun mesej navigasi ke dalam komputer on-board satelit. Stesen arahan dan kawalan utama (Pusat Operasi Angkasa Disatukan) terletak di Colorado Springs (AS). Pusat mengumpul dan memproses data daripada stesen penjejakan, mengira dan meramal ephemeris satelit, serta parameter jam.

Data kemudiannya dihantar ke salah satu daripada tiga stesen bumi untuk menyimpan maklumat dalam ingatan komputer on-board. Lima stesen pengesan satelit, dijarakkan sama rata di seluruh dunia, menentukan julat ke semua satelit di atas ufuk setiap satu setengah saat. Data penjejakan dihantar ke stesen arahan dan kawalan utama.

Pengguna sistem dibahagikan kepada kategori mengikut beberapa kriteria: tentera dan awam, diberi kuasa dan tidak dibenarkan, pelayar dan juruukur. Tugas navigasi sebahagian besarnya bermuara kepada menentukan koordinat semasa kenderaan dengan ralat 10-15 m, serta menentukan kelajuan dan arah pergerakannya. Di samping itu, penerima navigasi menunjukkan laluan yang diperlukan dan sebenar ke objek tertentu, sisihan daripada laluan, dan menetapkan manuver yang diingini untuk kembali ke laluan. Mod pengukuran navigasi adalah berasaskan kod, kerana penerima memproses isyarat satelit tepat sebagai isyarat kod.

Kuantiti yang diukur ialah: kelewatan isyarat dan anjakan frekuensi Doppler, membenarkan pengiraan julat dan kelajuan jejarian. Dalam pengukuran geodetik, ketepatan menentukan koordinat semasa adalah beberapa susunan magnitud lebih tinggi daripada dalam navigasi. Dalam kes ini, beberapa penerima beroperasi secara serentak, dan sekurang-kurangnya salah satu daripadanya mesti dipasang pada titik dengan koordinat yang diketahui. Selain menganalisis jujukan kod, penerima geodetik secara berterusan merekodkan nilai fasa serta-merta. Memproses data ini dengan perisian khas memungkinkan untuk mencapai ketepatan sentimeter dalam menentukan lokasi.

Adalah mustahil untuk memenuhi keperluan untuk mengukur julat dan kelajuan secara serentak dengan struktur isyarat yang mudah, jadi penggunaan isyarat seperti bunyi, seperti, sebagai contoh, urutan nadi pseudo-rawak, boleh diterima untuk pengukuran sedemikian. Pandangan yang dipermudahkan bagi isyarat sedemikian ditunjukkan dalam rajah. Di sini fasa pembawa frekuensi tinggi dimodulasi oleh kod navigasi, yang mengandungi kod rangefinder (nya fungsi autokorelasi mempunyai maksimum yang sangat tajam) dan kod maklumat perkhidmatan binari.

Prinsip pembentukan isyarat sistem ini memungkinkan untuk menentukan kelajuan dengan mengukur anjakan Doppler frekuensi pembawa, dan dengan kelewatan elemen kod pencari jarak untuk menentukan julat ke satelit, sementara kod perkhidmatan membawa semua maklumat tambahan (ephemeris satelit, almanak sistem, dll.) yang diperlukan untuk memastikan operasi penerima navigasi.

Bab 3. Prinsip operasi sistem navigasi satelit

Keupayaan untuk menentukan koordinat tanpa mengira keanehan alam semula jadi dan masa hari muncul dengan permulaan penerokaan angkasa lepas. Hari lahir navigasi satelit dianggap sebagai 4 Oktober 1957, apabila satelit Bumi buatan pertama dilancarkan. Walau bagaimanapun, hanya pada akhir 70-an sistem navigasi radio satelit (SRNS) pertama dicipta, yang memungkinkan untuk menentukan koordinat objek menggunakan isyarat radio yang dihantar dari satelit.

SRNS digunakan untuk menentukan kedudukan dan orientasi objek bergerak darat, udara dan laut. Semasa pembinaan Terowong Saluran, pekerja binaan mula menggali dari sisi bertentangan, memadankan lokasi mereka menggunakan GPS NAVSTAR, yang akhirnya membolehkan mereka bertemu tepat di tengah. Sistem navigasi digunakan oleh juruukur, penyelamat, dan bekerja pada peluru berpandu balistik. Ini bukan tahun pertama beberapa model kereta di luar negara memasukkan penerima isyarat GPS (apabila kereta diimport ke Rusia, penerima dimatikan - ini diperlukan oleh undang-undang kami).

Keperluan utama untuk SRNS ialah ketepatan menentukan koordinat dan masa serta keupayaan untuk menerima maklumat navigasi pada bila-bila masa. SRNS generasi pertama - "Transit" di Amerika Syarikat dan "Cicada" di USSR - tidak memenuhi keperluan ini: pertama, rehat panjang antara sesi navigasi (sehingga 30 minit di kawasan kutub dan sehingga 2 jam di kawasan khatulistiwa ) tidak membenarkan pengguna menentukan lokasinya pada bila-bila masa anda mahu. Kedua, ralat dalam menentukan koordinat mendatar objek bergerak agak besar - dari 10 hingga 100 m Selain itu, SRNS generasi pertama tidak memberikan maklumat tentang ketinggian dan kelajuan objek.

Beberapa perubahan telah dibuat pada SRNS generasi kedua. Masalah ketepatan dan kecekapan menentukan koordinat telah diselesaikan dengan menambah bilangan satelit dalam sistem.

Untuk membolehkan pengguna mengetahui lokasi dan masanya pada bila-bila masa, adalah perlu untuk memastikan keterlihatan radio serentak sekurang-kurangnya empat satelit yang terletak dalam cara tertentu.

Untuk menyelesaikan masalah ini, cukup untuk mempunyai 18 satelit di orbit, tetapi diputuskan untuk menggunakan 24 untuk meningkatkan ketepatan menentukan koordinat satelit itu sendiri.

Prinsip operasi sistem navigasi satelit adalah seperti berikut. Penerima isyarat navigasi mengukur kelewatan perambatan isyarat daripada setiap satelit yang boleh dilihat kepada penerima. Kelewatan isyarat didarab dengan kelajuan cahaya ialah jarak dari satelit pada saat pelepasan ke penerima pada saat penerimaan. Daripada isyarat yang diterima, penerima mendapat maklumat tentang kedudukan satelit.

Secara geometri, operasi sistem navigasi satelit boleh ditunjukkan seperti berikut: pengguna berada di persimpangan beberapa sfera, yang pusatnya adalah satelit yang boleh dilihat. Jejari sfera adalah sama dengan jarak kepada setiap satelit. Untuk menentukan latitud dan longitud, penerima perlu menerima isyarat daripada sekurang-kurangnya tiga satelit; Menerima isyarat daripada satelit keempat memungkinkan untuk menentukan ketinggian objek di atas permukaan. Data ini membolehkan anda mencari koordinat pengguna dengan menyelesaikan sistem persamaan tertentu. Apabila menentukan koordinat objek, ralat timbul disebabkan oleh pengaruh ionosfera, suhu udara, tekanan atmosfera dan kelembapan (setiap faktor memperkenalkan ralat sehingga 30 m). Ralat ephemeris (perbezaan antara kedudukan satelit yang dikira dan sebenar) berkisar antara 1 hingga 5 m; gangguan juga menyumbang. Jumlah ralat boleh mencapai 100 m.

Untuk mengurangkan ralat, pembezaan yang dipanggil Mod GPS(GPS Berbeza). Dalam mod ini, penerima pengguna menerima pembetulan kepada koordinatnya daripada stesen pangkalan. Biasanya, pembetulan dihantar dalam masa nyata melalui radio. Akibatnya, ketepatan menentukan koordinat mencapai 1-5 m. Kelas baharu sistem navigasi relatif ialah sistem yang menyediakan (dalam masa nyata) ketepatan lokasi tertib 1 cm. Intipati teknologi ialah ini: rujukan stesen dan penerima pengguna menerima isyarat daripada satelit. Stesen rujukan kemudiannya menghantar ukuran fasa dan pseudorange semua satelit yang boleh dilihat kepada penerima pengguna. Hasil daripada pemprosesan pada penerima, koordinat relatif ditentukan dengan ketepatan 1 cm dalam masa nyata dengan kebolehpercayaan 0.999.

Hari ini terdapat dua sistem navigasi radio satelit yang besar: NAVSTAR dan GLONASS.

NAVSTAR

NAVSTAR (Navigation System with Time and Ranging) (atau Global Positioning System - GPS) ialah SRNS yang dicipta di Amerika Syarikat semasa pelaksanaan projek SOI. Lebih daripada $19 bilion telah dilaburkan dalam penciptaannya. Sistem ini beroperasi dalam dua mod: PPS (Perkhidmatan Penentududukan Tepat - ketepatan pengukuran tinggi) dan SPS (Perkhidmatan Penentududukan Standard - ketepatan ukuran standard). Mod PPS digunakan terutamanya oleh tentera dan memberikan ketepatan sehingga beberapa sentimeter, dan mod SPS (terima kasih kepada keprihatinan Jabatan Pertahanan AS untuk keselamatan negara) membolehkan anda menentukan koordinat objek hanya dengan ketepatan 100 m . Ambil perhatian bahawa mod SPS tersedia secara terbuka hanya selepas kematian Boeing 747 "di Selat Tartary pada tahun 1983.

NAVSTAR SRNS terdiri daripada segmen ruang, segmen kawalan dan segmen pengguna. Segmen angkasa lepas dibentuk oleh 24 satelit, yang terletak di enam orbit (empat satelit setiap satu) pada ketinggian kira-kira 20,200 km. Tempoh orbitnya adalah kira-kira 12 jam, sudut kecenderungan orbit berbanding satah khatulistiwa ialah 55... Terdapat dua frekuensi operasi di mana isyarat navigasi NAVSTAR dipancarkan: 1227.6 MHz (jalur L1) dan 1575.42 MHz (jalur L2). Dalam jalur L1, isyarat C/A yang ditujukan untuk pengguna awam dipancarkan, serta isyarat P kod tentera (yang boleh digantikan dengan versi yang disulitkan - kod Y) dalam mod PPS. Hanya isyarat kod tentera dihantar dalam jalur L2. Peralatan pengguna menerima isyarat dalam kedua-dua jalur, yang menghapuskan ralat ionosfera.

Segmen kawalan terdiri daripada stesen pemerhatian yang terletak di Hawaii, Kwajalein Atoll, Ascension Island dan Diego Garcia dan Colorado Springs, tiga antena tanah (di Ascension Islands, Diego Garcia dan Kwajelein Atoll), serta stesen kawalan utama yang terletak di US Air Pangkalan Force Falcon di Colorado. Stesen pemerhatian memantau satelit, merekodkan semua maklumat tentang pergerakan mereka, yang dihantar ke stesen arahan utama untuk menyesuaikan orbit dan maklumat navigasi.

Segmen pengguna ialah penerima pengguna di mana data diproses dan koordinat, kelajuan dan masa dikira.

Julat pengguna sistem GPS adalah luas. Harga murah dan pengecilan penerima isyarat GPS (sesetengahnya tidak lebih besar daripada saiz jam tangan menentukan popularitinya di luar negara. Teknologi SiRF baru-baru ini mengumumkan pembangunan penerima GPS cip tunggal. Menjelang Oktober 2001, ia dirancang untuk menyepadukan penerima GPS ke dalam telefon mudah alih - untuk kemudahan perkhidmatan menyelamat 911 (sememangnya, ia juga mudah untuk Big Brother.) SiRF Technologies mendakwa bahawa masa depan akan menjadi "didayakan lokasi," iaitu, kanak-kanak tidak akan tersesat ke mana-mana, dan jika anda kereta rosak, anda tidak perlu menghabiskan banyak masa untuk menerangkan kepada penghantar pusat servis di mana anda berada. Cantik! Senario yang lebih terperinci untuk masa depan ini boleh didapati di www.sirf.com/ov/index.htm. Ia menarik, bagaimanapun, bagaimana semua ini akan berfungsi di Rusia?

Jika undang-undang berkenaan sistem navigasi satelit tidak diubah dalam masa terdekat (lebih lanjut mengenai perkara ini di bawah), maka semua pemilik telefon "mudah alih" dengan penerima GPS akan "dikenakan bayaran". Tetapi terdapat masalah dengan warga asing: sama ada meninggalkan telefon bimbit anda di sempadan, atau mengisi dokumen untuk penerima. Walaupun pegawai keselamatan kami (serta rakan sekerja asing mereka) tidak mungkin melepaskan peluang untuk mengawal semua pemilik penerima GPS - ini akan menjadi lebih sejuk daripada SORM.

GLONASS

Satelit navigasi domestik pertama "Cosmos-192" telah dilancarkan ke orbit pada 27 November 1967, dan pada tahun 1979 sistem navigasi generasi pertama "Cicada" telah dicipta, termasuk 4 satelit orbit rendah. Sebagai tindak balas kepada penciptaan NAVSTAR Amerika, tentera Soviet mula membangunkan sistem GLONASS (Global Navigation Satellite System). Pada tahun 1982, satelit pertamanya dilancarkan. Bilangan satelit GLONASS telah dibawa ke keadaan biasa pada tahun 1996. Sebagai tambahan kepada tugas ketenteraan, sistem navigasi Soviet juga digunakan dalam armada awam.

Satelit GLONASS yang terletak pada ketinggian 19,100 km memancarkan isyarat navigasi dalam dua jalur L1 (1200 MHz) dan L2 (1600 MHz). Mereka diletakkan dalam tiga orbit (8 satelit setiap satu) pada sudut 45... Tempoh orbit satelit ialah 11 jam 15 minit. Ketepatan menentukan koordinat mendatar ialah 50-70 m, koordinat menegak - 70 m (dengan ketepatan 99.7%).

GLONASS SRNS tidak begitu meluas seperti GPS: sehingga baru-baru ini, hanya segelintir yang boleh menggunakan perkhidmatan GLONASS. Pada tahun 1995, kerajaan mengeluarkan dekri nombor 237 "Tentang menjalankan kerja mengenai penggunaan sistem satelit navigasi global GLONASS demi kepentingan pengguna awam." Resolusi ini mengarahkan Kementerian Pertahanan, RCA dan Kementerian Pengangkutan untuk menyediakan perkhidmatan GLONASS kepada "pengguna awam tentera domestik dan domestik dan pengguna awam asing." Dan pada 18 Februari 1999, dekri presiden telah dikeluarkan, di mana beliau bersetuju dengan "cadangan kerajaan untuk mengklasifikasikan sistem satelit navigasi global<…>kepada teknologi angkasa dua guna yang digunakan untuk tujuan saintifik, sosio-ekonomi, demi kepentingan pertahanan dan keselamatan Persekutuan Rusia."

Apabila menggunakan sistem navigasi satelit di negara kita, beberapa masalah timbul disebabkan oleh spesifikasi Rusia yang terkenal. Hakikatnya ketepatan yang tinggi dalam menentukan koordinat boleh memudaratkan pengguna. “Pihak berkuasa berwibawa” mungkin mengesyaki niat jahat dalam penggunaan peralatan navigasi satelit. Ini berlaku kepada salah seorang pekerja Qualcom, yang hampir dipenjarakan atas tuduhan mengintip. Sistem navigasi satelit yang dipasang di dalam kereta asing kehilangan maknanya di wilayah Rusia. Walaupun tidak sepenuhnya: sebagai contoh, Volkswagen mencadangkan menggunakan skrin sistem navigasi sebagai panel untuk memaparkan mod pengendalian sistem audio. Dan semuanya kerana mana-mana sistem navigasi kereta hanya berguna jika anda mempunyai peta kawasan yang dirakam pada CD. Perkhidmatan Persekutuan Geodesi dan Kartografi (Roskartografiya), bergantung pada undang-undang "Mengenai Rahsia Negara", diklasifikasikan sebagai rahsia "... maklumat tentang rupa bumi, dipaparkan pada mana-mana medium, dengan ketepatan dan perincian lukisan pada peta pada skala 1 : 50,000 dan lebih besar, di kawasan , melebihi 250 persegi. km<…>koordinat objek geografi yang ditentukan dengan ketepatan 30 meter dan ke atas...” Oleh itu, pemilik "bertuah" sistem navigasi satelit kereta mesti menulis permohonan, mewajarkan secara bertulis keperluan untuk menggunakan sistem navigasi, melampirkan dokumentasi teknikal lengkap untuk peralatan pada dokumen-dokumen ini dan pergi ke cawangan tempatan Gossvyaznadzor. Semua ini nampaknya dicipta untuk "menarik" seberapa ramai pengguna awam sistem navigasi satelit yang mungkin. Walau bagaimanapun, marilah kita berharap bahawa keistimewaan untuk menentukan lokasi kami lambat laun akan tersedia kepada kami.

Bab 4. Saya dan GPS

Kebanyakan mereka yang berminat dalam memancing tahu, dan ramai yang menggunakan, peranti sedemikian sebagai pembunyi gema. Ia akan sentiasa membantu menentukan kedalaman dan menunjukkan sama ada terdapat ikan di tempat tertentu. Jika anda mempunyai penderia tambahan, ia akan menentukan kelajuan anda, suhu air, kedudukan lapisan dengan suhu yang berbeza dan membolehkan anda melihat ketebalan air di sepanjang sisi kapal. Tetapi satu lagi ciptaan manusia yang berguna, seperti GPS, masih kurang diketahui dan jarang digunakan oleh nelayan, walaupun kelebihan yang diberikannya boleh menjadikan memancing lebih berjaya.

GPS ialah singkatan untuk Global Positioning System, sistem yang membolehkan anda menentukan koordinat geografi anda di mana-mana sahaja di dunia, pada bila-bila masa, dan dengan ketepatan yang agak tinggi. Sistem ini terdiri daripada 32 satelit (24 beroperasi, 8 siap sedia) yang mengorbit bumi dalam 6 orbit yang ditakrifkan dengan tepat. Satelit ini menghantar, pada selang masa tertentu, isyarat yang diambil oleh penerima khas - navigator GPS. Isyarat satelit mengandungi maklumat tentang nombor satelit dan masa yang tepat isyarat dihantar. Satelit menggunakan jam atom berketepatan tinggi, dan pemproses navigator mengandungi maklumat tentang di mana dan pada masa setiap satelit sepatutnya. Dengan membandingkan masa perjalanan isyarat dan lokasi satelit, pelayar menentukan koordinat geografi yang tepat. Sebelum ini, hanya anggota tentera dan atlet yang menggunakan sistem ini, tetapi sejak beberapa tahun sekarang sistem GPS telah tersedia untuk nelayan dan pemburu.

Peranti ini akan membantu anda mencari tempat yang pernah dilawati di mana orientasi menggunakan objek sekeliling adalah mustahil atau sukar (laut, takungan, hutan). Dengan itu, anda tidak akan tersesat di kawasan yang tidak dikenali, walaupun dalam kegelapan sepenuhnya. Anda sentiasa boleh menyimpan koordinat, sebagai contoh, lubang ikan keli di tengah-tengah sungai besar atau takungan dalam ingatan peranti, supaya pada masa akan datang anda tidak membuang masa mencarinya hanya menggunakan pembunyi gema. Jika anda terbawa-bawa dengan memancing sehingga gelap, anda sentiasa boleh kembali ke tempat yang dikehendaki di pantai laluan terpendek. Menggunakan kabel antara muka, anda boleh menyimpan koordinat tempat menarik pada komputer peribadi anda dan memindahkannya kepada kenalan dan rakan. Jika komputer anda mempunyai peta elektronik kawasan itu dengan rujukan koordinat, anda boleh menentukan koordinat tempat yang akan anda lawati sebelum perjalanan anda, dan kemudian menavigasi kawasan itu menggunakan hanya penerima GPS.

Ketepatan penerima menentukan lokasinya bergantung pada keadaan ionosfera, bilangan satelit yang tersedia, dan kedudukan relatifnya. Di dalam hutan atau bandar, kerana gangguan yang dicipta oleh pokok atau bangunan, ketepatannya lebih rendah, tetapi di kawasan terbuka (lapangan atau laut) ia adalah maksimum. Secara purata, ketepatan berkisar antara 5 hingga 30 meter.

Hari ini terdapat sejumlah besar navigator GPS yang berbeza, dan semua orang boleh memilih peranti yang paling sesuai untuk mereka berdasarkan keupayaan teknikal dan harganya. Kumpulan berasingan terdiri daripada peranti yang menggunakan peta geografi. Dengan mereka anda boleh merancang laluan kereta dan menavigasi bandar yang tidak dikenali. Masalah kekurangan peta elektronik terperinci Ukraine untuk penerima sedemikian, yang wujud sehingga baru-baru ini, kini berjaya diselesaikan, dan tidak lama lagi peta ini akan tersedia dalam hampir semua format GPS yang digunakan.

Bab 5: Asas GPS

Semua segmen dan elemen GPS menggunakan peralatan yang dibina di atas "teknologi tinggi" terkini, tetapi idea di sebaliknya adalah sangat mudah. Mari kita lihat lima yang paling penting daripada mereka.

1. Penentuan kedudukan mengikut jarak ke satelit

2. Mengukur jarak ke satelit

3. Memastikan masa yang tepat

4. Menentukan kedudukan satelit di angkasa

5. Pampasan ralat

Idea satu: Penentuan lokasi berdasarkan jarak ke satelit.

GPS adalah berdasarkan penentuan koordinat lokasi dari jarak ke satelit. Ini bermakna koordinat kami di atas tanah dikira berdasarkan jarak terukur sistem ke sekumpulan satelit di angkasa lepas. Satelit bertindak sebagai titik rujukan yang diselaraskan dengan tepat.

Sebagai contoh, jika kita tahu bahawa satelit A adalah, katakan, 11,000 km dari kita, maka ini bermakna kita berada di suatu tempat di sfera khayalan dengan jejari 11,000 km dengan pusat bertepatan dengan satelit A.

Jika pada masa yang sama jarak ke satelit B ialah 12,000 km, maka ini akan mengurangkan lagi ruang di mana kita boleh berada. Oleh kerana satu-satunya kawasan di mana kita akan berada pada jarak 11,000 km dari satelit A dan 12,000 km dari satelit B ialah garis persilangan dua sfera, i.e. bulatan.

Kemudian, jika kita juga mengukur julat ke satelit ketiga, kita boleh mengurangkan kemungkinan lokasi kepada dua mata. Kedua-dua titik ini merupakan tempat sfera berjejari 13,000 km bersilang dengan bulatan hasil daripada persilangan sfera dengan jejari 11,000 km dan 12,000 km.

Biasanya, salah satu daripada dua mata adalah penyelesaian yang tidak munasabah. Komputer penerima GPS dilengkapi dengan pelbagai peranti, secara automatik menentukan lokasi sebenar daripada dua yang mungkin.

Walau bagaimanapun, jika anda mengetahui ketinggian anda dengan tepat, seperti kelasi di aras laut, anda boleh mengecualikan salah satu ukuran satelit. Salah satu sfera boleh digantikan dengan sfera yang berpusat di tengah Bumi dan dengan jejari yang sama dengan jejari Bumi ditambah dengan ketinggian.

Oleh itu:

Koordinat lokasi dikira berdasarkan jarak yang diukur ke satelit.

Empat ukuran diperlukan untuk menentukan lokasi.

Tiga dimensi adalah mencukupi jika penyelesaian yang tidak munasabah dikecualikan.

Satu lagi ukuran diperlukan atas sebab teknikal, yang akan dibincangkan di bawah.

Idea kedua: Mengukur jarak ke satelit.

Anehnya, idea di sebalik mengukur jarak ke satelit hanyalah persamaan lama yang kita semua temui di sekolah: "jarak ialah kelajuan didarab dengan masa pergerakan." GPS berfungsi dengan mengukur masa yang diperlukan untuk isyarat radio bergerak dari satelit kepada kami, dan kemudian menggunakan masa itu untuk mengira jarak.

Gelombang radio bergerak pada kelajuan cahaya: 300,000 km sesaat. Jika kita boleh menentukan dengan tepat masa yang tepat di mana satelit mula menghantar isyarat radionya dan saat di mana kita menerimanya, kita akan tahu berapa lama masa yang diambil untuk sampai kepada kita. Dan kemudian, mendarabkan kelajuan perambatan isyarat dengan masa dalam beberapa saat, kita mendapat jarak ke satelit.

Sememangnya, jam kita mestilah sangat tepat, kerana cahaya bergerak dengan pantas yang tidak dapat difahami. Jika satelit berada di atas kepala, ia hanya akan mengambil masa kira-kira 0.06 saat untuk isyarat radio bergerak dari satelit kepada kami.

GPS dibina menggunakan kaedah termaju untuk mengukur masa, berdasarkan piawaian frekuensi atom, yang memastikan jam on-board satelit berdetik dengan ketepatan nanosaat. Dan ini adalah 0.000000001 saat!

Kesukaran utama dalam mengukur masa transit isyarat radio adalah masa yang tepat di mana isyarat itu dihantar dari satelit. Untuk melakukan ini, pemaju GPS beralih kepada idea yang bijak: menyegerakkan satelit dan penerima supaya mereka menjana kod yang sama pada masa yang sama.

Dan kemudian, apa yang perlu kita lakukan ialah menerima kod daripada satelit dan lihat berapa lama dahulu penerima kita menjana kod yang sama. Peralihan satu kod berhubung dengan kod lain yang didedahkan dengan cara ini akan sepadan dengan masa yang diperlukan isyarat untuk menempuh jarak dari satelit ke penerima. Kelebihan menggunakan pecah kod (urutan kod) ialah ukuran anjakan masa boleh diambil pada bila-bila masa.

Kedua-dua satelit dan penerima menjana urutan kod digital yang sangat kompleks. Kod dibuat lebih kompleks dengan sengaja supaya ia boleh dibandingkan dengan pasti dan jelas, serta untuk beberapa sebab lain. Sama ada cara, kod itu sangat kompleks sehingga ia kelihatan seperti siri panjang denyutan rawak. Pada hakikatnya, mereka dipilih dengan teliti "jujukan pseudo-rawak" yang berulang setiap milisaat.

Oleh itu, jarak ke satelit ditentukan dengan mengukur jumlah masa yang diperlukan untuk isyarat radio bergerak dari satelit kepada kita.

Kami percaya bahawa kedua-dua satelit dan penerima menjana kod rawak pseudo yang sama secara serentak pada skala masa yang sama.

Kami menentukan berapa lama isyarat daripada satelit untuk sampai kepada kami dengan membandingkan kependaman kod rawak pseudonya berbanding kod penerima.

Idea ketiga: Memastikan masa yang tepat.

Jika satelit dan penerima mempunyai perbezaan skala masa (diluar penyegerakan) sebanyak 0.01 s, pengukuran jarak akan dibuat dengan ralat 2993 km!

Sekurang-kurangnya satu sisi masalah penyegerakan jam agak mudah disediakan.

Terdapat jam atom di atas satelit. Mereka sangat tepat dan mahal. Ia berharga kira-kira $100,000, dan setiap satelit mempunyai 4 daripadanya, supaya anda boleh menjamin bahawa sekurang-kurangnya satu daripadanya akan berfungsi.

Nasib baik, terdapat cara untuk bertahan dengan jam yang sederhana tepat dalam penerima kami - rahsianya adalah untuk mengukur julat kepada satu lagi satelit.

Ia terdiri daripada fakta bahawa jika tiga ukuran tepat menentukan kedudukan titik dalam ruang tiga dimensi, maka empat yang tidak tepat akan menghapuskan peralihan relatif skala masa penerima.

Sudah tentu, GPS adalah sistem tiga dimensi, tetapi untuk kemudahan pembentangan kami akan mempertimbangkan prinsip yang kami bincangkan di atas kapal terbang, i.e. dalam dua dimensi.

Begini caranya. Katakan jam penerima tidak sesempurna jam atom. Pergerakan mereka sepadan dengan jam kuarza, tetapi mereka tidak sejajar sepenuhnya dengan masa bersatu sistem. Katakan mereka ketinggalan satu saat. Mari lihat bagaimana ini mempengaruhi pengiraan lokasi kami.

Katakan kita berada empat saat dari satelit A, dan enam saat dari satelit B. Di atas kapal terbang, kedua-dua ukuran ini akan mencukupi untuk mengikat kedudukan kita ke mana-mana satu titik lokasi sebenar.

Jika kita menggunakan penerima dengan jam perlahan sesaat, ia akan menentukan bahawa jarak ke satelit A ialah lima saat dan jarak ke satelit B ialah tujuh saat. Akibatnya, dua bulatan baharu akan muncul, bersilang pada titik yang berbeza.

Mari tambah dimensi lain. Dalam 2D ​​ini bermakna menggunakan satelit ketiga.

Katakan (jika kita mempunyai jam yang sempurna) satelit C adalah lapan saat dari kedudukan sebenar kita dan ketiga-tiga bulatan bersilang pada satu titik, kerana ia sepadan dengan julat sebenar tiga satelit.

Jika kita menambah satu saat lag pada ketiga-tiga ukuran, maka bulatan baharu, bukan sepadan dengan julat benar, tetapi dengan apa yang dipanggil "julat pseudo," tidak akan bersilang pada satu titik, tetapi membentuk beberapa jenis segitiga, dan kemungkinan lokasi akan berada di suatu tempat di dalamnya.

Oleh itu, tiada titik yang boleh secara serentak menjadi 5, 7 dan 9 saat masing-masing dari titik A, B dan C. Ini adalah mustahil secara fizikal.

Apabila memproses isyarat yang salah, komputer penerima mula menolak (atau menambah) selang masa tertentu (sama untuk semua ukuran) kepada julat pseudo yang diukur. Dia terus melaraskan masa dalam semua dimensi sehingga dia menemui penyelesaian yang "melepasi" semua bulatan melalui satu titik.

Daripada perkara di atas, ia mengikuti bahawa dengan penentuan lokasi tiga dimensi (iaitu, dengan penentuan serentak tiga koordinat - longitud, latitud dan ketinggian titik di atas ellipsoid bumi yang diterima dalam pengiraan) adalah perlu untuk melakukan empat pengukuran untuk menghapuskan ralat dalam pemasaan jam penerima kepada satu masa sistem.

Keperluan untuk 4 dimensi mempunyai kesan yang besar terhadap reka bentuk penerima GPS. Jika penentududukan masa nyata berterusan diperlukan, penerima dengan sekurang-kurangnya empat saluran pengukuran harus digunakan. Iaitu, saluran yang berasingan untuk menerima dan pemprosesan isyarat utama sentiasa berfungsi dengan setiap empat satelit.

Oleh itu:

Masa yang tepat adalah kunci untuk mengukur jarak ke satelit.

Satelit adalah tepat dalam masa kerana mereka mempunyai jam atom di atas kapal.

Jam penerima mungkin tidak sempurna, kerana hanyutnya boleh dihapuskan menggunakan pengiraan trigonometri.

Untuk mendapatkan peluang ini, adalah perlu untuk mengukur jarak ke satelit keempat.

Keperluan untuk empat ukuran ditentukan oleh reka bentuk penerima.

Idea keempat: Menentukan kedudukan satelit di angkasa lepas.

Sehingga kini, dalam semua alasan kami, kami telah mengandaikan bahawa kami tahu dengan tepat di mana satelit berada di angkasa lepas dan, berdasarkan ini, kami boleh mengira lokasi kami dari koordinat dan jarak mereka kepada mereka. Tetapi bagaimana kita boleh mengetahui di mana di angkasa lepas terdapat sesuatu yang bergerak pada kelajuan tinggi dan 18,000 km dari kita?

Orang Inggeris berkata: "Sesiapa yang tidak boleh duduk diam tidak mendapat apa-apa kebaikan." Bagi satelit yang terbang tinggi, ketinggian 18,000 kilometer adalah keuntungan sebenar. Segala-galanya di ketinggian ini berada di luar atmosfera bumi sepenuhnya. Ini bermakna penerbangan dalam orbit mengelilingi Bumi akan diterangkan oleh matematik yang sangat mudah. Sama seperti Bulan mengorbit planet lama kita dengan pasti selama berjuta-juta tahun tanpa sebarang perubahan ketara dalam tempoh orbitnya, satelit GPS mempunyai gerakan orbit yang sama yang boleh diramal mengelilingi Bumi.

Orbit diketahui lebih awal, dan penerima mempunyai "almanac" yang disimpan dalam komputer mereka yang memberitahu mereka di mana setiap satelit akan berada pada bila-bila masa.

Untuk menjadikan sistem lebih maju, pergerakan satelit GPS sentiasa dipantau oleh stesen pengesan tanah khas. Mengorbit planet sekali setiap 12 jam, satelit GPS melepasi stesen kawalan dua kali sehari. Ini memungkinkan untuk mengukur ketinggian, kedudukan dan kelajuannya dengan tepat.

Selepas stesen telah menentukan parameter pergerakan satelit, mereka menghantar maklumat ini kembali ke satelit, menggantikan yang sebelumnya dalam ingatan komputer on-board.

Satelit GPS menghantar bukan sahaja kod julat pseudo-rawak, tetapi juga mesej maklumat tentang kedudukan tepatnya di orbit dan keadaan sistem onboardnya.

Semua jenis penerima GPS menggunakan maklumat ini, bersama-sama dengan maklumat yang terkandung dalam almanak, untuk menentukan kedudukan tepat setiap satelit di angkasa lepas.

Oleh itu:

Untuk mengira koordinat kita, kita perlu mengetahui kedua-dua jarak ke satelit dan lokasi setiap di angkasa lepas.

Satelit GPS bergerak sangat tinggi sehingga orbitnya sangat stabil dan boleh diramalkan dengan ketepatan yang tinggi.

Stesen penjejakan sentiasa mengukur perubahan kecil dalam orbit, dan data tentang perubahan ini dihantar daripada satelit.

Idea lima: Kelewatan isyarat ionosfera dan atmosfera.

Tetapi tidak kira betapa sempurnanya sistem itu, terdapat dua sumber ralat yang sangat sukar untuk dielakkan. Ralat yang paling ketara ini timbul apabila isyarat radio melalui ionosfera Bumi - lapisan zarah bercas pada ketinggian 120 hingga 200 km.

Zarah-zarah ini memberi kesan ketara kepada kelajuan cahaya, dan oleh itu kelajuan isyarat radio GPS. Dan ini menjadikan pengiraan jarak kami ke satelit mustahil, kerana ia berdasarkan andaian bahawa kelajuan perambatan gelombang radio adalah malar.

Terdapat dua kaedah yang boleh digunakan untuk memastikan ralat pada tahap minimum.

Mula-mula, kita boleh meramalkan perubahan kelajuan biasa pada hari biasa, di bawah keadaan ionosfera purata, dan kemudian menggunakan pembetulan pada semua ukuran kita. Tetapi, malangnya, tidak setiap hari adalah biasa.

Kaedah lain ialah membandingkan kelajuan perambatan dua isyarat yang mempunyai frekuensi pembawa yang berbeza.

Oleh itu, jika kita membandingkan masa perambatan dua komponen frekuensi berbeza isyarat GPS, kita boleh mengetahui berapa banyak kelembapan telah berlaku. Kaedah pembetulan ini agak rumit dan hanya digunakan dalam penerima GPS "dwi-frekuensi" yang paling maju.

Selepas isyarat GPS melintasi ionosfera yang sangat tinggi, ia memasuki atmosfera di mana semua peristiwa cuaca berlaku. Wap air di atmosfera juga boleh menjejaskan isyarat radio. Kesilapan adalah serupa dengan magnitud yang disebabkan oleh ionosfera, tetapi hampir mustahil untuk diperbetulkan. Nasib baik, jumlah sumbangan mereka kepada ralat lokasi adalah lebih kecil daripada lebar jalan biasa.

Jenis ralat lain

Tidak kira betapa tepatnya jam atom pada satelit, ia masih mempunyai sumber ralat kecil. Stesen khas memantau jam ini dan boleh melaraskannya jika sedikit penyelewengan dikesan.

Penerima kami di Bumi juga kadangkala membuat kesilapan. Komputer penerima mungkin membulatkan operasi matematik, atau bunyi elektrik boleh menyebabkan kod pseudo-rawak diproses secara salah.

Satu lagi jenis ralat ialah ralat "berbilang laluan". Ia berlaku apabila isyarat yang dihantar dari satelit berulang kali dipantulkan dari objek dan permukaan sekeliling sebelum sampai ke penerima.

Semua sumber ralat yang telah kita bincangkan setakat ini menambah dan memberikan sedikit ketidakpastian kepada setiap pengukuran GPS.

Geometri - sesetengah sudut lebih baik daripada yang lain

Untuk mencapai ketepatan yang paling tinggi, penerima GPS yang baik mengambil kira beberapa prinsip geometri pelik yang dipanggil "Pencairan Geometri Ketepatan - GDOP" (Geometric Dilution of Precision Factor).

Intinya ialah, bergantung pada kedudukan relatif satelit di langit, hubungan geometri yang mencirikan susunan ini boleh meningkatkan atau mengurangkan semua ketidakpastian yang baru sahaja kita bincangkan.

Kami mewakili lokasi kami berbanding satelit dalam bentuk bulatan, yang pusatnya sejajar dengan satelit. Sekarang kita tahu bahawa setiap ukuran mengandungi ketidakpastian kecil, kita harus membayangkan bulatan jelas ini sebagai kabur.

Kehadiran kawasan ketidakpastian bermakna kita tidak boleh lagi menganggap bahawa kita berada pada titik yang jelas. Kami hanya boleh mengatakan bahawa kami berada di suatu tempat dalam kawasan ketidakpastian ini...

Inilah yang dimaksudkan dengan "Faktor Pengurangan Ketepatan Geometrik".

Bergantung pada sudut antara arah ke satelit, kawasan persilangan bulatan kabur (kawasan ketidakpastian lokasi) boleh sama ada segi empat sama kecil yang kemas atau segi empat yang sangat terbentang dan tidak teratur.

Ringkasnya, semakin besar sudut antara arah ke satelit, semakin tepat penentuan lokasi.

Berdasarkan ini, penerima yang baik dilengkapi dengan prosedur pengiraan yang menganalisis kedudukan relatif semua satelit yang tersedia untuk pemerhatian dan memilih empat calon daripada mereka, i.e. empat satelit kedudukan terbaik.

Ketepatan GPS

terhasil Ralat GPS ditentukan oleh jumlah ralat daripada pelbagai sumber. Sumbangan setiap satu berbeza bergantung kepada keadaan atmosfera dan kualiti peralatan. Di samping itu, ketepatan boleh dikurangkan dengan sengaja oleh Jabatan Pertahanan AS hasil daripada memasang apa yang dipanggil mod S/A (Selective Availability) pada satelit GPS. Mod ini direka untuk menghalang musuh yang berpotensi daripada mendapat kelebihan taktikal dalam kedudukan GPS. Apabila dan jika mod ini ditetapkan, ia mencipta komponen paling ketara daripada jumlah ralat GPS.

Oleh itu:

Ionosfera dan atmosfera Bumi menyebabkan kelewatan isyarat, yang boleh diterjemahkan kepada ralat kedudukan.

Beberapa ralat ini boleh dihapuskan secara matematik dan melalui pemodelan.

Sumber ralat lain ialah jam satelit, penerima dan berbilang laluan.

Bukan kedudukan relatif terbaik satelit di langit membawa kepada peningkatan dalam semua komponen jumlah ralat kedudukan.

Bab 6. GPS untuk pengguna sistem pengesanan

Untuk berjaya menggunakan peralatan navigasi yang dikuasakan oleh teknologi GPS Anda perlu memahami beberapa ciri sistem ini.

Sistem GPS Navstar berasaskan 24 satelit yang mengorbit bumi dengan agak cepat.

GPS ialah sistem navigasi pasif dan sama sekali bukan sistem komunikasi. Ini bermakna anda menerima isyarat daripada satelit sistem, tetapi peralatan anda tidak menghantar apa-apa.

Pemasangan antena

Isyarat satelit GPS mempunyai frekuensi 1.227 dan 1.575 GHz. Apakah maksud ini untuk pengguna? Untuk gelombang elektromagnet frekuensi ini, permukaan logam, beberapa plastik, kayu, dan konkrit akan menjadi legap. Pada masa yang sama, kaca menghantar isyarat, dedaunan pokok menghantarnya, tetapi melemahkannya. Anda boleh menganggarkan laluan isyarat secara kasar dengan melukis analogi dengan cahaya.

Perkara ini penting untuk diingat apabila memilih lokasi pada kenderaan di mana antena penerima GPS akan dipasang. Memandangkan satelit sistem boleh terletak di mana-mana di langit, pemasangan antena yang ideal adalah sedemikian rupa sehingga seluruh langit dapat dilihat dari kedudukannya. Antena yang terletak di papan pemuka kereta akan "melihat" pada 2/3 kemungkinan satelit terbaik. Memandangkan isyarat GPS juga akan disekat oleh bangunan dan pokok di sekeliling, memastikan ulasan terbaik kerana antena adalah perlu.

Kualiti penerimaan

Walaupun penerima menyediakan koordinat dengan antena yang dipasang di bawah tingkap kereta, ini tidak bermakna semuanya baik-baik saja. Kualiti penentuan kedudukan mungkin lebih baik atau lebih teruk, bergantung pada set satelit yang peranti itu beroperasi.

Hakikatnya ialah untuk menerima data lokasi (penentuan lokasi), penerima mesti melihat 4 satelit (dalam kes terburuk - 3, tetapi ralat dalam kes ini boleh menjadi ketara). Sebagai peraturan, terdapat lebih banyak daripada mereka di langit. Jika penerima mempunyai peluang untuk memilih yang terbaik daripada sejumlah besar isyarat yang diterima, ini akan memberi kesan positif kepada kualiti penentuan kedudukan. Sekiranya tidak ada pilihan, maka ketepatan kerja akan sukar untuk diramalkan.

Menghidupkan penerima

Adakah sistem navigasi mula berfungsi serta-merta selepas menghidupkan penerima GPS? Malangnya, ini tidak benar.

Terdapat dua tempoh apabila penerima memasuki mod.

Pada yang pertama - "permulaan panas" - penerima dimulakan agak cepat, tetapi hanya jika ia tidak aktif selama kurang daripada 30 minit.

Jika lebih banyak masa telah berlalu, maka memulakan penerima akan mengambil masa yang lebih lama, sehingga beberapa minit. Pada masa ini, data masa dan kelajuan boleh diperolehi, tetapi bukan koordinat. Mod ini dipanggil "Permulaan Sejuk".

Perkataan "Idle" bukan sahaja merujuk kepada kuasa yang dimatikan, tetapi juga kepada kehilangan isyarat GPS. Sebagai contoh, letak kereta selama sejam dengan penerima dihidupkan dalam hangar besi akan memerlukan "permulaan sejuk".

Bab 7. Fungsi asas penerima GPS

Walaupun anda berniat untuk berbaring di atas sofa sepanjang musim panas, duduk di negara ini sepanjang hari, atau tunduk pada katil di taman anda dari pagi hingga malam, masih tidak tergesa-gesa untuk mendakwa bahawa anda akan mengetahui lokasi sebenar anda. Terdapat situasi yang berbeza.

Pada suatu hari, seorang jiran di dacha pergi berjalan-jalan di hutan. Dia tersesat, kedinginan, basah kuyup, jatuh hampir separas pinggang ke dalam paya, dan mengelilingi kawasan sekitar selama tiga jam sehingga akhirnya dia kembali dari seberang dengan seluar lusuh dan mood yang tidak baik. Selepas itu dia secara falsafah menyatakan bahawa penduduk kota, lapar akan alam semula jadi semasa musim sejuk, secara mendadak mengembangkan habitatnya dengan permulaan musim panas, mendapati dirinya, seolah-olah, di ruang yang berbeza, dengan jarak dan mercu tanda yang berbeza, dan oleh itu tersesat. . Secara umum, saya membuat kesimpulan, teringat lumut sebelah mana yang tumbuh di atas pokok, cara menavigasi mengikut matahari, apakah ciri-ciri lokasi semut, dan beberapa hari kemudian, mengambil kompas untuk memastikan, saya pergi untuk cendawan dan... tersesat lagi.

Anda tahu, ada orang yang bijak, berbakat, berpengetahuan dalam banyak perkara, tetapi mereka tidak bernasib baik dalam beberapa bidang. Sama seperti jiran saya. Seorang pengaturcara yang sangat baik dan pakar kesusasteraan Yunani kuno, dia ternyata tidak dapat menavigasi di antara "pohon birch di zon tengah." Ghairah tentang pencapaian elektronik digital, jiran itu memutuskan isu itu secara radikal - dia berhenti menggoda nasib dan, menilai dengan waras bahawa ia akan menjadi lebih dipercayai dengan teknologi, dia berjaya melakukan lawatan seterusnya dalam syarikat peranti kecil...

Keupayaan menakjubkan peranti elektronik ini telah lama diketahui oleh pelancong, nelayan dan pemandu kenderaan - mereka yang lebih suka berehat jauh dari rumah, kesibukan kota yang bising, pangsapuri yang sesak dan faedah tamadun yang lain. Peminat pengembaraan melampau, para-glider dan kapal layar menganggapnya amat diperlukan dalam kehidupan mereka yang sukar dan mencabar. Dia tidak akan membiarkan anda tersesat, dia akan sentiasa memberitahu anda cara dan masa yang tepat. Apakah jenis peranti ajaib ini? Penerima navigasi Global Positioning System (GPS) ialah komputer kecil khusus yang boleh mengira lokasi daripada isyarat radio yang diterima daripada satelit.

GPS pada asalnya dibina oleh Jabatan Pertahanan AS, tetapi kemudiannya dibuka untuk kegunaan meluas di seluruh dunia (by the way, Rusia juga mempunyai sistem navigasi sendiri - GLONASS, yang belum digunakan secara meluas). Terdapat 24 satelit, dan pada bila-bila masa di mana-mana sahaja di dunia (melainkan anda berada di Greenland, Antartika atau Franz Josef Land, iaitu, bukan di kawasan circumpolar), anda boleh menerima isyarat daripada hampir separuh daripadanya. Isyarat radio lemah, ia hampir tidak menembusi mahkota pokok yang padat dan di dalam bangunan, tetapi jika sekurang-kurangnya satu pertiga daripada langit terbuka, penerima "melihat" empat atau lima satelit dan menentukan lokasi sekarang(latitud, longitud dan ketinggian di atas paras laut) dengan ketepatan 15 meter dan frekuensi sekali sesaat. Itu, sebenarnya, adalah keseluruhan tugas utamanya. Dan walaupun koordinat itu sendiri tidak akan bercakap banyak kepada pengguna yang mudah, tetapi pengumpulannya, pemprosesan mudah dan visualisasi dua dimensi memberikan kesan yang mengagumkan.

Katakan anda seorang pemetik cendawan yang gemar. Sebaik sahaja anda mengingati koordinat titik masuk ke dalam hutan, anda tidak perlu lagi risau tentang ke mana jembalang akan membawa anda. Penerima - semasa ia dihidupkan - akan sentiasa melukis pada skrin "benang Ariadne" - keseluruhan laluan dilalui, yang mana anda sentiasa boleh kembali ke titik permulaan. Di samping itu, lokasi cendawan boleh disimpan dalam ingatan penerima dan, dari masa ke masa, seluruh pangkalan data boleh disusun. Dan jika anda seorang yang berdaya usaha, maka dengan meletakkan data yang dikumpul pada peta, anda boleh membuat CD, sebagai contoh, "Tempat cendawan di wilayah Solnechnogorsk, ditambah dengan peta kilometer kawasan itu." Perkara yang sama berlaku untuk memancing: anda tidak akan kehilangan jaring anda, gigitan semalam akan ditemui dalam masa yang singkat. Dan apa yang tidak dapat dibeli oleh nelayan yang berteknologi maju, katakan, sidyuk seperti itu: "Lubang berharga takungan Ivankovo ​​dan tempat-tempat menggigit ikan siakap yang kuat." Walau bagaimanapun, saya tidak dapat meramalkan kejayaan produk - saya bukan nelayan.

Sebagai tambahan kepada koordinat, penerima GPS menyediakan pemiliknya dengan banyak maklumat berguna. Ia dengan mudah akan mengira kelajuan maksimum dan purata yang anda kembangkan semasa berjalan, berlari, berbasikal atau bermain ski menuruni gunung; akan membantu menilai sama ada meter kelajuan kereta berfungsi dengan betul; akan menunjukkan arah kardinal, tunjukkan arah ke sasaran dan anggaran masa selepas itu anda akan mendapati diri anda di sana, bergerak pada kelajuan semasa.

Bekerja dengan penerima GPS tidak sukar sama sekali. Komunikasi dengannya dianjurkan berdasarkan beberapa skrin standard (mungkin terdapat empat, atau mungkin sembilan). Anda menghidupkan peranti, pada skrin anda melihat langit dengan satelit yang boleh dilihat dan graf bar tahap isyarat yang diterima. Jika peranti tidak dihidupkan untuk masa yang lama, ia akan mengambil masa kira-kira seminit atau lebih untuk menentukan koordinat (yang dipanggil permulaan sejuk), jika tidak, data akan muncul pada skrin dalam masa 15-20 saat (ini ialah skrin tipikal kedua penerima). Titik arah, laluan pergerakan dan peta simbolik (atau nyata) kawasan dipaparkan secara berasingan. Anda boleh mengingati mana-mana titik pada laluan sebagai titik laluan, pilih titik permulaan dan destinasi laluan secara sewenang-wenangnya, dan kembali semula di sepanjang laluan yang telah dilalui ("mod Jejak Balik"). Model yang dihasilkan hari ini boleh disambungkan ke komputer meja atau poket, yang membolehkan anda memuatkan peta elektronik dan titik laluan yang dirancang ke dalam penerima, serta membaca laluan yang dilalui pada penghujung perjalanan.

Semua ini adalah fungsi asas yang tersedia dalam kedua-dua peranti yang paling mudah dan paling canggih. Yang terakhir berbeza daripada yang pertama, sebagai peraturan, dalam keupayaan pemetaan yang lebih berkuasa dan ciri tambahan. Sebagai contoh, yang berikut boleh dibina dalam: altimeter barometrik, kompas magnetik (arah utara dalam penerima konvensional ditentukan hanya apabila bergerak dalam garis lurus), isyarat audio, sokongan untuk kartrij pengembangan memori, serta mengira masa matahari terbit dan terbenam, mengekalkan kalendar, kalkulator pemburu dan nelayan .

Fungsi pemetaan tambahan penerima GPS meningkatkan harganya beberapa kali. Jadi pemenang adalah pemilik komputer poket: setelah mencipta gabungan GPS-PDA, mereka berpeluang menggunakan sistem navigasi yang lebih berkuasa dan, yang paling penting, lebih murah. Ia cukup untuk membeli pelayar yang paling mudah, dan amanahkan semua kerja pengkomputeran kepada PDA; mujurlah, terdapat banyak perisian dan kad elektronik untuk tujuan ini.

Hari ini, modul GPS dibina ke dalam jam tangan, telefon mudah alih, komputer on-board kereta, dan dibuat dalam bentuk kad pengembangan untuk PDA. Pelbagai jenis penerima navigasi mudah alih telah dibangunkan. Penduduk bandar mempunyai banyak pilihan sebelum cuti musim panas. Jangan bazirkan wang anda untuk ini peranti yang indah, kerana ia akan membolehkan anda menjadi tuan dalam keadaan dan bergerak dengan yakin ke mana-mana arah.

Pada masa ini, terdapat kira-kira seribu model penerima GPS berbeza yang dihasilkan oleh lebih daripada satu setengah ratus syarikat. Di Rusia, peranti mudah alih telah mendapat populariti yang paling. Navigator Garmin dan Magellan. Penjual teratas ialah penerima siri Garmin eTrex, peranti GPS peribadi terkini. Ciri-ciri keluarga ini: ringan (150 g), reka bentuk yang bergaya, pelbagai model dalam julat harga dari 170 hingga 450 dolar. Penerima kumpulan lain - GPS II, III, V, StreetPilot, StreetPilot ColorMap - mempunyai keupayaan kartografi yang luas dan mempunyai, di satu pihak, satu set fungsi yang diperluas untuk navigasi dalam kereta, di pihak yang lain - berat yang lebih besar (250-500 g) dan kos yang agak tinggi (dari 300 hingga 1200 dolar). Navigator siri GPS 12 menduduki kedudukan pertengahan.

Kami ingin menyebut secara berasingan penerima yang direka untuk berfungsi dengan komputer riba dan PDA. Mereka tidak mempunyai skrin navigasi dan semua pengiraan perkhidmatan mesti dilakukan pada komputer. Sebagai contoh, Garmin GPS 35, yang kelihatan seperti tetikus tanpa butang, bersambung ke komputer melalui COM atau port USB dan dikuasakan oleh sama ada pemetik api kereta atau port USB. Ia dilengkapi dengan magnet (untuk pemasangan, sebagai contoh, di atas bumbung kereta) atau cawan sedutan (di cermin depan atau porthole). Berat peranti ialah 125 g, harganya ialah $250.

Untuk sesetengah PDA, model khusus penerima GPS tersedia. Untuk Palm V/Vx, ini ialah StreetFinder ($120) dan Magellan GPS Companion ($270). Yang terakhir ini juga berfungsi dengan Handspring Visor. Navigator luaran miniatur iGPS-180 (berat hanya 68 g) dan iGPS-CF, yang direka dalam faktor bentuk Compact Flash-I, yang dibangunkan oleh Pharos, masih belum disedari di pasaran kami.

Sebagai tambahan kepada penerima itu sendiri, terdapat beberapa peranti gabungan yang menggabungkan fungsi navigator GPS dan jam tangan (Casio ProTrek PRT-2GP), penerima GPS dan telefon GSM (Benefon ESC!, Benefon Track, Garmin Navtalk II ).

Apa yang perlu dipilih?

Memandangkan pelbagai jenis model, sebelum membeli, anda perlu memahami dengan jelas mengapa peranti itu diperlukan dan berapa banyak wang yang anda tidak keberatan untuk membelanjakannya.

Keupayaan navigasi asas dan ciri operasi hampir semua peranti adalah sama: dua belas saluran selari untuk menerima isyarat radio daripada satelit, kira-kira masa mula "sejuk" (45 s) dan "hangat" (10-15 s) yang sama, ketepatan yang sama dalam menentukan koordinat - 15 m Hampir semua model boleh menyambung ke komputer. Harga bergantung pada tahap perkhidmatan yang diberikan.

Oleh kerana pilihan sering dipengaruhi oleh harga, kami akan membahagikan model kepada lima kategori harga secara bersyarat.

Sehingga $200

Peranti paling mudah ialah: eTrex, GPS 12 dan Magellan 300. Dua yang terakhir telah dikeluarkan selama beberapa tahun, eTrex ialah model yang agak baharu. GPS 12 lebih ringan sedikit daripada rakan sejawatannya, tetapi saiznya lebih besar sedikit. Magellan dan eTrex dikuasakan oleh dua bateri AA, dan GPS 12 dikuasakan oleh empat, tetapi masa operasi berterusannya lebih lama. Yang paling murah di antara mereka ialah Magellan ($150). Kualiti terbaik paparan - eTrex. Dan ia juga mempunyai kelemahan - tiada fungsi untuk menatal dan menskala tetingkap laluan. 300, bagaimanapun, tidak mempunyai tetingkap ini sama sekali. eTrex mudah dikendalikan dengan satu tangan. GPS 12 sangat tahan lama dan kalis air.

Sehingga $300

Kategori ini termasuk: eTrex Venture, Magellan 315, GPS 12 XL. Ciri mereka adalah pangkalan data bandar terbina dalam, iaitu, satu set titik dengan nama (sudah tentu, bukan peta lagi, tetapi sudah menjadi kemudahan tertentu untuk orientasi).

The Venture berbeza daripada adik lelakinya dalam mempunyai memori onboard tambahan yang boleh dimuatkan dengan tempat menarik, seperti yang dibekalkan pada CD Garmin MapSource, dan juga mempunyai kayu bedik untuk menavigasi peta dan pilihan menu. Anda boleh menyambungkan antena jauh ke GPS 12 XL.

Sidang Kemuncak eTrex juga tergolong dalam kumpulan ini - model yang serupa dengan eTrex, tetapi dengan altimeter barometrik terbina dalam dan kompas elektronik.

Sehingga $400

Wakil biasa kumpulan ini ialah GPS 12CX, eTrex Legend dan eMap. Kelebihan GPS 12CX ($360) berbanding XL ialah ia mempunyai dua butang tambahan dan skrin tiga warna. Ciri utama eMap dan eTrex ialah kehadiran memori tambahan di mana anda boleh memuatkan peta vektor lengkap. Legend mempunyai 8 MB memori, eMap ialah penyambung untuk kartrij memori kilat khas. Peta boleh dimuat turun daripada CD siri MapSource. Peta elektronik Rusia yang disediakan khas juga tersedia untuk dijual. Anda boleh menyambungkan antena luaran ke eMap. Oleh kerana rintangan kelembapannya yang rendah, bagaimanapun, model ini disyorkan hanya untuk penggemar kereta.

Sehingga $500

Dalam julat harga ini kami akan mempertimbangkan tiga peranti - eTrex Vista dan GPS III+ dan StreetPilot.

Vista ialah penerima paling canggih dalam siri eTrex: kawalan kayu bedik, altimeter terbina dalam dan kompas. Terdapat 24 MB memori dalaman untuk peta yang boleh dimuat turun. GPS III+ mempunyai peta dunia 5 batu terbina dalam yang boleh diperkaya dengan data daripada MapSource, serta antena boleh tanggal. Bentuk asal sarung GPS III+ (prisma segi tiga) membolehkan anda mengorientasikan skrin secara mendatar atau menegak, dan sebagai tambahan, menjadikan peranti mudah dibawa di tangan anda atau diletakkan pada "papan pemuka" kereta. StreetPilot diposisikan sebagai penerima automotif semata-mata, ia termasuk peta asas terperinci (sehingga jalan-jalan bandar utama) di Amerika Utara, menyokong memori denyar dan mempunyai tiga tahap lampu latar ambar.

Lebih daripada 500 dolar

GPS V ialah model yang nyata lebih mahal ($650), menggantikan III+. Navigator baharu berbeza daripada pendahulunya dalam rangkaian fungsi yang diperluaskan untuk navigasi dalam kereta.

Manfaat utama penerima StreetPilot ColorMap ialah paparan 16 warna, definisi tinggi dan peta asas yang dipertingkatkan. Nah, untuk yang paling hebat - model StreetPilot III. Harga - $1200, ciri tambahan: pengiraan automatik laluan dari titik permulaan ke destinasi; penggerak suara yang memimpin sepanjang laluan; ia tidak perlu dikatakan, skrin warna dan peta terperinci (malangnya, hanya Amerika).

Peta dan perisian

Untuk memuatkan maklumat pemetaan ke dalam penerima GPS, Garmin menawarkan satu siri produk perisian MapSource, termasuk peta elektronik beberapa tahap perincian dan cangkerang perisian untuk desktop. Peta terperinci disusun untuk Amerika Utara, Eropah dan Australia sahaja. Eropah Timur dan Rusia dibentangkan secara dangkal. Sebagai contoh, Moscow terdiri daripada Jalan Lingkaran Moscow, Lingkaran Taman dan beberapa laluan utama dalam bandar; ketepatan lukisan jalan lingkaran adalah kira-kira 2 km. Produk Garmin termasuk peta dunia, bandar-bandar Eropah, peta topografi Amerika Syarikat, pelayar untuk bandar-bandar Australia, dan juga Tempat Panas Memancing. Harga CD adalah dari 50 hingga 110 dolar. Data tidak boleh diubah atau ditambah.

Terdapat juga peta elektronik Rusia. Mereka biasanya dicipta dan diedarkan oleh syarikat yang menjual peralatan navigasi. Peta tidak murah, sebagai contoh, perjalanan dua kilometer di wilayah Moscow dengan peta Moscow ke rumah anda dan rancangan bandar di wilayah Moscow akan menelan kos $95. Peta Rusia pada skala 1:1000000 - $200.

Pemilik komputer pegang tangan mempunyai pilihan yang lebih luas. Mereka hanya perlu membeli navigator ringkas dan kabel antara muka ke PDA, dan kemudian menghubungi mana-mana enjin carian, cari dan uji peta dan perisian elektronik yang menyokong operasi PDA dengan penerima GPS. Di Internet terdapat program yang direka hanya untuk navigasi (contohnya, LaserMap, PocketStreet, PalmGIS GPS), dan program yang membenarkan, sebagai tambahan kepada fungsi navigasi, untuk menyediakan peta dan membangunkan laluan secara bebas (contohnya, Garmap atau OziExplorer, kegemaran dalam kalangan pelancong).

Multipleks

Penerima multipleks hanya mempunyai satu saluran. Pada satu masa, ia menerima isyarat daripada hanya satu satelit, bertukar antara beberapa yang tersedia. Penerima sedemikian berfungsi lebih baik di ruang terbuka, kerana Isyarat mudah hilang disebabkan oleh bangunan atau halangan lain. Penerima multipleks boleh dikatakan tidak lagi digunakan.

selari

Penerima selari mempunyai beberapa saluran (biasanya 12), yang dengannya ia boleh menerima isyarat secara serentak daripada beberapa satelit. Penerima sedemikian "memegang" isyarat satelit dengan lebih baik dan menentukan koordinat dengan lebih tepat. Jika anda bercadang untuk menggunakan GPS dalam Bandar besar atau gunung, pilihan anda ialah penerima selari.

Antena

Antena luaran jenis "quadruple helix" ialah gegelung lingkaran dalam bekas plastik, dikeluarkan dari badan penerima. Antena sedemikian paling sesuai untuk menerima isyarat daripada satelit yang terletak berhampiran ufuk, dan lebih teruk menerima isyarat daripada satelit di atas. Biasanya antena ini boleh ditanggalkan; sebaliknya, anda boleh menyambungkan antena jauh, meletakkannya, sebagai contoh, di atas bumbung kereta, untuk penerimaan yang lebih baik.

Tampal antena

Tampal antena - antena rata, dibina ke dalam badan penerima. Berbeza dengan luaran, ia lebih sesuai untuk menerima isyarat daripada satelit di atas dan lebih teruk menerima isyarat daripada satelit yang terletak berhampiran ufuk.

Bekalan kuasa

Kebanyakan penerima GPS mudah alih dikendalikan oleh bateri. Ini memastikan mudah alih mereka. Apabila memilih navigator, perhatikan jenis dan bilangan bateri yang digunakan, dan berapa lama ia bertahan.

Sumber luar

Banyak penerima GPS mudah alih mempunyai keupayaan untuk menyambung sumber kuasa luaran. Ini mudah, sebagai contoh, jika anda akan memandu sepanjang hari di dalam kereta menggunakan penerima GPS dan tidak mahu membazirkan bateri. GPS automotif, marin dan penerbangan terbina dalam papan pemuka, dikuasakan daripada sumber luaran.

Paparan

Semua penerima GPS memaparkan maklumat pada paparan LCD. Pilihan: 2 warna atau 4 warna kelabu.

Peta lebih mudah dibaca pada paparan warna berbanding pada skrin biasa dengan skala kelabu. Walau bagaimanapun, paparan LCD berwarna menggunakan lebih banyak tenaga elektrik, yang bermaksud bateri habis lebih cepat.

Peta terbina dalam

Kebanyakan penerima GPS akan memaparkan longitud, latitud dan ketinggian anda, tetapi mereka tidak akan menunjukkan kedudukan anda pada peta terperinci. Sebelum membeli penerima, anda harus memutuskan jenis kad yang paling sesuai untuk anda dan pastikan penerima yang dipilih menyokong kad ini. Banyak penerima GPS sudah mengandungi peta umum dunia (peta asas), tetapi ini hanya menunjukkan bandar utama, jalan raya dan kawasan air. Sesetengah pelayar boleh menyimpan peta yang lebih baik dalam ingatan atau membenarkan anda memuat turun peta yang diperlukan.

Kad memori

Sesetengah pelayar membenarkan penggunaan kartrij khas (kad kilat) dengan peta kawasan yang lebih terperinci.

Sesetengah penerima GPS membenarkan anda memuatkan peta vektor dari komputer anda ke dalam ingatan mereka.

Titik arah

Anda boleh menyimpan nombor tertentu (500 atau lebih) titik jalan dalam ingatan pelayar - semasa dalam perjalanan atau dengan menetapkan koordinatnya pada peta - dan mencipta laluan daripadanya. GPS anda akan dapat membimbing anda sepanjang laluan ini dari satu titik ke satu titik. Anda juga boleh merancang laluan menggunakan peta kertas, menyimpan semua maklumat dalam navigator dan berjalan di sekitar kawasan di sepanjang laluan yang disusun.

Merakam trek (Log Trek)

Penerima GPS dengan fungsi ini boleh merakam trek (laluan) sepanjang anda bergerak. Ciri ini berguna jika anda tersesat atau ingin menyimpan trek yang telah siap supaya anda boleh melaluinya semula suatu hari nanti. Anda juga boleh menggunakan trek untuk menentukan sejauh mana anda telah mengembara sepanjang laluan.

Ingatan

Jika anda merancang untuk menggunakan perancangan laluan dan rakaman trek secara meluas, anda harus memilih GPS dengan memori yang mencukupi. Pertimbangkan berapa banyak mata yang mungkin anda perlukan dan pilih pelayar yang sesuai. Pastikan juga bahawa GPS tidak akan memadamkan data anda semasa menggantikan bateri. Model pelayar terkini mempunyai memori tidak meruap untuk menyimpan titik, trek dan laluan.

Penyambung data

Satu cara untuk melihat kedudukan anda pada peta terperinci kawasan adalah dengan menyambungkan navigator ke komputer (desktop, komputer riba atau PDA). Penyambung data membolehkan anda memasangkan GPS dengan pelbagai perisian. Oleh kerana ingatan terhad penerima, fungsi ini boleh menjadi sangat berguna, kerana membolehkan anda menyimpan jumlah data yang hampir tidak terhad (mata, trek, laluan) pada PC anda.

Waktu matahari terbit / terbenam

Sesetengah penerima GPS boleh memaparkan waktu matahari terbit/ terbenam pada mana-mana titik tertentu. Ini akan membolehkan anda merancang laluan anda supaya anda tidak melakukan perjalanan dalam gelap. Berguna untuk pendaki batu, kelasi, juruterbang, dll.

Odometer

Kebanyakan pelayar moden mempunyai odometer yang membolehkan anda memantau jarak perjalanan. Sama seperti odometer pada kereta, yang ini boleh berguna dalam beberapa kes.

Speedometer

Kebanyakan penerima GPS boleh menunjukkan kelajuan anda. Ini berguna untuk mengetahui untuk mengira tempoh perjalanan pada kelajuan semasa. Penerima yang mempunyai meter kelajuan boleh memberi anda parameter seperti ETA (Anggaran Masa Ketibaan - anggaran masa yang tinggal sebelum tiba di titik tertentu) dan ETE (Anggaran Masa Dalam Laluan - anggaran masa hari apabila tiba di titik tertentu).

Unit

Pastikan penerima boleh memaparkan parameter dalam unit yang anda perlukan. Contohnya, jika anda memerlukan GPS untuk navigasi di laut, anda memerlukan pelayar yang memaparkan data dalam batu nautika. Pilihan lain ialah untuk menyesuaikan paparan unit: contohnya, ketinggian dalam kaki, jarak dalam kilometer.

Penunjuk ketepatan

Kebanyakan penerima GPS boleh memberi amaran kepada anda tentang kemerosotan ketepatan koordinat. Ini mungkin berlaku disebabkan penerimaan isyarat satelit yang lemah atau pincang fungsi navigator.

GPS Berbeza

GPS Berbeza ialah teknologi yang menggunakan penerima GPS kedua untuk membetulkan isyarat satelit. Penerima ini dipasang pada satu titik dengan koordinat yang diketahui dengan tepat, menjana isyarat pembetulan dan menghantarnya ke udara. Isyarat ini, bersama-sama dengan isyarat satelit, diterima oleh GPS pengguna.

Pangkalan data terbina dalam

Penerima GPS yang direka khusus untuk penerbangan atau navigasi marin mungkin sudah mempunyai titik jalan dan penanda dalam ingatan mereka. Pangkalan data sedemikian mengandungi data mengenai lapangan terbang, pelabuhan, dsb.

Skrin berputar

Sesetengah penerima GPS mempunyai keupayaan untuk memutar imej pada skrin mereka. Fungsi ini boleh berguna apabila penggunaan serentak GPS dalam kereta/kapal terbang (kedudukan mendatar) dan di tangan (kedudukan menegak).

Medan Pengguna Komputer Perjalanan

Penerima dengan ciri ini membolehkan anda menerima maklumat perjalanan dengan lebih mudah. Anda boleh mengkonfigurasi medan komputer perjalanan untuk memaparkan secara serentak data yang anda perlukan pada masa ini.

Kalis air

Jika anda akan menggunakan GPS untuk memancing, memburu atau mendaki, pilih penerima dengan kalis air yang baik. Sesetengah penerima mempunyai kes tertutup, ia dilindungi dengan baik daripada kelembapan dan boleh disimpan di dalam air untuk beberapa waktu. Navigator lain hanya mempunyai jahitan yang tertutup dan hanya boleh dilindungi daripada hujan. Fikirkan tentang keadaan di mana anda berhasrat untuk mengendalikan penerima dan membuat pilihan yang tepat.

Ramai orang yang ingin membeli navigasi GPS takut dengan kerumitan khayalan peranti itu. Saya akan cuba menunjukkan bahawa segala-galanya agak mudah malah peranti bukan Rusia sangat mudah digunakan. Prinsip operasinya agak jelas: dengan menerima isyarat daripada satelit (sekurang-kurangnya tiga), ia mengira koordinat geografi lokasi anda di permukaan Bumi. Segala-galanya diperoleh daripada fungsi asas ini, i.e. - mengingati titik (lokasi), merekodkan trajektori pergerakan (laluan yang dilalui), mencipta laluan (bergerak di sepanjang titik yang disimpan dalam ingatan). Peranti ini juga boleh mempunyai pelbagai utiliti tambahan - masa matahari terbit dan terbenam dan bulan di mana-mana sahaja di dunia, pengiraan kelajuan purata pergerakan dalam tempoh masa tertentu, dan banyak lagi. berdasarkan fungsi asas(isyarat daripada satelit, navigasi ke titik tertentu, lokasi pada peta dan maklumat tambahan) antara muka peranti juga sedang dibina.

Semua peranti pegang tangan ada skim umum output maklumat - apa yang dipanggil muka surat. Biasanya terdapat empat halaman ini:

Halaman Maklumat Satelit

Gambar di sebelah kiri menunjukkan bahawa tiada satelit yang dikenal pasti dan koordinat semasa tidak ditentukan; Angka tengah menunjukkan proses pengimbasan dan yang kanan menunjukkan gambar akhir selepas menetapkan bilangan satelit yang diperlukan, menentukan sistem kedudukan yang beroperasi di kawasan tersebut (GPS atau WAAS) dan koordinat tiga dimensi.

Halaman Navigasi

Halaman ini mengandungi perwakilan skematik dail kompas, anak panah yang menunjukkan bukan sahaja arah pergerakan, tetapi juga arah ke titik jalan yang dipilih. Apabila laluan ke mod titik laluan dipilih, skrin navigasi kelihatan seperti rajah di bawah.

Halaman Peta

Skrin ini memaparkan laluan dan laluan anda terhadap peta mudah kawasan yang anda sedang berada. Secara lalai, utara sentiasa berada di bahagian atas skrin (lalai boleh ditukar, contohnya bahagian atas skrin akan menjadi arah anda bergerak). Jika anda mengikuti titik laluan, peta juga akan menunjukkan kedudukan permulaan anda, kedudukan semasa, kedudukan penamat dan garisan kursus yang anda ikuti.

Penunjuk berkelip di tengah skrin menunjukkan koordinat semasa anda dan menghala ke arah titik jalan terakhir anda. Laluan yang dilalui digambarkan sebagai garis yang kukuh. Anda boleh melihat skala peta yang dipilih di bahagian bawah sebelah kiri skrin. Sebagai contoh, skala 4000 batu bermakna jarak antara tepi kanan dan kiri peta ialah 4000 batu. Kekunci ZIN dan ZOUT mengawal penskalaan. Julat zum ialah 0.05 - 4000 batu. Semua peranti mempunyai sistem metrik dan bukannya jarak dan skala dalam batu, anda boleh menetapkan kilometer atau, untuk digunakan di laut, batu nautika.

Jika peranti tidak membenarkan penggunaan peta topografi, maka bukannya peta, skrin hanya akan mempunyai permukaan kosong di mana lokasi anda dan semua titik jalan, laluan dan trek (laluan dilalui) yang telah anda simpan akan kelihatan. Iaitu, anda masih boleh menavigasi rupa bumi dengan mudah dengan menandakan tanda tempat semasa anda bergerak.

Halaman Kedudukan

Halaman ini memaparkan maklumat terperinci tentang kedudukan kursor semasa. Di sini anda boleh menentukan latitud, longitud, ketinggian, masa perjalanan, kelajuan dan data berguna yang lain.

Seperti yang dapat dilihat dari atas, peranti ini direka dengan jelas walaupun untuk pengguna baru. Walau apa pun, seperti peranti elektronik lain, ia mengambil masa untuk membiasakan diri dengan keupayaan mereka secara terperinci. Ia juga sangat berguna untuk membaca arahan dengan teliti. Seperti yang ditunjukkan oleh amalan, kebanyakan pengguna secara praktikal tidak membaca arahan dan, jika masalah timbul, mereka beralih kepada penjual, sementara masalah itu tidak wujud, hanya terdapat kekurangan kebiasaan dengan peranti.

Bab 8. Ketepatan Sistem Penjejakan

Semasa penggunaan biasa sistem penjejakan, pelanggan mahupun pengendali tidak melihat koordinat objek yang diperhatikan dalam perwakilan berangka. Apa yang tersedia untuk seseorang yang duduk di pusat kawalan ialah kedudukan ikon berbanding objek kad elektronik. Tambahan - beberapa data tentang terminal mudah alih yang memasuki kawasan tertentu.

Akibatnya, tidak cukup untuk mengatakan bahawa ketepatan sistem adalah, katakan, 50 meter. Ini tidak akan memberikan sebarang maklumat berguna kepada pengguna, tetapi akan menjadi tanah subur untuk spekulasi apabila membandingkan sistem.

Hanya ketepatan komponen GPS boleh dinyatakan secara berangka - dan walaupun begitu, secara sewenang-wenangnya. Kenapa bersyarat? Ia mesti difahami dengan jelas bahawa nilai ini adalah kebarangkalian. Iaitu, jika kita mengambil bulatan dengan jejari 100 meter, penerima GPS dan berdiri di tengah bulatan, maka satu daripada seribu ukuran yang dibuat oleh penerima akan memberikan koordinat di luar bulatan ini. Bagaimanakah baki mata akan diagihkan? Kebanyakan mereka akan jatuh ke dalam bulatan 40 meter. Peluang untuk mendapatkan koordinat yang tidak sesuai dengan zon berdiameter 300 meter dalam keadaan biasa adalah diabaikan.

Dalam matematik, terdapat konsep tertentu untuk menyatakan kuantiti kebarangkalian. Malangnya, pengiklanan dan perundangan tidak menggunakannya, tetapi rumusan yang lebih kabur. Iaitu, ketepatan yang didakwa 30 meter tidak akan memberi anda gambaran tentang berapa banyak daripada 1000 ukuran yang akan dimuatkan ke dalam bulatan 30 meter.

Perundangan Rusia memaksa pengilang untuk sengaja "memperkasar" ketepatan lokasi penerima GPS. Kerja dengan peralatan tidak kasar hanya boleh dijalankan dengan lesen khas. Oleh itu, apabila membeli peralatan untuk sistem penjejakan, adalah perlu bahawa penjual mempunyai semua sijil yang diperlukan untuknya. Nombor "100 m" yang diberikan dalam manual pengguna boleh ditafsirkan dengan cara yang berbeza dan tidak bermakna sama sekali ketepatan peralatan mematuhi undang-undang Persekutuan Rusia.

Keadaan makmal adalah satu perkara, tetapi dalam praktiknya beberapa faktor lain turut memainkan peranan. Jika pelayar GPS boleh menerima isyarat daripada semua satelit sistem yang naik di atas ufuk, semuanya akan menjadi mudah, kami memilih 4 daripada mereka yang isyaratnya lebih kuat dan lokasi (geometri buruj) adalah optimum dan kami menentukan lokasi.

Dalam keadaan sebenar, "bidang pandangan" penerima adalah terhad oleh pokok, bangunan, bumbung kereta - pilih yang anda perlukan mengikut situasi. Dan daripada 8-12, paling baik, 3-6 satelit kekal kelihatan. Sehubungan itu, tahap isyarat yang diterima bukanlah yang terbaik, geometri buruj juga lemah dan ketepatannya berkurangan. Berapa banyak? Kadang-kadang - sedikit, kadang-kadang - ketara.

Benar, kemajuan teknikal jelas di sini: beberapa salinan penerima moden sudah mampu berfungsi di dalam rumah (berhampiran tingkap), yang hanya tiga tahun lalu kelihatan mustahil.

Komponen kedua untuk memaparkan dengan tepat kedudukan objek mudah alih ialah peta elektron. Di sini segala-galanya lebih rumit, kerana pembekal kad sederhana apabila memetik parameter teknikal produk mereka. Dan tidak hairanlah: pada peta yang serius bilangan objek diukur dalam puluhan, atau bahkan ratusan ribu. Secara fizikal adalah mustahil untuk menyemak setiap satu daripada mereka; secara umum, anda perlu mempercayai bahan sumber. Peta dipautkan kepada beberapa dozen titik.

Untuk digunakan dalam sistem pengesanan, peta yang koordinat objeknya menyimpang daripada yang sebenar tidak lebih daripada 5-10 meter boleh dianggap mencukupi. Jika tidak, terdapat peluang yang sangat tinggi untuk melihat kereta memandu di atas bumbung rumah.

Semua ini harus diambil kira apabila menentukan parameter kawasan terkawal. Jika pemeriksaan untuk memasuki kawasan tertentu dijalankan pada pengawal dan data awal dimasukkan dalam bentuk berangka, maka jejari minimum hendaklah 20 meter, dan yang disyorkan - 50. Jika zon ditunjukkan pada imej peta, maka jejari sepatutnya sudah 50-100 meter atau lebih.

Sudah tentu, semua perkara di atas terpakai secara eksklusif untuk sistem tujuan umum. Terdapat sistem berketepatan tinggi yang menggunakan alat navigasi khas yang memberikan ketepatan 0.5-1.5 meter. Di sini kawalan ketepatan ke atas kedudukan relatif menjadi mungkin pelbagai objek. Sehubungan itu, keperluan untuk kad elektronik menjadi lebih ketat.

Apakah peralatan yang perlu saya gunakan?

Pada masa ini, terdapat dua kelas besar peralatan: peranti boleh pakai dan modul automotif.

Tiada sempadan yang jelas dalam permohonan antara mereka. Untuk menjadi lebih tepat, sudah tentu, tiada siapa yang akan membawa pengawal kereta (dan juga bateri untuknya), tetapi agak mungkin untuk meletakkan peranti boleh pakai pada papan pemuka (lebih-lebih lagi, ini sering dilakukan, kerana kelas ini peranti lebih murah), Selain itu, mereka semua menyediakan sambungan antena luaran.

Peranti boleh pakai

Dengan peranti boleh pakai yang kami maksudkan ialah peranti yang mudah dibawa bersama anda dan boleh bertahan sekurang-kurangnya beberapa jam tanpa mengecas semula (dengan sistem komunikasi dan navigasi berjalan).

Yang pertama adalah telefon dengan penerima GPS daripada Benefon. Saya menulis ulasan telefon Benefon ESC untuk majalah Computerra! yang indah, tetapi Benefon Track lebih sesuai digunakan dalam sistem penjejakan atas beberapa sebab (tidak kurangnya adalah tempoh operasi pada satu cas bateri).

Kini Garmin sedang bersedia untuk mengeluarkan perantinya - NavTalk. Ia masih belum jelas sepenuhnya sejauh mana ia akan berfungsi dalam sistem penjejakan.

Peranti automotif

Mereka biasanya direka untuk pemasangan kekal dalam kenderaan. Mereka sering digunakan dalam sistem anti-kecurian, jadi isu pemasangan tersembunyi amat penting.

Semakin banyak jenis peranti sedemikian muncul. Tetapi kebanyakannya hilang selepas beberapa ketika.

Falcom memegang agak yakin di pasaran. Produk A2D terlaris mereka telah lama menjadi kegemaran di kalangan penyedia sistem penjejakan.

Beberapa syarikat, mengambil kesempatan daripada peluang untuk menukar perisian terbina dalam pengawal Falcom, telah mengeluarkan versi perisian tegar mereka sendiri untuknya, dengan ketara memperluaskan kemungkinan menggunakan pengawal dan membetulkan beberapa kelemahan milik Falcom GPS/Penggera perisian.

Satu-satunya kelemahan siri Falcom termasuk sarung plastik (namun, plastik itu sangat tahan lama) dan julat suhu yang tidak begitu sesuai untuk musim sejuk kita.

Terdapat juga perkembangan domestik pengawal kereta, bagaimanapun, masih belum mungkin untuk mengumpul statistik yang mencukupi mengenai kebolehpercayaan operasi mereka (dengan sejumlah besar ulasan negatif untuk model individu), jadi kami mengesyorkan agar tidak mempercayai iklan pengeluar. , tetapi untuk mendapatkan maklum balas daripada mereka yang benar-benar menggunakan pengawal ini.

Peralatan yang dipasang secara kekal semestinya memerlukan penggunaan GPS luaran dan, sebaik-baiknya, antena GSM. Tetapi itu tidak bermakna akan ada dua pin terkeluar dari bumbung kereta anda. Kini terdapat banyak antena gabungan yang boleh dipasang di bawah kaca kereta atau dibina di bumbungnya. Antena mempunyai terminal berasingan untuk menyambungkan peralatan GPS dan GSM dan, sebagai peraturan, dilengkapi dengan kabel tiga meter.

Kebanyakan syarikat (seperti Pusat Penyelesaian Telekomunikasi) yang memasang peralatan pengesan dan, akibatnya, antena, tidak menggalakkan pelanggan memasang antena di bawah kaca. Ini disebabkan oleh keuntungan rendah peranti sedemikian, yang membawa kepada kelemahan isyarat satelit (untuk isyarat GSM keadaan tidak begitu teruk).

Sudah tentu, perbezaan dalam kualiti kerja tidak begitu ketara sehingga anda lupa tentang antena tersebut. Terdapat situasi apabila integriti bumbung kereta tidak boleh dikompromi, sebagai contoh, apabila memasang peralatan buat sementara waktu. Dalam kes ini, hanya antena yang dipasang di bawah kaca boleh digunakan.

Anda juga harus tahu bahawa antena yang dipasang secara luaran berbeza secara kualitatif.

Pelanggan menyambungkan antena yang dibeli di pasaran (daripada syarikat terkenal) ke modul GPS/GSM (daripada syarikat terkenal lain). Kit tidak berfungsi. Kami menyemak - modul berfungsi. Dia pergi ke syarikat tempat dia membeli antena - antena berfungsi. Keputusan: Saya terpaksa membeli antena lain.

Moral: jika anda ingin menjimatkan wang untuk membeli kit siap pakai daripada pakar, maka anda sekurang-kurangnya harus mendapatkan nasihat tentang keserasian peralatan daripada mereka yang secara profesional berurusan dengan peralatan GPS dan GSM, contohnya, TsTR, Prin, REC.

Terdapat juga banyak kehalusan mengenai pemasangan antena (dan pengawal itu sendiri) di dalam kereta. Pemasang yang mampu memasang penggera elektronik yang kompleks mungkin tidak tahu, sebagai contoh, bahawa kabel RF (antena GPS, contohnya) tidak boleh dibengkokkan di bawah jejari tertentu. Jika anda perlu menugaskan sejumlah besar pengawal, dan mempercayakan kerja ini kepada pusat pemasangan nampaknya tidak menguntungkan, maka anda pasti perlu melatih pasukan anda sendiri di pusat tersebut. Lakukan matematik: satu pengawal yang gagal mengurangkan semua simpanan kepada tiada.

Bab 9. Bagaimana "ia" berfungsi

GPS (Sistem Kedudukan Global, nama kod - NAVSTAR) - sistem satelit, dibangunkan dan diselenggara oleh Jabatan Pertahanan AS. Menyediakan keupayaan untuk menentukan lokasi anda dengan tepat di permukaan bumi kepada pelanggan dengan penerima GPS. Apabila membangunkan sistem, ia terutamanya bertujuan, sudah tentu, untuk kegunaan ketenteraannya, tetapi komponen domestik penggunaan navigasi GPS menjadi sangat popular sehingga pada Mei 2000, dengan keputusan Presiden Amerika Syarikat, semua gangguan (the apa yang dipanggil Ketersediaan Selektif - akses terpilih) telah dialih keluar Sebelum ini, ia sengaja dimasukkan ke dalam bacaan satelit untuk meremehkan ketepatan menentukan koordinat oleh peranti isi rumah (bukan tentera). Sebelum peristiwa ini, ketepatan penerima tidak melebihi ±100 m 95% daripada masa operasi dan hanya dalam baki 5% masa, penerima beroperasi "dengan kuasa penuh".

Agar penerima menentukan koordinat, ia jelas mesti dapat "melihat" langit - i.e. Sistem tidak akan berfungsi di dalam rumah. Penerima moden, sebagai peraturan, semuanya adalah 12 saluran (iaitu, mereka membenarkan anda menjejaki sehingga 12 satelit secara serentak) dan mempunyai ciri lain yang serupa, berbeza terutamanya dalam kehadiran atau ketiadaan keupayaan pemetaan terbina dalam.

Proses menentukan koordinat oleh penerima kelihatan seperti ini: apabila penerima dihidupkan selepas rehat yang cukup lama (yang dipanggil "permulaan sejuk"), penerima mula menerima isyarat daripada satelit dan menentukan satelit dari mana. seluruh buruj boleh diakses dari lokasi ini. Sekumpulan satelit yang boleh dilihat pada titik tertentu dipanggil "almanac". Selepas dimatikan, penerima menyimpan almanak terakhir dalam ingatan untuk beberapa lama, dan jika ia dihidupkan semula selepas rehat yang singkat, masa penetapan penerima meningkat dengan ketara ("permulaan panas").

Penerima, yang menerima masa yang tepat dari satelit (yang jelas disegerakkan antara satu sama lain), menggunakan kelewatan untuk mengira jarak fizikal kepada mereka (kelajuan perambatan gelombang radio diketahui). Dengan tiga atau lebih satelit dalam pandangan, penerima, melalui triangulasi, jelas dapat menentukan kedudukan tepatnya dalam ruang 2D. Mempunyai empat atau lebih satelit kelihatan, penerima juga boleh menentukan ketinggian pelanggan di atas paras laut, yang, bagaimanapun, dikira dengan ralat yang jelas lebih besar daripada koordinat di permukaan bumi.

Jelas sekali, semakin banyak satelit penerima mempunyai keupayaan untuk menyoal siasat dan semakin jauh jarak satelit ini di hemisfera cakerawala, semakin tepat bacaannya. Pada masa ini (selepas pembatalan SA oleh Amerika Syarikat), ketepatan menentukan koordinat dengan SEBARANG penerima GPS dalam keadaan biasa adalah tidak lebih daripada 5-15 meter.

Cara menyambungkan penerima GPS ke Palm (dan penerima yang boleh disambungkan)

Malangnya, sebagai peraturan, keupayaan kartografi yang boleh disediakan oleh penerima GPS moden tidak mencukupi untuk kegunaan penuh dan mudah bagi semua keupayaan yang boleh diberikan oleh sistem GPS kepada pengguna. Situasi dengan kad Rusia, yang dibentangkan dalam penerima terutamanya teruk, amat menyedihkan. Kemungkinan memuat turun kad sendiri dalam kebanyakan penerima ia juga tidak hadir kerana format peta tertutup oleh hampir semua pengeluar navigasi GPS, dan seseorang hanya boleh mengimpikan kemas kini tetap peta sedia ada. Penulis melihat penyelesaian itu sebagai menyambung kepada penerima peranti pintar bebas yang akan dapat melaksanakannya, serta banyak fungsi berguna lain.

Untuk menyambung PalmGPS, pertama sekali anda perlu menyemak sama ada penerima anda mempunyai port bersiri untuk komunikasi dengan komputer (sebagai peraturan, banyak penerima moden memilikinya), bahawa penerima ini mempunyai keupayaan untuk menghantar data menggunakan NMEA- 0182, -0183 protokol atau EarthMate (protokol proprietari daripada DeLorme untuk penerima EarthMate dengan nama yang sama).

Untuk membuat sambungan fizikal, anda jelas memerlukan penyambung untuk penerima GPS, penyambung untuk Palm, dan semuanya perlu disatukan, dengan mengambil kira spesifik pendawaian kenalan penerima tertentu dan Palm. Kaedahnya lebih mudah - sebagai peraturan, anda sentiasa boleh mendapatkan kabel untuk menyambungkan penerima ke port bersiri komputer (dari pengilang, atau, jika penerima dibuat oleh syarikat terkenal seperti Garmin, Magellan dan beberapa lain, daripada pengeluar kabel pihak ketiga). Juga, sebagai peraturan, tidak sukar untuk mendapatkan kord untuk menyambung ke komputer dan Palm. Apabila menyambungkan kord ini, anda tidak boleh lupa tentang sifat modem nol bagi kedua-dua kabel di atas, serta hakikat bahawa sambungan Palm-GPS terakhir juga harus menjadi modem nol (disebabkan oleh fakta bahawa kedua-dua Palm dan GPS ialah peranti DTE). Oleh itu, sebagai tambahan kepada kedua-dua kabel ini, kami juga memerlukan penyesuai/kabel modem nol yang dengannya kami akan "membuka" salah satu daripadanya.

Untuk bekerja dengan penerima GPS, perisian yang tersedia pada masa ini untuk platform Palm boleh dibahagikan kepada tiga kategori:

Perisian untuk bekerja dengan peta raster

Perisian peta vektor

Perisian perkhidmatan

Mari kita lihat dengan lebih dekat setiap kategori.

Perisian untuk bekerja dengan peta raster

Pilihannya kecil - produk dari GPS-Pilot - Atlas, Tracker, Fly. Peta dimuat naik ke dalam ketiga-tiga program oleh program Cartographer, yang boleh digunakan untuk menetapkan kedua-dua warna yang dikehendaki bagi peta yang terhasil dan koordinat titik sudut sekeping peta yang ditukar untuk memautkannya semasa penukaran. Jika ini tidak dilakukan semasa penukaran, maka pengikatan boleh dilakukan pada Palm (di dua titik dan ke arah utara).

GPS-Atlas direka untuk navigasi ringkas pada peta. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, peta raster ditukar kepada format Atlas oleh program Cartographer. Lokasi ditandakan dengan anak panah di tengah skrin dan peta bergerak relatif kepada pusat ini. Jika anda mengimbas peta yang sama pada beberapa skala dan memautkan setiap satu daripadanya, maka dengan menekan butang tatal ke atas/bawah, Atlas akan bertukar antara skala. Ciri ini menjadi amat berguna apabila menghasilkan, contohnya, peta kampung yang diperbesarkan, bersama-sama dengan peta jalan berskala kecil bagi kawasan tertentu.

Di atas skrin kerja sebenar, terdapat pengepala perkhidmatan yang menunjukkan bilangan satelit "terperangkap", kelajuan pergerakan, skala peta, dsb. Gambar di sebelah kanan menunjukkan satu lagi skrin operasi yang mungkin untuk program ini, yang memaparkan secara terperinci kelajuan, koordinat, arah pergerakan, ketinggian, dsb. Protokol yang melaluinya penerima dan Atlas akan berkomunikasi dipilih serta-merta.

Di bawah adalah tetapan Atlas (di mana, khususnya, anda boleh menandai kotak supaya Palm tidak dimatikan dengan sendirinya apabila Atlas sedang berjalan), skrin untuk menentukan tanda tanda "titik" baharu, yang boleh anda beri nama dan tentukan koordinatnya (atau dapatkannya daripada penerima). Titik sedemikian akan dipaparkan pada peta dan ia juga diperlukan jika anda memautkan peta semasa dalam perjalanan.

GPS-Tracker berbeza daripada Atlas terutamanya dalam keupayaannya untuk merancang laluan. Peta yang dimuat naik ke Palm akan tersedia dalam kedua-dua aplikasi sekaligus. Tetapan, penentukuran, dan definisi skrin mata baharu dalam kedua-dua program juga adalah sama. Satu-satunya perbezaan ialah rekod tetap laluan yang diambil, yang kemudiannya boleh berjalan dengan selesa ke arah bertentangan.

GPS-Fly ialah produk khusus dan ditujukan terutamanya untuk juruterbang kapal terbang dan pesawat lain.

Perisian peta vektor

Pada pandangan pertama, terdapat lebih banyak pilihan di sini, tetapi apabila diteliti lebih dekat, ternyata di sini juga kita perlu memberi tumpuan kepada hanya satu produk - ini ialah program HandMap daripada Perisian Evolusi. Sebabnya ialah penutupan format kad dalam program lain dan dasar di mana kad disediakan dan dijual secara eksklusif oleh pemaju sendiri. HandMap sedikit lebih bijak dalam hal ini - hanya cangkerang yang dijual dan anda boleh membuat peta sendiri. Sehubungan dengan ini, sudah ada sekurang-kurangnya dua peta untuk bandar-bandar Rusia - Moscow dan St.

Di bawah ialah peta Moscow. Anak panah yang menunjukkan lokasi semasa dan arah pergerakan muncul jika modul GPS-Tracker dipasang (yang disertakan dengan versi Profesional produk ini). Tetingkap maklumat di bahagian bawah skrin menunjukkan kelajuan, arah pergerakan dan ketinggian di atas paras laut. Malangnya, format peta tidak menyediakan penggunaan pengekodan antarabangsa, jadi semua nama objek ditaip dalam bahasa Latin.

Perisian perkhidmatan

Secara peribadi, saya memilih dua utiliti remeh, yang saya gunakan agak aktif semasa menavigasi. Utiliti pertama dipanggil TZ-GPS dan satu-satunya fungsinya ialah imej "langit" dengan titik satelit tetap, serta maklumat yang diterima daripada satelit - i.e. masa yang tepat, koordinat yang dikira oleh penerima, kelajuan pergerakan dalam nod, dsb. Mudah apabila mula bekerja dengan sistem untuk memahami dengan tepat berapa banyak satelit yang "ditangkap" dan apabila proses membetulkan penerima pada koordinat telah selesai.

Utiliti kedua, NMEA-Monitor, direka untuk memaparkan dalam masa nyata semua maklumat perkhidmatan yang diterima daripada satelit dalam talian. Mudah untuk mengetahui sebab proses carian satelit mengambil masa terlalu lama.

Kebaikan dan keburukan menggunakan bundle ini

Kelebihan: Hayat bateri Palm yang panjang dan kehadiran pelbagai perisian yang difikirkan dengan baik dan dibangunkan dengan baik untuk tujuan navigasi GPS untuk platform ini menjadikan gabungan ini hampir ideal penyelesaian yang menyeluruh. Kekurangan warna nampaknya menyusahkan hanya pada pandangan pertama, tetapi disebabkan ini kami mendapat banyak manfaat daripada hayat bateri yang panjang dan saiz kecil peta yang dihasilkan (peta vektor Moscow hanya 200 Kb).

Kelemahan: kekurangan warna yang sama, atau sebaliknya kesan sampingan ini kekurangan warna skrin: struktur kristal cecair menjadikannya hampir mustahil untuk bekerja dengan peranti untuk masa yang lama dalam fros yang teruk - skrin membeku. Satu lagi masalah yang sama ialah operasi bateri Li-Ion yang tidak menyenangkan (Palm V, Vx, Sony Clie, dll.) dalam keadaan sejuk yang sama. Tetapi, pada dasarnya, penggunaan navigasi GPS yang berterusan semasa mendaki tidak diperlukan - oleh itu, peranti boleh disimpan hangat di sebelah badan, dan dibawa keluar hanya untuk melihat lokasi semasa anda atau menandakan titik seterusnya pada laluan. Menggunakan berkas di bahagian dalam kereta atau hanya di tempat yang hangat nampaknya lebih mudah.

Penerima satelit tertanam kuat dalam senarai peralatan wajib untuk tinjauan geodetik dan kerja kadaster, jadi ia patut memahami tujuan dan cirinya. Dalam artikel ini kami akan menerangkan prinsip operasi penerima GPS (sistem GLONAS berfungsi sama), cara ia membantu dalam kerja geodetik, serta perbezaan daripada modul GPS konvensional pada telefon dan pelayar.

Apakah GPS?

Singkatan GPS adalah singkatan dari Global Positioning System, yang bermaksud "Sistem Kedudukan Global". Sistem ini pada asalnya dibangunkan oleh Tentera AS. Tetapi dari masa ke masa, ia "pergi kepada orang ramai," di mana banyak permohonan aman ditemui untuknya.

GPS terdiri daripada 24 satelit buatan Bumi keluarga NAVSTAR, yang pertama di orbit pada tahun 1978. Ini betul-betul bilangan satelit yang diperlukan untuk memastikan kefungsian sistem navigasi. Di atas setiap daripadanya terdapat pemancar 50 W yang beroperasi pada frekuensi 1575.42 MHz dan 1227.6 MHz, menghantar pancaran data ke Bumi dan jam atom, memastikan penyelarasan mutlak yang berterusan bagi keseluruhan kumpulan.

Sistem ini termasuk penerima satelit. Terdapat bilangan mereka yang tidak terkira banyaknya. Kedua-dua yang paling mudah, dipasang dalam pelayar, dan yang rumit dari segi teknikal, ditemui dalam peralatan geodetik dan ketepatan tinggi yang lain. Tugas penerima adalah untuk menangkap dan merekod data yang diterima daripada pemancar satelit.

Tugas pengukuran GPS

Tugas utama yang diselesaikan dalam geodesi menggunakan GPS ialah. Sistem ini juga digunakan dalam kerja kadaster berskala besar (,) untuk memastikan pengikatan ukuran geodetik berbanding titik rangkaian keadaan geodetik (GNS).

Isu penting ialah pilihan mata GGS yang mana rangkaian rujukan geodetik akan dipautkan. Penyelidikan telah menunjukkan bahawa ia patut memberi keutamaan kepada item lebih kelas tinggi, terletak pada jarak 5–15 km dari kemudahan industri untuk mengecualikan pengaruh faktor buatan manusia.

Cara penerima GPS berfungsi

Mempunyai penerima GPS yang boleh digunakan, mana-mana pengguna di Bumi boleh menerima koordinat orbit untuk sehari bagi semua satelit, masa yang tepat hingga nanosaat, tarikh semasa dan masa yang tepat untuk menghantar mesej. Setiap satelit menghantar maklumat sedemikian. Penerima GPS mengira jarak ke sana, dan apabila menerima maklumat daripada beberapa satelit, kedudukan relatifnya, serta koordinatnya sendiri.

Untuk hanya menentukan kedudukan di atas tanah (latitud dan longitud), anda perlu menangkap isyarat daripada sekurang-kurangnya tiga satelit, dan jika anda juga memerlukan ketinggian di atas paras laut, sekurang-kurangnya empat. Ini terpakai kepada MANA-MANA ​​penerima satelit. Sudah tentu, lebih banyak isyarat yang ditangkap oleh penerima, lebih tepat dan cepat lokasinya ditentukan.

Prinsip menentukan koordinat penerima agak mudah. Ia diperoleh melalui reseksi daripada pemancar satelit. Perkara pertama dahulu. Pemancar dan penerima mempunyai jam berketepatan tinggi. Dalam satelit mereka adalah atom dengan ralat 10¯9 saat/tahun. Penerima mempunyai jam tangan yang lebih ringkas, tetapi juga lebih tepat daripada jam tangan. Pemancar menghantar isyarat yang dikodkan dengan data tentang masa penghantaran, orbit dan koordinatnya, dan banyak lagi. Isyarat mencapai penerima pada kelajuan cahaya dan diproses olehnya. Masa penghantaran dan penerimaan berbeza dengan jumlah yang tidak ketara, tetapi dari data inilah jarak ke satelit boleh ditentukan. Oleh itu, jam mestilah sangat tepat. Jarak ialah kelajuan didarab dengan masa. Dengan mendarabkan kelajuan cahaya dan masa perjalanan isyarat, takuk spatial ditentukan. Dan ini berlaku dengan semua isyarat satelit.

Ternyata pada bila-bila masa penerima menerima isyarat secara serentak dari beberapa satelit dan menentukan lokasinya relatif kepada mereka. Adalah jelas bahawa satelit sentiasa bergerak dalam orbit yang berbeza, dan penerima tidak diam. Mengambil kira faktor-faktor ini dan faktor lain bergantung pada kuasa pengkomputeran penerima dan pusat kawalan sistem berasaskan darat.

Perbezaan dalam penerima GPS geodetik dan konvensional

Pertama, kita perlu bercakap sedikit tentang isyarat yang dihantar oleh satelit. Malah, isyarat dihantar dikodkan pada dua frekuensi termodulat yang disebutkan di atas. Penerima navigasi yang tidak mempunyai penyahsulit khas (dengan bayaran) hanya boleh memproses kod terbuka "kasar" yang dihantar oleh pemancar. Ia sengaja diperkenalkan dengan kesilapan kecil sekali-sekala. Dan inilah yang menyebabkan ketepatan pelayar konvensional yang rendah. Ini dilakukan atas sebab komersial - "frekuensi yang tidak rosak" mesti dibeli. Dan harga pada masa ini untuk setiap kekerapan melebihi 100 ribu rubel. Navigator isi rumah mempunyai ketepatan sumber terbuka yang mencukupi, jadi ia tidak semahal penerima geodetik.

Perbezaan kedua ialah penerima dalam navigator bekerja sendiri dan menentukan lokasi mutlak mereka. Iaitu, tanpa pelarasan tambahan dan penerima lain. Mereka berdikari. Ketepatan penentuan boleh mencapai 20 meter atau lebih. Dan penerima geodetik berfungsi sekurang-kurangnya secara berpasangan. Satu terletak pada satu titik dengan koordinat (asas) yang diketahui dan yang kedua adalah pada titik yang ditentukan (rover). Mereka terletak dalam jarak relatif antara satu sama lain (sehingga 50 km) dan mesti menerima isyarat daripada satelit yang sama. Ternyata koordinat titik yang ditentukan dikira bukan relatif kepada satelit terbang, tetapi relatif kepada titik yang diketahui. Disebabkan ini, ketepatan menentukan kedudukan penerima mencapai 1-2 sentimeter.

Antara perbezaannya, kita boleh perhatikan harga (pelbagai perbezaan), kuasa, pengisian dalaman, saiz (yang geodesik jauh lebih besar).

Kaedah pengukuran geodetik dengan penerima GPS

Salah satu penerima mesti terletak di pangkalan (dengan lokasi yang diketahui). Yang kedua bergerak ke titik yang ditetapkan. Terdapat beberapa pilihan untuk pergerakannya. Di sinilah terletaknya perbezaan metodologi.

Kaedah statik adalah yang paling tepat - 5mm + 1mm/km. Ia adalah perlu untuk memerhati pada titik selama sekurang-kurangnya 1 jam. Ia digunakan untuk penciptaan dan pembangunan rangkaian sokongan geodetik.

Kaedah statik cepat - ketepatan adalah setanding dengan kinematik, tetapi kurang dipercayai. Tempoh pemerhatian ialah 15-20 minit. Digunakan untuk mencipta rangkaian pemeluwapan.

Kaedah kinematik Berhenti-dan-Pergi - kira-kira 1-2cm + 2mm/km. Tempoh pada titik adalah kira-kira 30 saat. Selalunya digunakan dalam tinjauan topografi di kawasan terbuka dengan sedikit kontur.

Kaedah kinematik berterusan - ketepatan susunan 10-15 cm. Penerima bergerak secara berterusan. Digunakan untuk mengesan objek linear (jalan raya, talian kuasa, komunikasi bawah tanah, dll.)

Dengan perkembangan teknologi GSM, "kaedah termaju" muncul - RTK. Ketepatan adalah setanding dengan kaedah statik cepat, tetapi pengukuran mengambil masa beberapa saat. Di Moscow dan wilayah Moscow yang terdekat, disebabkan oleh banyaknya stesen pangkalan yang beroperasi secara berterusan, kaedah ini dianggap lebih baik (jika, sudah tentu, peralatan membenarkannya).

Seperti yang anda lihat, kaedah berbeza dalam masa penerima terus berada di titik yang ditetapkan. Lebih lama, lebih tepat.

Kos kerja menggunakan penerima GPS

Pengukuran GPS disertakan dalam kebanyakan kerja ukur kejuruteraan dan kadaster, oleh itu kos pengukuran dimasukkan dalam anggaran untuk jenis kerja ini. Maksudnya, ukuran ini adalah salah satu peringkat ukur topografi, ukur tanah, dll.

Sebagai jenis yang berasingan, penentuan GPS koordinat titik dijalankan untuk mencipta rangkaian rujukan untuk pelbagai pembinaan dan keperluan lain. Kos kerja-kerja ini boleh didapati dengan mengikuti pautan biru di sebelah kanan. Kos penentuan GPS sebagai sebahagian daripada jenis kerja lain adalah setanding dengan yang dibentangkan.

Ingat berapa kali anda memaki hamun pelayar yang tidak bersalah, mendapati diri anda berada di jalan keluar yang salah, di lebuh raya dan bukannya pelajar, di sofa yang tidak dikenali dengan muka anda ditutup dengan ubat gigi... Baiklah, dalam kes kedua, pelayar tiada kaitan dengannya. Tetapi jika anda memikirkannya, peranti tidak selalu harus dipersalahkan untuk selekoh salah yang lain.

Birmingham, England

Perisian dalam navigator atau telefon pintar berfungsi dengan cip GPS, di mana tiada apa yang berubah selama bertahun-tahun. Dan dalam satelit yang telah beredar di orbit selama beberapa dekad, tiada apa yang boleh diubah sama sekali. Tapi masih syarikat Amerika Broadcom berazam untuk menukar status quo.

Sebuah persimpangan yang melalui bangunan bertingkat tinggi. Osaka, Jepun

Pada persidangan ION GNSS+ di Portland, prototaip cip GPS BCM47755 yang boleh dihasilkan secara komersial dengan had ketepatan 30 cm dan bukannya 5 m semasa telah dipersembahkan!

Shanghai, China

Antara lain, cip itu menggunakan separuh daripada tenaga (pemilik telefon pintar membuka champagne!) dan tidak keliru dalam palisade bangunan tinggi. Wakil Broadcom mendakwa beberapa model telefon pintar yang akan mula dijual pada 2018 akan dilengkapi dengan cip baharu itu. Tetapi inilah kegusarannya: mereka tidak menyatakan yang mana.

Swindon, UK

Mana-mana penerima navigasi satelit, sama ada GPS Amerika, GLONASS Rusia, Galileo Eropah atau QZSS Jepun, berfungsi lebih kurang sama: ia mengira lokasinya daripada isyarat tentang lokasi tepat tiga atau lebih satelit, menggunakan data yang berbeza, contohnya, masa yang diambil untuk isyarat bergerak antara satelit dan penerima.

Springfield, Virginia, Amerika Syarikat

Mengapakah cip GPS baharu dilancarkan sekarang? Pertama, Broadcom telah menguasai pengeluaran pemproses pada seni bina 28-nanometer. Dan kedua, buruj satelit navigasi generasi baru telah meningkat. Terdapat lebih daripada satu format untuk menghantar data melalui satelit. Isyarat L1 ketepatan piawai telah digunakan untuk sekian lama, tetapi kini isyarat L5 yang lebih berkuasa dan jalur lebar telah membantu mereka. Menurut Broadcom, walaupun dengan penglihatan langit yang terhad di bandar besar, peranti GPS serentak "melihat" enam hingga tujuh satelit, dan ini cukup memadai untuk cip berketepatan tinggi baharu berfungsi.