Что такое GPS навигация? Яндекс Пробки онлайн - где сейчас пробки на дорогах. Смартфоны и планшеты с GPS-приёмником

Несмотря на то, что в современном мире GPS-навигация прижилась практически мгновенно, многие до сих пор пребывают в неведении относительно этого полезнейшего изобретения прошлого века. А некоторые и вовсе отрицают сам факт существования и необходимости использования GPS. Почему современные люди, порой весьма неглупые, до сих пор целиком и полностью полагаются на бумажные атласы? Попробуем внести ясность в ситуацию и разобраться с применением GPS на рынке туризма и телекома.

Что такое GPS?

GPS – General Positioning System – состоит из 24 спутников, которые движутся по орбитам вокруг земли. Каждый спутник осуществляет питание от солнечных батарей и имеет срок службы около 10 лет. Все спутники объединяются в единую сеть и при использовании гражданскими лицами абсолютно бесплатны. В любой точке мира пользователь GPS-навигатора сможет определить место своего нахождения за считанные секунды. Для определения координат GPS-приёмнику необходимо «увидеть» как минимум два спутника. Такой метод определения называется «двухмерной фиксацией», при этом на экране приёмника вы сможете увидеть широту и долготу, если же в поле зрения навигатора оказывается более четырёх спутников, то определяемой информации становится больше. Добавляются такие параметры, как скорость передвижения объекта и его высота над уровнем моря (под объектом мы понимаем GPS-навигатор). Разумеется, GPS-навигаторы представлены на рынке не одним устройством, а достаточно большим их количеством, начиная от интегрированных в карманные компьютеры GPS-модулей и заканчивая специализированными системными устройствами, созданными исключительно для ориентирования на местности. С начала XXI века GPS стремительно ворвался в автомобильную промышленность. Как следствие этого, в правильных машинах (BMW, Audi, Mercedes) появилась дополнительная опция – спутниковый навигатор.

Обо всех устройствах GPS-навигации мы с вами и поговорим в этом материале.

Виды GPS-приёмников.

Не скроем, что GPS-технология исключительно военного происхождения. Современные военные действия подразумевают точечные удары по расположениям сил противника, а для наведения снарядов необходимо точное знание координат.

Что и говорить, в более ранние времена военные и гражданские навигаторы имели колоссальные различия. Например, точность позиционирования гражданского навигатора была «сдвинута» на 150 (!) метров в радиусе, в то время как военный навигатор позволял себе допускать погрешности не более 1-5 метров. Разница, особенно в горах, весьма приличная. Но китайским братьям абсолютно всё равно, что думают американские друзья относительно точности позиционирования. По этой причине на рынок хлынули потоки самых разных микрочипов для изготовления GPS-приёмников с погрешностью определения до одного метра, и результат не заставил себя долго ждать. Появился и первый вид навигаторов – симбиоз карманного компьютера и GPS-приёмника, инсталлирующегося в Compact Flash слот. Он появился в продаже уже в 2002 году.

До этого события прозорливые технари подключали существующие до того момента приёмники Garmin в COM-порт карманных компьютеров, коих на тот момент также было не очень много. При написании этих строк невольно задумываешься о безумной скорости технического прогресса: казалось бы, в 2002 году всё это только начиналось, а всего четыре года спустя GPS-навигация осуществляет такое количество разнообразных функций, что диву даёшься.

Специализированные устройства на рынке присуствовали постоянно, другой вопрос, что потребители не очень-то жаловали странную коробочку с монохромным дисплеем, стоящую как хороший 19-дюймовый монитор (напомню, что дело происходило в 2002-2003 годах). Тем не менее, коробочки продавались и пользовались заслуженным авторитетом у туристов и любителей активного отдыха на природе.

Как мы уже упоминали выше, таким устройством были навигаторы компании Garmin. Компания является безоговорочным лидером по производству специализированных GPS-приёмников, однако, несмотря на своё превосходство, в Рунете представлена очень слабо. Особенностью данных навигаторов является необходимость использования только «родных» карт и софта. Однако об этом мы поговорим позже.

В то же время получил своё развитие стандарт беспроводной связи Bluetooth, который привнёс много нового в индустрию мобильных телефонов и не только. Вскоре появились первые Bluetooth GPS-адаптеры, которые подключались к карманному компьютеру по беспроводному соединению – фактически, для работы программного обеспечения эмулировался аппаратный COM–порт, и никто не замечал подмены.

В 2003-2004 годах получила развитие идея всеобщей миниатюризации, которая принесла на рынок множество странных изделий. Например, компании перестали выпускать карманные компьютеры с интерфейсом Compact Flash порта. Вместо этого на верхней части КПК остался только один слот – SDIO MMC. А наличие CF-порта автоматически обозначало КПК как продвинутую и серьёзную модель. SDIO-устройства также могли эмулировать COM-порт, посему в скором времени (примерно в конце 2004 года) в продаже появились SD GPS-приёмники. Следует отметить, что размеры этих устройств сильно уменьшились, а это, в свою очередь, привело к понижению энергопотребления, т.к. микрочипы также подвергались воздействию прогресса. И, наконец, последний шаг в интеграцию GPS-навигации сделала компания Mitac, наладив поставку КПК с встроенным GPS-модулем. КПК работал сам по себе, а GPS можно было использовать в любое время.

Карты и софт.

Для любого навигатора необходим набор карт, иначе использование устройства становится невозможным. Карты чаще всего поставляются в максимально подробном увеличении и позволяют осуществлять навигацию в буквальном смысле «по домам». Для КПК одним из лучших примеров такой карты является программа Pocket GPS PRO, работающая в Москве. Также на рынке присутствует программа Palm GIS, однако большинству пользователей эта система неизвестна. Едва ли не самой мощной программой для составления и редактирования карт и маршрутов является Ozi Explorer, работающий с растровыми картами. Данная программа обладает просто колоссальным количеством разнообразных карт. У автора данного текста имеется DVD-диск, на котором заботливыми руками нашего руководителя тестлаба собрано более 4 Гбайт карт. И, что самое главное, эти карты создаются энтузиастами, полностью бесплатны и в критической ситуации могут здорово выручить. Одно плохо – Ozi Explorer недёшев, но наших сотоварищей это не останавливает, нужно всего лишь немного подумать, и проблема будет решена.

Авто.

Теперь самое время разобраться с наиболее интересным представителем GPS-устройств – автомобильным навигатором.

Итак, чем интересен автомобильный навигатор. Во-первых, он интегрируется непосредственно в автомобиль и, что важно, позволяет использовать определённые функции современного авто для облегчения его эксплуатации. Например, при малом количестве топлива в бензобаке система подаёт голос, что надо бы заправиться, а до ближайшей заправки такое-то количество километров, так что мы можем не доехать, поэтому поворачивай назад, хозяин, а то встанем тут, посреди Калмыцкой степи. Во вторых, правильный автомобильный GPS-навигатор позволяет всячески редактировать маршруты, оставляя различные метки на карте, к примеру – тут есть закусочная, а вот здесь сидели товарищи в сине-серой форме и приняли меня за 180 км/ч... Тут была большая яма, а вот тут – шиномонтаж. В третьих, GPS-навигация в автомобилях обладает ещё одним полезным достоинством – её можно в любой момент заставить замолчать нажатием одной кнопки, что не всегда возможно при использовании симбиоза КПК и модуля навигатора. Данное качество особенно заметно в последних моделях BMW пятой и седьмой серий – автомобиль в состоянии довести до исступления любого, уж очень он общительный.

Однако и это не всё. GPS-навигация в автомобилях крайне приглянулась компаниям, специализирующимся на защите транспортных средств от угона. Об этом мы и поговорим в следующей части статьи.

Защита от угона при помощи GPS и мобильного телефона.

Мы не считаем, что необходимо как-то компрометировать провайдеров, предоставляющих услуги по слежению за вашим автомобилем, однако считаем необходимым предупредить, что угоняется абсолютно любой автомобиль, абсолютно вне зависимости от того, что и как на нём установленно. От эвакуатора, глушителя и экранированного бетонного бокса за городом ещё никто не спасался.

Как это работает? На автомобиле устанавливается комплекс оборудования, состоящий из GPS-приёмника для определения координат и устройства для организации канала связи между автомобилем и диспетчерским пультом. В качестве последнего выступает обычное устройство, по сути работающее сотовым телефоном. Девайс подключается к системе через COM-порт и позволяет осуществлять двустороннюю передачу сигнала. Таким образом, можно подавать команды автомобилю – завести/заглушить двигатель, закрыть/открыть двери либо мгновенно определить месторасположение транспортного средства. Плюс к этому, если GPS сигнал не проходит, а мобильное устройство «видит» вышки оператора сотовой связи (чаще всего GSM), то определение координат возможно также по положению телефона. Подобные услуги предоставляют все GSM-операторы Московского региона (кстати, именно это решение спасло BMW X5 одного моего знакомого – прим.авт.).

В случае возникновения заранее оговариваемых «нештатных» ситуаций сигнал тревоги передаётся на диспетчерский пульт и, при подтверждении проблемы, на пульт ГИБДД... Дальше всё работает только по воле сотрудников милиции. Разумеется, если угонщики – профессионалы своего дела, машина в один момент просто пропадёт с мониторов, и единственное, что останется сделать, так это надеяться на самую лучшую «противоугонку» – страхование транспортного средства от угона. На данный момент только такая защита может гарантировать относительно спокойный сон владельца «интересного» автомобиля.

Однако спутниковая сигнализация в большинстве случаев позволяет осуществлять достаточно высокий уровень контроля за автомобилем и, как минимум, спасёт, если им заинтересуются малоопытные хулиганы. Другое дело, что, как правило, после вмешательства подобных «пионеров» машина бывает сильно покорёжена. Вывернуты личинки замков дверей, сломан блокиратор и замок зажигания. Удовольствие весьма недешёвое. Так что гараж, охрана... и опять деньги.

Что выбрать?

Складывается абсолютно неопределённая ситуация, так как выбор GPS-устройств чрезвычайно велик и интересен. Однако мы постарались классифицировать наиболее популярные GPS-приёмники, представленные на нашем рынке. Относительно встроенных навигационных систем в автомобили мы можем отметить, что для нашей страны официальных карт практически нет, а те, которые есть, стоят около тысячи евро. К слову пришлось ещё и то, что долгое время гражданский GPS был вне закона, а это сильно тормозило развитие подобных решений на территории нашей страны.

А если лишних денег нет, то старый добрый КПК и Compact Flash GPS-адаптер помогут вам решить возникающие проблемы с навигацией. Поверьте – достаточно один раз попробовать, и вы не расстанетесь с GPS никогда!

Ваш GPS-приемник получает это сообщение и запоминает эфимерис и альманах для дальнейшего использования. Эта же информация используется для установки или коррекции часов приемника. Итак, для определения местоположения GPS-приемник сравнивает время отправки сигнала со спутника со временем его получения на Земле. Эта разница во времени говорит приемнику о расстоянии до конкретного спутника. Если добавить к этому информацию о расстоянии, измеренном до нескольких других спутников, то можно триангулировать свое местоположение. Это в точности то, что делает GPS-приемник. Имея сигналы от минимум трех спутников, он может определить широту и долготу - это называется двумерной фиксацией. Если же спутников четыре или более, то GPS-приемник может определить положение в 3-х мерном пространстве, т.е. указать широту, долготу и высоту. Постоянно отслеживая Ваше местоположение в течение некоторого времени, приемник также может рассчитать скорость и направление Вашего движения (имеется в виду т.н. "наземная скорость" и "наземный курс").

Это были хорошие новости, теперь - плохие! Что же заставляет GPS-приемник работать хуже своих предельных возможностей? Существует несколько факторов, вносящих ошибку в определение местоположения, не позволяющих получить наилучшую точность. Первым и наиболее существенным из них является т.н. "избирательный доступ" (SA - Selective Availability). SA - это преднамеренное уменьшение точности гражданских GPS-навигаторов, осуществляемое Министерством обороны США. SA приводит к уменьшению точности максимум до 100 метров. Конечно, внесенная ошибка обычно не достигает этой величины, но значения в 30 и более метров - не так уж редки.

Почему существует SA? Первоначально GPS была разработана и создана для военных целей. По мере ее внедрения стало ясно, что она может успешно применяться и для ряда гражданских задач. В начале 80-х годов в своей президентской речи Рональд Рейган заявил, что GPS будет доступна каждому - с тем только исключением, что наилучшая точность будет оставлена для военных. С этого времени начался регулярный запуск спутников с возможностью SA. Сегодня все существующие GPS-спутники имеют возможность и применяют на практике SA. Рациональное зерно в SA - не дать военному противнику или террористическим организациям использовать максимальную точность GPS.

Другим фактором, влияющим на точность GPS, является геометрия спутников. Простыми словами, понятие "геометрия спутников" означает то, как они расположены относительно друг друга и GPS-приемника. Если, например, приемник "видит" четыре спутника и все четыре расположены в северном и западном направлениях, то спутниковая геометрия скорее плохая. Причем вплоть до того, что приемник вообще не сможет определить местоположение. Почему? Потому что все расстояния, измеренные до спутников, будут лежать в одном глобальном направлении. Это означает, что триангуляция будет плохой и что область пересечения построенных прямых будет довольно большой (т.е. область вероятного положения будет занимать значительное пространство и точно указать координаты невозможно). В этом случае, даже если приемник выдает некоторые значения координат, их точность не будет достаточно хороша (возможно, 100 - 150 м).

Если же эти четыре спутника будут находиться в разных направлениях, то точность значительно возрастет. Предположим, что они расположены равномерно по сторонам горизонта - на севере, востоке, юге и западе. Тогда, очевидно, геометрия будет очень хорошей. Область, определяемая пересечением соответствующих прямых, будет невелика, и мы можем быть уверены в правильности рассчитанного местоположения. В таком случае, даже если принять во внимание действие SA, точность может быть не хуже 30 м.

Геометрия спутников становится особенно важной при использовании GPS-приемника в автомобиле, среди высоких зданий, в горах или в глубоких ущельях. Если сигналы от некоторых спутников оказываются экранированы, то точность определения местоположения будет зависеть от оставшихся "видимыми" спутников (а от их количества - возможность провести расчеты вообще). Чем большая часть неба заслонена искусственными или естественными предметами, тем более сложно определить положение. Хорошие модели GPS-приемников показывают не только сколько спутников находится в зоне видимости, но и где они расположены на небе (направление и высоту над горизонтом) для того, чтобы Вы могли определить, не экранируется ли сигнал от данного спутника.

Другим источником ошибок является переотражение спутникового сигнала от различных объектов. (В быту мы встречаемся с эти явлением в виде появления раздвоенного изображения на экране телевизора.) В случае GPS переотражение возникает при взаимодействии сигнала со зданиями или рельефом местности до того, как он достигнет приемной антенны. Такому сигналу требуется больше времени для достижения приемника, чем прямому. Это увеличение времени заставляет приемник считать, что спутник находится на большем расстоянии, чем на самом деле и это увеличивает ошибку при определении положения. Такие переотражения, если происходят, то могут добавить около 5 м в общую ошибку.

Существуют ли другие источники погрешностей? Конечно. Например, задержка прохождения сигнала из-за различных атмосферных феноменов. Или ошибка хода часов приемника. Однако GPS-приборы спроектированы так, чтобы, по возможности, компенсировать их и, надо сказать, они справляются с этой задачей вполне успешно. Однако, небольшие искажения все же возможны. Для тех, кто интересуется, можно заметить, что задержка прохождения сигнала означает уменьшение скорости распространения радиоволн при прохождении ионосферы и тропосферы Земли. В космосе радиосигналы распространяются со скоростью света, однако при попадании их в ионизированные слои атмосферы Земли они существенно замедляются.

Насколько же точна GPS на практике? Обычные гражданские GPS-приемники обеспечивают точность от 20 до 70 м в зависимости от действующего на данный момент SA, количества видимых спутников и их геометрии. Более сложные и дорогие приборы, стоящие несколько тысяч долларов, могут обеспечить точность до нескольких сантиметров, используя не оду, а несколько радиочастот. Однако точность даже обычных гражданских GPS-приемников может быть увеличена до 4 м и более (в ряде случаев - до 1 м) с помощью т.н. дифференциальной GPS (DGPS). DGPS использует дополнительный, фиксированный в одной точке GPS-приемник для определения коррекции спутниковых сигналов. Как же величина необходимой коррекции сообщается Вашему GPS-приемнику? В настоящее время в мире существует несколько бесплатных и платных служб такого рода.

Так, например, Береговая охрана США и Инженерный корпус Армии США передают GPS-коррекции через морские радиобуи. Они работают в диапазоне 283.5 - 325.0 кГц и пользоваться ими можно бесплатно. Вашими единственными расходами, если Вы захотите пользоваться услугами этих служб, будет приобретение DGPS-приемника. Этот приемник подключается к Вашему GPS-навигатору с помощью 3-х проводного кабеля, по которому поправка передается в обычном последовательном виде в формате, называемом RTCM SC-104.

Платные DGPS-службы работают в УКВ-диапазоне или осуществляют вещание через спутники. Естественно, и в этих случаях Вам понадобится специальный DGPS-приемник для приема поправок и передачи их на GPS-навигатор. Цена зависит от требуемой точности.

Какой же GPS-приемник будет для Вас наилучшим? Вот он, главный вопрос, не так ли? И, конечно, самый сложный, т.к. на ответ влияет множество различных факторов.

Как предполагается его использовать? Ведь самое трудное - это найти прибор, подходящий для Ваших конкретных задач. Если Вам нужен приемник для установки в приборную панель планера, то ручной навигатор для отдыха на воде не будет представлять никакого интереса. Для того чтобы сузить диапазон поиска, Вам надо внимательно посмотреть, какие приборы выпускаются для Ваших специфических задач.

После этого в некоторых случаях Вы все еще можете иметь достаточно широкий выбор моделей. Например, если Вы предпочитаете пеший туризм или охоту, то Вам подойдет прибор в герметичном исполнении - в прочем, с тем же успехом, что и портативная модель, предназначенная для яхтсменов или летчиков-любителей. В такой ситуации Вам придется более подробно изучить их специфические особенности. Если Вы не собираетесь пилотировать самолет, то вся дополнительная информация об аэропортах мира, хранящаяся в памяти ручных авиационных GPS-приемников, не будет оправдывать разницы в цене. Морские навигаторы со сменными картриджами, хранящими точные данные о навигационных знаках и глубинах, также не очень Вам помогут (если Вы, конечно, не захотите использовать его также на Вашей яхте). Каков ценовой диапазон? Как только Вы определили небольшой перечень подходящих приборов, Вам все еще предстоит определиться с приемлемой ценой. Внимательно изучите каждую модель и постарайтесь понять, что имеют более дорогие модели, чего нет в более дешевых? Нужны ли Вам дополнительные функции или принадлежности, присущие более дорогим моделям, или дешевой вполне достаточно для выполнения задачи?

Какая модель Вам больше нравится? Выбор правильного навигатора - это на две трети рациональные рассуждения, и на одну треть - просто чувство. Если логика подсказывает Вам остановиться на двух или трех моделях, попробуйте поработать с каждой из них. Иногда разница в удобстве эксплуатации может показаться очень большой. Один из приборов Вам может представиться понятным и удобным, а другой - чересчур сложным в использовании. Выбирайте тот GPS-приемник, который Вам больше нравится! Больше шансов, что Вы по-прежнему будете довольны своим выбором и через месяц, и через год! Кто же и как использует GPS? Вообще говоря, GPS может найти применение везде, кроме мест, где нельзя принимать спутниковые сигналы, т.е. в зданиях, под землей, под водой и т.п. В авиации наиболее распространено применение GPS в качестве навигационного на коммерческих и любительских самолетах. На море GPS обычно также используется рыбаками и любителями отдыха на море в качестве навигационного прибора. Наземное применение GPS очень разнообразно.

Достаточно интересным является использование GPS многими учеными и исследователями в качестве источника точного времени. Действительно, как уже говорилось выше, определение времени прохождения радиосигнала лежит в основе самой идеи GPS. С этой целью внутренние часы приемника постоянно синхронизируются с прецизионными атомными часами, установленными на спутниках. Это позволяет обеспечить точность измерения времени от микро- до наносекунд. Поэтому при проведении научных экспериментов становится возможным повсеместно иметь абсолютно точные отметки времени. Нельзя, конечно забывать, что и информация о положении в ряде экспериментов тоже может представлять интерес.

Важное место занимает GPS в работе спасательных служб. GPS позволяет существенно сократить затраты, связанные с поисковыми работами и значительно сократить время проведения спасательных операций. Используемые этими службами GPS-приемники стоят около 3 000 $ и обеспечивают точность до 1 м. Существуют и еще более дорогие модели, обеспечивающие точность до нескольких сантиметров!

Цели, для которых GPS используется любителями отдыха на природе, так же разнообразны, как и виды такого отдыха. Сегодня GPS становится чрезвычайно популярным среди любителей пешего, горного, водного и лыжного туризма, охотников, рыболовов, велосипедистов и еще многих других. Любой, кому нужно знать, где он находится и откуда пришел, как ему добраться до нужного места, с какой скоростью он движется и когда доберется до цели - может легко пользоваться преимуществами, предоставляемыми GPS.

Приобрести gps-навигаторы Garmin Вы можете на сайте www.garmin-nn.ru . Либо в специализированном магазине GARMIN-NN.
GARMIN-NN – официальный представитель Garmin в Нижнем Новгороде. gps-навигаторы и эхолоты Garmin не только на сайте, но и в магазине, расположенном по адресу - г.Н.Новгород, ул.Пятигорская, 4а, В магазине представлен весь ряд автомобильных и туристических навигаторов. Так же оказываем услуги по перепрошивке навигаторов и обновлению карт.

Наши контакты:

Адрес: г.Н.Новгород, ул.Пятигорская, 4а, офис 7. - nn . ru

Режим работы интернет-магазина: круглосуточно

Режим работы офиса-магазина:
Понедельник-Пятница: с 10:00 до 19:00.

GPS (сокращение от английского Global Positioning System — система глобального позиционирования) — это спутниковая система навигации, работающая во всемирной системе координат WGS 84. GPS позволяет определять местоположение и скорость объектов практически в любом месте Земли. Интересно, что система была разработана и реализована Министерством обороны США, однако в настоящее время используется и для гражданских целей. Россией был создана своя собственная спутниковая система навигации, которая называется и мы о ней уже писали. Системы работают аналогично, однако спутники ГЛОНАСС имеют большую стабильность.

Некоторое время назад GPS в телефонах использовался редко, а потому представлял из себя некую диковинку, которой можно было удивлять людей. Но те времена давно прошли и сегодня нужно хорошенько потрудиться, чтобы найти смартфон, в котором отсутствует поддержка GPS.

Для чего нужен GPS в телефоне/смартфоне/планшете?

GPS используется в первую очередь для определения местоположения устройства. Уже исходя из этого, пользователь может понимать, где находится в данный момент. На этом принципе основаны навигационные карты, которые используются, к примеру, автолюбителями. А вкупе с интернетом карты могут показывать не только местоположение устройства и путь к цели, но и загруженность дорог. Яркий пример — Яндекс.Карты.

Смартфоны с GPS используются не только простыми автомобилистами, они очень популярны у курьеров, а также у таксистов — особенно когда речь идет о крупных городах.

Функция местоположения используется в некоторых сервисах. Например, в социальной сети вы можете разместить фотографию и уточнить координаты, где она была только что запечатлена. Есть сервисы, которые позволяют отмечать свое местоположение не на простых картах, а в магазине или кафе — таким образом пользователь может послать свое сообщение друзьям и пригласить их.

Есть даже сервисы знакомств, основанные на местоположении пользователя в данный момент. Так, пользователь указывает, где он находится и на карте видит других пользователей. К примеру, пользователи могут познакомиться друг с другом, если они находятся в непосредственной близости на карте.

Есть ли недостатки у GPS?

Как таковых недостатков у GPS не существует, однако стоит помнить, что местоположение не всегда может быть достоверным, так как есть пределы погрешности. Для более точного позиционирования можно использовать сразу обе навигационных системы — GPS и ГЛОНАСС, тем более, что они обе используются во многих устройствах.

В остальном GPS имеет сплошные плюсы. К тому же система фактически никак не сказывается на стоимости устройства, что вы можете проследить по стоимости смартфонов: даже самые недорогие устройства оснащаются GPS.

23.04.2016 / 1619

С появлением новых технологий для прокладывания маршрутов и ориентирования на местности традиционная бумажная карта и компас используются все реже, ведь на смену им пришло высокоточное электронное устройство – навигатор, позволяющий определить свое местоположение с точностью до нескольких метров. Воспользоваться им может каждый - от пользователя не требуется никаких особых навыков, при этом не имеет значения, где находится объект: в мегаполисе, горах или лесу.

GPS-навигатор является электронным прибором, оснащенным специальным модулем для приема сигналов со спутников от глобальной системы позиционирования NAVSTAR, с помощью которых он определяет свое текущее местоположение на Земле. В мире существует две системы спутниковой навигации: GPS (Global Positioning System), являющаяся разработкой Министерства обороны США и находящаяся под его управлением, и российский аналог ГЛОНАСС. В зависимости от предназначения GPS-навигаторы бывают геодезические, морские, авиационные, автомобильные, портативные и имеют различное техническое исполнение.

Устройство GPS-навигатора

Аппаратная часть GPS-навигатора включает плато с процессором, антенну, дисплей, память, источник питания. Программное обеспечение состоит из операционной системы, программной оболочки, BIOS, навигационных программ и дополнительных приложений.

Карты в GPS-навигаторах

Основой любого навигатора служат карты, поскольку с помощью спутников система может лишь определить координаты объекта, но только с помощью карт на экране воссоздается графическая версия, позволяющая ориентироваться на местности. Карты в GPS-навигатор загружаются отдельно, и их выбор определяет сам владелец устройства. Разновидность карт может включать, помимо маршрута до пункта назначения, встречающиеся на пути следования достопримечательности, АЗС, отели, кафе и пр.

Принцип работы GPS-навигатора

Навигатор связывается со спутниками, получает от них сигналы, с помощью которых определяет параметры долготы, широты и высоты, подбирает соответствующую им карту и определяет местонахождение объекта. Спутники должны оставаться в зоне видимости, на качество сигнала влияет местность и погодные условия. Радиосигналы привязки передают более 24-х спутников, расположенных на 6-и околоземных орбитах. Спутники образуют взаимосвязанную сеть, которой управляют расположенные на тропических островах станции GPS, связанные с находящимся в США координационным центром.

В каждом навигаторе установлен приемник, который находится в прямом взаимодействии со спутниками. В поступающих со спутников радиосигналах содержится закодированная информация, включающая номер передающего спутника, его техническое состояние, местонахождение на орбите Земли, текущие дату и время. Для определения местоположения объекта GPS-навигатор вычисляет время, прошедшее с момента отправки сигнала со спутника до его получения на Земле. Полученная разница во времени, умноженная на скорость радиоволны, позволяет приемнику получить данные о расстоянии до конкретного спутника. Собрав информацию от нескольких спутников, GPS-навигатор может вычислить координаты своего местоположения. Имея сигналы от 3-х спутников, устройство может определить широту и долготу - так называемая «двумерная фиксация». Если спутников 4 и более, то навигатор может определить расположение объекта в 3-х мерном пространстве, то есть указать долготу, широту и высоту.

Область применения GPS-навигаторов

Этот прибор может пригодиться везде, за исключением мест, в которых недоступны спутниковые сигналы (под водой, под землей и т.п.). GPS-навигаторы нашли применение в военной отрасли, авиации, мореплавании, геодезии, на автомобильном транспорте, для туризма, охоты и рыбалки, спасательных работ, научной и исследовательской деятельности.

По своему назначению навигаторы можно разделить на профессиональные и бытовые. Профессиональные устройства характеризуются особым программным обеспечением и системами навигации, высокой точностью позиционирования и длительным временем автономной работы. Бытовые GPS-навигаторы получили широкое распространение после 01.05. 2000 г., т.к. до этой даты точность позиционирования искусственно понижалась с помощью специальной погрешности (SA), которая составляла ± 50-100 м. В настоящее время предельная точность бытового навигатора ± 3-5 м, а профессионального до нескольких см при условии корректирующего сигнала от наземной станции.

Виды GPS-навигаторов

Авиационные навигаторы. Эти приборы устанавливаются на различных летательных аппаратах и выполняют ряд специальных функций. У них особые карты и базы данных.

Морские навигаторы. Эти устройства содержат специальные морские карты, отражающие базу данных о глубинах, опасностях судоходства (мель, рифы), названиях островов, портов, заливов. Устанавливаются на всех видах морского транспорта и часто оснащаются эхолотами.

Автомобильные навигаторы. Эти самые популярные и распространенные бытовые навигаторы помогут найти нужный адрес, проложить самый короткий путь, избежать пробок. Они практичные и функциональные, простые и удобные в использовании, оснащены звуковыми интерактивными подсказками и большим количеством дополнительных функций.

Туристические (портативные) навигаторы. Эти компактные устройства имеют небольшой вес, есть модели с противоударным и влагонепроницаемым корпусом. Дисплей у них чаще черно-белый для экономии энергии. На экране прибора отображаются маршрут, особенности рельефа, высоты. Некоторые модели могут иметь дополнительные функции: высотомер, компас, солнечный и лунный календари, датчик температуры и др.

Спортивные навигаторы. Они используются спортсменами в циклических видах спорта на открытом воздухе (бег, лыжи, велогонки). Эти приборы обеспечивают регистрацию параметров организма спортсмена совместно с параметрами движения (скорость, траектория, пройденный путь). Устройства выполняются в виде наручных часов или с креплением на руль велосипеда, во влагонепроницаемом, противоударном корпусе, с минимальными габаритами и весом. Спортивные навигаторы оснащаются внешними датчиками, регистрирующими ЧСС, число оборотов педалей велосипеда, количество шагов и др., которые передают данные по радиоканалу в собственную энергонезависимую память.

Автомобильные GPS-навигаторы

Автонавигаторы внешне похожи на маленький телевизор, который крепится на кронштейне на приборную панель или подвешивается на лобовое стекло. Питание прибора осуществляется от собственного аккумулятора или прикуривателя. Навигаторы имеют мощный процессор, позволяющий быстро и без задержек «перерисовывать» карту и двигать машину на дисплее. Предназначением автомобильных GPS-навигаторов является автоматическое прокладывание маршрута с учетом его вариантов и дорожной инфраструктуры, сопровождаемое голосовыми подсказками.

Стандартными функциями автомобильного GPS-навигатора служат прокладка маршрута, адресный поиск, голосовая помощь. К дополнительным опциям относятся запоминание маршрутов, оповещение о ДТП, пробках и радарах по ходу движения, сенсорный дисплей, видеорегистратор, доступ к мультимедийным приложениям, проигрывание MP3-файлов, FM-трансмиттер, видеоплеер, Bluetooth, GSM/GPRS-модуль, ТВ-тюнер. Расширение функционала влечет за собой повышение стоимости прибора.

Самые популярные бренды автомобильных GPS-навигаторов

Garmin

Продукция американской компании Garmin отличается высоким качеством, надежностью и многофункциональностью. При этом устройства не оснащаются ненужными функциями, поскольку, по мнению разработчиков, навигатор служит исключительно для того, чтобы прокладывать точный маршрут. В автонавигаторах Garmin интуитивно понятное меню, встроена функция прокладки маршрута, загружены самые масштабные карты России, а наличие FM-антенны поможет отследить расположенные на маршруте движения пробки и светофоры. Одними из наиболее популярных моделей стали Garmin nuvi 2455, Garmin Nuvi 3597LMT и Garmin Nuvi 1410T.

Prestigio

Модели китайской компании Prestigio отличаются высокой степенью надежности, стильно выглядят, легко устанавливаются, хорошо вписываются в интерьер кабины автомобиля. Это верные помощники водителя, удобные и простые в использовании с программным обеспечением от Navitel. Автонавигаторы Prestigio оснащены навигационной программой с потрясающей 3-хмерной визуализацией зданий и достопримечательностей, голосовыми инструкциями, уведомлениями о дорожной обстановке. Лучшими моделями считаются Prestigio GeoVision 5056, Prestigio GeoVision 7777 и Prestigio GeoVision 5660GPRSHD.

TomTom

GPS-навигаторы бренда TomTom производятся в Нидерландах из высококачественных материалов, оснащены удобными креплениями, громким динамиком, полностью русифицированы. У них простой интерфейс, легкое интеллектуальное меню, собственное программное обеспечение и карты, расчет самого быстрого маршрута, информация о дорожной обстановке, голосовые команды, быстрый поиск объектов и бесплатное пожизненное обновление карт. Наиболее популярными моделями считаются TomTom Start 60, TomTom GO 610 World, TomTom GO 6000, TomTom Urban Rider 5, TomTom VIA 135 и др.

Отечественные производители представлены наиболее популярными брендами Lexand, Navitel, Explay, ТМ Shturmann, Prology, TeXet.

Lexand

Под маркой Lexand продаются недорогие и функциональные навигаторы, единственным недостатком которых можно назвать низкую антибликовую защиту. Покупатели оценили их за высокие возможности встроенной памяти, хорошее программное обеспечение, разнообразие функций и наличие видеорегистратора. Лучшими моделями являются Lexand D6HDR, LEXAND SA5 HD+ и Lexand ST-5650 PROHD.

Российскую марку TeXet можно отнести к бюджетному сегменту, тем не менее, устройства оснащены видеорегистратором, встроенной памятью в 4 Гб, программным обеспечением СитиГид и Навител. Лучшими навигаторами являются модели TeXet TN-522HD DVR и TeXet TN-515DVR.

Explay

Навигаторы Explay можно смело назвать надежной, удобной и качественной техникой. В линейке представлены как компактные бюджетные приборы с минимальным набором необходимых для навигации функций по доступной цене, так и дорогие мультифункциональные модели с камерой, Bluetooth, ТВ-тюнером, GSM/GPRS-модулем и богатым выбором мультимедийных приложений. Все устройства оснащены большим широкоформатным экраном и крупным динамиком. Лучшими моделями являются Explay Patriot, Explay ND-41, Explay ND-52B, Explay PN-965 и Explay PN-955.

Navitel

В навигаторы компании Navitel уже загружены карты, охватывающие Россию и еще 11 стран. В некоторых моделях предусмотрена возможность получать информацию о пробках. Именно российская компания Navitel является разработчиком программы «Навител Навигатор», отличающейся точностью карт и актуальностью информации о дорожной обстановке, радарах и камерах. Лучшими навигаторами являются модели Navitel A730, Navitel A501.

ТМ Shturmann

У навигаторов ТМ Shturmann понятный полностью русифицированный интерфейс, возможность работать с мультимедийными приложениями, в том числе получение информации о пробках на дорогах с интернет-сервиса Яндекс. В приборы загружены карты и атласы, которыеявляются собственными разработками компании. Одними из наиболее популярных моделей стали Shturmann Link 500 FM, Shturmann Link 700HD, SHTURMANN Mini 100.

Prology

Российская компания Prology изготавливает свою продукцию в Китае, но GPS-навигаторы Prology так же, как и , отличаются хорошим качеством и надежной сборкой. Установленное программное обеспечение «Навител Навигатор» не требует дополнительной покупки карт. Есть модели со встроенным видеорегистратором, FM-модулятором и Bluetooth. Наиболее популярными моделями считаются Prology iMap-5600 Black, Prology iMap-7300, Prology iMAP-4300, Prology iMap-580TR, Prology iMap-4020M.

Туристические GPS-навигаторы

Портативные GPS-навигаторы предназначены для того, чтобы их брать с собой в пеший или велосипедный поход, на рыбалку, охоту и т.д. Это компактные легкие устройства с небольшим экраном, емким аккумулятором и мощным приемником. Многие устройства оснащены дополнительными опциями, среди которых компас, барометр, высотомер, датчик температуры и др. В качестве альтернативного источника питания могут использоваться обычные батарейки, что очень удобно, когда нет доступа к электроэнергии. Портативные навигаторы выполняются в виде небольших планшетов или мобильных телефонов, в удобных узких форматах, позволяющих закрепить их на плече, запястье или руле велосипеда и в формате наручных часов. Для экстремальных условий выпускаются защищенные навигаторы в прорезиненном противоударном, пыле- и водонепроницаемом корпусе.

Самые популярные модели туристических GPS-навигаторов

Безусловным лидером на рынке туристических навигаторов является компания «Garmin», выпускающая ряд популярных серий: eTrex, GPSMAP, Fenix, Monterra, Dakota, Montana и Oregon.

В этой серии представлены наручные часы-навигатор, оснащенные высотомером, барометром, компасом, секундомером, датчиком температуры. Этот легкий, компактный, удобный и надежный прибор со стабильным приемом спутникового сигнала весит всего 82 г. К сожалению, отображение карты на маленьком черно-белом экране оставляет желать лучшего. Русского языка нет, поэтому все сообщения поступают на английском (французском, немецком, испанском, итальянском) языке. Fenix может обмениваться накопленными данными с помощью BlueTooth, беспроводного сервиса Garmin ANT, через USB с компьютером.

Monterra

Это навигатор на базе ОС Android использует 2 навигационные системы: GPS и GLONASS и предустановленный набор карт. Устройство оснащено большим дисплеем с прочным минеральным стеклом, имеет встроенную фотокамеру и вспышку-фонарик. Водонепроницаемый корпус стандарта IPX7 гарантирует работоспособность прибора на глубине до 1 м в течение 30 минут.

Gpsmap 64

У прибора цветной экран, быстрый процессор, Bluetooth, слот для карты памяти, массивная антенна. Gpsmap 64 использует 2 навигационные системы: GPS и GLONASS и предустановленный набор карт. Кнопки расположены на передней панели прибора, корпус крепко собран, надежно защищен от ударов, пыли, погружения в воду и отрицательных температур.

Montana 650t

У этого навигатора память 3Гб, слот для карты памяти, большой сенсорный экран с антибликовым покрытием и простой интерфейс. Влагонепроницаемый корпус имеет повышенную прочность. Встроенный фотоаппарат (5 Mpx) позволяет делать фотографии с привязкой к координатам съемки. Устройство можно использовать в качестве автомобильного навигатора. Благодаря разъему для подключения наушников можно слушать в дороге голосовые подсказки.

Как выбрать GPS-навигатор

Отправной точкой при выборе GPS-навигатора является его предназначение и тот спектр задач, для выполнения которых предполагается использовать устройство. Как только вы определите перечень подходящих приборов, нужно определиться с приемлемым ценовым диапазоном. Внимательно изучите наиболее популярные модели и определите, что имеют более дорогие устройства и чего нет в дешевых. Затем решите, нужны ли вам дополнительные функции, присущие более дорогим моделям, или дешевого аналога будет вполне достаточно. При первом знакомстве с автомобильным навигатором уделите внимание диагонали дисплея и качеству картинки, выберите навигационное программное обеспечение. Остановившись на 2-х или 3-х моделях, обязательно попробуйте поработать с каждой, поскольку разница в удобстве эксплуатации может оказаться довольно большой. Один навигатор будет для вас понятным и удобным в использовании, а другой - чересчур сложным.

Сегодня мы поговорим о том, что такое GPS, как работает эта система. Уделим внимание развитию данной технологии, ее функциональным особенностям. Также обсудим, какую роль в работе системы играют интерактивные карты.

История появления GPS

История появления глобальной системы позиционирования, или определения координат, началась в США еще в далеких 50-х годах при запуске первого советского спутника в космос. Бригада американских ученых, следивших за запуском, заметила, что при отдалении спутник равномерно меняет свою частоту сигнала. После глубокого анализа данных они пришли к выводу, что при помощи спутника, если говорить более подробно, то его расположения и издаваемого сигнала, можно точно определить нахождение и скорость передвижения человека на земле, как и наоборот, скорость и нахождение спутника на орбите при определении точных координат человека. К концу семидесятых годов Минобороны США запустило систему GPS в своих целях, а еще через несколько лет она стала доступна для гражданского применения. Система GPS как работает сейчас? Точно так, как и работала в то время, по тем же принципам и основам.

Сеть спутников

Более двадцати четырех спутников, находящихся на околоземной орбите, передают радиосигналы привязки. Количество спутников варьируется, но на орбите всегда находится нужное их число для обеспечения бесперебойной работы, плюс некоторые из них есть в запасе, чтобы в случае поломки первых принять их функции на себя. Так как срок службы каждого из них приблизительно около 10 лет, производится запуск новых, модернизированных версий. Вращение спутников происходит по шести орбитам вокруг Земли на высоте менее 20 тысяч км, оно образует взаимосвязанную сеть, которой управляют станции GPS. Находятся последние на тропических островах и связаны с основным координационным центром в США.

Как работает GPS-навигатор?

Благодаря этой сети можно узнать местонахождение при помощи вычисления задержки прохождения сигнала от спутников, и при помощи этой информации определить координаты. Система GPS как работает сейчас? Как и любая сеть навигации в пространстве - она совершенно бесплатна. Она с высокой эффективностью работает при любых погодных условиях и в любое время суток. Единственная покупка, которая должна у вас быть, это сам GPS-навигатор или устройство, которое поддерживает функции GPS. Собственно, принцип работы навигатора строится на давно используемой простой схеме навигации: если точно знаете место, где находится маркерный объект, наиболее подходящий на роль ориентира, и расстояние от него до вас, нарисуйте окружность, на которой точкой обозначьте ваше месторасположение. Если радиус окружности велик, то замените ее прямой линией. Проведите несколько таких полос от возможного вашего расположения в сторону маркеров, точка пересечения прямых обозначит ваши координаты на карте. Вышеупомянутые спутники в таком случае как раз и играют роль этих маркерных объектов с расстоянием от вашего месторасположения около 18 тысяч км. Хотя вращение их по орбите и происходит с огромной скоростью, местоположение постоянно отслеживается. В каждом навигаторе установлен GPS-приемник, который запрограммирован на нужную частоту и находится в прямом взаимодействии со спутником. В каждом радиосигнале содержится определенное количество закодированной информации, которая включает в себя ведомости о техническом состоянии спутника, местонахождении его на орбите Земли и часовом поясе (точное время). К слову, информация о точном времени и является наиболее нужной для получения данных о ваших координатах: происходящее вычисление отрезка времени между отдачей и приемом радиосигнала умножается на скорость самой радиоволны и путем недолговременных подсчетов рассчитывается расстояние между вашим навигационным прибором и спутником на орбите.

Сложности синхронизации

Исходя из этого принципа навигации, можно предположить, что для точного определения ваших координат могут понадобиться всего два спутника, на основе сигналов которых легко будет найти точку пересечения, и в итоге — место, где вы находитесь. Но, к сожалению, технические причины требуют применения еще одного спутника как маркера. Главная проблема заключается в часах GPS-приемника, что не позволяет провести достаточную синхронизацию со спутниками. Причиной этому является разница в отображении времени (на вашем навигаторе и в космосе). На спутниках присутствуют дорогие высококачественные часы на атомной основе, что позволяет им вести подсчет времени с предельной точностью, тогда как на обычных приемниках такие хронометры применить попросту невозможно, так как габариты, стоимость, сложность в эксплуатации не позволили бы применять их повсюду. Даже малая ошибка в 0.001 секунды может сместить координаты более чем на 200 км в сторону!

Третий маркер

Так что разработчики решили оставить обычную технологию кварцевых часов в GPS-навигаторах и пойти по другому пути, если говорить точнее - использовать вместо двух ориентиров-спутников — три, соответственно, столько же линий для последующего пересечения. Решение проблемы строится на гениально простом выходе: при пересечении всех линий с трех обозначенных маркеров, даже при возможных неточностях, создается зона в форме треугольника, за центр которого берется его середина - ваше расположение. Также это позволяет выявить отличие во времени приемника и всех трех спутников (для которых отличие будет одинаковым), что позволяет скорректировать пересечение линий ровно в центре, проще говоря — это определяет ваши координаты GPS.

Одна частота

Следует также заметить, что все спутники посылают на ваше устройство информацию на одной частоте, и это довольно необычно. Как работает GPS-навигатор и как воспринимает всю информацию корректно, если все спутники беспрерывно и одновременно посылают на него информацию? Все довольно-таки просто. Передатчики на спутнике для определения себя посылают в радиосигнале еще и стандартную информацию, в которой находится зашифрованный код. Он сообщает максимум характеристик спутника и заносится в базу данных вашего устройства, что потом позволяет сверять данные со спутника с базой данных навигатора. Даже при большом количестве спутников в зоне досягаемости очень быстро и легко их можно определить. Все это упрощает всю схему и позволяет использовать в GPS-навигаторах меньшие по размеру и более слабые антенны приема, что удешевляет и уменьшает дизайн и габариты устройств.

GPS-карты

Карты GPS загружаются на ваше устройство отдельно, так как вы сами влияете на выбор местности, по которой хотите передвигаться. Система всего лишь устанавливает ваши координаты на планете, а уже функцией карт является воссоздание на экране графической версии, на которую наносятся координаты, что и позволяет вам ориентироваться на местности. GPS как работает в данном случае? Бесплатно, это так и продолжает оставаться в таком статусе, карты в некоторых интернет-магазинах (и не только) все же платные. Зачастую для прибора с GPS-навигатором создаются отдельные приложения для работы с картами: как платные, так и бесплатные. Разновидность карт приятно удивляет и позволяет настроить дорогу из точки A в точку Б максимально информативно и со всеми удобствами: какие достопримечательности вы будете проезжать, кратчайший путь до пункта назначения, голосовой помощник, указывающий направление и другие.

Дополнительное GPS-оборудование

Применяется система GPS не только для указания вам нужного пути. Она позволяет производить слежку за объектом, на котором может находиться так называемый маячок, или GPS-трекер. Состоит он из самого приемника сигналов и передатчика на основе gsm, 3gp или иных протоколов связи для передачи информации о расположении объекта в сервисные центры, осуществляющие контроль. Применяются они во многих отраслях: охранной, медицинской, страховой, транспортной и многих других. Также существуют автомобильные трекеры, которые подключаются исключительно к автомобилю.

Путешествия без проблем

С каждым днем значения карты и бессменного компаса уходят все дальше в прошлое. Современные технологии позволяют человеку проложить дорогу для своего странствия с минимальными потерями времени, усилий и средств, при этом увидеть наиболее захватывающие и интересные места. То, что было фантастикой около столетия назад, сегодня стало реальностью, и воспользоваться этим может практически каждый: от военных, моряков и пилотов самолетов до туристов и курьеров. Сейчас большую популярность набирает и использование этих систем для коммерческой, развлекательной, рекламной отраслей, где каждый предприниматель может указать себя на глобальной карте мира, и его будет совсем нетрудно найти. Надеемся, что эта статья помогла всем, кто интересуется тем, GPS - как работает, по какому принципу происходит определение координат, какие его сильные и слабые стороны.