Поделитесь с другими, если Вам понравилось

 

 

 

GPS навигаторы - Теория и практика GPS

Александр Минаев

GPS навигаторы Теория и практика-основные понятия о GPS навигатореВ этой статье мы постараемся раскрыть основные понятия о GPS (и аналогах), рассмотрим типы устройств, которые можно найти сегодня в продаже, а также коснемся практических моментов их эксплуатации.

 

Базовые понятия

Понятию GPS уже почти 30 лет. Собственно, аббревиатура эта расшифровывается как Global Positioning System, то есть «Система глобального позиционирования». Как и многое другое полезное, GPS изначально разрабатывалась военными и для военных. В данном случае речь идет об армии США. Однако со временем (равно как и чудо-сеть Пентагона «Интернет») система «утекла в народ», где для GPS нашлось масса мирных применений.

 

Итак, в 1978 году на орбиту Земли отправился первый искусственный спутник семейства NAVSTAR. Вскоре орбитальная группировка достигла необходимой численности — 24. Именно столько исправно функционирующих небесных тел должно одновременно вращаться вокруг нашей планеты, чтобы обеспечивать работоспособность системы навигации. Каждый спутник несет на борту передатчик мощностью 50 Вт, работающий на частоте 1575,42 МГц и атомные часы, благодаря которым вся группировка постоянно абсолютно скоординирована. Более того, любой пользователь GPS-приемника на Земле может узнать максимально точное (до 1 наносекунды!) время со спутника. Помимо этой, безусловно, важной информации, все 24 спутника постоянно передают следующие сведения: статус (сообщение об исправности или неисправности), текущую дату, данные альманаха системы и точное время отправки блока сообщений. Среди всех этих данных выделяется понятие «альманах». Этот параметр отражает орбитальные координаты всех спутников группировки, а точнее, в нем заложены все точки орбит всех спутников в течение суток.

GPS навигаторы Теория и практика-основные понятия о GPS навигатореРасположенный на Земле GPS-приемник, получив со спутников всю эту информацию, рассчитывает расстояние до каждого спутника (по задержке времени прохождения сигнала), их взаимное расположение и, в соответ ствии с принципами математики, вычисляет свои координаты. При этом для определения координат по широте и долготе (двухмерная карта) вполне достаточно получить сигналы с трех спутников, если же карта трехмерная и необходимо определение высоты над уровнем моря — с четырех. Соответственно, каждый новый «сеанс» навигации начинается с того, что приемник «ловит» спутники. Поймал 3–4 штуки — может полноценно работать. Здесь стоит добавить, что технология GPS подразумевает корректную связь со спутниками исключительно на открытом пространстве (самое закрытое — салон автомобиля), в помещении связь теряется. Именно поэтому после прохождения автотоннелей, пещер, особо густо заросших участков лесополосы навигатор вынужден заново искать спутники, затрачивая дополнительное время и энергию.

 

Насколько же точно можно определить координаты местонахождения по GPS? В теории военная технология подразумевает возможность позиционирования с точностью до 10 см. Однако на практике эта цифра отличается на порядок: точность современных приемников составляет 1–10 метров, чего, впрочем, вполне достаточно. Более точное координирование обещает в будущем гордость отечественного ВПК российская система ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система) — до 10 см. Однако это пока лишь вопрос будущего. Мы же существуем в настоящем параллельно с GPS, системой, которой успешно пользуется весь цивилизованный мир.

Типы GPS приборов (навигаторов) и их суть

Как уже стало понятно, главным GPS-прибором является приемник. В свою очередь, он может выпускаться как сам по себе (просто приемник, подключаемый к ноутбуку, телефону, карманному или автомобильному компьютеру по одному из интерфейсов — проводному или беспроводному Bluetooth, IrDa и т. д. ), так и в интегрированном виде. Последний вариант является наиболее приемлемым для конечных пользователей, к которым относимся и мы с вами. Среди этого широкого класса устройств выделяют приемники: авиационные и морские (дорогие профессиональные устройства), а также автомобильные и персональные портативные. Последняя пара нас интересует гораздо больше. Автомобильные приемники наиболее актуальны в виде GPS-навигаторов — сложных устройств, на базе портативных компьютеров, на которые устанавливаются навигационные программы (наиболее распространенные — iGo, Tom Tom, «Автоспутник», Mio Map), работающие с качественными детально проработанными картами местности. Такие навигаторы «умеют» не только определять координаты в пространстве, но и прокладывать маршруты и вести по ним, полностью оправдывая свое звание. Другой класс портативных приборов — персональные GPS-приемники. Отличающиеся малыми габаритами и сравнительно низким энергопотреблением, они обладают довольно широким набором функций. При этом для работы им не обязательно (хотя и возможно) использовать карты.

Давайте рассмотрим основные возможности персонального GPS-приемника: определение собственного месторасположения, расстояния и пути до определенного пункта, маршрута в точку возврата. Простой алгоритм из трех пунктов — наиболее распространенное применение GPS в походе, на реке, озере, море, наконец (яркий пример — блуждание по нижневолжским раскатам).

Определение собственного местонахождения — базовое «умение» приемника. Нам остается лишь «поймать» три спутника, засечь координаты и сохранить путевую точку (Waypoint). Этот параметр является ключевым для GPS-приборов. Чем больше путевых точек может держать в памяти приемник, тем лучше, однако лучше, чтобы это число было не менее 500. Качественные современные модели сохраняют до 2000 точек, к каждой из которых можно вписать символьный комментарий: «яма», «мель» и т. п.

Зная GPS-координаты, свои и заданной точки (к примеру, «база» или та же «яма»), задаем приемнику задание — проложить маршрут (функция Goto). Весь процесс продвижения к заданному пункту можно записать как «трек» (Track Log). Вообще-то запись трека в память происходит автоматически, при переполнении запоминающего устройства — старые стираются, а новые пишутся поверх. Поэтому особенно важным параметром приемника является объем памяти под треки. Наиболее прогрессивные модели запоминают от 10 тыс. треков. Нетрудно догадаться, каким именно образом можно прокладывать целые маршруты (Route), состоящие из отрезков между путевыми точками. Нормальный современный приемник сохранит в памяти не меньше 20 таких маршрутов, состоящих из 50 точек.

Все эти обязательные для любого персонального GPS-прибора умения гораздо удобнее эксплуатировать в сочетании с наглядной картой. Конечно, можно пользоваться бумажной «классикой», но для этого вам понадобится серьезная топографическая подготовка. Мы же пытаемся, напротив, облегчить себе жизнь, поэтому хорошо бы наш приемник имел возможность работать с подгружаемыми электронными картами. Для этого в устройстве должно быть не меньше 8 Мб свободной памяти, а карта должна быть совместимого формата (к примеру, для всех устройств Garmin централизованно выпускаются карты дорог, водоемов и т. д. ).

 

Цена вопроса: Сколько стоит современное GPS навигтор?

Этот вопрос относится к категории философских. С одной стороны, можно купить новый приемник известной фирмы и за 3 тысячи рублей. Однако при ближайшем рассмотрении окажется, что прибор не может работать с картами, а его память (в том числе на путевые точки, треки и маршруты) будет крайне мала. Действительно универсальный персональный приемник обойдется не менее чем в 10 тысяч рублей. Цены на достаточно «шустрые» автомобильные GPS-навигаторы с большими дисплеями начнутся примерно с этой отметки.

Практика выбора GPS навигатора

Вообще обучение правильному применению GPS-устройства не составляет труда и занимает времени не больше, чем процесс «разборок» с каким-нибудь мобильником или, скажем, эхолотом. Стоит только его купить… Куда более сложная и, если хотите, ответственная задача — сам выбор приемника. Ряд ключевых моментов, на которые стоит обращать внимание, мы уже отметили выше. Давайте рассмотрим еще ряд важных свойств и определимся с выбором.

 

Антенна. Она может быть как внутренняя, так и внешняя. Последний вариант удобно применять в автомобиле — в этом случае плоская антенна крепится на магните прямо на крышу транспортного средства. Такой дополнительный аксессуар (его стоимость колеблется в районе 300–600 рублей) способен усилить мощность принимаемого сигнала до четырех раз.

 

Элементы питания. Абсолютное большинство современных GPSприемников приспособлены для работы от обыкновенных щелочных батарей (2–3 элемента ААА). При использовании качественных «мизинчиков» устройство бесперебойно проработает до 15–20 часов в режиме приема. Соответственно в «нормальном» варианте эксплуатации батарей хватает на 3–5 дней.

 

Дисплей. Наиболее «продвинутые» модели приемников оснащаются большими красивыми цветными дисплеями. Для автомобильных GPSнавигаторов на базе КПК это вообще обязательный атрибут. Для приемников попроще цветной дисплей не необходим, но лишним не будет. Важно помнить: монохромные дисплеи более экономны в плане энергопотребления, но менее контрастны, и при ярком солнечном освещении работать с ними не слишком комфортно.

 

Память, способы загрузки карт. Как уже было сказано, современные приемники в большинстве своем «обучены» сотрудниче ству с электронными картами. Наиболее популярные способы их загрузки: с карты памяти (при наличии соответствующего слота в устройстве), прямо с компьютера по интерфейсу USB (возможно практически для любой модели GPS-приемника соответствующего класса, ведь работа с картами — удел лишь более дорогих устройств).

 

«Водобоязнь». Эта болезнь до сих пор страшна большинству персональных электронных устройств. И GPS-приемники / навигаторы не исключение. Ряд моделей защищены от брызг, им не страшен средней интенсивности дождик. Отдельные «оригиналы» при попадании в воду остаются на плаву (например Garmin серии 76). Купать «с головой» приемник не стоит — даже если вам после удастся просушить его изнутри, дисплей, скорее всего, пострадает необратимо.

 

Русское меню. Все сертифицированные для продажи в России электронные приборы должны быть русифицированы. На практике… бывает разное. Единственный совет: при покупке GPS-устройства просто убедитесь, что хотя бы один из языков меню вы знаете неплохо. Хотя бы, чтобы изучить немаленькую книжку-инструкцию.

 

Вместо итога

Рассказать в одной статье о спутниковой навигации все просто невозможно. Эта тема неисчерпаема почти так же, как вопрос выбора оптимальной расцветки силиконовых приманок при ловле в различных условиях. В конце концов, если вы, наконец, решаетесь и вступаете в ряды прогрессивных пользователей GPS, то вам еще предстоит узнать много нового. И это того стоит.