Точність вимірівза допомогою ГЛОНАСС/GPS залежить від конструкції та класу приймача, числа та розташування супутників (в реальному часі), стану іоносфери та атмосфери Землі (сильної хмарності тощо), наявності перешкод та інших факторів.

"Побутові" GPS-прилади, для "громадянських" користувачів, мають похибку вимірювання в діапазоні від ±3-5м до ±50м і більше (в середньому реальна точність, при мінімальній перешкоді, якщо нові моделі, становить ±5-15 метрівв плані). Максимально можлива точність досягає +/- 2-3 метри на горизонталі. По висоті – від ±10-50м до ±100-150 метрів. Висотомір буде точніше, якщо проводити калібрування цифрового барометра по найближчій точці з відомою точною висотою, (зі звичайного атласу, наприклад) на рівному рельєфі місцевості або за відомим атмосферним тиском (якщо воно не дуже швидко змінюється, при зміні погоди).

Вимірювачі високої точності"геодезичного класу" - точніше на два-три порядки (до сантиметра, у плані та за висотою). Реальна точність вимірювань обумовлена ​​різними факторами, наприклад - віддаленістю від найближчої базової станції, що коригує, в зоні обслуговування системи, кратністю (числом повторних вимірювань / накопичень на точці), відповідним контролем якості робіт, рівнем підготовки та практичним досвідом спеціаліста. Таке високоточне обладнання може застосовуватися тільки спеціалізованими організаціями, спеціальними службами та військовими.

Для підвищення точності навігаціїрекомендується використовувати багатосистемний Glanas/GPS-приймач - на відкритому просторі (немає поруч будівель або дерев, що нависають) з досить рівним рельєфом місцевості, і підключати додаткову зовнішню антену. Для цілей маркетингу, таким апаратам приписують "подвійну надійність і точність" (посилаючись на, одночасно використовувані, дві супутникові системи, Глонасс і Джипіес), але реальне фактичне, поліпшення параметрів (підвищення точності визначення координат) може становити величини - лише до кількох десятків відсотків . Можливе лише помітне скорочення часу гарячого-теплого старту та тривалості вимірювань.

Якість вимірювань джипіес погіршується, якщо супутники розташовуються на небі щільним пучком або на одній лінії і "далеко" - у лінії горизонту (все це називається "погана геометрія") і є перешкоди сигналу (висотні будівлі, що закривають, що відображають сигнал, дерева, круті гори поблизу) ). На денному боці Землі (освітленому, в Наразі, Сонцем) - після проходження через іоносферну плазму, радіосигнали послаблюються та спотворюються на порядок сильніше, ніж на нічний. Під час геомагнітної бурі, після потужних сонячних спалахів - можливі перебої та тривалі перервиу роботі супутникового навігаційного обладнання.

Фактична точність джипіескі залежить від типу GPS-приймача та особливостей збору та обробки даних. Чим більше каналів (їх має бути не менше 8) у навігаторі, тим точніше і швидше визначаються правильні параметри. При отриманні "допоміжних даних A-GPS сервера розташування" по мережі Інтернет (шляхом пакетної передачі даних, у телефонах та смартфонах) - збільшується швидкість визначення координат та розташування на карті.

WAAS (Wide Area Augmentation System, на американському континенті) та EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Services, в Європі) - диференціальні підсистеми, що передають через геостаціонарні (на висоті від 36 тис.км у нижніх широтах до 40 тисяч кілометрів) ) супутники коригуючу інформацію на G P S-приймачі (вводяться поправки). Вони можуть поліпшити якість позиціонування ровера (польового, пересувного приймача), якщо поблизу розташовуються і працюють наземні базові коригувальні станції ( стаціонарні приймачіопорного сигналу, що вже мають високоточну координатну прив'язку). При цьому польовий та базовий приймач повинні одночасно відстежувати однойменні супутники.

Для підвищення швидкості виміріврекомендується застосовувати багатоканальний (8-й канальний і більше), багатосистемний (Glonas/Gps) приймач із зовнішньою антеною. Повинні бути видимі, як мінімум, три супутники ГПС та два ГЛОНАСС. Чим їх більше, тим кращий результат. Необхідна, як і, хороша видимість небозводу (відкритий горизонт).

Швидкий, "гарячий" (тривалістю в перші секунди) або "теплий старт" (півхвилини або хвилина, за часом) приймального пристрою – можливий, якщо він містить актуальний, свіжий альманах. У випадку, коли навігатор довго не використовувався, приймач змушений отримувати повний альманах і при його включенні буде проводитися холодний старт (якщо прилад з підтримкою AGPS тоді швидше - до декількох секунд).

Для визначення лише горизонтальних координат (широта/довгота) може бути достатньо сигналів трьох супутників. Для отримання тривимірних (з висотою) координат - потрібні як мінімум чотири сп-ка.

Практичне застосування однієї з найвидатніших сучасних розробок- системи глобального позиціонування GPS (Global Positioning System), точність визначення місцезнаходження об'єкта залежить від ступеня похибки, що виникає при вимірі відстаней від терміналу до супутників. Від ступеня впливу цілого ряду факторів залежить, наскільки точно буде визначено розташування GPS-приймача, ця похибка становитиме один метр або десяток, а то й сотню метрів.

До факторів, які безпосередньо впливають на ступінь похибки, можна віднести такі:

спеціальна похибка (SA);

Якість геометрії супутників;

Гравітаційні впливи;

Вплив іоносфери;

Вплив тропосфери;

Відображення сигналів;

Відносність виміру часу;

Округлення та обчислювальні помилки

Спеціальна похибка

Даний фактор є штучною похибкою, навмисним спотворенням часу сигналу, що посилається супутником, в результаті чого точність визначення розташування об'єкта приладом GPS знижувалася до 50-150 метрів. Похибка штучно вносилася у сигнали супутників відповідно до вимог режиму SA – selective availability (селективного доступу), завданням якого було обмежити точність вимірювань для цивільних приймачів GPS.

Причина створення "спеціальної похибки" полягала у забезпеченні державної безпеки США. У момент організації та розвитку система глобального позиціонування GPSбула виключно військовою розробкою, покликаною забезпечити потреби силових структур. Лише з часом навігаційна система отримала комерційне застосування, можливість визначати місцезнаходження з'явилася і в цивільних осіб. Крім виключно мирних цілей, система позиціонування могла бути використана для різних зловмисних дій, які становили б пряму загрозу безпеці. Так, терористичні організації отримали б можливість використовувати GPS для визначення місцезнаходження стратегічних об'єктів та точного наведення дистанційної зброї.

Режим селективного доступу все-таки було відключено через широку поширеність системи глобального позиціонування, відбулося це у травні 2000 року, і рішення про це ухвалив особисто президент США. Подія стала ключовою в історії розвитку GPS-навігації, ще б пак – адже з цього моменту для приватних комерційних підприємств та простих громадян відкрилися нові горизонти використання системи точного визначення координат. З моменту відключення режиму SA точність показань приладів зросла з 50-100 метрів до 6-7 метрів. Передумовою до повного відключення послужило часткове відключення, розпочате 1990 року, під час війни у ​​Перській затоці. Тоді армії США не вистачало своїх штатних приймачів, що дозволяли орієнтуватися в пустелі, і було закуплено близько 10 тис. одиниць навігаторів «громадянського» призначення.

Якість геометрії супутників

Ще одним фактором, що впливає на точність показань GPS-приймача, є якість геометрії супутників – характер взаємного розташування супутників щодо приймача. Точність розташування безпосередньо залежить від кількості супутників у «зоні видимості» приладу, а також від того, як ці супутники розподілені на небосхилі. Всі розрахунки побудовані не тільки на визначенні відстані як такої, але і на перетині прямих, утворених відстанями від приймача GPS до кожного видимого супутника. Саме ці перетину формують зону ймовірного знаходження об'єкта, і чим ширша зона, тим нижча точність визначення.

Оптимальним варіантом виміру вважається співвідношення відстаней від терміналу до чотирьох супутників одночасно, для створення подібних умов у будь-якій точці земної кулі по орбіті Землі кружляють 28 супутників. Супутники поступово розподілені орбітою на висоті 20350 км. Для високої точності вимірювання необхідно, щоб супутники, перебуваючи в межах видимості приладу, були рознесені на максимально можливу відстань. Якщо ж всі чотири супутники будуть розташовані, наприклад, тільки на північному заході щодо приладу, не виключений варіант, що визначити місце розташування буде неможливо, або точність визначення буде незадовільною (100 - 150 м). Область можливого розташування приладу (перетину прямих) буде дуже значною, що негативно позначиться на точності.

Особливо важливою якість геометрії супутників є при розміщенні приймача GPS у місцевості, де супутники можуть бути заслонені природними або штучними перешкодами. Це можуть бути гори, ущелини, висотні будівлі, в такій місцевості важлива кількість супутників, які прилад може засікти одночасно, чим менше супутників виявляється в межах видимості, тим нижчою є точність позиціонування. У той час як один або кілька супутників залишаються прихованими, або сигнал якогось із супутників заблокований, система робить спроби визначити положення за допомогою інших супутників.

Існує система оцінки якості геометрії супутників, яка використовується виробниками навігаційних GPS-приладів, яка характеризує рівень втрати точності безпосередньо через розташування супутників. Показник DOP (Delution of Precision - зниження точності), враховує кількість видимих ​​супутників у певний час і розташування супутників щодо друг друга.

Крім універсального показника DOP застосовуються його модифікації:

PDOP - цей показник враховує зниження точності позиціонування без урахування можливих похибок при визначенні часу;

GDOP - враховує зниження точності з урахуванням тимчасових похибок;

HDOP – враховує лише горизонтальну точність визначення становища;

VDOP – показник враховує лише вертикальну точність;

TDOP – облік точності часу

Користувачами приладів використовується загальне правило – що вище значення показників DOP, то нижча точність визначення. Крім того, на якість геометрії супутників впливає широта, на якій знаходиться приймач, а також близькість до одного із полюсів Землі (вплив атмосфери).

Гравітаційні впливи

Рух супутників, що забезпечують роботу системи GPS, за своїми орбітами є досить стабільним, проте трапляються деякі відхилення. Причиною цих відхилень є гравітаційне поле космічних об'єктів – Сонця та Місяця. Для подолання подібних впливів дані про поточну орбіту безперервно коригуються та відправляються до приймачів вже у обробленому вигляді. Але, незважаючи на вжиті заходи, гравітаційні впливи все ж таки призводять до похибок у вимірі розташування, такі похибки можуть призводити до втрати точності визначення до 2 метрів.

Вплив іоносфери

Фактором, який має суттєвий вплив на точність обчислень, є різниця у швидкості проходження сигналу від супутника у космосі та різних шарах атмосфери. Тож якщо у відкритому космосі швидкість сигналу дорівнює швидкості світла, то тропосфері, соціальній та іоносфері ця швидкість є нижчою.

На висоті від 80 до 100 км від Землі внаслідок дії енергії Сонця сконцентровано значну кількість позитивно заряджених іонів. У шарах іоносфери сигнали від супутників, що є електромагнітними хвилями, заломлюються, за рахунок чого збільшується час їх проходження через ці шари. Для подолання впливу цього фактора використовуються коригувальні обчислення, що проводяться самим приймачем, оскільки можливі швидкості проходження сигналу через різні шари іоносфери добре вивчені.

Але все ж таки GPS термінали (gps-трекери), призначені для цивільного використання, не в змозі виконувати коригування у разі непередбачених змін, які можуть бути викликані сонячними вітрами. Приймачі, розроблені для потреб армії, приймають два види сигналів із різною частотою, відповідно – з різною швидкістю проходження в іоносфері. Тому різниця в часі їхнього прибуття дозволяє скоригувати похибку, що виникає при обчисленнях швидкості проходження сигналів через іоносферу.

Впливи тропосфери

При проходженні сигналу через тропосферу виникають спотворення, викликані погодними факторами, а саме різною концентрацією водяної пари. Передбачити рівень концентрації пари настільки ж складно, як важко передбачати погоду, тому внести корекцію методом обчислень вкрай проблематично. З іншого боку, величина похибки, викликана особливостями проходження сигналу через тропосферу помітно нижче за вплив іоносфери, тому використовується приблизна поправка.

Однак дані супутників, які розташовані під кутом менше 10° до горизонту, не включаються до вимірювань саме з цієї причини, оскільки викривлення досить високі. Точніше налаштувати приймачі дозволяють погодні карти різних регіонів. Геостаціонарні системи навігаційного покриття WAAS (Америка) та EGNOS (Європа) надсилають скориговані сигнали для приймачів, які підтримують диференційовані поправки, ці дані помітно покращують точність позиціонування.

Відображення сигналів

Великі об'єкти, що знаходяться на шляху сигналу – висотні будинки та інші об'єкти, часто стають причиною його відображення, яке приймається терміналом GPS разом із прямими сигналами. Це призводить до спотворення дальності, оскільки відбитому сигналу потрібно більше часу, щоб досягти приймача, похибка в результаті відображення може становити кілька метрів.

Також на заваді супутникових вимірів можуть стати досить потужні джерела випромінювань – радіостанції, локатори, тощо.

Відносність вимірювання часу

Сенс чергового чинника, що впливає похибка у вимірах координат положення об'єкта, полягає у твердженнях теорії відносності. Зокрема, згідно з цією теорією, при більш високих швидкостях час тече повільніше. Супутник рухається орбітою зі швидкістю близько 12 тис. км/год., а вже за швидкості 3874 км/год. час для об'єкта, що рухається, тече повільніше, ніж для нерухомого об'єкта (на Землі). Різниця в часі (сигнали про точний час відправляються з супутника у складі загального пакетуданих) становить 7,2 мікросекунди на день. Втім, похибка, спричинена цим чинником, є незначною порівняно з наступним твердженням тієї самої теорії відносності.

Теорія відносності також свідчить про те, що час залежить від сили гравітації – чим сильніше гравітаційне поле, тим повільніше рухається час. Тобто, щодо об'єкта, який знаходиться на землі, годинник супутника йтиме швидше, оскільки останній піддається помітно меншим гравітаційним впливам. Даний ефект міг би призвести до відхилень на 38 мікросекунд на день, що дорівнювало б помилок у розрахунках на 10 км. Для нейтралізації подібних ефектів немає необхідності вносити постійні коригування та проводити додаткові обчислення, натомість було вирішено привести частоту годин на супутниках до певного значення.

Ще один ефект, який враховується при вимірах GPS тільки в особливих випадках, відома «ефект Сагнака». Загальний сенс явища полягає в тому, що об'єкт, що знаходиться на Землі в нерухомому стані, пересувається зі швидкістю близько 500 км/год (швидкість обертання Землі). Явище призводить до певних спотворень і від напряму руху об'єкта, для корекції необхідні досить складні обчислення. Спотворення є незначними, хоча в деяких випадках при вимірах береться до уваги і цей фактор.

Округлення та обчислювальні помилки

У той момент, коли приймачем GPS виконуються обчислення розташування, дані про час (термінал) синхронізуються з даними про час на супутнику. Проте округлення, вироблені приймачем при обчисленнях, є причиною похибки, яка коливається не більше 1 м.

Висновок

p align="justify"> Резюмуючи інформацію, викладену в даній статті, ми наводимо таблицю, в якій фактори, що призводять до спотворення розрахунків, відображені у вигляді приблизної відстані похибки визначення координат.

У сумі всі причини, що впливають на точність визначення місцезнаходження об'єкта, становлять похибку приблизно 15 метрів. До відключення режиму селективного доступу SA похибка становила до 100 метрів. На зменшення похибки суттєво впливають відкориговані дані систем WAAS та EGNOS, що дозволяють скоротити вплив тропосфери, гравітаційні впливи, що призводять до помилок визначення супутникової орбіти. Таким чином, похибка додатково може бути зменшена ще на 3-5 метрів.

Коли негідник Негоро підкладав під судновий компас «Пілігрима» залізний брусок, він точно знав, що складність навігаційних розрахунків не під силу хоч і тямущому, але ще дуже молодому п'ятнадцятирічному юнакові. Чи жарт, упоратися з секстантом, адже і в наш час його використання потребує великих знань та навичок.

Цифрове століття високих технологій революціонізувало методи вирішення навігаційних завдань. Сьогодні дві дюжини невеликих супутників огортають всю Землю навігаційними сигналами, а портативний прийомоіндикатор, що є, по суті, невеликим спеціалізованим комп'ютером, обчислює за цими сигналами координати розташування з точністю до 10-30 метрів. Навігація при цьому полегшується настільки, що створюється враження самодостатності цієї чудо-коробочки, GPS-приймача. Серед професійних «навігаторів» – моряків, льотчиків та мандрівників – вже виростає ціле покоління фахівців, які не вміють працювати з класичними навігаційними приладами.

Ніщо не зупиняє переможну ходу GPS. Приймачі стрімко зменшуються в розмірах: прилад із сірникову коробку вже можна купити всього за 150 доларів; навігаційні чіпи вбудовуються в годинник та мобільні телефони, стають складовоюавтомобільних сигналізацій. А компанія Applied Solution наступного року має намір налагодити серійне виробництво чіпів, призначених для імплантації у тіло людини. Приймачі GPS знаходять застосування при вирішенні найрізноманітніших завдань: геологи в реальному часі стежать за малопомітним переміщенням ділянок земної кори, зоологи роблять нашийники з портативними примоіндикаторами і радіопередавачами для вивчення міграції тварин, військові будують самонавідні ракети і бомби, а експедиція року з сантиметровою точністю виміряла висоту Евересту.

GPS - глобальна система визначення (часто помилково називається Глобальною системою позиціонування). Складається з низькоорбітальних 24 супутників, що передають сигнали на частоті більше 1 ГГц і користувальницьких приймачів, що визначають за цими сигналами свої координати. Для роботи GPS приймача необхідна пряма видимість небосхилу (сигнал GPS супутників екранується металом, деякими пластиками, бетоном).

Навігація

По радіосигналах супутників GPS-приймачі користувачів стійко і точно визначають поточні координати розташування. Похибки не перевищують десятки метрів. Цього цілком достатньо для вирішення завдань навігації рухомих об'єктів (літаки, кораблі, космічні апарати, автомобілі і т.д.).

Землемірство

Нове поняття «Система місцезнаходження» - є значно загальнішим, ніж «навігаційна система». Воно охоплює і надзвичайно важливі для людства проблеми та завдання ЗЕМЛЕМЕРІЯ (геодезія, картографія, планиметрія, геофізика, будівництво унікальних промислових споруд та доріг тощо). Для цих цілей похибки визначення не повинні перевищувати часток метра і навіть часток сантиметра. Спеціальні приймачі та методи обробки сигналів забезпечують цю точність.

Мікроелектроніка

Якщо ракети та супутники - це механічна основа системи, її кістки та м'язи, то радіотехнічні та обчислювальні мікроелектронні пристрої - це її мозок та нерви. Разом із теоретичними методами це інформаційна основа системи, без якої її існування неможливе. Плата приймача містить: високочастотний приймальний тракт, пристрої складної математичної обробки прийнятих із космосу сигналів, першокласний комп'ютер із великою швидкодією та значною пам'яттю, мікроелектронні схеми його сполучення із зовнішніми пристроями та інші складні елементи. Сама плата має шість шарів друкованого монтажу та забезпечує одночасний прийом та обробку сигналів до восьми супутників. Управляють цим ансамблем унікальні математичні алгоритми, реалізовані як машинних програм. Не буде перебільшенням сказати, що GPS - дитина мікроелектроніки та обчислювальної техніки. Що в кожному зі своїх проявів GPS – одночасно і продукт та засіб сучасних високих технологій.

Нова «суспільна потреба»

До 1991 року існували практичні обмеження застосування GPS через відсутність у Росії розробок цієї техніки цивільного застосування. Зараз супутникове місцевизначення стає для нас новою «суспільною потребою», такою ж необхідною і доступною, якою давно став телефонний зв'язок.

Понад 300 млн. людей у ​​світі користуються системою GPS, за допомогою якої мандрівник може визначати свої координати, а пілот посадити літак у зоні з нульовою видимістю. Найближчим десятиліттям можливості глобальної системи позиціонування значно розширяться.

Можливості системи глобального позиціонування у найближчі 10 років стануть набагато ширшими. Користувач зможе визначити свої координати з точністю до метра. Можливості системи GPS будуть розширюватися за рахунок модернізації, яка передбачає: введення додаткових каналів сигналу на супутнику, збільшення потужності сигналу та вдосконалення системи його корекції, використання спрямованих антен, а також інтеграцію з телевізійними та телефонними мережами.

Її новими можливостями насамперед зможуть скористатися військові, котрим вона й створювалася. Літаки військово-морських сил США зможуть приземлятися на палубу авіаносця у повній темряві. Система зможе відстежувати місцезнаходження повітряних суден протягом усього польоту. Найближчим часом GPS допоможе контролювати рух автомобільного транспорту, забезпечуючи безпеку дорожнього руху, вдосконалена система зможе бути застосована в електроенергетиці, телекомунікаціях, видобутку корисних копалин, картографії і навіть сільському господарстві. Крім того, будь-який мандрівник зможе скористатися GPS на всій території земної кулі.

Небо обмежує

Створення глобальної системи позиціонування розпочалося США 1978 р. із запуску першого супутника Navstar. На той час міністерство оборони вирішило допомогти 40 тис. американським військовослужбовцям навчитися визначати свої координати на землі, у воді та повітрі. Лише 80-х гг. картографи та геофізики отримали доступ до сигналів супутників, а цивільні особи стали користуватися системою з початку 90-х рр., коли на орбіті знаходилися 24 супутники системи GPS. Сьогодні близько 30 млн. осіб використовують GPS-навігацію, завдяки якій капітани суден, водії автомобілів та любителі пригод визначають свої координати. У магазинах щомісяця продається близько 200 тис. приймачів. У 2003 р. по всьому світу їх продано на $3,5 млрд. і, за прогнозами маркетингової фірми Frost@Sallivan, з 2010 р. щорічні показники можуть зрости до $10 млрд. (Цифри не включають доходи від підприємств, що працюють у галузі. ) Більше 50% обладнання набувають приватні особи, 40% - комерційні структури, і лише 8% - військові.

Америка не самотня, розгортаючи космічні навігаційні системи. У період холодної війни Росія розмістила на космічній орбіті супутники Glonass. Найближчим часом ця галузь стрімко розвиватиметься і GPS-приймачами буде обладнано як легкові автомобілі, так і мобільні телефони. Незабаром стартує європейський проект Galileo, який може зробити переділ ринку супутникової навігації.

Придбавши GPS-приймач вартістю $100, людина може розраховувати на відхилення в 5-10 м. Армійські прилади дозволяють визначати місцезнаходження з точністю до 5 м. Якщо ж GPS-приймач отримує сигнал від наземної станції і проводить відповідну корекцію даних, його точність зростає до 0,5м.

Інформаційний дощ із космосу

Щоб зрозуміти, що нас чекає в майбутньому, давайте розберемося, чим ми маємо сьогодні. Супутники передають сигнали двох видів. Один з них несе інформацію про місцезнаходження супутника та час передачі сигналу. Він приймається стаціонарними наземними станціями, обробляється та вирушає на супутник, який передає його всім користувачам системи. Другий сигнал - код, необхідний визначення часу передачі сигналу. Автори системи називають його псевдовипадковим шумом.

Щоб подолати відстань у 20 тис. км, сигналу потрібен час. Якщо користувач зможе за допомогою свого приймача, в який закладено код, визначити час його відправлення, то нескладно зафіксувати час його проходження і, помноживши отримані дані на швидкість поширення, розрахувати відстань до супутника.

Якщо в GPS-приймачі встановити годинник, то, отримавши віддалення від трьох супутників, користувач зможе визначити широту, довготу та висоту свого місцезнаходження. Сигнал, що йде від супутників, нагадує три сфери, що перетинаються в різний час різних точках. Для користувача, що знаходиться на Землі, існує лише один момент їхнього дотику в цей проміжок часу. Для більш злагодженої синхронізації сигналу на супутниках встановлено атомний годинник, що забезпечує точність ходу до однієї мільярдної. У більшості приймачів GPS вони можуть відставати на одну або більше секунд на день. Можна підрахувати, що помилка лише за одну секунду змінить відстань від супутника до користувача на 300 тис. км. Інженери називають процес вимірювання відстані між супутником та користувачем псевдовимірювання. Справа в тому, що похибка є і в сигналах від чотирьох супутників, в результаті чого ми отримуємо чотири рівняння з чотирма невідомими.

Сучасні GPS-приймачі здатні враховувати доплерівський ефект у випадку, якщо виміри проводяться в русі. При переміщенні приймача у бік поширення хвилі її довжина стає більшою, а при зустрічному ході - менше. Кожен супутник нагадує швидкісний поїзд. Якщо він рухається на вас, то його гудок у міру наближення стає гучнішим, а якщо видаляється, то сигнал втрачає потужність. З огляду на цей ефект можна отримати швидкість руху GPS-приймача. Такий метод виміру швидкості дуже точний.

Таким чином, GPS-приймачі визначають три координати і три вектори швидкості, а також синхронізують час через мережу. При цьому самі приймачі не передають сигнали в ефір. Незабаром GPS будуть обладнані стільникові телефони, що призведе до подорожчання останніх лише на $5.

Подолаючи іоносферу

Супутники GPS-системи передають сигнал, що має класичну синусоїдальну форму, на звичайній радіочастоті. Зараз на мікрохвильовій частоті передаються два сигнали – L-1, L-2. Канал L-1 доступний всім. Вважається, що він призначений для цивільних користувачів, хоч і військові про нього не забувають. Канал L-2 призначений для військовослужбовців. Громадянські користувачі приймають на свої GPS-приймачі цей канал, але через те, що вони не мають доступу до PRN-коду, виникає помилка у позиціонуванні. Тільки дорогі приймачі дозволяють громадянським користувачам працювати у діапазоні L-2. Тому більшість приймає сигнал L-1, що дозволяє точно визначати координати від 5 до 10 м.

Складнощі при прийомі сигналу викликані головним чином тим, що радіохвилі на своєму шляху долають іоносферу Землі, яка є плазмовою хмарою, утвореною Сонячним вітром. Її межі простягаються від 70 до 1300 км над поверхнею Землі, і під час проходження через іоносферу радіосигнали послаблюються і спотворюються. У нічний час, коли іоносфера перебуває у стані спокою, затримка передачі сигналу становить 1 м, а вдень, коли активність плазми висока, – понад 10 м.

Щоб мінімізувати вплив іоносфери, використовують диференційований D-GPS. У такій схемі використовуються два приймачі: один мобільний, а другий знаходиться у точці з відомими координатами. Дані, що надходять із цих GPS, порівнюються та обробляються, після чого відбувається коригування показань мобільного приймача. Що ближче вони знаходяться, то точніше визначаються координати.

Сильні та спрямовані сигнали

Починаючи з 2005 р. супутники передаватимуть додаткові сигнали, які допоможуть виключити перешкоди від іоносфери. По два сигнали додадуться до військових L-1 і L-2 і один - до цивільного L-1, а сигнали, що існують нині, не зазнають будь-яких змін. Наступний етап удосконалення системи розпочнеться у 2008 р. Супутники передаватимуть ще один цивільний сигнал L-5, який буде вп'ятеро потужнішим, ніж зараз. Здвоєний сигнал дозволить мінімізувати вплив іоносфери. GPS-приймачі майбутнього зможуть порівнювати спотворення двох сигналів, вносячи необхідні корективи до розрахунків.

Оператори, що використовують D-GPS-приймачі, також виявляться у виграші. Нагадаємо, що точність роботи D-GPS-системи знижується в міру того, як збільшується відстань між фіксованим приймачем та мобільним GPS. Це пов'язано з тим, що на приймачі потрапляють сигнали від супутників, що пройшли через різні шари іоносфери. При роботі з двома сигналами мобільний GPS здатний оцінити вплив іоносфери, а дані від фіксованого приймача допоможуть мінімізувати інші похибки, які можуть становити від 30 до 50 см.

Щоб отримати точність позиціонування в межах сантиметрів або навіть міліметрів, користувачі можуть скористатися приймачами D-GPS. Їх сучасні моделі, маючи зв'язок зі стаціонарною станцією по радіоканалу, передають відомості про своє місцезнаходження та отримують скориговані дані. Довжина хвилі, де ведеться передача сигналу з супутника, становить 19 див. Приймач може виміряти час отримання сигналу з точністю до 1%. В абсолютному вираженні ця величина становитиме кілька міліметрів.

Для більш точних вимірювань приймач повинен ідентифікувати хвилю сигналу з супутника. Сучасні GPS зіставляють сигнали від супутників каналами L-1 і L-2. У системі GPS довжини хвиль відрізняються на 85 см, що дозволяє проводити вимірювання з точністю до 8 мм. Надійність такої системи вимірювання у сотні разів більша, ніж у систем, що працюють з PRN-кодами. Їхня межа - 50 см. D-GPS приймачі, що працюють з одним каналом L-1, забезпечують точність вимірювання до 19 см. Дорогі моделі GPS мають можливість підвищити точність вимірювання за допомогою зіставлення частот сигналів, що надходять каналами L-1 і L-2. З початком передачі додаткових сигналів із супутників суттєво зросте точність та надійність роботи GPS-приймачів. Громадянські користувачі отримають доступ до відкритої частини каналу L-2 та нового каналу L-5. У майбутньому GPS зможуть порівняти три пари каналів (L-1 з L-2, L-2 з L-5, L-2 з L-5L).

Польоти з GPS

Які можливості відкриються перед користувачами GPS? Федеральне управління цивільної авіації США розробляє нові правила польотів із використанням системи GPS. Багато літаків вже оснащені подібними приймачами, але можливості їх використання обмежені. Нове обладнання дозволить проводити посадку за нульової видимості. Однак для цього потрібно, щоб, по-перше, в будь-якій ситуації пілот враховував, що показання приладів не завжди відповідають реальному місцезнаходженню літака, і в екстрених випадках вносив поправки в режим польоту. (При посадці відхилення від заданої траєкторії не повинно перевищувати 10 м). По-друге, авіаційні системи повинні мати дуже високий ступінь надійності.

Представники Федерального управління цивільної авіації США запропонували дві системи, що базуються на базі D-GPS-технології. У наземну частину комплексу входять приймально-передаючі антени, пов'язані з центром управління. У 2003 році з'явилася мережа наземних станцій WAAS, яка дозволяє в режимі реального часу коригувати координати всіх користувачів GPS. (Над подібними системами працюють інженери Європи, Китаю, Японії, Індії, Австралії та Бразилії.) У разі помилки WAAS протягом 7 секунд вносить корекцію до D-GPS-користувача. Завдяки цьому під час заходу на посадку пілот може вести літак до висоти 100 м. У зоні аеропорту екіпаж переходить на режим пілотування з використанням наземного навігаційного обладнання.

Згодом навігаційні комплекси LAAS, що працюють у короткохвильовому діапазоні, зможуть забезпечити приземлення за нульової видимості з використанням каналу L-5. Військово-морські сили США розробляють для авіаносців систему точного наведення та посадки літака JPALS, в основі якої лежить принцип D-GPS-системи, що працює з каналами L-1 та L-2. При заході на посадку та приземленні льотчик морської авіації повинен контролювати відстань до палуби авіаносця з точністю до 1 м, щоб спеціальний гак на корпусі літака зміг зачепити гальмівний канат. Випробування системи JPALS розпочнуться у 2006 р.

Вчені та інженери вже працюють над створенням GPS-системи третього покоління. Запуск нових супутників відбудеться не раніше 2012 р. За рахунок використання супутникового зв'язку та встановлення на них більш потужних обчислювальних комплексів істотно розширяться можливості системи.

Глава 2. Система позиціонування

Очевидно, що будь-якій людині, свідомо чи інтуїтивно, хочеться знати, де вона знаходиться. У життєвих випадках він задає своє місцезнаходження щодо знайомих йому орієнтирів. Наприклад: «Я перебуваю за такою адресою». Або: «Я лечу десь посередині між Жмеринкою та Парижем». Самою ж універсальною формою завдання розташування, тією, якою користуються навігатори та геодезисти, є використання будь-якої системи координат. Тому, перш ніж говорити про позиціонування, необхідно сказати, що таке координати пункту в нашому розумінні.

Розглянемо геоцентричні системи координат. Їх початок збігається із центром (чи, точніше кажучи, із центром мас) Землі. Глобальна система позиціонування використовує прямокутну (декартову) систему X, Y, Z та еліпсоїдальну систему B, L, H. Пояснимо, про який еліпсоїд йдеться. Загальноземний еліпсоїд є найпростішою в математичному значенні моделлю Землі. Еліпсоїд підбирають так, щоб його поверхня якомога ближче підходила до поверхні геоїду. Геоїд можна уявити собі як поверхню, що збігається з незбуреною поверхнею світового океану і подумки продовжена під материками. У строгому визначенні геоїд - це рівнева поверхня, що містить точку, прийняту початок відліку висот. У Росії такою є нуль-пункт кронштадтського футштока. Опорними площинами в системах координат, що розглядаються, є площина екватора і площина початкового (гринвічського) меридіана. Від екватора відраховують геодезичні широти B. Від Грінвіча відраховують геодезичні довготи L. Геодезичні висоти H відраховують від поверхні еліпсоїда за нормаллю. До цього еліпсоїда відноситься і прямокутна система координат. З віссю добового обертання Землі збігається мала вісь еліпсоїда та вісь Z, що проходить через північний полюс. Вісь X є лінією перетину площини екватора та площини грінвічського меридіана. Вісь Y також лежить у площині екватора. Системи супутникової радіонавігації не є винятком. Розглянемо кілька основних ідей.

А- місцевизначення на відстані до супутників. Знаючи координати навігаційних супутників та вміючи вимірювати відстань до них, визначити координати спостерігача – справа техніки. Наприклад, якщо ми знаємо, що від нас до навігаційного супутника, скажімо, 11 тис. км, то це означає, що ми знаходимося десь на уявній сфері радіусом в 11 тис. км із центром, що збігається з цим супутником. Якщо одночасно з цим відстань до іншого супутника становить 12 тис. км, то наше місце розташування буде десь на колі, яке є перетином двох таких сфер. І, нарешті, знання дальності до третього супутника скоротить кількість можливих точок нашого місцезнаходження до двох, одна з яких буде десь далеко в космосі (і ми її відкидаємо), а інша – на землі, поряд з нами.

Б- Вимірювання відстані до супутника. Шкільна істина свідчить: «відстань є швидкість, помножена на час руху». Навігаційний приймач так і працює. Він вимірює час, за який радіосигнал доходить від супутника до нас, а потім обчислює відстань. Головною складністю при вимірі часу проходження радіосигналу є точне виділення моменту передачі з супутника. Для цього на супутнику і в приймачі в один і той же час генерується та сама кодова послідовність. Тепер залишається лише порівняти час їх неузгодженості, помножити його на швидкість поширення радіохвиль, і, здавалося б, справа в капелюсі. Однак якщо супутник і приймач мають розбіжність тимчасових шкал лише одну соту секунди, то помилка виміру відстані становитиме близько 3 тис. км!

У- досконала тимчасова прив'язка. Щоб уникнути таких помилок, на супутнику встановлюють атомний годинник, точність якого складає наносекунди, а вартість - сотню тисяч доларів. Мати такий же годинник у приймачі - надто дороге задоволення. Однак можна обійтися і простим годинником, якщо вимірювати дальність не до трьох, а до чотирьох супутників. У цьому випадку чотири неточні вимірювання (з «розстроєним» годинником) дозволяють виключити відносне зміщення шкали часу приймача. І ось яким чином. Припустимо, годинник приймача недосконалий, не звірений з єдиним часом навігаційної системи і відстає від нього, наприклад, на півсекунди. Якщо виміряти час проходження сигналу від чотирьох супутників і отримати несправжні або псевдодальності до них, то виявиться, що уявні сфери з радіусами, що відповідають цим псевдодальностям, не перетинаються в одній точці. Тоді для уточнення дальностей комп'ютер приймача додає до всіх вимірів (або віднімає) деякий один і той же інтервал часу до тих пір, поки не знайде рішення, при якому всі чотири уявні сфери перетинаються в одній точці.

Г- Визначення положення супутника в космічному просторі. Щоб усе вищевикладене успішно виконувалося, необхідно точно знати розташування кожного навігаційного супутника. Для цього, по-перше, супутники запускають на високі орбіти (близько 20 тис. км), де рух стабільний і прогнозований з великою точністю. По-друге, незначні зміни у орбітах постійно відстежуються. При цьому відомості про місцезнаходження супутника записуються в пам'ять бортового комп'ютера і потім передаються на приймач разом із кодовою послідовністю.

Д- Корекція затримок сигналу. Якою б досконалою не була система, є кілька джерел похибок, які дуже важко уникнути. Найсуттєвіші з них виникають при затримці радіосигналу в іоносфері (шар заряджених частинок на висоті 120-200 км) і тропосфері (8-18 км) Землі. Величина затримок є непостійною і залежить від сонячної активності та погодних умов.

Існують два методи, які можна використовувати, щоб зробити помилку мінімальною. По-перше, ми можемо передбачити, якою є типова зміна швидкості поширення радіохвиль у звичайний день, за середніх іоносферних умов, а потім ввести поправку до вимірювань. Але, на жаль, не щодня є звичайним.

Інший спосіб полягає у використанні двох частот несучих коливань. За різницею затримок двох різночастотних сигналів неважко з'ясувати величину уповільнення швидкості світла в атмосфері.

В американській GPS використовується World Geodetic System (WGS84) – всесвітня геодезична система, прийнята у 1984 році. У глобальній навігаційній супутниковій системі "Глонасс" використовується ПЗ90 - система параметрів Землі, прийнята в 1990 році. Вони відрізняються параметрами земного еліпсоїда, тому координати, які у цих геодезичних системах, можуть розходитися на 100-150 м.

Global Positioning System (GPS) перекладається як глобальна система позиціонування. Термін «позиціонування» - ширший стосовно терміну «визначення розташування». Позиціонування крім визначення координат включає визначення вектора швидкості об'єкта, що рухається. Повна назва системи GPS Navstar (Navigation System with Time and Ranging) – навігаційна система на основі тимчасових та далекомірних вимірювань.

GPS складається з трьох частин: космічного сегмента, сегмента управління та контролю та сегмента користувачів. Супутниковий сегмент складається з сузір'я супутників, що функціонують в епоху спостережень. Сегмент управління та контролю містить головну станцію управління та контролю, станції стеження за супутниками та станції закладки інформації у бортові комп'ютери супутників. Сегмент користувача - це сукупність супутникових приймачів, що у роботі.

Номінально в кожний момент часу є 24 працюючі супутники, які розподілені по шести кругових орбітах. На кожній орбіті, таким чином, знаходиться чотири супутники. Площини орбіт рознесені довготою на 60 градусів. Нахил площини орбіти до площини екватора становить 53 градуси. Відстань супутників від Землі - 20,2 тис. кілометрів. При такій висоті орбіти період обігу дорівнює половині зіркових діб. Спостерігачеві це зручно. Він знає, що якщо сьогодні в такий час супутник знаходиться в такій точці небосхилу, то через добу той самий супутник буде приблизно там же. Зручно планувати спостереження. Найдорожчим обладнанням супутників є атомні зразки частоти-часу, що забезпечують наносекундну точність ходу бортового годинника.

У завдання сегмента управління та контролю (Operational Control System) входить стеження за супутниками для визначення параметрів їх орбіт (ефемерид) та поправок годинника щодо системного часу GPS, прогноз орбіт супутників та їх розташування на орбітах (прогноз ефемерид), тимчасова синхронізація годинника щодо часу системи , завантаження навігаційного повідомлення до бортових комп'ютерів супутників. Головна станція управління та контролю (Consolidated Space Operations Center) знаходиться в Колорадо-Спрінгс (США). Центр збирає та обробляє дані зі станцій стеження, обчислює та передбачає ефемеріди супутників, а також параметри ходу годинника.

Потім дані передають на одну із трьох наземних станцій для закладення інформації на згадку про бортові комп'ютери. П'ять станцій стеження за супутниками, рівномірно розташовані по всьому світу, кожні півтори секунди визначають дальність до всіх супутників, що знаходяться над горизонтом. Дані стеження передаються на головну станцію управління та контролю.

Користувачі системи поділяються на категорії за декількома ознаками: військові та цивільні, авторизовані та неавторизовані, навігатори та геодезисти. Завдання навігації значною мірою зводяться до визначення поточних координат транспортного засобу з помилкою 10-15 м, а також визначення швидкості та напрямки його руху. Крім того, навігаційний приймач вказує необхідний та реальний курс на заданий об'єкт, відхилення від маршруту, наказує маневри, бажані для повернення на курс. Навігаційний режим вимірювання є кодовим, оскільки приймач обробляє сигнал супутника саме як кодовий сигнал.

Вимірюваними величинами є: затримка сигналу та доплерівське зміщення частоти, що дозволяють обчислювати дальність та радіальну швидкість. При геодезичних вимірах точність визначення поточних координат кілька порядків вище, ніж у навігації. У цьому випадку одночасно працюють кілька приймачів, причому по Крайній міріодин із них має бути встановлений на пункті з відомими координатами. Геодезичний приймач крім аналізу кодової послідовності безперервно реєструє миттєве значення фази. Обробка цих даних спеціальним програмним забезпеченням дозволяє досягати сантиметрової точності у визначенні розташування.

Одночасне забезпечення вимог щодо вимірювання дальності та швидкості при простій структурі сигналу неможливе, тому прийнятним для таких вимірювань є використання шумоподібних сигналів, таких, наприклад, як псевдовипадкова послідовність імпульсів. Спрощений вигляд такого сигналу представлений на малюнку. Тут фаза високочастотної несучої модулюється навігаційним кодом, який містить далекомірний код (його автокореляційна функціямає дуже гострий максимум) та код двійкової службової інформації.

Такий принцип формування сигналу системи дозволяє за вимірюванням доплерівського зсуву частоти, що несе визначати швидкості, а за затримкою елементів далекомірного коду - дальність до супутника, при цьому службовий коднесе всю допоміжну інформацію (ефемериди супутників, альманах системи та ін), необхідну для забезпечення роботи навігаційного приймача.

Розділ 3. Принцип роботи систем супутникової навігації

Можливість визначати координати незалежно від капризів природи та доби з'явилася з початком освоєння космосу. Днем народження супутникової навігації прийнято вважати 4 жовтня 1957 року, коли було запущено першого штучного супутника Землі. Однак лише наприкінці 70-х років було створено першу супутникову радіонавігаційну систему (СРНС), яка дозволяла визначити координати об'єкта за допомогою радіосигналів, що передаються з супутника.

СРНС застосовуються визначення положення та орієнтації сухопутних, повітряних і морських рухомих об'єктів. При будівництві тунелю під Ла-Маншем будівельники почали копати з протилежних сторін, зіставляючи свої місця за допомогою СРНС NAVSTAR (GPS), що в результаті дозволило їм зустрітися рівно посередині. Системи навігації використовують геодезистами, рятувальниками, працюють на балістичних ракетах. Не перший рік за кордоном в комплектацію деяких моделей автомобілів входить приймач GPS-сигналів (при ввезенні автомобілів до Росії приймачі відключаються - цього вимагає наше законодавство).

Основними вимогами, які пред'являються до СРНС, є точність визначення координат та часу та можливість отримувати навігаційну інформацію у будь-який момент. СРНС першого покоління – «Транзит» у США та «Цікада» в СРСР – цим вимогам не задовольняли: по-перше, тривалі перерви між сеансами навігації (до 30 хвилин у приполярних районах та до 2 годин у екваторіальних) не дозволяли користувачеві визначати своє місце розташування коли захочеться. По-друге, похибка визначення горизонтальних координат рухомого об'єкта була досить великою - від 10 до 100 м. Крім того, СРНС першого покоління не давали інформації про висоту та швидкість об'єкта.

У РРНС другого покоління було внесено низку змін. Проблема точності та оперативності визначення координат була вирішена за рахунок збільшення кількості супутників у системі.

Щоб користувач міг у будь-який момент дізнатися про своє місцезнаходження та час, необхідно було забезпечити одночасну радіовидимість як мінімум чотирьох супутників, розташованих певним чином.

Для вирішення цього завдання достатньо, щоб на орбіті знаходилося 18 супутників, проте було вирішено використовувати 24 – для підвищення точності визначення координат самих супутників.

Принцип роботи систем супутникової навігації такий. Приймач сигналів навігації вимірює затримку поширення сигналу від кожного з видимих ​​супутників до приймача. Затримка сигналу, помножена на швидкість світла, - це відстань від супутника у момент випромінювання до приймача у момент прийому. З прийнятого сигналу приймач отримує інформацію про стан супутника.

Геометрично роботу супутникової навігаційної системи можна продемонструвати так: користувач перебуває у точці перетину кількох сфер, центрами яких є видимі супутники. Радіуси сфер дорівнюють дальності до кожного з супутників. Для визначення широти та довготи приймачеві необхідно приймати сигнали як мінімум від трьох супутників; прийом сигналу від четвертого супутника дозволяє визначити висоту об'єкта над поверхнею. Ці дані дозволяють знайти координати користувача, вирішивши деяку систему рівнянь. При визначенні координат об'єкта виникають помилки, пов'язані із впливом іоносфери, температури повітря, атмосферного тиску та вологості (кожен фактор вносить похибку до 30 м). Ефемеридна похибка (різниця між розрахунковим та реальним становищем супутника) становить від 1 до 5 м; інтерференція теж робить свій внесок. Сумарна помилка може досягати 100 м-коду.

Для зменшення похибок використовується так званий диференціальний режим GPS(Differential GPS). У цьому режимі приймач користувача отримує виправлення до своїх координат від базової станції. Зазвичай, поправки передаються в реальному часі по радіоканалу. В результаті точність визначення координат досягає 1-5 м. Новим класом систем відносної навігації є системи, що забезпечують (в реальному часі) точність визначення порядку 1 см. Суть технології така: опорна станція і приймач користувача отримують сигнали від супутників. Потім опорна станція посилає результати вимірювання фази та псевдодальності всіх видимих ​​супутників на приймач користувача. Внаслідок обробки на приймачі відносні координати визначаються з точністю до 1 см в реальному часі з надійністю 0,999.

На сьогоднішній день існує дві великі супутникові радіонавігаційні системи: NAVSTAR та ГЛОНАСС.

NAVSTAR

NAVSTAR (Navigation System with Time and Ranging) (або Global Positioning System - GPS) - СРНС, створена США при реалізації проекту СОІ. У її створення було вкладено понад 19 млрд доларів. Система працює у двох режимах: PPS (Precise Positioning Service – висока точність вимірювань) та SPS (Standard Positioning Service – стандартна точність вимірювань). PPS-режим використовується в основному військовими і забезпечує точність до кількох сантиметрів, а режим SPS (завдяки турботі Міноборони США про національну безпеку) дозволяє визначити координати об'єкта лише з точністю до 100 м. Зазначимо, що режим SPS став загальнодоступним лише після загибелі «Боїнга 747 над Татарською протокою в 1983 році.

СРНС NAVSTAR складається з космічного сегмента, сегмента контролю та користувача сегменту. Космічний сегмент утворюють 24 супутники, які знаходяться на шести орбітах (по чотири супутники на кожній) на висоті приблизно 20200 км. Період їх обігу становить близько 12 год., кут нахилу орбіти щодо площини екватора - 55… Робочих частот, у яких випромінюються навігаційні сигнали NAVSTAR, дві: 1227,6 МГц (діапазон L1) і 1575,42 МГц (діапазон L2). У діапазоні L1 випромінюються сигнали С/А, призначені для цивільних користувачів, а також сигнали військового коду P (який може замінюватись зашифрованою версією - Y-кодом) у режимі PPS. У діапазоні L2 передаються лише сигнали воєнного коду. Апаратура користувача приймає сигнали в обох діапазонах, що дає змогу виключити іоносферні похибки.

Сегмент контролю - це станції спостереження, розташовані на Гаваях, атоле Кваджелейн (Kwajalein), островах Вознесіння (Ascension Island) і Дієго-Гарсія (Diego Garcia) і в Колорадо-Спрінгс (Colorado Springs), три наземні антени (на островах Вознесіння, Дієго) -Гарсія та атоле Кваджелейн), а також головна контрольна станція, розташована на базі Falcon військово-повітряних сил США в Колорадо. Станції спостереження стежать за супутниками, записуючи всю інформацію про рух, яка передається на головну командну станцію для коригування орбіт та навігаційної інформації.

Користувальницький сегмент - це приймачі користувачів, де проводиться обробка даних та розрахунок координат, швидкостей та часу.

Коло користувачів системи GPS широке. Дешевизна та мініатюрність приймачів GPS-сигналів (деякі з них за розмірами не більше наручного годинника зумовили їхню популярність за кордоном. Нещодавно компанія SiRF Technology повідомила про розробку однокристального приймача GPS. До жовтня 2001 року планується вбудовувати GPS-приймачі в мобільні телефони зручності роботи служби порятунку 911 (звісно, ​​і Великому Брату зручно) SiRF Technologies стверджує, що майбутнє стане «location-enabled», тобто і діти ніде не заблукають, і при поломці автомобіля не доведеться довго пояснювати диспетчеру автосервісу, де ти перебуваєш. Докладніше зі сценаріями цього майбутнього можна ознайомитися на www.sirf.com/ov/index.htm Цікаво, правда, як же все це працюватиме в Росії?

Якщо найближчим часом законодавство щодо систем супутникової навігації не буде змінено (про це нижче), то всі власники «мобільних» з GPS-приймачами «ходитимуть під статтею». А з іноземцями взагалі біда: або стільниковий залишай на кордоні, або оформляй документи на приймач. Хоча наші чекісти (втім, як і їхні іноземні колеги) навряд чи проґавлять шанс контролювати всіх власників GPS-приймачів - це крутіше СОРМу буде.

ГЛОНАСС

Перший вітчизняний навігаційний супутник «Космос-192» було виведено на орбіту 27 листопада 1967 року, а 1979 року було створено навігаційну систему першого покоління «Цикада», у складі якої було 4 низькоорбітальних супутника. У відповідь створення американцями NAVSTAR, радянські військові почали розробляти систему ГЛОНАСС (Глобальна Навігаційна Супутникова Система). 1982 року були запущені перші її супутники. До штатного стану кількість супутників ГЛОНАСС було доведено в 1996 році. Крім військових завдань, радянські навігаційні системи використовувалися й у цивільному флоті.

Супутники ГЛОНАСС, що знаходяться на висоті 19100 км, випромінюють навігаційні сигнали у двох діапазонах L1 (1200 МГц) та L2 (1600 МГц). Вони розміщені на трьох орбітах (по 8 супутників на кожній) під кутом 45… Період звернення супутників – 11 год. 15 хв. Точність визначення горизонтальних координат становить 50-70 м, вертикальних – 70 м (з точністю 99,7%).

СРНС ГЛОНАСС поширена не настільки широко, як GPS: донедавна користуватися послугами ГЛОНАСС могли лише небагато. 1995 року уряд видав постанову за номером 237 «Про проведення робіт з використання глобальної навігаційної супутникової системи ГЛОНАСС на користь громадянських споживачів». У цій постанові міністерству оборони, РКА та міністерству транспорту наказувалося забезпечити послугами ГЛОНАСС «вітчизняних військових та вітчизняних цивільних споживачів та закордонних цивільних споживачів». А 18 лютого 1999 року вийшло розпорядження президента, де він погоджується із «пропозицією уряду про віднесення глобальної навігаційної супутникової системи.<…>до космічної техніки подвійного призначення, що застосовується в наукових, соціально-економічних цілях, на користь оборони та безпеки Російської Федерації».

При використанні систем супутникової навігації нашій країні виникає низка проблем, зумовлених знаменитою російською специфікою. Справа в тому, що висока точність визначення координат може шкодити користувачеві. Компетентні органи можуть запідозрити у використанні обладнання супутникової навігації злий умисел. Це сталося з одним із співробітників фірми Qualcom, якого мало не засадили за ґрати за звинуваченням у шпигунстві. Системи супутникової навігації, встановлені у зарубіжних автомобілях, втрачають сенс біля Росії. Хоча й не повністю: наприклад, фірма "Фольксваген" пропонує використовувати екран навігаційної системи як панель для висвічування режимів роботи аудіосистеми. А все тому, що будь-який автомобільний навігаційний комплекс є корисним лише за наявності карти місцевості, записаної на CD. Федеральна ж служба геодезії та картографії (Роскартографія), спираючись на закон «Про державну таємницю», віднесла до секретних «…відомості про рельєф місцевості, відображені на будь-якому носії, з точністю та подробицею нанесення на карти масштабів 1:50000 і більше, на площі , що перевищує 250 кв. км<…>координати географічних об'єктів, визначені з точністю 30 метрів та вище...». Тож «щасливі» власники автомобільних систем супутникової навігації мають написати заявку, письмово обґрунтувати необхідність використання навігаційної системи, додати до цих документів повну технічну документацію на обладнання та піти до місцевого відділення Держзв'язнагляду. Все це придумано, мабуть, для того, щоб «залучити» якнайбільше цивільних користувачів систем супутникової навігації. Однак сподіватимемося, що привілей визначати своє місцезнаходження рано чи пізно буде доступним і нам.

Глава 4. Я та GPS

Більшість із тих, хто захоплюється риболовлею, знають, а багато хто й користується таким приладом, як ехолот. Він завжди допоможе визначити глибину, покаже, чи є риба у цьому місці. За наявності додаткових датчиків визначить вашу швидкість, температуру води, положення шарів із різною температурою і дозволить переглядати товщу води бортами судна. А ось інший корисний винахід людства, таке як GPS ще мало знайоме і рідко застосовується рибалками, хоча надані їм переваги дозволяють зробити риболовлю ще успішнішою.

GPS - це скорочення від Global Positioning System (Глобальна Система Позиціонування), що дозволяє визначати свої географічні координати в будь-якій точці земної кулі, у будь-який час і з досить високою точністю. Система складається з 32 супутників (24 працюючих, 8 резервних), що обертаються навколо землі по 6 точно визначених орбітах. Ці супутники передають, з певним інтервалом часу, сигнали, які вловлюються спеціальними приймачами - навігаторами GPS. Сигнал супутника містить інформацію про номер супутника та точний час надсилання сигналу. Супутники використовують високоточний атомний годинник, а в процесор навігатора закладено інформацію, де і в який час кожен супутник повинен перебувати. Зіставляючи час проходження сигналу та розташування супутників, навігатор і визначає свої точні географічні координати. Раніше цією системою користувалися лише військові та спортсмени, але вже кілька років система GPS доступна рибалкам та мисливцям.

Прилад допоможе вам знайти одного разу відвідане місце там, де орієнтація за допомогою навколишніх об'єктів неможлива або утруднена (море, водосховище, ліс). З ним ви ніколи не заблукаєте в незнайомій місцевості навіть у повній темряві. Ви завжди зможете зберегти в пам'яті приладу координати, наприклад, сомової ями посеред великої річки або водосховища, щоб наступного разу не витрачати час на її пошуки лише за допомогою ехолота. Захопившись рибалкою до темряви, завжди зможете повернутися до потрібного місця на березі найкоротшим шляхом. Використовуючи інтерфейсний кабель, ви можете зберегти координати цікавих місць у персональному комп'ютері та передавати їх знайомим та друзям. Якщо у вашому комп'ютері є електронна карта місцевості з координатною прив'язкою, ви можете перед поїздкою визначити координати місць, які збираєтеся відвідати, а потім орієнтуватися на місцевості вже за допомогою GPS приймача.

Точність, з якою приймач визначає своє місце розташування залежить від стану іоносфери, кількості доступних супутників та їх взаємного розташування. У лісі чи місті, через створювані дерева чи будівлі перешкод точність нижче, але в відкритій місцевості (полі чи море) вона максимальна. У середньому точність становить від 5 до 30 метрів.

На сьогоднішній день існує велика кількість різних GPS навігаторів, і кожен може вибрати собі прилад, що найбільше підходить йому за своїми технічними можливостями і ціною. Окрему групу складають прилади, які використовують географічні карти. З ними можна планувати автомобільні маршрути та орієнтуватися у незнайомому місті. Проблема відсутності докладних електронних карт України для таких приймачів, що існувала донедавна, зараз успішно вирішується, і незабаром ці карти будуть доступні практично у всіх використовуваних GPS форматах.

Розділ 5. Основи GPS

У всіх сегментах та елементах GPS використовується обладнання, побудоване на найсучасніших «високих технологіях», але ідеї в її основі напрочуд прості. Давайте розглянемо п'ять найважливіших.

1. Місцевизначення за відстанями до супутників

2. Вимір відстаней до супутників

3. Забезпечення точної прив'язки за часом

4. Визначення положення супутника у просторі

5. Компенсація похибок

Ідея перша: Розміщення по відстанях до супутників.

GPS заснована на визначенні координат розташування на відстані до супутників. Це означає, що наші координати землі обчислюються з урахуванням виміряних системою відстаней до групи супутників у космосі. Супутники виконують роль точно координованих точок відліку.

Наприклад, якщо ми знаємо, що від нас до супутника А, скажімо, 11000 км, то це означає, що ми знаходимося десь на уявній сфері радіусом у 11000 км із центром, що збігається із супутником А.

Якщо одночасно відстань до супутника становить 12000 км, то це ще більше скоротить простір, де ми можемо знаходитися. Оскільки єдина область, де ми будемо з відривом 11000 км від супутника А й 12000 км від супутника У, є лінія перетину двох сфер, тобто. коло.

Потім, якщо ми зробимо вимір дальності ще й до третього супутника, зможемо звести можливе місце розташування до двох точок. Ці дві точки знаходяться там, де сфера радіусом в 13000 км перетинається з колом, що виходить від перетину сфер з радіусами 11000 км і 12000 км.

Як правило, одна з двох точок - це неправдоподібне рішення. Обчислювачі GPS-приймачів забезпечені різними пристроями, що автоматично визначають справжнє місце розташування з двох можливих.

Разом з тим, якщо ви точно знаєте свою висоту, як, наприклад, моряки, що знаходяться на рівні моря, ви можете виключити один із супутникових вимірювань. Одна із сфер може бути замінена на сферу з центром у центрі Землі та радіусом, рівним радіусу Землі плюс висота.

Таким чином:

Координати розташування обчислюються на основі виміряних дальностей до супутників.

Для визначення місцезнаходження необхідно провести чотири виміри.

Три виміри достатньо, якщо виключити неправдоподібні рішення.

Ще один вимір потрібен з технічних причин, які будуть розглянуті нижче.

Ідея друга: Вимірювання відстані до супутника.

Дивно, але ідея, що лежить в основі вимірювання відстані до супутника, є лише старою рівністю, з якою всі ми зустрічалися в школі: «відстань є швидкість, помножена на час руху». GPS працює, вимірюючи час, за який радіосигнал доходить від супутника до нас, а потім обчислює відстань.

Радіохвилі поширюються зі швидкістю світла: 300 000 км/с. Якщо ми зможемо точно визначити момент часу, коли супутник почав посилати свій радіосигнал, і момент, коли ми отримали його, ми знатимемо, як довго він ішов до нас. І тоді, помножуючи швидкість поширення сигналу на якийсь час у секундах, отримаємо відстань до супутника.

Природно, що наш годинник повинен бути вельми точним, оскільки світло поширюється незбагненно швидко. Якби супутник знаходився прямо над головою, потрібно було б лише близько 0,06 секунди для проходження радіосигналу від супутника до нас.

GPS будується із застосуванням досконалого способу вимірювання часу, заснованого на атомному стандарті частоти, який забезпечує хід бортового годинника супутника з наносекундною точністю. А це 0,000000001 секунди!

Головною труднощами при вимірі часу проходження радіосигналу є точне виділення моменту часу, коли сигнал переданий з супутника. Для цього розробники GPS звернулися до розумної ідеї: синхронізувати супутники і приймачі так, щоб вони генерували один і той самий код точно в один і той же час.

А далі все, що нам залишається зробити, так це прийняти код від супутника і подивитися, як давно наш приймач згенерував той же код. Виявлений таким чином зсув одного коду по відношенню до іншого відповідатиме часу проходження сигналом відстані від супутника до приймача. Перевагою використання кодових посилок (кодових послідовностей) і те, що виміри тимчасового зсуву може бути проведено будь-якої миті часу.

Як супутники, і приймачі генерують дуже складні цифрові кодові послідовності. Коди ускладнюються спеціально, щоб їх можна було б надійно та однозначно порівнювати, а також з деяких інших причин. Так чи інакше, коди настільки складні, що вони виглядають як довгий ряд випадкових імпульсів. Насправді вони є ретельно відібраними псевдовипадковими послідовностями, які повторюються кожну мілісекунду.

Таким чином, відстань до супутника визначається шляхом вимірювання проміжку часу, який потрібний радіосигналу, щоб дійти від супутника до нас.

Ми вважаємо, що як супутник, так і приймач генерують той самий псевдовипадковий код строго одночасно в загальній шкалі часу.

Ми визначаємо, скільки часу знадобилося сигналу з супутника, щоб дійти до нас, шляхом порівняння запізнення його псевдовипадкового коду щодо коду приймача.

Ідея третя: Забезпечення досконалої тимчасової прив'язки.

Якщо супутник і приймач мають розбіжність шкал часу (виходять із синхронізації) навіть на 0,01 с, вимірювання відстані буде зроблено з помилкою 2993 км!

Принаймні один бік проблеми синхронізації годинника забезпечити досить просто.

На борту супутників встановлений атомний годинник. Вони виключно точні та дорогі. Вони коштують близько 100 000 доларів, і кожен супутник має їх 4 штуки, щоб можна було б гарантувати, що принаймні хоча б одні працюють обов'язково.

На щастя, існує спосіб обійтися в наших приймачах годинами помірної точності - секрет у тому, щоб виміряти дальність ще до одного супутника.

Він полягає в тому, що якщо три точні вимірювання визначають положення точки в тривимірному просторі, то чотири неточні дозволять виключити відносне зміщення шкали часу приймача.

Звісно, ​​GPS - тривимірна система, але принцип, який ми обговорюємо, для простоти викладу ми розглянемо площині, тобто. у двох вимірах.

Ось як це відбувається. Припустимо, годинник приймача не такий досконалий, як атомний. Їх хід відповідає кварцовим годинникам, але вони не цілком звірені з єдиним часом системи. Скажімо, вони відстають на секунду. Давайте подивимося, як це позначиться на обчисленні нашого місця розташування.

Припустимо, що ми знаходимося в чотирьох секундах від супутника А, і за шість секунд від супутника В. На площині цих двох вимірювань було б достатньо для прив'язки нашого місця розташування до будь-якої однієї точки фактичного розташування.

Якби ми використовували приймач з годинником, що відстає на секунду, він визначив би, що відстань до супутника А становить п'ять секунд, а до супутника - сім секунд. В результаті з'являться два нові кола, що припиняються вже в іншій точці.

Давайте додамо ще один вимір. У двомірному варіанті це використання третього супутника.

Припустимо, (якщо у нас досконалі години) супутник С знаходиться за вісім секунд від нашого істинного становища і всі три кола перетинаються в одній точці, тому що вони відповідають істинним дальностям до трьох супутників.

Якщо додати одну секунду відставання до всіх трьох вимірів, то нові кола, що відповідають вже не істинним дальностям, а так званим «псевдодальностям», не перетнуться в одній точці, а утворюють деякий трикутник, і ймовірне місцезнаходження виявиться десь усередині нього.

Таким чином, немає точки, яка може бути одночасно в 5, 7 і 9 секундах відповідно від точок А, В і С. Це фізично неможливо.

При обробці помилкових сигналів комп'ютер приймача починає віднімання (або додавання) деякого (одного і того ж для всіх вимірювань) інтервалу часу, до виміряних їм псевдодальностей. Він продовжує коригувати час у всіх вимірах доти, доки не знайде рішення, яке «проводить» усі кола через одну точку.

Зі сказаного випливає, що при тривимірному місцевизначенні (тобто при одночасному визначенні трьох координат - довготи, широти та висоти точки над прийнятим у розрахунках земним еліпсоїдом) необхідно виконати чотири виміри, щоб виключити похибку тимчасової прив'язки годинника приймача до єдиного системного часу.

Необхідність у 4-х вимірах істотно позначається на проектуванні GPS-приймачів. Якщо необхідно виконувати безперервне місцевизначення в реальному масштабі часу, слід використовувати приймач, що має принаймні чотири канали вимірювань. Тобто такий, у якого з кожним із чотирьох супутників постійно працює окремий канал прийому та первинної обробки сигналів.

Таким чином:

Точна тимчасова прив'язка – ключ до вимірювання відстаней до супутників.

Супутники точні за часом, оскільки на борту у них - атомний годинник.

Годинник приймача може і бути досконалими, оскільки їх догляд можна виключити з допомогою тригонометричних обчислень.

Для отримання цієї можливості необхідно виміряти відстань до четвертого супутника.

Необхідність проведення чотирьох вимірювань визначає пристрій приймача.

Ідея четверта: Визначення положення супутника у космічному просторі.

Досі у всіх наших міркуваннях ми приймали, що знаємо точно, де в космічному просторі знаходяться супутники і, виходячи з цього, можемо обчислити наше місце розташування за їхніми координатами та відстанями до них. Але як дізнатися, де в космічному просторі розташовується щось, що рухається з великою швидкістю і віддалене від нас на відстань 18000 км?

Англійці кажуть: "Кому на місці не сидиться, той добра не наживає". Для супутника, що високо летить, 18000-кілометрова висота є справжнім придбанням. Все на такій висоті знаходиться повністю поза земною атмосферою. А це означає, що політ орбітою навколо Землі описуватиметься дуже простою математикою. Подібно до Місяця, який надійно обертається навколо нашої старої планети мільйони років без будь-яких значних змін у періоді звернення, супутники GPS здійснюють такий самий дуже передбачуваний орбітальний рух навколо Землі.

Орбіти відомі заздалегідь, а приймачі мають «альманах», що розміщується в пам'яті їхніх комп'ютерів, з якого відомо, де знаходитиметься кожен супутник у будь-який момент часу.

Щоб зробити систему більш досконалою, рух супутників GPS знаходиться під постійним контролем спеціальних наземних станцій стеження. Звертаючись навколо планети один раз за 12 годин, супутники GPS проходять над контрольними станціями двічі на добу. Це дає можливість точно вимірювати їх висоту, положення та швидкість.

Після того, як станції визначили параметри руху супутника, вони передають цю інформацію на супутник, замінюючи нею в пам'яті бортового комп'ютера колишню.

Супутники GPS передають не тільки псевдовипадковий далекомірний код, але також і інформаційні повідомленняпро своє точне становище на орбіті та стан своїх бортових систем.

Всі види приймачів GPS використовують цю інформацію разом з інформацією, що міститься в альманасі, для того, щоб встановити точне положення кожного супутника в космічному просторі.

Таким чином:

Для обчислення своїх координат нам необхідно знати як відстань до супутників, так і місцезнаходження кожного в космічному просторі.

Супутники GPS рухаються настільки високо, що їх орбіти дуже стабільні і можна прогнозувати з великою точністю.

Станції стеження постійно вимірюють незначні зміни в орбітах, і дані про ці зміни передаються із супутників.

Ідея п'ята: Іоносферні та атмосферні затримки сигналів.

Але якою б досконалою не була система, існують два джерела похибок, які дуже важко уникнути. Найбільш суттєві з цих похибок виникають під час проходження радіосигналом іоносфери Землі - шару заряджених частинок на висоті від 120 до 200 км.

Ці частки істотно впливають на швидкість поширення світла, а отже, і на швидкість поширення радіосигналів GPS. А це унеможливлює наші обчислення відстаней до супутників, оскільки вони побудовані на припущенні про те, що швидкість поширення радіохвиль суворо постійна.

Існують два методи, які можна використовувати, щоб зробити помилку мінімальною.

По-перше, ми можемо передбачити, якою буде типова зміна швидкості у звичайний день, за середніх іоносферних умов, а потім запровадити поправку у всі наші виміри. Але, на жаль, не щодня є звичайним.

Інший спосіб полягає у порівнянні швидкостей поширення двох сигналів, що мають різні частоти несучих коливань.

Таким чином, якщо ми порівняємо час поширення двох різночастотних компонентів сигналу GPS, то зможемо з'ясувати, яке уповільнення мало місце. Цей метод коригування досить складний і використовується тільки в найбільш досконалих, так званих двочастотних приймачах GPS.

Після того, як сигнали GPS перетнули дуже високо іоносферу, вони входять в атмосферу, в якій відбуваються всі погодні явища. Водяні пари в атмосфері можуть також впливати на радіосигнали. Помилки за величиною схожі на помилки, викликані іоносферою, але їх майже неможливо скоригувати. На щастя, їх сумарний внесок у похибку розташування значно менше, ніж ширина звичайної вулиці.

Інші види похибок

Яким би точним не був атомний годинник на супутниках, все ж і у них є джерела невеликих похибок. Спеціальні станції стежать за цим годинником і можуть вивірити їх, якщо виявитися хоча б незначний догляд.

Наші приймачі Землі також іноді помиляються. Комп'ютер приймача може округлити математичну операцію, або електричні перешкоди можуть призвести до помилкової обробки псевдовипадкових кодів.

Ще один тип похибок – це помилки «багатопроменеві». Вони виникають, коли сигнали, що передаються з супутника, багаторазово перевідбиваються від навколишніх предметів і поверхонь до того, як потрапляють до приймача.

Усі джерела похибок, які ми досі обговорювали, підсумовуються і надають кожному виміру GPS певну невизначеність.

Геометрія - деякі кути краще за інших

Для досягнення найбільшої точності в хорошому приймачі GPS враховується певний своєрідний геометричний принцип, названий "Geometric Dilution of Precision – GDOP" (геометричний фактор зниження точності).

Суть у тому, що в залежності від взаємного розташування супутників на небі геометричні співвідношення, якими характеризується це розташування, можуть багаторазово збільшувати або зменшувати всі невизначеності, про які ми щойно говорили.

Ми представляли наше місце розташування щодо супутників у вигляді кіл, центри яких поєднані з супутниками. Ну а тепер, коли ми знаємо, що кожен вимір містить у собі і невелику невизначеність, нам слід ці чіткі кола уявити розмитими.

Наявність областей невизначеності означає, що ми більше не можемо вважати, що знаходимося в чітко визначеній точці. Можна сказати лише, що ми десь усередині цієї сумарної сфери невизначеності…

Ось що таке "Геометричний фактор зменшення точності"

Залежно від кута між напрямками на супутники область перетину розмитих кіл (область невизначеності розташування) може бути або акуратним невеликим квадратиком, або сильно розтягнутим і неправильним чотирикутником.

Простіше кажучи, що більший кут між напрямками на супутники, то точніше місцевизначення.

Виходячи з цього, хороші приймачі постачають обчислювальними процедурами, які аналізують відносні положення всіх доступних для спостереження супутників і вибирають із них чотирьох кандидатів, тобто. найкраще розташовані чотири супутники.

Точність GPS

Результуюча похибка GPSвизначається сумою похибок від джерел. Вклад кожного з них варіюється в залежності від атмосферних умов та якості обладнання. Крім того, точність може бути цілеспрямовано знижена Міністерством оборони США внаслідок встановлення на супутниках GPS так званого режиму S/A (Selective Availability - обмежений доступ). Цей режим розроблений для того, щоб не дати можливому противнику тактичної переваги у визначенні розташування за допомогою GPS. Коли і якщо цей режим встановлений, він створює найбільш істотний компонент сумарної похибки GPS.

Таким чином:

Іоносфера і атмосфера Землі викликають затримки сигналу, які можна перерахувати на помилки місцевизначення.

Деякі з цих помилок можуть бути усунені математично та шляхом моделювання.

Інші джерела помилок - це годинник супутників, приймачі, і багатопроменевість.

Чи не найкраще взаємне розташування супутників у небі призводить до збільшення всіх компонентів сумарної похибки місцевизначення.

Глава 6. GPS для користувача системи стеження

Щоб успішно використовувати навігаційну апаратуру, що працює на технології GPSПотрібно розуміти деякі особливості цієї системи.

Система GPS Navstar базується на 24 супутниках, що досить швидко обертаються навколо землі.

GPS є пасивною системою навігації, і аж ніяк не є системою зв'язку. Це означає, що ви приймаєте сигнал супутників системи, але ваша апаратура нічого не передає.

Встановлення антени

Сигнал супутників GPS має частоти 1227 і 1575 ГГц. Що це означає для користувача? Для електромагнітної хвилі такої частоти будуть непрозорими металеві поверхні, деякі пластмаси, дерево, бетон. При цьому скло пропускає сигнал, листя дерев пропускає, але послаблює. Приблизно оцінити проходження сигналу можна, провівши аналогію зі світлом.

Важливо пам'ятати це, вибираючи місце на транспортному засобі, куди встановлюватиметься антена GPS приймача. Оскільки супутники системи можуть знаходитися в будь-якому місці небосхилу, ідеальною є така установка антени, коли з її положення небосвід видно цілком. Антена, що лежить на дошці автомобіля, «побачить» у кращому випадку 2/3 можливих супутників. Так як сигнал GPS буде також екрануватися навколишніми будівлями та деревами, забезпечення найкращого оглядудля антени необхідно.

Якість прийому

Навіть якщо приймач видає координати зі встановленою під склом автомобіля антеною, це не означає, що все добре. Якість визначення координат може бути кращою або гіршою, залежно від набору супутників, з якими працює прилад.

Справа в тому, що для отримання даних про місцезнаходження (місце-визначення) приймач повинен побачити 4 супутники (у гіршому випадку - 3, але помилка при цьому може бути значною). Як правило, на небосхилі їх є набагато більше. Якщо приймач може вибрати з великої кількості прийнятих сигналів кращі, це позитивно позначиться на якості визначення координат. Якщо ж вибору немає, то точність роботи буде важкопередбачуваною.

Увімкнення приймача

Чи відразу після увімкнення GPS приймача почне працювати навігаційна система? На жаль, це негаразд.

Існує два періоди виходу приймача на режим.

У першому - «гарячий старт» - приймач запускається досить швидко, але тільки за умови, що він не працював менше 30 хвилин.

Якщо часу пройшло більше - то запуск приймача займе значно більше часу, до декількох хвилин. Протягом цього часу можуть бути отримані дані про час і швидкість, але не координати. Цей режим називається "Холодним стартом".

Слово «Бездіяв» відноситься не тільки до вимикання харчування, а також до втрати GPS сигналу. Наприклад, годинникова стоянка із включеним приймачем у залізному ангарі викличе необхідність у «холодному старті».

Глава 7. Основні функції GPS-приймачів

Навіть якщо ви маєте намір все літо провалятися на дивані, безвилазно просидіти на дачі або з ранку до ночі кланятися грядкам на своєму городі, все одно не поспішайте стверджувати, що точно знатимете своє місцезнаходження. Різні бувають ситуації.

Якось сусід по дачі вирушив прогулятися лісом. Заблукав, здригнувся, промок, ледь не до пояса провалившись у болото, і години три кружляв по околицях, поки, нарешті, не повернувся з протилежного боку в здертих штанях і поганому настрої. Після чого філософськи зауважив, що зголоднілий за зиму за живою природою городянин, різко розширюючи з настанням літа ареал проживання, потрапляє як би в інший простір, з іншими відстанями та орієнтирами, тому й втрачається. Загалом зробив висновки, згадав, з якого боку росте мох на деревах, як орієнтуватися по сонцю, які особливості розташування мурашників, і через пару днів, прихопивши для впевненості компас, вирушив за грибами і... знову заблукав.

Знаєте, є такі люди, розумні, талановиті, багато в чому обізнані, тільки в чомусь їм зовсім не щастить. Як мій сусід. Чудовий програміст і тонкий поціновувач давньогрецької літератури, він виявився зовсім нездатним орієнтуватися серед «берізок середньої смуги». Небайдужий до здобутків цифрової електроніки, сусід вирішив питання кардинально - перестав спокушати долю і, розсудивши, що з технікою надійніше буде, наступну вилазку благополучно здійснив у компанії з невеликим приладчиком.

Приголомшливі можливості цього електронного пристрою давно відомі туристам, рибалкам і автомобілістам - тим, хто воліє відпочивати далеко від будинку, суєти галасливого міста, задушливої ​​квартири та інших благ цивілізації. Любителі екстремальних подорожей, пара-планеристи та яхтсмени вважають його незамінним у своєму непростому та багатому на пригоди житті. Він не дозволить заблукати, завжди підкаже дорогу та точний час. Що це за чудо-прилад? Навігаційний приймач системи глобального позиціонування (GPS) - невеликий спеціалізований комп'ютер, здатний обчислювати місцезнаходження по радіосигналах, що приймаються з супутника.

GPS спочатку будувалася Міністерством оборони США, але згодом була відкрита для широкого використання в усьому світі (у Росії, до речі, також є своя навігаційна система - ГЛОНАСС, яка поки що не має широкого застосування). Супутників 24 штуки, і в кожен момент часу в будь-якій точці земної кулі (якщо ви не в Гренландії, Антарктиді або на Землі Франца Йосипа, тобто не в приполярних областях) можна приймати сигнали майже половини з них. Радіосигнал слабенький, через щільну крону дерев і всередину будівель майже не проникає, але якщо відкрита хоча б третина неба, приймач «бачить» чотири-п'ять супутників і визначає поточне розташування(широта, довгота та висота над рівнем моря) з точністю до 15 метрів та частотою раз на секунду. Ось, власне, і все його основне завдання. І хоча самі по собі координати мало що скажуть простому користувачевіАле їх накопичення, нескладна обробка та двовимірна візуалізація дають вражаючий ефект.

Припустимо, ви затятий грибник. Запам'ятавши координати точки входу в ліс, можна вже не турбуватися про те, куди вас лісовик заведе. Приймач - поки включений - постійно викреслюватиме на екрані «нитка Аріадни» - весь пройдений шлях, завдяки чому завжди можна повернутися на вихідний рубіж. Крім того, на згадку приймача можна заносити грибні місця і згодом зібрати цілу базу даних. А якщо ви людина заповзятлива, то, поклавши зібрані дані на карту, можна і компакт-диск створити, наприклад «Грибні місця Сонячногірського району разом з кілометровою картою місцевості». Те ж і щодо риболовлі: сітки ні в життя не втратите, місце вчорашнього клювання знайдеться за дві секунди. А якийсь технологічно просунутий рибалка встоїть від покупки, скажімо, такого сидюка: «Заповітні ями Іваньківського водосховища та місця бурхливого клювання ляща». Втім, успіх товару прогнозувати не беруся – не рибалка.

Крім координат, GPS-приймач надає своєму господареві багато корисної інформації. Він з легкістю порахує максимальну та середню швидкість руху, яку ви розвиваєте при ходьбі, бігу, їзді велосипедом або спуску на лижах з гори; допоможе оцінити, чи правильно працює спідометр автомобіля; вкаже сторони світла, покаже напрямок на ціль і приблизний час, через який ви опинитеся там, рухаючись з поточною швидкістю.

Працювати з GPS-приймачем зовсім не важко. Спілкування з ним організовано на основі кількох типових екранів (їх може бути чотири, а може дев'ять). Включаєш прилад, на екрані - небо з видимими супутниками та стовпчасті діаграми рівня сигналу, що приймається. Якщо прилад давно не вмикався, для визначення координат йому знадобиться близько хвилини, а то й більше (так званий холодний старт), інакше дані з'являться на екрані вже через 15-20 секунд (це другий типовий екран приймача). Окремо відображаються дорожні точки (waypoint), курс руху та символічна (або реальна) карта місцевості. Будь-яку точку маршруту можна запам'ятати як дорожню, довільно вибрати вихідний пункт і мету маршруту, повернутися назад вже пройденим шляхом (режим «Trackback»). Модель, що випускаються сьогодні, можна підключати до настільного або кишенькового комп'ютера, що дозволяє завантажувати в приймач електронні карти і точки запланованого маршруту, а також зчитувати по закінченні подорожі пройдену трасу.

Все це базові функції, що є і у найпростіших, і у наворочених пристроїв. Другі відрізняються від перших, як правило, потужнішими картографічними можливостями та додатковими фічами. Наприклад, можуть вбудовуватися: барометричний висотомір, магнітний компас (напрямок на північ у звичайному приймачі визначається тільки при русі по прямій лінії), звуковий сигнал, підтримка картриджів розширення пам'яті, а також розрахунок часу сходу та заходу сонця, ведення календаря, калькулятор мисливця та рибалки .

Додаткові картографічні функції приймачів GPS підвищують його ціну в кілька разів. Так що у виграші виявляються власники кишенькових комп'ютерів: створивши зв'язку GPS-КПК, вони мають можливість користуватися більш потужною та, головне, дешевшою навігаційною системою. Достатньо придбати найпростіший навігатор, а всю обчислювальну роботу покласти на КПК, благо програмного забезпечення та електронних карт для цього достатньо.

Сьогодні GPS-модулі вбудовуються в годинник, мобільні телефони, бортові комп'ютери автомобілів, виконуються як плати розширення для КПК. Розроблено безліч портативних навігаційних приймачів. Є що обрати городянам напередодні літніх відпусток. Не пошкодуйте грошей на це чудовий пристрійадже воно дозволить вам бути господарем становища і впевнено рухатися в будь-якому напрямку.

В даний час існує близько тисячі різних моделей GPS-приймачів, що випускаються більш ніж півтора сотнями компаній. У Росії найбільшу популярність завоювали портативні навігатори Garminта Magellan. Лідерами продажів є приймачі серії Garmin eTrex – новітніх GPS-пристроїв індивідуального використання. Особливості цього сімейства: мала вага (150 г), стильний дизайн, різноманітність моделей у ціновому діапазоні від 170 до 450 доларів. Приймачі іншої групи - GPS II, III, V, StreetPilot, StreetPilot ColorMap - мають широкі картографічні можливості і мають, з одного боку, розширений набір функцій для навігації в автомобілі, з іншого - більшою масою (250-500 р.) і відносно високою вартістю (від 300 до 1200 доларів). Проміжне положення займають навігатори серії GPS 12.

Окремо згадаємо приймачі, призначені для роботи з ноутбуками та КПК. Вони не мають навігаційного екрану і всі сервісні обчислення доводиться виконувати на комп'ютері. Наприклад, Garmin GPS 35, схожий на мишу без кнопок, підключається до комп'ютера через COM- або USB-порт і запитується або від автомобільного прикурювача або від USB-порту. Він комплектується магнітом (для встановлення, наприклад на дах автомобіля) або присосками (на вітрове скло або ілюмінатор). Вага пристрою 125 р., ціна – 250 доларів.

Для деяких КПК випускаються спеціалізовані моделі приймачів GPS. Для Palm V/Vx - це StreetFinder (120 доларів) та Magellan GPS Companion (270 доларів). Останній працює і з Handspring Visor. Розроблені компанією Pharos мініатюрний зовнішній навігатор iGPS-180 (вага всього 68 р.) та iGPS-CF, виконаний у форм-факторі Compact Flash-I, поки що на нашому ринку не помічені.

Крім власне приймачів, є і цілий ряд комбінованих пристроїв, що поєднують функції GPS-навігатора та годинника (Casio ProTrek PRT-2GP), GPS-приймача та GSM-телефону (Benefon ESC!, Benefon Track, Garmin Navtalk II).

Що вибрати?

З огляду на велику різноманітність моделей перед покупкою необхідно чітко усвідомити, навіщо потрібен прилад і скільки грошей не шкода на нього витратити.

Основні навігаційні можливості та експлуатаційні характеристики майже у всіх пристроїв однакові: дванадцять паралельних каналів прийому радіосигналів із супутника, приблизно однаковий час «холодного» (45 с) та «теплого» (10-15 с) старту, та сама точність визначення координат - 15 м. Майже всі моделі можуть підключатися до комп'ютера. Ціна залежить від рівня наданого сервісу.

Так як на вибір найчастіше впливає саме ціна, ми умовно розділимо моделі на п'ять цінових категорій.

До 200 доларів

Найпростіші пристрої: eTrex, GPS 12 та Magellan 300. Два останні випускаються вже кілька років, eTrex – модель відносно нова. GPS 12 трохи легше за своїх побратимів, але за розмірами трохи більше. Magellan і eTrex живляться від двох батарей АА, а GPS 12 - від чотирьох, зате час його безперервної роботи більше. Найдешевший серед них – Magellan (150 доларів). Найкраща якістьдисплея – у eTrex. І у нього ж недолік - відсутня функція прокручування та масштабування вікна маршруту. У 300-го, щоправда, цього вікна немає взагалі. eTrex'ом зручно керувати однією рукою. GPS 12 відрізняється підвищеною міцністю та вологонепроникністю.

До 300 доларів

У цю категорію потрапляють: eTrex Venture, Magellan 315, GPS 12 XL. Їхня особливість - вбудована база даних по містах, тобто набір точок з назвами (звичайно, ще не карта, але вже певна зручність при орієнтуванні).

Venture відрізняється від свого «молодшого брата» додатковою вбудованою пам'яттю, в яку можна завантажувати різні точки (points of interest), наприклад, що поставляються на компакт-дисках Garmin MapSource, і, крім того, має джойстик для переміщення картами та пунктами меню. До GPS 12 XL можна підключити виносну антену.

До цієї групи відноситься eTrex Summit - модель аналогічна eTrex, але з вбудованим барометричним висотоміром і електронним компасом.

До 400 доларів

Типові представники цієї групи - GPS 12СХ, eTrex Legend та eMap. Переваги GPS 12СХ (360 доларів) над XL у тому, що він має дві додаткові кнопки та триколірний екран. Головна особливість eMap та eTrex – наявність додаткової пам'яті, в яку можна завантажувати повноцінні векторні карти. Legend має 8 Мбайт пам'яті, eMap – роз'єм для спеціальних картриджів флеш-пам'яті. Карти можуть завантажуватися з компакт-дисків серії MapSource. Є у продажу та спеціально підготовлені електронні карти Росії. До eMap можна підключити зовнішню антену. Через низьку вологозахищеність, проте, використовувати цю модель рекомендується лише автолюбителям.

До 500 доларів

У цьому ціновому діапазоні розглянемо три прилади - eTrex Vista та GPS III+ та StreetPilot.

Vista - найнавороченіший приймач у серії eTrex: джойстик, що управляє, вбудований висотомір і компас. Для завантажуваних карток передбачена внутрішня пам'ять ємністю 24 Мбайт. GPS III+ має вбудовану 5-мильну карту світу, яку можна поповнювати даними з MapSource, а також антену, що знімається. Оригінальна форма корпусу GPS III+ (трикутна призма) дозволяє орієнтувати екран горизонтально або вертикально, а крім того, робить прилад зручним і для носіння в руці, і для розміщення на торпеді автомобіля. StreetPilot позиціонується як суто автомобільний приймач, він включає докладну базову карту (аж до основних вулиць міст) Північної Америки, підтримує роботу з флеш-пам'яттю, має три рівні бурштинового підсвічування.

Більше 500 доларів

GPS V - помітно дорожча ($650) модель, що йде на зміну III+. Новий навігатор відрізняється від попередника розширеним набором функцій для навігації в автомобілі.

Основна перевага приймача StreetPilot ColorMap – 16-колірний дисплей підвищеної чіткості та покращена базова карта. Ну і для найкрутіших – модель StreetPilot III. Ціна – $1200, додаткові можливості: автоматичний розрахунок маршруту від вихідної точки до місця призначення; голосовий суфлер, що веде за маршрутом; само собою зрозуміло, кольоровий екран і найдокладніші карти (на жаль, лише Штатів).

Карти та програмне забезпечення

Для завантаження GPS-приймачів картографічної інформації компанія Garmin пропонує серію програмних продуктів MapSource, що включають електронні карти декількох рівнів деталізації і програмну оболонку для десктопу. Детальні картискладені лише для Північної Америки, Європи та Австралії. Східна Європа та Росія представлена ​​поверхово. Наприклад, Москва складається з МКАД, Садового кільця та кількох основних трас усередині міста, точність промальовування кільцевої автодороги приблизно 2 км. Серед продуктів Garmin – карта світу, міста Європи, топографічна карта США, навігатор по містах Австралії та навіть «Рибні місця Америки» (Fishing Hot Spots). Ціна компакт-дисків – від 50 до 110 доларів. Дані неможливо змінити, ні доповнити.

Існують і електронні карти Росії. Вони, як правило, створюються та поширюються компаніями, які торгують навігаційним обладнанням. Карти не дешеві, наприклад, двокілометрівка Московської області з картою Москви до будинку та планами міст Підмосков'я обійдеться у $95. Карта Росії в масштабі 1:1000000 – $200.

У власників кишенькових комп'ютерів вибір ширший. Їм достатньо придбати найпростіший навігатор та інтерфейсний кабель до КПК, а потім звернутися до будь-якої пошуковій машині, знайти та випробувати в роботі електронні карти та софт, що підтримує роботу КПК з GPS-приймачем. У Мережі є і програми, призначені тільки для навігації (наприклад, LaserMap, PocketStreet, «ПалмГІС GPS»), і програми, що дозволяють додатково до навігаційних функцій самостійно готувати карти і розробляти маршрути (наприклад, Garmap або улюблений туристами OziExplorer).

Мультиплексний

Мультиплексний приймач має лише один канал. Одночасно він приймає сигнали лише одного супутника, перемикаючись між кількома доступними. Такі приймачі краще працюють відкритому просторі, т.к. сигнал легко може бути втрачений через будівлі або інші перешкоди. Мультиплексні приймачі вже практично не використовуються.

Паралельний

Паралельний приймач має кілька каналів (зазвичай – 12), за допомогою яких може одночасно приймати сигнали від кількох супутників. Такий приймач набагато краще "тримає" сигнали супутників і точніше визначає координати. Якщо ви плануєте використовувати GPS в великому містіабо горах, ваш вибір – паралельний приймач.

Антена

Зовнішня антена типу «чотиризахідна спіраль» є спіральною котушкою в пластиковому корпусі, винесеною з корпусу приймача. Така антена найбільше пристосована до прийому сигналів супутників, розташованих біля горизонту, і гірше приймає сигнали супутників зверху. Зазвичай ця антена є знімною, замість неї можна підключити виносну антену, розташувавши її, наприклад, на даху автомобіля, для якіснішого прийому.

Патч-антена

Патч-антена - плоска антена, вбудована у корпус приймача. На противагу зовнішньої, вона більш пристосована для прийому сигналів супутників угорі і гірше приймає сигнали супутників, розташованих біля горизонту.

Джерело живлення

Більшість портативних GPS приймачів працюють від батарей. Це і забезпечує їхню портативність. При виборі навігатора зверніть увагу на тип і кількість батарей, що використовуються, тривалість їх роботи.

Зовнішнє джерело

Багато портативних GPS приймачів мають можливість підключення зовнішнього джерела живлення. Це зручно, наприклад, якщо ви збираєтеся весь день їхати в машині GPS приймачем і не хочете витрачати батарейки. Автомобільні, морські та авіаційні GPS, що вбудовуються в панель приладів, живляться від зовнішнього джерела

Дисплей

Всі приймачі GPS відображають інформацію на РК-дисплеї. Варіанти: 2 кольори чи 4 градації сірого.

На кольоровому дисплеї набагато легше читаються карти, ніж на звичайному екраніз градаціями сірого. Однак, кольорові РК-дисплеї споживають набагато більше електроенергії, відповідно батарейки сідають швидше.

Вбудована картка

Більшість приймачів GPS відображають вашу довготу, широту і висоту, але вони не зможуть показати ваше положення на детальній карті. Перед покупкою приймача ви повинні визначити який вид карт підходить вам найбільше і переконається, що вибраний приймач підтримує ці карти. Багато приймачів GPS вже містять загальну карту світу (базова карта), але на ній відображені тільки великі міста, дороги і ділянки води. Деякі навігатори можуть зберігати в пам'яті якісніші карти або дозволяють завантажувати необхідні карти.

Карти пам'яті

Деякі навігатори дозволяють використовувати спеціальні картриджі (флеш-карти) з більш детальними картами районів.

Деякі GPS приймачі дозволяють завантажувати собі на згадку векторні карти з комп'ютера.

Дорожні точки

Ви можете зберігати в пам'яті навігатора кілька (500 і більше) дорожніх точок - на ходу або задаючи їх координати по карті - і складати з них маршрути. Ваш GPS зможе провести вас вздовж цього маршруту від точки до точки. Ви також можете спланувати маршрути по паперовій карті, зберегти всю інформацію в навігаторі та ходити на місцевості за складеним маршрутом.

Запис треку (Track Log)

GPS приймачі з такою функцією можуть записувати трек (шлях), яким ви рухаєтеся. Ця функція стане в нагоді, якщо ви заблукали або хочете зберегти пройдений трек, щоб пройти його коли-небудь ще раз. Також по треку можна визначити, наскільки далеко ви пройшли маршрутом.

Пам'ять

Якщо ви плануєте активно використовувати планування маршрутів і запис треків, ви повинні вибирати GPS з достатнім обсягом пам'яті. Продумайте, скільки може знадобитися точок і виберіть відповідний навігатор. Також переконайтеся, що GPS не зітре ваші дані під час заміни батарейок. Останні моделі навігаторів мають енергонезалежну пам'ять для зберігання точок, треків та маршрутів.

Роз'єм даних

Одним із шляхів, побачити своє положення на детальній карті місцевості, є підключення навігатора до комп'ютера (настільного, портативного або КПК). Роз'єм даних дозволяє сполучати GPS з великою кількістю програмного забезпечення. У зв'язку з обмеженістю пам'яті приймача ця функція то, можливо дуже корисна, т.к. дозволяє зберегти на ПК практично не обмежений обсяг даних (крапки, треки, маршрути).

Час сходу/заходу Сонця

Деякі GPS приймачі можуть відобразити час сходу/заходу Сонця у будь-якій точці. Це дозволить вам так спланувати маршрут, щоб ви не мандрували в темряві. Корисно для скелелазів, моряків, пілотів тощо.

Одометр

У більшості сучасних навігаторів є одометр, який дозволяє контролювати пройдену відстань. Як і одометр в автомобілі, цей у деяких випадках може бути корисним.

Спідометр

Більшість приймачів GPS можуть показувати швидкість вашого руху. Це корисно знати для розрахунку тривалості шляху за поточної швидкості. Приймачі, що мають спідометр, можуть видати вам такі параметри як ETA (Estimated Time of Arrival - приблизний час, що залишився до прибуття в задану точку) та ETE (Estimated Time Enroute - приблизний час доби після прибуття в задану точку).

Одиниці виміру

Переконайтеся, що приймач може відображати параметри в одиницях, які вам потрібні. Наприклад, якщо вам потрібно GPS для навігації на морі, вам знадобиться навігатор, що відображає дані в морських милях. Іншим варіантом є вибіркове налаштування відображення одиниць: наприклад, висота у футах, відстань у кілометрах.

Індикатор точності

Більшість GPS приймачів можуть попереджати вас про погіршення точності визначення координат. Це може статися через поганий прийом сигналів супутників або несправності навігатора.

Диференціальний GPS

Диференціальний GPS - технологія, що використовує другий приймач GPS, для коригування сигналів супутників. Цей приймач встановлюється в точці з відомими координатами, формує коригувальні сигнали і передає їх в ефір. Ці сигнали, разом із сигналами супутників, приймає GPS користувача.

Вбудована база даних

GPS приймачі, розроблені спеціально для авіації чи морської навігації, можуть мати у пам'яті подорожні точки, маркери. Такі бази містять дані щодо аеропортів, портів тощо.

Поворотний екран

Деякі GPS приймачі мають можливість повертати зображення на своєму екрані. Ця функція може бути корисною при одночасному використанні GPS в автомобілі/літаку (горизонтальне положення) і в руках (вертикальне положення).

Користувальницькі поля колійного комп'ютера

Приймачі з такою функцією дозволяють зручніше отримувати дорожню інформацію. Ви можете налаштувати поля дорожнього комп'ютера на одночасне виведення саме тих даних, які вам потрібні в даний момент.

Водозахищеність

Якщо ви будете використовувати GPS на риболовлі, полюванні або в піших походах, вибирайте приймач із гарною водозахищеністю. Деякі приймачі мають запаяний корпус, вони добре захищені від впливу вологи і можуть бути у воді деякий час. Інші навігатори мають лише ущільнені шви і можуть захиститися тільки від дощу. Подумайте, за яких умов передбачається експлуатувати приймач і зробіть правильний вибір.

Багатьох бажаючих придбати GPS навігатор лякає уявна складність приладу. Я спробую показати, що все досить просто і навіть не русифікований прилад дуже легкий в експлуатації. Принцип його роботи досить зрозумілий: отримуючи сигнали від супутників (мінімум трьох), він розраховує географічні координати розташування на поверхні Землі. Решта - це похідні від цієї основної функції, тобто. - запам'ятовування точок (місцеположень), запис траєкторії руху (пройдений шлях), створення маршрутів (рух за збереженими у пам'яті точками). Також апарат може мати різні додаткові утиліти - час сходу та заходу сонця та місяця у будь-якій точці земної кулі, розрахунок середньої швидкості руху за певний проміжок часу та багато іншого. Виходячи з базових функцій(сигнал від супутників, навігація по певних точках, місцезнаходження на карті та додаткова інформація) будується інтерфейс приладу.

Усі ручні прилади мають загальну схемувиведення інформації - т.зв. сторінки. Зазвичай цих сторінок чотири:

Сторінка «Інформація про супутників»

Малюнок зліва показує, що упізнані супутники відсутні, і поточні координати не визначені; на центральному малюнку зображено процес сканування і правому - кінцева картина після фіксації необхідної кількості супутників, визначення діючої у цій місцевості системи позиціонування (GPS чи WAAS) і тривимірних координат.

Сторінка «Навігація»

На цій сторінці знаходиться схематичне зображення лімба компаса, стрілки якого показують не тільки напрямок руху, а й напрямок до обраної дорожньої точки. Коли вибрано режим проходження до дорожньої точки, навігаційний екран виглядає як на малюнку, наведеному нижче.

Сторінка «Карта»

На цьому екрані ваш курс і маршрут відображається на фоні спрощеної карти місцевості, на якій ви зараз перебуваєте. За промовчанням північний напрямок завжди знаходиться у верхній частині екрана (значення за замовчуванням можуть бути змінені, наприклад верх екрана буде напрямком вашого руху). Якщо ви слідуєте до заданої дорожньої точки, на карті також відобразиться ваше початкове, поточне, кінцеве положення та лінія курсу вздовж якої ви слідуєте.

Мерехтливий покажчик у центрі екрана вказує ваші поточні координати і спрямований у бік кінцевої дорожньої точки. Пройдений маршрут зображується суцільною лінією. Вибраний масштаб карти можна побачити в нижній лівій частині екрана. Наприклад, масштаб 4000 миль означає, що відстань між правою та лівою межами карти дорівнює 4000 миль. Кнопками ZIN та ZOUT можна керувати масштабуванням. Діапазон зміни масштабу становить 0.05 – 4000 миль. Всі апарати мають метричну систему і замість відстані та масштабу за милі, можна встановити кілометри або, для використання на морі, морські милі.

Якщо прилад не передбачає використання топографічних карт, то на екрані замість карти буде просто чиста поверхня, на якій буде видно ваше місце розташування та всі збережені вами дорожні точки, маршрути та треки (пройдений шлях). Т. е. ви все одно легко зможете орієнтуватися на місцевості, відзначаючи орієнтири по ходу свого руху.

Сторінка «Позиціювання»

Ця сторінка відображає детальну інформацію про поточне положення курсору. Тут ви можете визначити свою широту, довготу, висоту над рівнем моря, час руху, швидкість та інші корисні дані.

Як видно з вищевикладеного, прилад сконструйований досить зрозуміло навіть для користувача-початківця. У будь-якому випадку, як і з іншими електронними приладами, потрібен час для детального ознайомлення з їх можливостями. Дуже корисно уважно читати інструкцію. Як показує практика, більшість користувачів інструкцію практично не читають і, у разі виникнення проблем, звертаються до продавця, в той час як проблеми і не існує, є просто недостатня ознайомленість з приладом.

Глава 8. Точність системи стеження

При звичайному використанні системи стеження ні абонент, ні оператор не бачать координат об'єкта, що спостерігається в числовому поданні. Все, що доступне людині, яка сидить у диспетчерському центрі - це положення значка щодо об'єктів електронної карти. Плюс - деякі дані про потрапляння мобільного терміналу до певних зон.

Як наслідок – недостатньо сказати, що точність системи становить, скажімо, 50 метрів. Це не дасть жодної корисної інформації користувачеві, але буде благодатним ґрунтом для спекуляцій при порівнянні систем.

Чисельно - і те, досить умовно - може бути виражена лише точність роботи компонента GPS. Чому умовно? Треба чітко розуміти, що ця величина – імовірнісна. Тобто, якщо ми візьмемо коло радіусом 100 метрів, GPS приймач і станемо в центр кола, то один із тисячі вимірювань, зроблених приймачем, дасть координати поза цим кругом. Як розподіляться інші точки? Більшість їх потрапить у 40-метрове коло. Шанс отримати координати, які не впишуться в зону з діаметром 300 метрів у нормальних умовах, дуже малий.

У математиці висловлювання ймовірнісних величин існують певні поняття. На жаль, у рекламі та в законодавстві використовуються не вони, а набагато туманніші формулювання. Тобто, точність, що заявляється, в 30 метрів не дасть вам ніякого уявлення про те, скільки з 1000 вимірювань вкладуться в 30-ти метрове коло.

Російське законодавство змушує виробників спеціально «загрубувати» точність визначення приймачів GPS. Робота з незагрубленим обладнанням може здійснюватись лише за наявності спеціальної ліцензії. Тому, купуючи обладнання для системи стеження, необхідно, щоб продавець мав усі необхідні сертифікати на нього. Число "100 м" наведене в посібнику користувача, може трактуватися по-різному і зовсім не означає, що точність апаратури відповідає законам РФ.

Лабораторні умови це одне, але практично втручаються ще кілька чинників. Якби GPS навігатор міг приймати сигнал зі всіх супутників системи, що зійшли над горизонтом - все було б просто, вибираємо з них ті 4, у яких сигнал потужніший і розташування (геометрія сузір'я) оптимальніше і визначаємося.

У реальній ситуації «поле зору» приймача обмежують дерева, будинки, дах автомобіля – виберіть потрібне по ситуації. І з 8-12 залишаються видимими у кращому разі 3-6 супутників. Відповідно, рівень сигналів, що приймаються, не кращий, геометрія сузір'я теж і точність падає. Наскільки? Іноді – незначно, іноді – у рази.

Щоправда, технічний прогрес тут очевидний: деякі екземпляри сучасних приймачів вже здатні працювати в приміщеннях (біля вікон), що ще три роки тому здавалося просто неможливим.

Другий компонент акуратності відображення положення мобільного об'єкта є електрона карта. Тут все ще складніше, тому що постачальники карток скромничають, наводячи технічні параметри своєї продукції. Та й не дивно: на серйозній карті кількість об'єктів вимірюється десятками, а то й сотнями тисяч. Перевірити кожен із них фізично неможливо, доводиться, загалом, довіряти вихідним матеріалам. Карта прив'язується за кількома десятками крапок.

Для застосування в системі стеження можна вважати достатньою карту, координати об'єктів якої відхиляються від реальних трохи більше 5-10 метрів. Інакше дуже високий шанс побачити, як автомобіль їде дахами будинків.

Все це слід зважати, визначаючи параметри контрольованої зони. Якщо перевірка попадання в задану область проводиться на контролері і вихідні дані вводяться в числовому вигляді, то мінімальний радіус повинен становити 20 метрів, а рекомендований - 50. Якщо ж зона вказується на зображенні карти, то радіус повинен дорівнювати 50-100 метрів і більше.

Звичайно, все вищесказане стосується виключно систем загального застосування. Існують високоточні системи, що використовують спеціальні засоби навігації, що забезпечують точність 0,5-1,5 метра. Тут вже стає можливим прецизійний контроль за взаємним розташуванням різних об'єктів. Відповідно, значно суворішими стають вимоги до електронної карти.

Яку апаратуру використати?

На даний момент виділилося два великі класи обладнання: апарати, що носяться, і автомобільні модулі.

Чіткої межі застосування між ними немає. Якщо говорити точніше, то, звичайно, тягати з собою автомобільний контролер (та ще й акумулятор до нього) ніхто не стане, але поставити на приладову дошку апарат можна цілком (більше того, так часто і роблять, оскільки цей клас приладів дешевше). тим більше, що всі вони передбачають підключення зовнішніх антен.

Носімі апарати

Під апаратами ми розуміємо пристрої, які зручно взяти з собою і які можуть протриматися без підзарядки хоча б кілька годин (при працюючих системах зв'язку і навігації).

Першими з них з'явилися телефони з GPS приймачами Benefon. Для чудового журналу Комп'ютера мною був написаний огляд телефону Benefon ESC!, але для використання в системах стеження більше підходить з ряду причин (не остання тривалість роботи від одного заряду акумулятора) Benefon Track.

Зараз компанія Garmin готує до випуску свій апарат – NavTalk. Поки що не зовсім зрозуміло, наскільки добре він працюватиме в системі стеження.

Автомобільні апарати

Зазвичай, вони призначені для стаціонарного монтажу в автомобіль. Часто їх використовують у протиугінних системах, тому питання прихованої установки особливо важливе.

Різновидів таких апаратів з'являється дедалі більше. Але більша їх частина через деякий час зникає.

Досить впевнено тримається на ринку компанія Falcom. Їхній бестселер A2D вже давно завоював вдячність серед постачальників систем стеження.

Декілька компаній користуючись можливістю змінювати вбудоване програмне забезпечення контролерів Falcom випустили свої версії прошивок для нього, що істотно розширюють можливості застосування контролера і деякі недоліки фірмового ПЗ Falcom GPS/Alarm, що виправляють.

До недоліків серії Falcom можна віднести тільки пластмасовий корпус (втім, високоміцний пластик) і не дуже підходящий для наших зим температурний діапазон.

Існують також вітчизняні розробки автомобільних контролерів, проте поки що не вдалося зібрати достатню статистику щодо надійності їхньої роботи (при великій кількості негативних відгуків на окремі моделі), тому рекомендуємо не вірити рекламі виробників, а звернутися за відгуками до тих, хто цими контролерами реально користується.

Стаціонарно встановлювана апаратура обов'язково вимагає використання зовнішніх GPS і бажано GSM антен. Але це не обов'язково означає, що на даху вашого автомобіля будуть стирчати два штирі. Зараз існує безліч поєднаних антен, які можна встановлювати під скло автомобіля або вбудовувати в дах. Антена має окремі висновки для підключення GPS та GSM апаратури та, як правило, комплектується кабелями триметрової довжини.

Більшість компаній (таких, як Центр телекомунікаційних рішень), що займаються встановленням апаратури стеження і, як наслідок, антен, відмовляють клієнтів від встановлення антен під скло. Пов'язано це з низьким коефіцієнтом посилення таких пристроїв, що призводить до послаблення сигналу супутників (для GSM сигналу ситуація не така важка).

Звичайно, різниця як робота не настільки істотна, щоб про такі антени просто забути. Існують ситуації, коли не можна порушувати цілісність даху автомобіля, наприклад, при тимчасовій установці обладнання. В цьому випадку може застосовуватися лише антена, що кріпиться під скло.

Необхідно також знати, як і антени зовнішнього кріплення різняться якісно.

Підключає клієнт куплену на ринку антену (відомої фірми) до GPS/GSM модуля (іншої відомої фірми). Набір не працює. Перевіряємо – модуль працює. Іде у фірму, де купував антену – антена працює. Результат: довелося купувати ще одну антену.

Мораль: якщо хочеться заощадити на купівлі готового комплекту у фахівців, необхідно хоча б отримати консультацію щодо сумісності обладнання у тих, хто професійно займається GPS і GSM технікою, наприклад, ЦТР, ПРИН, РЕК.

Існує також маса тонкощів, що стосуються установки антен (та й самих контролерів) в автомобілі. Монтажники, здатні встановлювати складні електронні сигналізації, можуть знати, наприклад, що ВЧ кабелі (GPS антени, наприклад) не можна згинати менше певного радіуса. Якщо ви маєте введення в експлуатацію великої кількості контролерів, а доручати цю роботу установчому центру здається нерентабельним, то обов'язково варто провести навчання власної бригади в такому центрі. Порахуйте: один контролер, що вийшов з ладу, зводить всю економію нанівець.

Розділ 9. Як «це» працює

GPS (Global Postioning System, кодова назва - NAVSTAR) - супутникова система, розроблена та обслуговується Міністерством Оборони США. Надає можливість точного визначення свого місця розташування на земній поверхні абонентам з GPS-приймачами. При розробці системи передусім передбачалося, зрозуміло, її військове використання, проте побутова складова застосування GPS-навігаторів стала настільки популярною, що у травні 2000 р. рішенням президента США було знято всі перешкоди (т.зв. Selective Availability - селективний доступ), які насамперед навмисно вводилися у свідчення супутників для заниження точності визначення координат побутовими (не військовими) пристроями. До цієї події, точність приймача не перевищувала ±100 м 95% часу роботи і лише в 5% часу, що залишилися, приймач працював «на повну потужність».

Щоб приймач міг визначати координати, він, очевидно, повинен мати можливість «бачити» небо - тобто. у приміщенні система працювати не буде. Сучасні приймачі, зазвичай, все 12-канальные (тобто. дозволяють відстежувати до 12 супутників одночасно) і мають схожі інші властивості, розрізняючись, переважно, наявністю чи відсутністю вбудованих картографічних можливостей.

Процес визначення координат приймачем виглядає приблизно так: при включенні приймача після досить довгої перерви (т.зв. «холодний старт»), приймач починає приймати сигнал із супутників і визначати, які супутники з усієї угруповання доступні з цього місця розташування. Група супутників, що у цій точці називається «альманахом». Після вимкнення приймач деякий час тримає в пам'яті останній альманах і у разі повторного включення після короткочасної перерви час фіксації приймача істотно зростає («гарячий старт»).

Приймач, отримуючи з супутників точний час (що останні чітко синхронізують між собою), за затримками обчислює фізичні відстані до них (швидкість поширення радіохвилі відома). Маючи на увазі три або більше супутника, приймач, методом тріангуляції, очевидно, отримує можливість визначити своє точне положення в 2D-просторі. Маючи на увазі чотири або більше супутника, приймач може також визначити і висоту абонента над рівнем моря, яка, щоправда, обчислюється з більшою похибкою, ніж координати на земній поверхні.

Очевидно, що чим більше супутників приймач може опитати і чим більше рознесені ці супутники на небесній півсфері, тим точнішими будуть його свідчення. На даний момент (після скасування Сполученими Штатами SA), точність визначення координат БУДЬ-ЯКИМИ GPS-приймачами за нормальних умов становить не більше 5-15 метрів.

Як підключити GPS-приймач до Палму (і які приймачі можна підключити)

На жаль, як правило, картографічних можливостей, які може надати сучасний GPS-приймач, буває недостатньо для повноцінного та зручного використання всіх можливостей, які може надати користувачеві система GPS. Особливо пригнічує ситуація з російськими картами, які представлені у приймачах особливо убого. Можливість завантаження власних карту більшості приймачів також відсутній через закритість форматів карт майже всіма виробниками GPS-навігаторів, а про регулярні оновлення існуючих карт залишається тільки мріяти. Вихід автору подається у підключенні до приймача незалежного інтелектуального пристрою, який матиме можливість виконувати ці, а також безліч інших корисних функцій.

Для того, щоб здійснити зв'язок PalmGPS, перш за все потрібно перевірити, що ваш приймач має серійний порт для зв'язку з комп'ютером (як правило, багато сучасних приймачів його мають), що цей приймач має можливість віддавати дані, використовуючи протоколи NMEA-0182, -0183 або EarthMate (proprietary протокол фірми DeLorme для своїх однойменних приймачів EarthMate).

Для здійснення фізичного підключення необхідні, очевидно, роз'єм для GPS-приймача, роз'єм для Palm'a і цю справу необхідно скомпонувати, враховуючи особливості контактного розведення конкретного приймача і Палма. Спосіб простіше - зазвичай завжди можна дістати шнур для підключення приймача до серійного порту комп'ютера (у виробника, або, якщо приймач виробництва таких відомих фірм, як Garmin, Magellan і деяких інших, від сторонніх виробників кабелів). Також, як правило, не важко дістати шнур для підключення до комп'ютера і Палма. При з'єднанні цих шнурів, потрібно не забувати про нуль-модемну сутність обох з вищеназваних кабелів, а також те, що кінцеве з'єднання Palm-GPS має також вийде нуль-модемним (через Palm і GPS - суть DTE-пристрою). Таким чином, крім цих двох кабелів, нам також знадобиться нуль-модемний перехідник/кабель, яким ми розгорнемо один з них.

Для роботи з GPS-приймачами програмне забезпечення, існуюче на даний момент для платформи Palm, можна розділити на три категорії:

Програмне забезпечення для роботи з растровими картками

Програмне забезпечення для роботи з векторними картками

Сервісне програмне забезпечення

Розглянемо докладніше кожну із категорій.

Програмне забезпечення для роботи з растровими картками

Вибір невеликий – продукти фірми GPS-Pilot – Atlas, Tracker, Fly. У всі три програми карти закачуються програмою Cartographer, якою можна задати як бажану кольоровість карти, що отримується, так і координати кутових точок конвертованого шматка карти для прив'язки її ще при конвертації. Якщо цього не зробити при конвертації, то після прив'язку можна здійснити вже на Palm'e (за двома точками та напрямком на північ).

GPS-Atlas призначений для простого орієнтування на карті. Як було згадано раніше, растрова карта конвертується в Атласівський формат програмою Cartographer. Розташування відзначається стрілочкою по центру екрана, а карта щодо цього центру переміщається. Якщо відсканувати одну й ту саму карту в декількох масштабах, і прив'язати кожен з них, то натискання кнопки скролінгу вгору/вниз Атлас буде перемикатися між масштабами. Така можливість стає виключно корисною при виготовленні, наприклад, збільшених карт селищ, разом з дрібно-масштабними картами доріг даної області.

Над власне робочим екраном, поміщається службова шапка, що показує кількість «спійманих» супутників, швидкість руху, масштаб карти тощо. Картинка справа показує інший можливий робочий екран цієї програми, де детально відображається швидкість, координати, напрям руху, висота над рівнем моря, etc. Тут же вибирається протокол, яким спілкуватимуться приймач і Atlas.

Нижче показано налаштування Atlas'а (де, зокрема, можна поставити галку, щоб Палм сам по собі не вимикався, коли працює Atlas), екран визначення нової «точки»-орієнтира, якій можна дати ім'я та визначити її координати (або отримати їх із приймача). Такі точки відображатимуться на карті і вони необхідні в разі прив'язки карти на ходу.

GPS-Tracker відрізняється від Atlas'a насамперед можливістю прокладання маршрутів. Завантажені в Палм карти будуть доступні в обох програмах відразу. Екрани налаштувань, калібрування, визначення нових точок в обох програмах також ідентичні. Єдина відмінність - постійний запис маршруту, який потім можна з комфортом проходити у зворотному напрямку.

GPS-Fly – продукт специфічний і призначений насамперед для пілотів літаків та інших літальних апаратів.

Програмне забезпечення для роботи з векторними картками

На перший погляд тут вибір більший, але при більш уважному розгляді стає зрозуміло, що і тут доведеться зупинитися лише на одному продукті - це програма HandMap від Evolutionary Software. Причина - закритість форматів карт в інших програмах і політика, коли карти готуються і продаються виключно самим розробником. HandMap у цьому плані влаштований дещо мудріше – продається лише оболонка, а карти можна робити самому. У зв'язку з чим вже існують принаймні дві карти для російських міст – Москви та Санкт-Петербурга.

Нижче показано карту м. Москви. Стрілка, що показує поточне місцезнаходження та напрямок руху, з'являється за наявності встановленого модуля GPS-Tracker (що йде в комплекті Professinal версії цього продукту). В інформаційному вікні внизу екрана відображається швидкість руху, напрямок руху та висота над рівнем моря. На жаль, формат карток не передбачає використання міжнародних кодувань, тому всі назви об'єктів набрані латиницею.

Сервісне програмне забезпечення

Особисто я зупинив свій вибір на двох фріварних утилітах, які досить активно використовую при навігації. Перша утиліта називається TZ-GPS і єдина її функція - зображення «неба» із зафіксованими точками-супутниками, і навіть інформації, одержуваної із супутників - тобто. точного часу, обчислених приймачем координат, швидкості руху у вузлах тощо. Зручна на початку роботи з системою для того, щоб точно зрозуміти, скільки супутників «піймалося» і коли завершився процес фіксації приймача на координатах.

Друга утиліта - NMEA-Monitor призначена для відображення в реальному часі всієї службової інформації, що отримується із супутників у режимі он-лайн. Зручна для з'ясування причин надто тривалого процесу пошуку супутників.

Переваги та недоліки використання цієї зв'язки

Переваги: довгий час роботи від батарей Palm'a та наявність досить якісно продуманого та опрацьованого різноманітного програмного забезпечення для цілей GPS-навігації під цю платформу, робить цю зв'язку практично ідеальною. комплексним рішенням. Відсутність кольору здається незручністю лише на перший погляд, зате за рахунок цього ми сильно виграємо в тривалому часі роботи від батарей, малих розмірах карт (векторна карти Москви - всього 200 Kb).

Недоліки: все те ж відсутність кольору, а точніше такий побічний ефект відсутності кольоровості екрану: його рідкокристалічна структура робить практично неможливою тривалу роботу з пристроєм на сильному морозі - екран замерзає. Ще проблема такого ж плану - неприємна робота Li-Ion акумуляторів (Palm V, Vx, Sony Clie, etc.) на тому ж морозі. Але, в принципі, постійне користування GPS-навігацією в походах і не потрібне - тому пристрої можна тримати поряд з тілом у теплі, а діставати тільки для того, щоб переглянути своє місцезнаходження або відзначити чергову точку на маршруті. Використання ж зв'язки в салонах автомобілів або просто в теплі, більш ніж зручною.

Супутникові приймачі міцно зміцнилися у списках обов'язкового обладнання для геодезичних розвідок та кадастрових робіт, тому варто розібратися в їхньому призначенні та особливостях. У цій статті ми пояснимо принцип дії GPS приймачів (система ГЛОНАС працює аналогічно), як вони допомагають у геодезичних роботах, а також відмінності від звичайних GPS модулів на телефонах та навігаторах.

Що являє собою GPS?

Абревіатура GPS розшифровується як Global Positioning System, що означає "Система глобального позиціонування". Спочатку цю систему розробляли військові армії США. Але з часом "пішла в народ", де знайшлося для неї безліч мирних застосувань.

GPS складається з 24-х штучних супутниківЗемлі сімейства NAVSTAR, перший з яких вирушив на орбіту ще 1978 року. Саме така кількість супутників потрібна для забезпечення працездатності системи навігації. На борту кожного з них знаходиться працюючий на частоті 1575,42 МГц і 1227,6 МГц передавач потужністю 50 Вт передавальний пучок даних на Землю та атомний годинник, що забезпечує постійну абсолютну координацію всієї групи.

У систему входять і супутникові приймачі. Їх може бути безліч. Як найпростіших, встановлених у навігаторах, так і технічно складних, що знаходяться в геодезичному та іншому високоточному обладнанні. Завдання приймачів вловити та записати дані, що приймаються від супутникових передавачів.

Завдання GPS вимірювань

Основне завдання, яке в геодезії вирішується за допомогою GPS, - це . Використовується система й у великомасштабних , при , у кадастрових роботах ( , ) задля забезпечення прив'язки геодезичних вимірів щодо пунктів геодезичної державної мережі (ГГС).

Важливим питанням є вибір пунктів ДМР, до яких прив'язуватиметься опорна геодезична мережа. Дослідження показали, що варто віддавати перевагу пунктам більше високого класу, розташованому на відстані 5–15 км від промислових об'єктів, щоб унеможливити вплив техногенних факторів.

Принцип роботи GPS приймачів

Маючи у своєму розпорядженні GPS-приймач, будь-який користувач на Землі може отримати орбітальні координати за добу всіх супутників, час з точністю до наносекунди, поточну дату і точний час відправлення повідомлення. Таку інформацію надсилає кожен супутник. GPS-приймач розраховує відстань до нього, а при отриманні інформації від кількох супутників - їх взаємне розташування, а також власні координати.

Щоб визначити просто становище на місцевості (широту та довготу), потрібно зловити сигнал мінімум трьох супутників, а якщо потрібна ще й висота над рівнем моря – мінімум чотирьох. Це стосується будь-яких супутникових приймачів. Звичайно, чим більше сигналів ловить приймач, тим точніше і швидше визначається його місцезнаходження.

Принцип визначення координат приймача досить простий. Вони виходять шляхом зворотних засічок від передавачів супутників. Про все по порядку. Передавач і приймач мають високоточний годинник. У супутнику вони атомні з похибкою 109 секунди/рік. У приймачах годинник простий, але теж набагато точніше наручний. Передавач надсилає кодований сигнал з даними про час передачі, свою орбіту і координати і багато іншого. Сигнал зі швидкістю світла досягає приймача та обробляється ним. Час передачі та прийому відрізняється на незначну величину, але саме за цими даними можна визначити відстань до супутника. Тому і годинник має бути дуже точним. Відстань є швидкість помножена на якийсь час. Перемноживши швидкість світла і час проходження сигналу визначається просторова засічка. І так відбувається зі всіма супутниковими сигналами.

Виходить, що у кожний момент часу приймач отримує одночасно сигнали від кількох супутників і визначає своє місце розташування щодо них. Зрозуміло, що супутники постійно рухаються різними орбітами, і приймач не стоїть дома. Облік цих та інших факторів лягає на обчислювальну міць приймача та наземних центрів управління системою.

Різниця в GPS приймачах геодезичних та звичайних

Спочатку необхідно трохи розповісти про сигнали, які передають супутники. Насправді сигнали передаються в закодованому вигляді двох модульованих частотах, названих вище. Навігаційні приймачі, що не мають спеціальних дешифраторів (платних), можуть обробити лише «грубий» відкритий код, що надсилається передавачами. У нього навмисно запроваджено випадкову незначну помилку. І саме вона обумовлює таку невисоку точність звичайних навігаторів. Зроблено це з комерційних міркувань-незіпсовану частоту потрібно купувати. І ціна зараз кожної частоти перевищує 100 тис. рублів. Побутовим навігаторам достатньо точності відкритого коду, тому вони не такі дорогі, як геодезичні приймачі.

Друга відмінність-приймачі в навігаторах працюють поодинці і визначають своє абсолютне розташування. Тобто без додаткових зрівнювань та інших приймачів. Вони самодостатні. Точність визначення може досягати 20 і більше метрів. А геодезичні приймачі працюють щонайменше у парі. Один знаходиться на пункті з відомими координатами (база), а другий на визначеному пункті (ровер). Вони знаходяться у відносній близькості один від одного (до 50 км) і мають отримувати сигнали від однакових супутників. Виходить, що координати визначеного пункту обчислюються не щодо супутників, що літають, а щодо відомого пункту. За рахунок цього точність визначення положення приймача сягає 1-2 сантиметри.

З відмінностей можна відзначити ціну (багаторазова різниця), потужність, внутрішня начинка, розмір (геодезичні значно більші).

Методи геодезичних вимірювань GPS приймачами

Один із приймачів повинен перебувати на базі (з відомим місцем розташування). Другий переміщається за визначальними пунктами. Є кілька варіантів його пересування. У цьому полягає методологічні відмінності.

Статичний метод-найточніший-5мм + 1мм/км. На пункті необхідно спостерігати щонайменше 1 години. Застосовується для створення та розвитку опорних геодезичних мереж.

Швидкостатичний метод-точність порівнянна з кінематичним, але менш достовірним. Тривалість спостережень 15-20 хвилин. Застосовується для створення мереж згущення.

Кінематичний метод Stop-and-Go-близько 1-2см + 2мм/км. Тривалість на пункті близько 30 с. Часто застосовується у топозйомці на відкритій місцевості з невеликою кількістю контурів.

Безперервний кінематичний метод-точність порядку 10-15см. Приймач рухається безперервно. Використовується для трасування лінійних об'єктів (дороги, ЛЕП, підземні комунікації тощо)

З розвитком GSM технологій з'явився «просунутий метод» - RTK. Точність можна порівняти з швидкостатичним методом, але вимірювання проводяться кілька сукнд. У Москві та найближчому Підмосков'ї у зв'язку з великою кількістю безперервно працюючих базових станцій цей метод вважається кращим (якщо, звичайно, обладнання дозволяє).

Як видно-методи відрізняються часом безперервного знаходження приймача на визначеному пункті. Чим довше тим точніше.

Вартість робіт із використанням GPS приймачів

GPS виміри включаються до складу більшості інженерно-вишукувальних і кадастрових робіт, тому вартість вимірів прописується в кошторисі на даний вид робіт. Тобто ці виміри є одним із етапів проведення топографічної зйомки, межування та ін.

Як окремий вид GPS визначення координат пунктів проводиться для створення опорних мереж для різних будівельних і не тільки потреб. Вартість цих робіт можна дізнатися, пройшовши за синім посиланням праворуч. Вартість GPS визначень у складі інших видів робіт можна порівняти з представленою.

Згадай, скільки разів ти лаявся на ні в чому не винний навігатор, виявивши себе не на тому з'їзді, на шосе замість дублера, на незнайомому дивані з обличчям у зубній пасті… Ну добре, в останньому випадку навігатор ні до чого. А якщо подумати, пристрій не завжди винний і в інших поворотах не туди.

Бірмінгем, Англія

Програмне забезпечення у навігаторі або смартфоні працює з GPS-чіпами, в яких роками нічого не змінюється. А в супутниках, які десятиліттями намотують кола на орбіті, взагалі нічого поміняти не можна. І всеж американська корпорація Broadcom має намір змінити існуючий порядок речей.

Розв'язка через висотну будівлю. Осака, Японія

На конференції ION GNSS+ у Портленді представлений прототип придатного для комерційного масового виробництва GPS-чіпа BCM47755 з межею точності 30 см замість нинішніх 5 м!

Шанхай, Китай

Крім іншого, чіп споживає вдвічі менше енергії (власники смартфонів відкривають шампанське!) і не плутається у частоколі висотних будівель. Представники Broadcom стверджують, що новим чіпом буде оснащено деякі моделі смартфонів, які надійдуть у продаж вже в 2018 році. Але ось досада: не кажуть якісь.

Суїндон, Великобританія

Будь-який приймач супутникової навігації, чи то американський GPS, російський ГЛОНАСС, європейський Galileo або японський QZSS, працює приблизно однаково: він обчислює своє місцезнаходження за сигналом про точне перебування трьох і більше супутників, використовуючи різні дані, наприклад час проходження сигналу між супутником і приймачем.

Спрінгфілд, Вірджинія, США

Чому нові GPS-чіпи запускають саме зараз? По-перше, Broadcom опанувала випуск процесорів на 28-нанометровій архітектурі. А по-друге, збільшилося угруповання навігаційних супутників нового покоління. Формат передачі супутниками не один. Сигнали стандартної точності діапазону L1 використовуються досить давно, але тепер їм на допомогу прийшов потужніший і широкосмуговий сигнал L5. Як стверджують у Broadcom, навіть при обмеженій видимості піднебіння у великих містах GPS-пристрою одночасно «бачать» шість-сім супутників, і цього цілком достатньо для роботи нових чіпів високої точності.