Как работает gps навигатор: Как работает навигатор в автомобиле: основные функции

Содержание

Как работает навигатор в автомобиле: основные функции

Спутниковая навигация перекочевала из военных машин в штатские и стала доступна практически всем без исключения. Приобретя компактный прибор, водитель получает возможность в любой момент разобраться, где находится. Что же это за штука – GPS-навигатор – и по какому принципу работает?

Мифы и правда о GPS-навигаторе

Многие боятся приобретать устройство, опасаясь, что за получение сигнала со спутника придётся платить абонплату. На самом деле, это не так. Заплатить придётся только один раз в магазине, покупая GPS-навигатор, а пользоваться им можно абсолютно бесплатно.

Другие предостерегают от опасного излучения, исходящего от гаджета. Но эти простенькие устройства настроены на приём сигнала со спутника, а сами не подают и не излучают никаких сигналов. Так что использование их не вредит здоровью окружающих.

Для нормальной работы прибора требуется, чтобы в зоне видимости находилось не менее 4 спутников одновременно.

Существует расхожее мнение, что навигатор не будет работать без смартфона. И это неправда. Времена, когда координаты рассчитывались по расположению сотовых вышек, давно канули в Лету. В наше время для функционирования приборчика наличие сотовой связи не требуется — ему нужен только космос. А этого добра навалом в любой точке нашей планеты.

Как работает GPS-навигатор

За 20 тысяч километров над Землёй запущен 31 спутник. Все эти летающие объекты подают радиосигналы. GPS принимает сигнал, накладывает его на траекторию передвижения спутников. В результате определяет местоположение конкретного объекта и показывает это место на карте.

Погрешность вычислений колеблется в пределах 4–20 метров. Чем больше спутников расположено в зоне видимости, тем координаты будут точнее.

Ошибка может случиться только в случае, если спутники выстроятся в одну шеренгу, что, согласитесь, маловероятное стечение обстоятельств. Также немного на точность вычислений навигатора влияет погода (например, облачность затрудняет связь аппарата со спутником). Но в целом штука очень удобная и не даст затеряться в дорожных дебрях.

Так что пришло время забросить компасы подальше, используя современные достижения науки на практике.

@Enjoy-cars.ru

В здании, гараже, туннеле и других подземных объектах глобальна система позиционирования не увидит спутников и не сработает.

С помощью автонавигатора можно не только определять свои координаты, но и получить много других полезных функций:

  • проложить маршрут;
  • запомнить дорогу;
  • разобраться, где есть пробки;
  • узнать расположение камер наблюдений;
  • зафиксировать радары.

Устройство прибора

В пластиковом или прорезиненном корпусе GPS-навигатора спрятаны такие детали:

  • материнская плата, на которую устанавливают процессор, память и модуль GPS;
  • сенсорный экран TFT или IPS, соединяющийся с материнкой специальными шлейфами;
  • аккумулятор, позволяющий прибору работать автономно.

Как видите, перед вами устройство, напоминающее своими функциями планшет.

Чтобы это «железо» заработало, на него следует установить BIOS, операционную систему (Windows CE, Android, GARMIN или Tom Tom) и соответствующую программу.

В поисковиках можно найти не один десяток рабочих программ для работы GPS, но обычно автолюбители устанавливают Navitel или же пользуются навигационными программами Яндекс или Google.

@Xdrv.ru

Как работают карты?

Без наличия карт определитель координат превращается в бесполезное устройство, показывающее точку на белом или чёрном фоне дисплея, и указывающее долготу, широту и высоту. Подобная информация может помочь движению корабля, но не автомобиля.

А вот наличие электронных карт позволяет навигатору указать точное местоположение с указанием названий улиц, домов, магазинов, светофоров, радар-детекторов и прочей важной и полезной информации.

Наш ответ американцам

Глобальна система позиционирования разработана заокеанскими специалистами. В России применяют альтернативную программу — ГЛОНАСС. Спутников, выведенных на орбиту, в ней пока катастрофически мало, поэтому возможны погрешности в работе. Но с каждым годом их количество растёт, так что в скором времени различия между системами будут полностью сглажены.

В ближайшей перспективе планируется все новые автомобили оснащать системой «ЭРА ГЛОНАСС».

Как видите, без GPS-навигатора лучше никуда не выезжать, а тем более если собираетесь в далёкую дорогу с неизвестным маршрутом.

Оценить статью

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Принцип и схема работы системы спутниковой навигации GPS

Спутниковая навигация GPS давно уже является стандартом для создания систем позиционирования и активно применяется в различных трекерах и навигаторах. В проектах Arduino GPS интегрируется с помощью различных модулей, не требующих знания теоретических основ. Но настоящему инженеру должно быть интересно разобраться со принципом и схемой работы GPS, чтобы лучше понимать возможности и ограничения этой технологии.

Схема работы GPS

GPS – это спутниковая навигационная система, разработанная Министерством обороны США, которая определяет точные координаты и время. Работает в любой точке Земли в любых погодных условиях. GPS состоит из трех частей – спутников, станций на Земле и приемников сигнала.

История GPS

Идея создания спутниковой навигационной системы зародилась еще в 50-е годы прошлого столетия. Американская группа ученых, наблюдающая за запуском советских спутников, заметила, что при приближении спутника частота сигнала увеличивается и уменьшается при его отдалении. Это позволило понять, что возможно измерить положение и скорость спутника, зная свои координаты на Земле, и наоборот. Огромную роль в развитии навигационной системы сыграл запуск спутников на низкую околоземную орбиту. А в 1973 году была создана программа «DNSS» («NavStar»), по этой программе спутники запускались на среднюю околоземную орбиту. Название GPS программа получила в том же 1973 году.

Система GPS на данный момент используется не только в военной области, но и в гражданских целях. Сфер применения GPS много:

  • Мобильная связь;
  • Тектоника плит – происходит слежение за колебаниями плит;
  • Определение сейсмической активности;
  • Спутниковое отслеживание транспорта – можно проводить мониторинг за положением, скоростью транспорта и контролировать их движение;
  • Геодезия – определение точных границ земельных участков;
  • Картография;
  • Навигация;
  • Игры, геотегинт и прочие развлекательные области.

Важнейшим недостатком системы можно считать невозможность получения сигнала при определенных условиях. Рабочие частоты GPS лежат в дециметровом диапазоне волн. Это приводит к тому, что уровень сигнала может снизиться из-за высокой облачности, плотной листвы деревьев. Радиоисточники, глушилки, а в редких случаях даже магнитные бури также могут мешать нормальной передаче сигнала. Точность определения данных будет ухудшаться в приполярных районах, так как спутники невысоко поднимаются над Землей.

Навигация без GPS

Основным конкурентом GPS является российская система ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система). Свою полноценную работу система начала с 2010 года, попытки активно использовать ее предпринимались с 1995 года. Существует несколько отличий между двумя системами:

  • Разные кодировки – американцы используют CDMA, для российской системы используется FDMA;
  • Разные габариты устройств – ГЛОНАСС использует более сложную модель, поэтому повышается энергопотребление и размеры устройств;
  • Расстановка и движение спутников на орбите – российская система обеспечивает более широкий охват территории и более точное определение координат и времени.
  • Срок службы спутников – американские спутники делаются более качественными, поэтому они служат дольше.

Помимо ГЛОНАСС и GPS существуют и другие менее популярные навигационные системы – европейский Galileo и китайский Beidou.

Описание GPS

Принцип работы GPS

Работает система GPS следующим образом – приемник сигнала измеряет задержку распространения сигнала от спутника до приемника. Из полученного сигнала приемник получает данные о местонахождении спутника. Для определения расстояния от спутника до приемника задержка сигнала умножается на скорость света.

С точки зрения геометрии работу навигационной системы можно проиллюстрировать так: несколько сфер, в середине которых находятся спутники, пересекаются и в них находится пользователь. Радиус каждой из сфер соответственно равен расстоянию до этого видимого спутника. Сигналы от трех спутников позволяют получить данные о широте и долготе, четвертый спутник дает информацию о высоте объекта над поверхностью. Полученные значения можно свести в систему уравнений, из которых можно найти координату пользователя. Таким образом, для получения точного местоположения необходимо провести 4 измерения дальностей до спутника (если исключить неправдоподобные результаты, достаточно трех измерений).

Поправки в полученные уравнения вносит расхождение между расчетным и фактическим положением спутника. Погрешность, которая возникает в результате этого, называется эфемеридной и составляет от 1 до 5 метров. Также свой вклад вносят интерференция, атмосферное давление, влажность, температура, влияние ионосферы и атмосферы. Суммарно совокупность всех ошибок может довести погрешность до 100 метров. Некоторые ошибки можно устранить математически.

Чтобы уменьшить все погрешности, используют дифференциальный режим GPS. В нем приемник получает по радиоканалу все необходимые поправки к координатам от базовой станции. Итоговая точность измерения достигает 1-5 метров. При дифференциальном режиме существует 2 метода корректировки полученных данных – это коррекция самих координат и коррекция навигационных параметров. Первый метод использовать неудобно, так как все пользователи должны работать по одним и тем же спутникам. Во втором случае значительно увеличивается сложность самой аппаратуры для определения местоположения.

Существует новый класс систем, который увеличивает точность измерения до 1 см. Огромное влияние на точность оказывает угол между направлениями на спутники. При большом угле местоположение будет определяться с большей точностью.

Точность измерения может быть искусственно снижена Министерством обороны США. Для этого на устройствах навигации устанавливается специальный режим S/A – ограниченный доступ. Режим разработан в военных целях, чтобы не дать противнику преимущества в определении точных координат. С мая 2000 года режим ограниченного доступа был отменен.

Все источники ошибок можно разделить на несколько групп:

  • Погрешность в вычислении орбит;
  • Ошибки, связанные с приемником;
  • Ошибки, связанные с многократным отражением сигнала от препятствий;
  • Ионосфера, тропосферные задержки сигнала;
  • Геометрия расположения спутников.

Основные характеристики

В систему GPS входит 24 искусственных спутника Земли, сеть наземных станций слежения и навигационные приемники. Станции наблюдения требуются для определения и контроля параметров орбит, вычисления баллистических характеристик, регулировка отклонения от траекторий движения, контроль аппаратуры на бору космических аппаратов.

Характеристики навигационных систем GPS:

  • Количество спутников – 26, 21 основной, 5 запасных;
  • Количество орбитальных плоскостей – 6;
  • Высота орбиты – 20000 км;
  • Срок эксплуатации спутников – 7,5 лет;
  • Рабочие частоты – L1=1575,42 МГц; L2=12275,6МГц, мощность 50 Вт и 8 Вт соответственно;
  • Надежность навигационного определения – 95%.

Навигационные приемники бывают нескольких  типов – портативные, стационарные и авиационные. Приемники также характеризуются рядом параметров:

  • Количество каналов – в современных приемников используется от 12 до 20 каналов;
  • Тип антенны;
  • Наличие картографической поддержки;
  • Тип дисплея;
  • Дополнительные функции;
  • Различные технические характеристики – материалы, прочность, защита от влаги, чувствительность, объем памяти и другие.

Принцип действия самого навигатора – в первую очередь устройство пытается связаться с навигационным спутником. Как только связь будет установлена, происходит передача альманаха, то есть информации об орбитах спутников, находящихся в рамках одной навигационной системы. Связи с одним только спутником недостаточно для получения точного местоположения, поэтому оставшиеся спутники передают навигатору свои эфемериды, необходимые для определения отклонений, коэффициентов возмущения и других параметров.

Холодный, теплый и горячий старт GPS навигатора

Включив навигатор впервые или после долгого перерыва, начинается долгое ожидание для получения данных. Долгое время ожидания связано с тем, что в памяти навигатора отсутствуют либо устарели альманах и эфемериды, поэтому устройство должно выполнить ряд действий по получению или обновлению данных.  Время ожидания, или так называемое время холодного старта, зависит от различных показателей – качество приемника, состояние атмосферы, шумы, количество спутников в зоне видимости.

Чтобы начать свою работу, навигатор должен:

  • Найти спутник и установить с ним связь;
  • Получить альманах и сохранить его в памяти;
  • Получить эфемериды от спутника и сохранить их;
  • Найти еще три спутника и установить с ними связь, получить от них эфемериды;
  • Вычислить координаты при помощи эфемерид и местоположения спутников.

Только пройдя весь этот цикл, устройство начнет работать. Такой запуск и называется холодным стартом.

Горячий старт значительно отличается от холодного. В памяти навигатора уже имеется актуальный на данный момент альманах и эфемериды. Данные для альманаха действительны в течение 30 дней, эфемерид – в течение 30 минут. Из этого следует, что устройство выключалось на непродолжительное время. При горячем старте алгоритм будет проще – устройство устанавливает связь со спутником, при необходимости обновляет эфемериды и вычисляет местоположение.

Существует теплый старт – в этом случае альманах является актуальным, а эфемериды нужно обновить. Времени на это затрачивается немного больше, чем на горячий старт, но значительно меньше, чем на холодный.

Ограничения на покупку и использование самодельных модулей GPS

Российское законодательство требует от производителей уменьшать точность определения приемников. Работать с незагрубленной точностью может производиться только при наличии у пользователя специализированной лицензии.

Под запретом в Российской Федерации  находятся специальные технические  средства, предназначенные для негласного получения информации (СТС НПИ). К таковым относятся GPS трекеры, которые используются для негласного контроля над перемещением транспорта и прочих объектов. Основной признак незаконного технического средства – его скрытность. Поэтому перед приобретением устройства нужно внимательно изучить его характеристики, внешний вид, на наличие скрытых функций, а также просмотреть необходимые сертификаты соответствия.

Также важно, в каком виде продается устройство. В разобранном виде прибор может не относиться к СТС НПИ. Но при сборе готовое устройство уже может относиться к запрещенным.

 

Как использовать GPS без интернета Android? ТОП-10 навигаторов, работающих офлайн

Навигация по городу, стране и даже миру еще никогда не была настолько простой. С появлением специальных GPS-программ, любой смартфон и планшет от Samsung, Honor, Meizu, Xiaomi сможет вывести нас в нужное место. Однако, проблема большинства приложений в том, что они требуют доступ к интернету для осуществления навигации. Наша цель – показать альтернативу, а именно, как использовать GPS без интернета Android. 

Работает ли GPS без интернета?

Навигатор офлайн для Android – это реальность, он действительно может работать без подключения к интернету. Все, что нужно для функционирования: GPS-модуль и карты местности, загруженные на телефон. С помощью данных о текущем местоположении и сведений о конечной точке, программа просчитывает оптимальный маршрут по картам и предлагает способы, как  добраться до места назначения. 

Интернет обычно используется для регулярного обновления карт и загрузки новых регионов. Однако, в том случае, когда их скачивают  заблаговременно вручную, сеть не потребуется. Если пользователь и его цель находится в зоне, загруженной заранее, все будет происходить в режиме оффлайн. 

ТОП навигаторов для Android, работающих оффлайн:

Неопытному пользователю сложно определить, какой навигатор лучше скачать, так как не все приложения нормально работают без интернета. Вручную перебирать все программы довольно долго и сложно. Не стоит тратить личное время, мы уже сделали это за вас. Выбирая, какой навигатор работает без интернета, рекомендуем остановить выбор на одном или нескольких из 10 лучших навигаторов на Android.

Яндекс.Навигатор

Оффлайн-карты для Android от Яндекса — одни из самых точных в странах СНГ,кроме того, приложение всегда исправно работает без подключения к сети. Сервис умеет точно рассчитывать маршрут в автономном режиме. Перед тем, как начать пользоваться Яндекс. Навигатором без интернета, требуется скачать бесплатные карты. Это сделать легко, мы можем их загрузить прямо из основного меню настроек. Приложение нормально работает и на Android, и на iPhone. К сожалению, для Европы оффлайн-карты не работают, но на территории СНГ – это лучший сервис.

Читайте также: Как отключить приложения на Android?

Google Карты

Это хороший навигатор на Android без интернета, корректно работающий на всех платформах. Для загрузки карт здесь достаточно ввести нужное место в поиск Google, развернуть информацию о нем в первой позиции выдачи и нажать на кнопку «Скачать». Плюс сервиса в том, что он отлично работает по всему миру. Еще многим нравится следующее преимущество:  сервис предлагает на выбор несколько маршрутов, с разными видами транспорта. Также Google старается учитывать особенности местности и подбирать более простой путь. Однако, точность определения места проигрывает Яндексу в СНГ (хоть и немного). 

2ГИС

Это не просто приложение навигатор для Android, но также подробный справочник, с детальной проработкой местности, как для пешеходов, так и автомобилистов. Работает бесплатно и не нуждается в сети. Можем один раз скачать карты, которые работают без интернета и пользоваться ими постоянно. Приложение быстро находит адреса, компании, номера телефонов, график работы, разделяет магазины по типу товаров и оказываемых услуг. Предлагает несколько вариантов, чтобы добраться до нужного места. 

Sygic GPS Navigation&Maps

Перед нами отличный навигатор, работающий без интернета, отлично зарекомендовавший себя для поездок за границу. В нем есть карты для более, чем 200 стран мира. Оффлайн-карты с 3D обладают большим списком точек интереса, потому сервис поможет не пропустить магазины, рестораны и достопримечательности. Даже в таком режиме точность приложения достаточная для большинства задач, но, в режиме онлайн, маршрут прокладывается еще лучше. За основу берутся данные от автомобильных компаний и сведения от 500 млн пользователей со всего мира.

MapFactor Navigator

Сервис полезен  из-за бесплатного распространения карт типа Open Street Maps. На них отображены основные места интереса. Плюс приложения – карты местности загружаются автоматически, в момент запуска программы с подключенным Wi-Fi. Каждый пользователь может выбрать режим передвижения по умолчанию: вело, пешеход или автомобилист. 

Что понравилось:

  • приятный голос ассистента;
  • есть режим 2D для экономии трафика и 3D с максимальной детализацией;
  • встроенный ночной режим;
  • удобное масштабирование карт.                                                                                                                         

MAPS.ME

Возможно, это лучший навигатор для смартфона на Android для тех, кому важна экономия трафика при загрузке карт. Сервис предлагает стандартный вариант карт OpenStreetMap, но с высокой степенью детализации. Приложение постоянно развивается, поскольку для уточнения маршрутов используются данные от обычных пользователей. Нередко оно справляется с задачами лучше, чем Google Карты, а количество маркеров интереса в некоторых областях превосходит всех остальных конкурентов. 

Navmii GPS Мир

Классическое приложение для навигации с приятным оформлением интерфейса и всеми базовыми возможностями. Отзывы пользователей отмечают следующие плюсы: подробные карты, удобный голосовой помощник, который не действует на нервы своим голосом, и четкие подсказки. Однако, не все остаются довольны точность прокладывания маршрута. Здесь все зависит от региона. В некоторых местностях он может стать лучшим выбором.

OsmAnd

Популярный навигатор на телефон без подключения к интернету, с качественным русскоязычным интерфейсом и регулярными обновлениями. Характеризуется хорошей базой карт. Главный же плюс сервиса в том, что в нем отсутствует реклама. Загрузка карт реализована предельно просто, достаточно выбрать регион и нажать на кнопку «Сохранить». Правда, сервису не хватает информации о состоянии на дорогах и 3D режима. В остальном — это достойный навигатор.

Читайте также: Как запретить установку приложений на Android?

Guru Maps

Следующий сервис для поиска мест и навигации по оффлайн-картам подойдет и для передвижения по родному городу, и для поездки за границу. Программа неплохо строит маршруты и ведет статистику перемещений. Все карты актуальные, работают быстро и не занимают лишнее место. При этом, их можно настроить на отображение элементов, а, при клике по местам интереса, сразу же  отображается о них дополнительная информация. 

Avenza Maps

Это мощный навигатор, не требующий постоянного доступа к интернету. В него встроены карты магазинов, что означает: ваш  шопинг станет максимально комфортным. Профессиональные и точные карты позволяют прокладывать маршрут для пешеходов, велосипедистов и автомобилистов. Работает бесплатно, но есть платная версия для профессионального использования. Приложение поддерживает импорт карт от других служб, а также является лучшим выбором для кемпингового туризма. 

Пришло время определиться, какой лучше навигатор для Android. Однако, нет единственно верного ответа, все зависит лишь от потребностей пользователей. Тем, кто ценит точные карты и передвигается в рамках СНГ, Яндекс.Навигатор станет отличным выбором. Для путешествия по миру, Google Maps – лучшее решение. Нужна детальная информация о магазинах вокруг? Тогда стоит присмотреться к 2ГИС, MAPS.ME и Guru Maps.

Robot

Нужна помощь?

Задать вопрос

Как работает навигатор в планшете

Тенденция современного мира — широкое распространение мобильных устройств. Планшеты завоевывают рынок с огромной скоростью. Неудивительно, что этот прибор стал объединять в себе функционал, ранее не использовавшийся в карманных компьютерах. Речь пойдет про планшет-навигатор. Раньше для определения местоположения и отслеживания маршрута нужны были отдельные устройства. А сегодня эту роль с успехом выполняет планшет.

Современные планшеты могут выполнять множество функций, в том числе и навигационную

Как определяется положение

Если описывать кратко, главной деталью процесса является приемник GPS. Это небольшой модуль внутри планшета, который обменивается сигналами со спутниками. Самая распространенная система навигации основана на использовании сети зарубежных спутников, так называемая GPS. Для четкого определения положения на местности с точностью до метра обрабатываются сигналы сразу нескольких станций.

В общем, процесс можно сравнить с радиопеленгацией. По одному источнику можно определить направление, по двум — приблизительные координаты. Способ работает на плоскости, но имеет малую точность при изменении высоты искомой точки. Три спутника уже дают возможность осуществлять максимально четкую трассировку. В реальности модуль GPS работает минимум с четырьмя источниками, поскольку один нужен для корректировки временных привязок, ведь навигатор постоянно перемещается в пространстве.

Система GPS имеет следующие достоинства:

  • покрытие по всему миру;
  • доступна в любой момент дня или ночи;
  • над западными странами спутников гораздо больше, что повышает точность трассировки;
  • для работы с этой структурой выпущено огромное количество приложений.

В общем, система бесплатная. Производители программного обеспечения могут брать деньги за свою работу, которая, по большей части, заключается в предоставлении дополнительных сервисов. Например, компания Навител продает подробнейшие карты местности. Другие компании берут плату за удобные поисковые услуги и сервисы подбора ресторанов, например.

Дополнительные системы

Теперь поговорим о том, как работает навигатор в планшете. Поиск сигналов спутников и синхронизация занимают довольно много времени. Особенно если пользователь планшета находится в окружении железобетонных высотных зданий.

Процесс может затянуться от десятка секунд до нескольких минут. Поэтому была создана система A-GPS, которая призвана ускорить старт систем навигатора. В этом случае первые привязки к местности планшет не берет со спутников, а получает от оператора мобильной сети, который отслеживает местоположение устройства по своим вышкам.

Точность A-GPS невелика, особенно на пересеченной местности. На плоской степи позиционирование возможно в пределах 15 метров. Однако и такой информации достаточно для того, чтобы осуществить первичную обработку данных и построить карту.

Следует помнить, что поддержка A-GPS — довольно хлопотное занятие, тем более что она требует дополнительного оборудования. Поэтому некоторые операторы мобильной связи могут предоставлять подобные услуги за дополнительную плату.

Отечественная система позиционирования

С целью предотвращения слежки и обеспечения собственной защищенной структуры для глобального позиционирования Россия и страны СНГ создали свою систему спутников. Она называется ГЛОНАСС.

ГЛОНАСС – это отечественный аналог GPS

У этой структуры есть неоспоримое достоинство. Она работает на территории России и севере материка Евразия гораздо точнее, чем система американских спутников GPS. Вдобавок поиск источников происходит быстрее, программа навигации запускается и отслеживает положение устройства за считанные секунды.

Но есть и недостаток. За пределами России об использовании ГЛОНАСС можно забыть. Переговоры о распространении системы спутников на весь земной шар не дали результатов. По этой же причине система GPS над Россией имеет меньшую точность — количество американских спутников ограничили в качестве ответной меры.

Сегодня большое распространение получил навигатор в планшете, который умеет работать одновременно в двух системах позиционирования. Это удобно, так как позволяет добиться максимальной точности в любой стране и городе. Большинство программ навигации умеют работать как с ГЛОНАСС, так и с GPS.

Другие возможности

Кроме удобства определения своего местонахождения и прокладки маршрута до цели, модуль GPS предоставляет и другие комфортные функции:

GPS давно используется в сфере охранных систем
  1. Работа в роли маяка. Устройство можно отследить, зная идентификатор;
  2. GPS широко используется в комплексе систем авто сигнализации и охранных систем — для поиска угнанных автомобилей;
  3. Можно осуществлять трекинг транспортных средств, анализировать маршруты перемещения персонала, например, курьеров;
  4. В конце концов, родители в любой момент могут узнать, где находится их ребенок.

Навигатор в планшете уже породил множество довольно громких обсуждений по поводу этичности требования работодателей о фиксировании данных местоположения работника, допустимости анализа подобной информации, вмешательстве в частную жизнь и тому подобные критичные моменты. Но технология развивается и совершенствуется. Рано или поздно, это изменит отношение людей к подобным проблемам.

Видео о том, как использовать навигатор на Android:

Планшет-навигатор дал человеку возможность вести активную жизнь и не таскать при этом с собой чемодан разных приборов. Если раньше электронная книга, навигатор, телефон, записная книжка, фотоаппарат, диктофон представляли собой отдельные устройства, то планшет с успехом выполняет эти функции. Причем делает это лучше, поскольку соединяет в себе достоинства, почти исключая недостатки.

Неудивительно, что навигатор в планшете стал почти неотъемлемой программой у тех, кто часто путешествует за рулем. Не приходится заботиться о зарядке, а информация о местоположении, маршруте, заторах на дороге — под рукой. Планшет с навигатором действительно сильно изменил жизнь современного человека.

как работает и для чего нужна

Система ГЛОНАСС, ЭРА ГЛОНАСС и GPS: как работает и для чего нужна

Система ГЛОНАСС за последние годы стала уже обыденным, а в некоторых случаях даже обязательным инструментом спутниковой навигации. Отечественный комплекс ГЛОНАСС лежит на принципах передачи данных со спутников, к которому открыт доступ всем пользователям нашей страны и территории ближнего зарубежья. На данный момент отечественная система считается одной из 2-х прогрессивных мировых систем, имеющих свободный доступ к навигационным услугам.
Какие же отличия ГЛОНАСС от GPS?

История возникновения



Впервые комплекс запустили в работу еще в 1976 году, когда был сформирован план СССР по включению его в оборонный проект «Циклон». ГЛОНАСС с самого начала проектировалась под военные задачи и в 1982 году стартовала вместе с системой оповещения о ракетном ударе.

В 1986 году первые несколько наших спутниковых аппаратов были развернуты на орбите. А в 1991 году их количество выросло уже до 12.

Согласно официальной версии комплекс запустили в использование только в конце сентября 1993 года, а в 2001-м по программе развития ГЛОНАСС утверждена правительством с присвоением статуса государственной важности. Почти сразу после первого этапа обновления бортового клиентского оборудования и расширения численности навигационных космических аппаратов существенно увеличилась точность определения реального местоположения. Очередной этап усовершенствования был ориентирован на увеличение точности местонахождения вместе с реализацией стандарта связи CDMA. Помимо этого целью такой модернизации стала возможность совместить ГЛОНАСС с похожей китайской национальной спутниковой системой – «Бэйдоу» (Beidou). Финальные тесты готового решения проводились в 2015 году.

На сегодняшний момент все права и обязанности по расширению и модернизации системы закреплены за такими предприятиями как Роскосмос, акционерное общество «Российские космические системы» и «Информационные спутниковые системы».

Как работает наш российский комплекс.

Сейчас ГЛОНАСС применяется не только для военных целей, но и по большей части в коммерческом деле. Для работы комплекса применяются бортовые наземные устройства и спутники. На сегодняшний момент их насчитывается 27 единиц. Из них 24 применяется по их прямому назначению, два находятся на исследовании главного конструктора, а последний – в орбитальном резерве. С конечными потребителями они взаимодействуют через пользовательское оборудование – абонентские терминалы (АТТ), блоки навигации, gps трекеры или gps маяки и тому подобное.


Спутниковые аппараты, входящие в орбитальную группировку, работают на высоте 19.4 тыс. км. от земли и направлены по 3-м орбитальным плоскостям под углом 64.8 градусов.
Такое положение дает возможность для охвата наибольшей площади полярной зоны, на территории которой расположена немалая часть нашей страны.

Чтобы более точно определить местоположение объекта, необходимо подключиться хотя бы к 4 спутникам.

Дальше глобальная система определяет такие параметры как географические координаты, размеры объекта, а также точную дату и время, в которое были зафиксированы все эти значения. Затем информация транслируется в виде сообщения на пользовательское оборудование, которое сравнивает время когда это сообщение было отправлено и когда получено, устанавливает расстояние до спутниковых объектов в том числе и геолокацию.
Таким образом могут устанавливаться координаты для мониторинга транспортных средств. Отклонение измерений может быть на 10 и более метров, в зависимости от погодных условий эксплуатации, качества самого принимающего устройства и других факторов. Спутниковые пользовательские терминалы могут принимать 2 вида сигналов – Frequency Division Multiple Access (FDMA) и Code Division Multiple Access (CDMA), которые бывают как открытым, так и закодированным, особо точными и транслировать информацию на разных сигнальных протоколах.

Что отличает ГЛОНАСС от GPS

ГЛОНАСС-мониторинг по принципу измерения схож с другим вариантом международной системы геолокации – NAVSTAR, которую чаще всего у нас называют GPS (Global Positioning System). Но несмотря на сходство эти комплексы имеют отличия. И принципиальное отличие это, так называемое, позиционирование группировок. Означающее, что спутниковые аппараты американской системы развернуты по 6-ти орбитальным плоскостям с радиальной траекторией вращения и это дает возможность в любой точке планеты обеспечить прием сигнала как минимум от 6 из 24 спутников, поэтому говорят, что точность у GPS лучше. Но у западного аналога точность геолокации будет напрямую зависеть от многих естественных причин, именно из-за этого фактора для качественного спутникового сигнала лучше применять обе эти глобальные системы.

траектории движения спутников GPS


траектории движения спутников ГЛОНАСС



Остальные отличительные особенности ГЛОНАСС:

  • В своем орбитальном движении стабильность спутниковых аппаратов ГЛОНАСС лучше, так как отсутствует резонанс по отношению к вращению Земли, настраивать их работу не требуется в течение всего срока использования;

  • невысокая стоимость пользовательских бортовых устройств, что ощутимо сказывается на рентабельности в коммерческом использовании;

  • степень защищенности наших спутников от помех выше поскольку возможно использование других рабочих частот с распределением радиосигнала, позволяя уменьшить риск потери связи и ухудшения сигнала от различных естественных препятствий и иных сооружений;

  • учет пользовательских потребностей согласно текущих правил и требований законодательства.

С помощью постоянной модернизации точность геолокации ГЛОНАСС близка к точности GPS, а в некоторых случаях даже может улучшить ее показатели.

Чтобы работа системы стала безукоризненной, будет разумно подбирать себе качественную аппаратуру от проверенных и известных поставщиков. Хороший пример тому является известная на российском и зарубежном рынке компания под названием Омникомм, которая является крупнейшим производителем и поставщиком клиентского ПО и передового GPS ГЛОНАСС оборудования. Данную продукцию и решения в России и республики Беларусь официально представляет компания «СтройБизнесСервис» и дает пожизненную гарантию на это навигационное оборудование.

Использование ГЛОНАСС в индустрии

Мониторинг, идентификация местонахождения стационарных или мобильных объектов является неотъемлемой частью комплекса. Спутниковый мониторинг, например, можно использовать для того, чтобы определить геопозицию пользователей, находящихся в зонах с плохой или отсутствующей мобильной связью.


Мониторинг транспорта это комплексная система контроля стационарных и контроль местоположения движущихся объектов, имеющая широкое применение в государственном, оборонном секторе и в различных сферах коммерческой деятельности для оптимизации работы корпоративного автотранспорта, например: таксопарки, каршеринг, техника сельхоз предприятия, строительная и спецтехника, авиа/железнодорожный, водный транспорт и т.п..
Бортовые терминалы для контакта со спутниками монтируют на гражданский либо коммерческий транспорт. В коммерческом варианте владелец предприятия, где происходит эксплуатация автомобилей, получает открытый доступ к прогрессивному способу оптимизации транспортных издержек. Тем более что наше постоянно меняющееся законодательство требует исполнения новых правил, чтобы определенные категории транспортных единиц были оснащены блоками спутниковой навигации АСН ГЛОНАСС или GPS ГЛОНАСС, помогающие определять дислокацию машин в режиме реального времени.

Важными задачами мониторинга транспорта в коммерческой деятельности является, так называемый, сквозной контроль за объектами, движущимися по заданным маршрутам.
Грубо говоря, мониторинг транспортных средств позволяет получать ключевые показатели бизнеса в одном окне:

  • определение местонахождения, отклонения автомобиля от заданного маршрута, простои в работе техники;
  • определение фактического расхода горючего в формате online с использованием соответствующих топливных датчиков;
  • контроль соблюдения скоростного ограничения и стиля вождения;
  • организация диспетчерской службы для постоянного мониторинга парка автомобилей предприятия;
  • выявление технического состояния транспортных средств компании;
  • защита от кражи, улучшение безопасности движения на дороге при транспортировке людей и грузов и многое другое.

ЭРА-ГЛОНАСС обязательный инструмент оперативного реагирования

Наш отечественный спутниковый комплекс наряду с зарубежными аналогами давно является неотъемлемой частью мониторинга транспорта. Его огромный потенциал широко применяется практически в каждой индустрии, где есть свой транспортный парк. К одному из наиболее важных навигационных инструментов относится ЭРА-ГЛОНАСС. Это наш российский автоматический комплекс, который сейчас необходим для неотложного вызова служб спасения в опасных случаях. Система нацелена на улучшение уровня безопасности на дороге и сокращение летальности при ДТП.

Такой результат достигается за счет уменьшения времени оповещения экстренных служб. Ведь своевременно оказанная медицинская помощь дает возможность максимально снизить риск для здоровья, а главное уменьшить смертность при несчастных случаях на дороге.


Российский спутниковый комплекс имеет сходство с европейской спутниковой разработкой под названием eСall и, технологически, даже совместима с ней.


Все современные автомобили, которые выходят с конвейера завода-изготовителя, обязательно должны быть оборудованы приборами для экстренной связи со службами спасения. Оборудование ЭРА ГЛОНАСС это готовый к оснащению набор, в который входит: микрофон, динамик, модем, навигационный терминал, антенна спутниковой навигации и специальный блок интерфейса с двумя кнопками.

Основная клавиша – это кнопка SOS, другая кнопка служит для активации режима самодиагностики (требуется проверять работоспособность системы в рамках проведения техосмотра).

Принцип действия системы или что происходит в случае аварии либо нажатии тревожной кнопки:



  • специальные сенсоры, которыми оснащен автомобиль, срабатывают во время ДТП или удара машины о препятствие. Подача сигнала спасения возможна и при самостоятельном нажатии на клавишу SOS. Система также активируется при опрокидывании транспортного средства и т.п.;

  • бортовой модуль активируется и автоматически регистрируется в сотовой сети благодаря установленному SIM-чипу и совершает вызов на телефон службы 112, выставляется специальная метка вызова, что звонок является приоритетным;

  • диспетчер ЭРА ГЛОНАСС принимает входящий звонок и выясняет все обстоятельства случившегося у находящегося в машине человека;

  • в случае отсутствия возможности обратной связи, диспетчер уточняет, что сигнал не является ложным и передает вызов оперативно-спасательной службе;

  • оператор устанавливает местоположение объекта, сколько людей в машине, какова была скорость во время происшествия, физические перегрузки, данные об автомобиле и т.п.;

  • информация транслируется через сотовые вышки и попадает в центр обработки данных;


Весь процесс приема, обработки и передачи экстренной информации занимает считанные минуты, что является решающим значением.

Устройство остается активированным еще час (это указано в общем техническом требовании к устройству). В течение этого времени есть возможность повторно связаться с пострадавшими и уточнить другие детали происшествия. Через час устройство автоматически выйдет из сети и войдет в режим ожидания.

Спутниковый мониторинг транспорта и спецтехники: коммерческая польза, открытость ведения бизнеса и общая безопасность

  • Свою максимальную эффективность комплекс ГЛОНАСС показывает при внедрении его для нужд организаций или предприятий, чтобы существенно сэкономить свои материальные расходы. Имея небольшую рыночную стоимость устройств и оборудования, будет экономически выгодно устанавливать систему на корпоративном транспорте.
    При этом стоимость этого телематического оборудования вкупе с технической поддержкой непрерывно оптимизируется, что усиливает коммерческую притягательность ГЛОНАСС мониторинга. А компании, организации и другие транспортные предприятия для своих задач могут найти максимальную выгоду прогрессивной спутниковой системы:

  • автоматическое определение пути следования, место дислокации, скорость передвижения ТС. При помощи терминалов, трекеров или «маячков» обеспечивается наиболее полный контроль сохранности авто, предупреждение во время отклонения от маршрутов, задержки и простои в работе, несоблюдение водителями или сотрудниками режима труда, от нецелевого использования служебного транспорта, несоблюдение скорости и многое другое;

  • моментальная обработка информации с одновременным сохранением дает возможность оперативно среагировать на внештатную ситуацию и получить в любой момент и любом месте онлайн доступ к развернутому анализу события, тем самым улучшая логистические процессы, а значит поднять профит предприятия;

  • опционально устанавливаемые датчики уровня топлива отслеживают и фиксируют количество расходуемого топлива. Бортовая аппаратура ГЛОНАСС устанавливает все места заправки автомобиля, что дает возможность прекратить все сливы горючего и топливные хищения среди шоферов, подмены его бензином или ДТ плохого качества и уменьшить до минимума издержки по корпоративному транспорту;

  • руководители организаций, собственники транспортных услуг и т.д. имеют прозрачную информацию о безопасности водителей и транспортировке грузов, стабильную связь с ними и другие плюсы.


Обратившись к официальному представителю Omnicomm, компании «СтройБизнесСервис», вы получите развернутую информацию о всех плюсах внедрения ГЛОНАСС для своих задач и сможете воспользоваться наиболее выгодными решениями мониторинга транспорта.

Как работает навигатор на планшете с GPS

Установив навигатор на планшет, разработчики устройств упростили жизнь многим водителям и путешественникам, в очередной раз добавили в планшетные ПК долю функциональности и универсальности. Хотя и по сегодняшний день ведутся споры на тему, что лучше — планшет или навигатор, можно привести основные потребительские преимущества:

  •  планшетный ПК, бесспорно, выигрывает по функциональности;
  • планшетники смотрятся гораздо симпатичней и аккуратней;
  • его можно брать с собой для того, чтобы использовать в других целях;
  • на таблетке можно организовать бухгалтерию, рассчитывать себестоимость, вести заметки и прочее;
  • обновлённые карты на планшет качаются, как фильм, не возникает абсолютно никаких проблем, как это бывает с GPS-устройствами.

Это лишь малая часть доводов. Всё больше людей, обдумывая, что им взять — планшет с GPS или навигатор, останавливают свой выбор на первом.

Как работает GPS в планшете?

Для работы в качестве навигатора, в гаджет устанавливается специальный модуль GPS, который передаёт-принимает координаты со спутника и отображает их графически на изображении карты или 3D моделях. Очень часто девайс оборудуют дополнительной технологией A-GPS, которая дополняет основной модуль. Главная задача — взять часть работы на себя и решать их при помощи интернета. Поэтому работать она будет, даже если её включить, только при наличии постоянного соединения с всемирной паутиной.

GPS работает при любой погоде, в любой точке планеты, то есть даёт возможность получать точные координаты круглые сутки. Вся работа системы основана на четырёх спутниках. Имеется ввиду — система для обнаружения одного объекта. Самих спутников задействовано намного больше. Три спутника определяют расстояние от себя до передатчика (вашего модуля). На основе того, что их координаты известны, проводится быстрое вычисления координат передатчика. Четвёртый спутник нужен для того, что бы делать корректировки времени, так как спутники и объект находятся в постоянном движении.

Что такое ГЛОНАСС в планшете?

ГЛОНАСС — развитый термин, связанный, так или иначе, с одноименной системой российской навигации. Если GPS — это 100% полностью американская система, то ГЛОНАСС — российский аналог. Правда, работает система только в Северном полушарии, а конкретно в северной части евразийского материка — намного лучше своего аналога. Очень часто этим же термином называют некоторые планшеты и навигаторы. Сейчас появилась новая тенденция, особенно на российском рынке, когда технологии ГЛОНАСС и GPS совмещают для получения более точных локационных данных.

Планшет-навигатор: Видео

Планшет с GPS навигацией

Обязательно ли нужен планшет с GPS навигацией? Это личное мнение каждого потребителя. Правда, абсолютно все современные планшеты, смартфоны и большое число других гаджетов имеют у себя в арсенале этот модуль. Главное преимущество заключается в том, что системой можно пользоваться бесплатно. Есть, конечно, компании, которые разрабатывают коммерческие приложения на основе системы, но есть и полностью бесплатные решения. Ещё одним из достоинств GPS-системы в планшете является то, что все современные антивирусы снабжены функцией обнаружения устройства, в случае его пропажи или кражи. Это особенно актуально для водителей, так как можно отследить в реальном времени не только пропавший гаджет, но и автомобиль, в котором он находится.



Добавить комментарий

Что такое a gps в смартфоне. Как работает GPS навигация

Смартфоны давно перестали быть простыми «звонилками». Своим владельцам они открыли массу новых возможностей.

На первом месте полноценный скоростной доступ в интернет и общение в социальных сетях и мессенджерах. Но не менее востребовано и GPS-позиционирование, о котором мы сейчас подробно расскажем.

Что такое GPS?

GPS — система навигации, которая определяет местоположение смартфона, строит маршруты и позволяет найти нужный объект на карте.

Практически в каждый современный гаджет встроен GPS-модуль. Это антенна, настроенная на сигнал спутников системы геолокации GPS. Изначально она была разработана в США для военных целей, но позже ее сигнал стал доступен всем желающим. GPS-модуль гаджет является принимающей антенной с усилителем, но передавать сигнал она не может. Получая сигнал от спутников, смартфон определяет координаты своего местоположения.

Практически каждый современный хотя бы раз пользовался GPS-навигацией на смартфоне или планшете. Потребность в ней может возникнуть в любой момент у людей разных профессий и разного рода занятий. Она необходима водителям, курьерам, охотникам, рыболовам и даже простым пешеходам, оказавшимся в незнакомом городе. Благодаря такой навигации можно определить свое местонахождение, найти нужный объект на карте, выстроить маршрут, а при наличии доступа в интернет объехать пробки.

Оффлайн-карты для GPS

Google разработала для своей операционной системы Android специальное геолокационное приложение — Google Maps. Оно быстро находит спутники, разрабатывает маршруты до объектов и предлагает альтернативы. К сожалению, при отсутствии зоны покрытия сотовой сети Google Maps не работает, так как географические карты тут подгружаются через интернет.

Для навигации без использования сети лучшим выходом будет скачать приложения с поддержкой оффлайн-карт, например, Maps.me, Navitel и 2GIS. Также можно установить приложение «Карты: транспорт и навигация» для Google Maps.

В этом случае придется расходовать интернет-трафик для загрузки карт не придется — они будут всегда в вашем устройстве, независимо от местоположения. Особенно это актуально при нахождении за границей, так как стоимость роуминга для доступа в интернет весьма высока.

Как включить GPS на Android?

Активация GPS-модуля в операционной системе Android возможна двумя способами:

  • Верхняя шторка. Проведите по дисплею сверху вниз и в открывшемся меню нажмите кнопку «Местоположение», «Геолокация» или «Геоданные» (зависит от версии Android).
  • В настройках Android найдите пункт аналогичные пункты передвиньте флажок в положение «Включено».

Во время активной работы навигационной системы смартфона заряд его аккумулятора начинает расходоваться достаточно активно, поэтому стоит позаботиться о дополнительных источниках питания. Например, за рулем нужно воспользоваться автомобильной зарядкой, а при передвижении на велосипеде или пешком — .

Также стоит помнить, что уверенный прием спутникового сигнала возможен на открытой местности, поэтому при нахождении в помещении или туннеле геолокация становится невозможной. Пасмурная погода также влияет — из-за туч устройство дольше ищет спутники и менее точно определяет свои координаты.

Не так давно GPS была единственной системой геолокации, поэтому в ранних версиях Android упоминалась только она, а кнопка активации службы так и называлась. С 2010 года полноценно заработала российская , а с 2012 — .

Статьи и Лайфхаки

У большинства обладателей мобильных телефонов появлялся вопрос, что такое gps в телефоне? Раньше все разговоры по сотовому телефону начинались с вопроса «Где находишься?».

А сегодня определение месторасположения пользователя на виртуальной карте стало реальным благодаря объединению знаний в математике, физике и других технических науках.

Поэтому для многих в число программ непременно попадут приложения, работающие с системой GPS.

Для чего нужен gps

  • С помощью спутника можно определить расстояние до требуемого объекта (gps-приёмник сначала получает сведения о местонахождении спутника, а потом от него принимает информацию с координатами объекта).
  • Кроме того, появляется социальный аспект – человек может, общаясь с друзьями и родственниками, добровольно отметить, где он в текущий момент находится.
  • Благодаря прочному союзу Интернета и спутниковой навигации упростились загрузки файлов — пользователь может в течение нескольких секунд показать свое местоположение как на карте, так и в конкретном заведении.

    При этом человек может пригласить к себе друзей, разослав сообщения с указанием своего точного месторасположения.

  • Телефон с gps модулем при правильной настройке программы можно использовать как обычный навигатор при путешествиях по России и иным странам (при поиске ближайших кинотеатров, музеев и магазинов).

Преимущества и недостатки gps


Спутниковая навигация в устройстве – обыденное явление даже для не очень дорогостоящих моделей.Недостатки гаджета: без доступа к Интернету устройство не может определить требуемые координаты, да и за скорость выполняемых функций пользователи вынуждены дорого платить, в особенности, если они находятся за рубежом.

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.

Глобальная система позиционирования – Global Positioning System – появилась в 50-е благодаря запуску спутника. Когда первый советский спутник вышел на орбиту, американцы обратили внимание: при отдалении он равномерно меняет частоту сигнала. Ученые проанализировали данные и поняли, что спутниковый сигнал позволяет точно определить координаты объектов на земле, а также скорость их передвижения. Первыми систему GPS взяли на вооружение военные: Министерство обороны запустило спутниковую навигацию в своих целях, но уже через несколько лет она стала доступна гражданским.

Сейчас на околоземной орбите находятся 24 спутника, которые передают сигналы привязки. Число спутников периодически меняется, но всегда остается достаточным, чтобы поддерживать бесперебойную работу Global Positioning System. На случай форс-мажора предусмотрены запасные спутники, и каждое десятилетие на орбиту выходят новые, модернизированные космические аппараты, потому что ничто не должно нарушить режим работы GPS.

Спутники вращаются по шести орбитам, образуя взаимосвязанную сеть. Ею управляют специальные станции GPS, которые расположены в тропиках, но связаны с координационным центром в Соединенных Штатах. Благодаря этой сети вы можете узнать точные координаты человека, машины или самолета со скоростью прохождения сигнала от спутников, то есть практически мгновенно, а точность показаний не зависит от погодных условий и времени суток. При этом само по себе использование Global Positioning System – бесплатное, и единственное, что нужно, чтобы пользоваться этой навигационной системой, – навигатор или другое устройство, поддерживающее функцию джипиэс.

Принцип работы GPS

В основе технологии – простой навигационный принцип маркерных объектов, который использовался задолго до появления GPS. Маркерный объект – это ориентир, координаты которого точно известны. Для определения координат объекта нужно знать также расстояние от него до маркерного объекта, тогда можно провести на карте линии в сторону маркеров от возможного местоположения: точка пересечения этих линий и будет координатами.

Спутники на околоземной орбите играют в GPS роль маркерных объектов. Они быстро вращаются, но их местоположение постоянно отслеживается, а в каждом навигаторе есть приемник, настроенный на нужную частоту. Спутники посылают сигналы, в которых закодирован большой объем информации, включая точное время. Данные точного времени – одни из самых важных для определения географических координат: ориентируясь на разницу между отдачей и приемом радиосигнала, спутники вычисляют расстояние между собой и навигатором.

Как работает GPS в смартфонах

Навигаторы – один из самых востребованных товаров на рынке гаджетов, по популярности их обгоняют только смартфоны. Но и в смартфоны производители встраивают чипы GPS, чтобы устройство могло выполнять функции навигатора. Однако здесь пользователя может подстерегать ловушка, потому что в погоне за прибылью производители допускают умышленные или случайные неточности в описании своего товара, позволяя покупателям перепутать технологии GPS и AGPS.

Джипиэс – бесплатная навигационная система высокой точности. Подписки на нее нет и быть не может, потому что американцы позволяют пользоваться своими спутниками для навигации безвозмездно. Владельцы смартфонов если и оплачивают, то только приложения или карты. У приемников GPS есть небольшие минусы: они работают только на улице, а из-за плохой погоды могут возникнуть проблемы с приемом сигнала от спутника, но эти недостатки решили с помощью технологии A-GPS (не путать с AGPS). Суть в том, что сигнал от приемника перенаправляют на сервер, на котором содержится вся информация о положении спутников, поэтому трудностей с приемом сигнала не существует. A-GPS используют все современные автомобильные навигаторы.

Но существует также сотовая навигация AGPS – она работает только в зоне покрытия сотовой сети и определяет местоположение с точностью до 500 м. Она менее точная в сравнении с GPS, дает общее представление о месте, где вы находитесь, зато предлагает спутниковую карту окрестностей. Важно, чтобы была подключена услуга мобильного интернета, а на счету оставались деньги. С сервисом AGPS работают Google Maps. Зачастую возможностей сотовой навигации достаточно, но ее все равно не стоит путать с точной и бесплатной системой GPS.

Виды GPS-устройств

Самое простое навигационное устройство – внешний приемник. Он обращается к спутникам и принимает от них сигнал, но чтобы вы могли воспользоваться информацией, приемник нужно подключить к другому устройству – например, смартфону или ноутбуку, благо, он совместим со всеми востребованными гаджетами и программами. В крайнем случае вам потребуется карта. Приемники GPS используют пешеходные туристы: устройство недорогое, а для расшифровки информации, которую оно принимает, можно пользоваться даже обычной туристической картой местности. Нужно лишь, чтобы на нее была наложена навигационная сетка.

Но самое востребованное сегодня GPS-устройство – это автомобильный навигатор. Он намного сложнее и функциональнее приемника: навигатор больше похож на уменьшенную версию компьютера. Весь необходимый софт уже установлен производителем, операционная система закрытая. К навигации прибавляют много дополнительных функций, включая выход в интернет.

Отдельный класс устройств – смартфоны со встроенными приемниками GPS. Не путайте их с моделями, использующими сотовую навигацию! Система работает на смартфонах не так гладко, как на самостоятельных устройствах. Не все модели позволяют поставить полноценный навигационный софт, а если пользоваться онлайн-решениями, то функция станет недоступна при отключении интернета, и тогда исчезнет одно из преимуществ технологии: постоянный доступ. Однако смартфоны со спутниковой навигацией подходят для пешеходов – ориентироваться удобно и данные точные, поэтому вы не заблудитесь даже в непроходимой чаще.

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.

Спутниковая навигация — GPS — Как это работает

Спутниковая навигация основана на глобальной сети спутников, передающих радиосигналы со средней околоземной орбиты. Пользователи спутниковой навигации больше всего знакомы с 31 спутником Глобальной системы позиционирования (GPS), разработанным и эксплуатируемым Соединенными Штатами. Три других созвездия также предоставляют аналогичные услуги. В совокупности эти созвездия и их дополнения называются глобальными навигационными спутниковыми системами (ГНСС). Другими группировками являются ГЛОНАСС, разработанная и эксплуатируемая Российской Федерацией, Galileo, разработанная и эксплуатируемая Европейским союзом, и BeiDou, разработанная и эксплуатируемая Китаем.Все провайдеры предложили международному сообществу бесплатное использование своих систем. Все поставщики разработали Стандарты и Рекомендуемую практику Международной организации гражданской авиации (ИКАО) для поддержки использования этих созвездий в авиации.

Базовый сервис GPS предоставляет пользователям точность около 7,0 метров в течение 95% времени в любом месте на поверхности земли или вблизи нее. Для этого каждый из 31 спутника излучает сигналы, которые позволяют приемникам посредством комбинации сигналов как минимум от четырех спутников определять свое местоположение и время.Спутники GPS оснащены атомными часами, которые показывают чрезвычайно точное время. Информация о времени помещается в коды, передаваемые спутником, так что приемник может непрерывно определять время передачи сигнала. Сигнал содержит данные, которые приемник использует для вычисления местоположения спутников и выполнения других корректировок, необходимых для точного позиционирования. Приемник использует разницу во времени между временем приема сигнала и временем трансляции для вычисления расстояния или дальности от приемника до спутника.Приемник должен учитывать задержки распространения или снижение скорости сигнала, вызванное ионосферой и тропосферой. Имея информацию о дальности до трех спутников и местоположении спутника в момент отправки сигнала, приемник может вычислить свое собственное трехмерное положение. Атомные часы, синхронизированные с GPS, необходимы для вычисления расстояний по этим трем сигналам. Однако, производя измерения с четвертого спутника, приемник избегает необходимости в атомных часах.Таким образом, приемник использует четыре спутника для вычисления широты, долготы, высоты и времени.

GPS — Как это работает

На этой анимации показано, как спутников GPS вращаются вокруг Земли, а затем принимаются самолетом в полете. Анимация не содержит звука.

Как работает GPS? | Космическое пространство НАСА — Наука НАСА для детей

Краткий ответ:

GPS — это система из 30+ навигационных спутников, вращающихся вокруг Земли.Мы знаем, где они, потому что они постоянно посылают сигналы. Приемник GPS в вашем телефоне прослушивает эти сигналы. Как только приемник вычислит расстояние от четырех или более спутников GPS, он сможет определить, где вы находитесь.

Земля окружена навигационными спутниками. Кредит: НОАА.

С древних времен люди смотрели в небо, чтобы найти дорогу. Древние мореплаватели использовали созвездия на ночном небе, чтобы выяснить, где они находятся и куда направляются.

Сегодня все, что нам нужно, это простой портативный приемник GPS (сокращение от Global Positioning System), чтобы точно определить, где мы находимся в любой точке мира. Но нам по-прежнему нужны объекты высоко в небе, чтобы понять, где мы находимся и как попасть в другие места.

Вместо звезд используем спутники. Более 30 навигационных спутников летают высоко над Землей. Эти спутники могут точно сказать нам, где мы находимся.

Что такое GPS?

Глобальная система позиционирования (GPS) состоит из спутников, наземных станций и приемников.

GPS — это система. Он состоит из трех частей: спутников, наземных станций и приемников.

Спутники действуют как звезды в созвездиях — мы знаем, где они должны быть в любой момент времени.

Наземные станции используют радар, чтобы убедиться, что они действительно находятся там, где мы думаем.

Приемник, который вы можете найти в своем телефоне или в машине ваших родителей, постоянно прослушивает сигнал с этих спутников.Приемник выясняет, как далеко они находятся от некоторых из них.

Как только приемник вычислит расстояние от четырех или более спутников, он точно узнает, где вы находитесь. Престо! Ваше местоположение на земле может быть определено с невероятной точностью за много миль в космосе! Обычно они могут определить, где вы находитесь в пределах нескольких ярдов от вашего фактического местоположения. Однако более высокотехнологичные приемники могут определить, где вы находитесь, с точностью до нескольких дюймов!

Древние мореплаватели были бы ошеломлены скоростью и простотой определения вашего местонахождения сегодня.


GPS в повседневной жизни

Есть много важных вещей, для которых используется GPS, но, возможно, нет ничего важнее, чем найти самый быстрый кусок пиццы! Посмотрите нашу веселую анимацию Space Place in a Snap «GPS и поиски пиццы», чтобы узнать больше о том, как работает GPS.

Как работает спутниковая навигация GPS?

Как работает спутниковая навигация GPS? — Объясните этот материал Реклама

Let’s Get Lost — название джазовой песни 1940-х годов. классно записан певцом и трубачом Четом Бейкером. Тогда, получая Lost был не только романтической идеей, но и реалистичной. Сегодня это практически невозможно заблудиться, как бы вы ни старались. Если вы мчитесь по автостраде или карабкаетесь на гору Эверест, вы всегда в поле зрения спутников, вращающихся в космосе который может сказать вам точно, где вы находитесь. Гуляя со смартфоном в кармане, вы иметь доступ к приемнику GPS (система глобального позиционирования) , который может определить ваше положение в хороший день с точностью до нескольких метров.ошибиться повернуть в машине, и решительный голос, также приведенный в действие GPS — будет настаивать на том, чтобы вы «повернули налево». «Поверните направо» или «Идите прямо», пока не вернетесь уверенно отслеживать. Даже едя в автобусе или поезде, едва ли можно выйти в неправильном месте. Удобные дисплеи прокручивают название остановить вы хотите задолго до того, как вам нужно подняться со своего места. Помимо помогая нам добраться до места назначения, спутниковая навигация может сделать всевозможные другие вещи, от отслеживания посылок и выращивания сельскохозяйственных культур до найти потерявшихся детей и помочь слепым.Но как именно это Работа? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Заблудиться в прошлом благодаря таким мобильным устройствам, как этот, со встроенными приемниками GPS и картографическими приложениями.

Что такое спутниковая навигация?

Спутниковая навигация («satnav») означает использование портативного радио приемник для приема сигналов со скоростью света от орбитальных спутников (иногда технически называемых космическими аппаратами или SV), так что вы может определить ваше положение, скорость и местное время.Как правило, это намного точнее, чем другие формы навигации, которые приходится бороться с надоедливыми проблемами, такими как точный хронометраж и плохая погода. Потому что это система вещания , основанная на радиосигналах. которые достигают всех частей нашей планеты, любое количество людей может использовать их одновременно, где бы они ни находились.

Самая известная спутниковая навигационная система Navstar Global. Система позиционирования (GPS) , использует около 24 активных спутников (включая резервные). [1] День и ночь, 365 дней в году, они вращаются вокруг Земли каждые 12 часов на орбитальных плоскостях, наклоненных под углом 55 градусов к экватору.Где бы вы ни были, вы обычно видите по крайней мере полдюжины из них, но вам нужны сигналы только от трех или четырех, чтобы определить вашу позицию с точностью до нескольких метров.

Фото: GPS-спутник NAVSTAR во время строительства на Земле в 1981 году. Вы можете получить представление о том, насколько велик спутник, от инженера, изображенного на некотором расстоянии под ним. Изображение предоставлено Министерство обороны США.

Система GPS была запущена военными США в 1973 году, и ее оригинальные спутники были рассчитаны на срок службы около 4 часов.5 лет, но ожидается, что последнее поколение проживет в четыре раза дольше. [2] Всего было запущено около 60 спутников Navstar в трех разных поколениях и нескольких отдельных группах, называемых блоками, хотя многие из них уже выведены из эксплуатации. На момент написания последним запуском Navstar (первого спутника конструкции третьего поколения) был спутник GPSIII SV04 на 5 ноября 2020 г. [3]

GPS состоит из трех основных компонентов, технически известных как «сегменты»: одна часть находится в пространстве, одна часть на земле, а другая в кармане.24 спутника образуют так называемый «космический сегмент» GPS. система также опирается на сложную сеть наземных антенн, мониторы и станции управления («сегмент управления»), на главной станции управления (MCS) на базе ВВС Шривер в Колорадо, США (с резервом на авиабазе Ванденберг в Калифорния). Помимо космического и управляющего сегментов, другая существенная часть спутниковой навигация — это «пользовательский сегмент» — электронный приемник, который вы держите в руке или возите с собой в автомобиле.

Фото: GPS как это было раньше. В 21 веке большинство смартфонов имеют встроенные GPS-приемники и легко помещаются в карман рубашки. В 1978 году для того же самого вам понадобилось бы такое передовое GPS-оборудование: большой портативный приемник, гигантский рюкзак и очень большая антенна! Фото предоставлено ВВС США.

Рекламные ссылки

Триангуляция

Определение своего местоположения по спутниковым сигналам — высокотехнологичная версия старинный прием мореплавателей под названием триангуляция.Предположим, вы идете по лесу, по совершенно ровной местности, но ты не знаешь, где ты. Если вы видите ориентир сквозь деревья (может быть, далекий холм), и вы можете догадаться, как далеко он то есть вы можете посмотреть на карту и понять, что вы должны быть где-то на окружности, радиус которой (расстояние от холма) равен расстоянию вы угадали. Один только ориентир не может сузить вашу позицию. Больше этого. Но что, если вы вдруг увидите второй ориентир в другое направление. Теперь вы можете повторить процесс: вы должны быть тоже на некотором расстоянии от этого предмета, где-то на втором круге.Соедините эти два бита информации, и вы поймете, что должны быть где-то, где встречаются два круга — один из двух места на земле. С третьим ориентиром вы можете сузить положение в одну точку. И в этом суть простая триангуляция (более подробное введение вы найдете на Компас Чувак). Триангуляция работает с прямой видимостью и небольшим количеством догадок, с компасом и картой, а также с более причудливыми методами, такими как радиосигналы и радар. И это также работает, но более изощренно, с использованием космических спутников.

Фото: Сэр Фрэнсис Дрейк (ок. 1540–1596) был вторым человеком, совершившим кругосветное путешествие. окончание в 1580 году. Первым был Фердинанд Магеллан (1480–1521), португальский исследователь, совершивший кругосветное плавание с большим мастерством и отвагой. Между 1519 и 1521 годами Магеллан и его команда стали первыми, кто совершил кругосветное путешествие, доказав, что «плоская Земля» на самом деле была более или менее сферической. Заманчиво представить, насколько проще была бы жизнь Магеллана со спутниковой навигацией, но это неверно.Без проницательности Магеллана у нас вообще не было бы спутниковой навигационной технологии: чтобы построить ее и заставить ее работать, мы должны были с самого начала знать, что живем на круглой Земле!

Трилатерация

Со спутниковой навигацией ваши навигационные «ориентиры» это космические спутники, проносящиеся по небу над вашей головой. Поскольку они находятся на расстоянии около 20 000 км (12 600 миль), далеко за пределами земной атмосферы, и поскольку они постоянно движутся (не стационарны, как наземные ориентиры), определение вашего местоположения от них немного сложнее.Если вы ловите сигнал с одного спутника и знаете, что это На расстоянии 20 000 км вы должны быть где-то на сфере (не круг) радиусом 20 000 км с центром на этом спутнике. С два сигнала, с двух разных спутников, ты должен быть где-то где встречаются две сферы (где-то в круге перекрытия). Три сигналы помещают вас в одну из двух точек на этом круге — и это обычно достаточно, чтобы понять, где вы находитесь, потому что одна из точек может быть в воздухе или посреди океана.Но с четырьмя сигналов, вы точно знаете свое положение. Определение вашего местоположения это способ называется трилатерация .

Как работает GPS

Фото: представление художника о 24 спутниках NAVSTAR на орбите вокруг Земли. Изображение предоставлено Министерством обороны США и Викисклад.

Все спутниковые навигационные системы работают примерно одинаково. Там три части: сеть спутников, станция управления где-то на Земле, которая управляет спутниками, и приемное устройство, которое вы носить с собой.

Каждый спутник постоянно излучает радиоволну сигнал к Земле. Приемник «прислушивается» к этим сигналам и, если он может принимать сигналы с трех или четырех разных спутников, он может выяснить ваше точное местоположение (включая вашу высоту).

Как это работает? Спутники остаются в известных позициях, а сигналы распространяются со скоростью света. Каждый сигнал содержит информацию о спутнике, с которого он пришел, и отметке времени, которая говорит, когда он покинул спутник.Поскольку сигналы являются радиоволнами, они должны распространяться со скоростью света. Отмечая, когда поступает каждый сигнал, приемник может вычислить, сколько времени ушло на путешествие и как далеко он продвинулся — в другими словами, как далеко он находится от передающего спутника. С тремя или четыре сигнала, приемник может точно определить, где он находится на Земле.

Где ты находишься?

  1. Если ваш спутниковый ресивер ловит сигнал с желтого спутника, вы должны быть где-то на желтой сфере.
  2. Если вы также принимаете сигналы от синего и красного спутников, вы должны быть в черной точке, где принимаются сигналы от встречаются три спутника.
  3. Вам нужен сигнал как минимум с трех спутников, чтобы определить ваше местоположение таким образом (и четыре спутника, если вы хотите найти свою высоту). Поскольку спутников GPS гораздо больше, у вас больше шансов найти себя, где бы вы ни находились на Земле.

Как спутниковая навигация рассчитывает расстояние по времени?

Предположим, вы носите с собой мобильный телефон с поддержкой GPS или спутниковую навигацию. в твоей машине.Откуда он знает точное расстояние до трех или четыре спутника, которые он использует для вычисления вашей позиции? Каждый спутник постоянно излучает сигналы, которые, по сути, записи с отметками времени о его положении в то время. Поскольку они передаются радиоволнами, сигналы должны распространяться со скоростью света (300 000 км или 186 000 миль в секунду). Теоретически, если приемник улавливает сигналы некоторое время спустя и имеет собственные часы, он знает, сколько времени потребовалось сигналам для получения от спутника и как далеко они прошли (поскольку расстояние = скорость × время).Звучит как красивое и простое решение, но оно создает еще две проблемы.

Во-первых, как долго сигнал идет? не мы просто поменяли одну проблему на другую (время на расстояние)? решение этой проблемы включает в себя высокотехнологичную версию «синхронизации часы»: каждый спутник несет четыре чрезвычайно точных атомные часы (два цезия и два рубидия, обычно с точностью до одной секунды за 100 000 лет), в то время как приемники (которые имеют менее точные собственные часы) принимают их сигналы и компенсируют время, которое требуется чтобы они спустились из космоса.Это означает, что каждый приемник может вычислить, сколько времени потребовалось каждому сигналу, чтобы достичь его, и поэтому, как далеко он проехал.

Во-вторых, хотя радиоволны действительно распространяются со скоростью свет, они делают это только в вакууме (в совершенно пустом пространстве). Радиосигналы, доходящие до нас с космических спутников, не путешествие через пустое пространство, но через атмосферу Земли, включая ионосферу (верхняя область Земли). атмосферу, содержащую заряженные частицы, которые помогают радиоволнам путешествия) и тропосфера (турбулентная, незаряженная область атмосферу, где происходит погода, которая простирается примерно на 50 км или 30 миль над поверхностью Земли).Ионосфера и тропосфера искажаются и задерживают спутниковые сигналы довольно сложными способами, на довольно различные причины, которые мы не будем здесь рассматривать, и GPS-приемники имеют для компенсации, чтобы гарантировать, что они могут сделать точные измерения расстояния.

Отличаются ли военные и гражданские GPS?

Фото: Ракеты и беспилотники со спутниковым наведением используют военную версию GPS PPS, которая теоретически более точна, чем гражданская GPS. Фото Николаса Мессины предоставлено ВМС США.

GPS изначально задумывался как военное изобретение, которое дают вооруженным силам США преимущество перед другими странами, но его изобретатели вскоре понял, что система будет столь же полезна для гражданских лиц. Единственная проблема заключалась в том, могли ли гражданские лица (или противоборствующие силы) подобрать одни и те же сигналы, что оставило бы их военное преимущество? По этой причине они разработали два разных «аромата». GPS: высокоточный военный класс, известный как Precise Служба позиционирования (PPS) и несколько ухудшенная гражданская версия. звонил по номеру Стандартная служба позиционирования (SPS) .В то время как приемники с поддержкой PPS изначально мог определять местоположение предметов с точностью около 22 м (72 фута), приемники SPS были намеренно сделаны примерно в пять раз менее точными (с точностью до длина футбольного поля или около 100 м) с помощью настройки Selective Availability (SA). [4] Это было отключено по приказу президента США Билла Клинтона в мае 2000 года, что значительно улучшило точность для гражданских пользователей, и именно поэтому с тех пор GPS так быстро взлетела. Даже смартфоны сейчас точны примерно до 4.9 метров, правда разнообразие различные ошибки (вызванные атмосферой, препятствиями, блокирующими прямую видимость спутников, отражениями сигналов, атмосферными задержками и т. д.) могут суммироваться, делая их время от времени намного менее точными. [5]

Теоретически военные и гражданские GPS могли бы быть такими же точными, если бы нам не нужно было беспокоиться о том, что они путешествуют через атмосферу Земли. Согласно официальному сайту GPS.gov: «Точность сигнала GPS в космосе на самом деле одинакова как для гражданской службы GPS (SPS), так и для военной службы GPS (PPS).»На практике, пока сигналы СПС транслируются используя только одну частоту, PPS использует две. Сравнение двух частот позволяет приемники GPS военного класса для расчета точных поправок для радио задержки и искажения, вызванные передачей через атмосферу, и это по-прежнему дает военным GPS преимущество перед гражданскими системами. Со временем гражданские GPS будут становиться все более точно, тем более, что больше спутников (и больше разных спутников системы) добавляются, но вполне вероятно, что военные системы всегда будут имеют встроенное преимущество по той или иной причине.При этом гражданские пользователи иногда могут получать более точные данные. информацию о местоположении с помощью так называемых систем дополнений (смартфоны Google, например, используйте Wi-Fi и Bluetooth™ для повышения точности определения местоположения).

Сигналы спутников GPS

спутника Navstar постоянно транслируют две разные разновидности GPS, PPS и SPS, на двух разных радиочастотах (несущих), известных как L1 (1575,42 МГц) и L2 (1227,6 МГц). L1 передает гражданский кодовый сигнал SPS (также известный как код C/A или код грубого обнаружения), который относительно короткий и передается примерно 1000 раз в секунду, а также то, что известно как сообщение навигационных данных , которое включает в себя дата и время, сведения об орбите спутника и другие важные данные.L2 содержит военный код PPS , также известный как P-код (точный код), который является очень длинным и точным, и для его передачи требуется целая неделя. Он зашифрован для формирования так называемого Y-кода , отчасти для того, чтобы только авторизованные пользователи могли получить к нему доступ, а отчасти (поскольку шифрование — это форма подписи вещей для подтверждения их подлинности) для предотвращения таких вещей, как «спуфинг». (где третьи лица транслируют фальшивые деструктивные сигналы, якобы исходящие от спутников GPS).GPS-приемники военного класса улавливают обе частоты и сравнивают их, чтобы скорректировать влияние ионосферы. Гражданские приемники улавливают только одну частоту и вместо этого должны использовать математические модели для поправки на ионосферу. [6]

Применение спутниковой навигации

Большинство из нас используют спутниковую навигацию для поездок в места, где мы никогда раньше не было, но это относительно тривиальное приложение. Один раз вы можете определить свое точное положение на Земле и многое другое становятся возможными интересные вещи.Перемотать время вперед на несколько десятилетия до того момента, когда все автомобили будут иметь бортовую спутниковую навигацию и смогут водить себя автоматически. Теоретически, если машина знает, где она находится всегда и может передавать эту информацию какому-то централизованная система мониторинга, мы могли бы решать такие проблемы, как городские пробки, поиск мест для парковки и даже угон автомобиля одним махом. Если бы каждая машина знала свое местоположение, а также знала, где находятся близлежащие машины, езда по шоссе может стать как быстрее , так и безопаснее; это не будет больше полагаться на бдительность склонных к ошибкам людей-водителей, слишком легко сбиты с толку усталостью и плохой погодой, поэтому автомобили смогут путешествовать при гораздо более высоких плотностях.То же самое касается самолетов, где есть GPS. наконец-то станет неотъемлемой частью воздушного движения контроль — постепенно уменьшая нашу историческую чрезмерную зависимость от радар — в течение следующего десятилетия.

Фото: Многие тракторы, зерноуборочные комбайны и опрыскиватели теперь оснащены GPS.

И не только автомобили и самолеты выиграют от пинпойнта точность. Для экстренных служб и поисково-спасательных служб, навигация в отдаленные, иногда неизведанные места, в спешке, делает всю разницу между жизнью и смертью.Фермеры были использование систем GPS в тракторах, комбайнах и уборочных машинах для составления карт, сажать, управлять и собирать урожай с эффективностью и точностью. По данным отраслевой организации GPS Innovation Alliance, высокоточная спутниковая навигация увеличила урожайность сельскохозяйственных культур в США почти на 20 миллиардов долларов с 2007 по 2010 год и в настоящее время используется в 95 процентах случаев опыления сельскохозяйственных культур. [7] Тем временем сельскохозяйственные животные, домашних животных и редких диких животных легче, чем когда-либо, отслеживать с помощью Ошейники и рюкзаки с поддержкой GPS. Слепые люди, традиционно управляемые собаками-поводырями или локтями друзей и семьи, может, наконец, получить настоящую независимость, оснащенную говорящими портативными системами GPS, Например, Trekker Breeze, который может объявлять названия улиц или считывать голосовые указания от А до Б.Излишне говорить, что система, задуманная военные по-прежнему пользуются многими военными приложениями, от руководства так называемые «умные бомбы» к своим целям с высокой точностью помогать войскам ориентироваться в незнакомой местности. GPS как стандартная часть современной военной техники как карты и компасы были 100 лет назад.

Фото: спутник GPS IIR-12 выведен на орбиту трехступенчатая космическая ракета Boeing Delta II 23 июня 2004 г. Фото Карлтона Бэйли предоставлено ВВС США.

Спутниковые навигационные системы конкурентов

В Соединенных Штатах GPS повсеместно используется как синоним любые виды спутниковой навигации; в других странах такие как и в Великобритании, «спутниковая навигация» является более привычным общим термином. На самом деле, GPS является лишь одной из нескольких глобальных систем спутниковой навигации. Советский Союз запустила конкурирующую систему под названием ГЛОНАСС в 1982 году (также использующую 24 спутников), и Россия продолжает эксплуатировать его сегодня. [8] Европа была медленно строя свою собственную, более точную 30-спутниковую систему под названием Galileo, который, как ожидается, будет завершен в 2021 году, и Китай завершила свою 13-спутниковую систему Beidou в августе 2020 года.Предпочтительным общим термином для спутниковых навигационных систем, охватывающих весь мир, является GNSS (глобальная навигационная система). спутниковые системы). Помимо четырех больших глобальных систем, существуют также несколько более мелких региональных конкурентов, в том числе китайская BeiDou и IRNSS Индии.

Хотя данный спутниковый ресивер обычно предназначен для использования только одна из глобальных систем, нет причин, по которым она не может использовать сигналы от двух или более одновременно. Теоретически, объединение сигналов GPS, ГЛОНАСС и Galileo может дать спутниковую навигацию устройства что-то вроде 10-кратного увеличения точности, особенно в городские районы, где высокие здания могут блокировать или искажать сигналы, снижение точности любой системы, используемой отдельно.Использование нескольких систем также обещает сделать спутниковую навигацию намного быстрее: если «в поле зрения» находится больше спутников, так называемое «время до первого исправления». (TTFF) — начальная задержка перед захватом спутника навигатором, загружает необходимые данные и готов начать расчет вашего положение — снижено. Поскольку TTFF обычно варьируется примерно от 30 секунд до нескольких минут, это имеет большое значение для обычного GPS пользователей (и это одна из первых характеристик, которую люди сравнивают, когда посмотрите на покупку нового приемника спутниковой навигации).

Проблемы и проблемы

Знание абсолютного положения чего угодно, когда угодно и где угодно приносит очевидные преимущества в глобализированном мире, который полагается на быстрое, безопасная и надежная транспортировка. Но это тоже вызывает вопросы. Если гражданские транспортные системы предназначены для опоры на спутниковые системы, предоставляемые американскими или российскими военными , не которые делают нас слишком уязвимыми для внезапных поворотов международного политика, особенно во время войны? Хотя у американских военных нет обычно ухудшает качество сигналов GPS, и объявил в сентябре 2007 года, что он будет удалять выборочную доступность вообще из будущих версий спутников GPS, на данный момент еще может знатить систему в любое время.Может ли будущий мир без водителя автомобили, сверхэффективная доставка посылок и автоматизированное воздушное движение управление погрузится в хаос исключительно по прихоти сверхдержав? Европейский проект Galileo — это полностью гражданская система, которая должны вовремя устранить возможное военное вмешательство. Но для момент, это остается проблемой.

Быстро исчезающая конфиденциальность — обратная сторона той же медали. Если ваш автомобиль и ваш мобильный телефон оснащены спутниковой навигацией, и вы всегда используя одно или другое (или оба), ваши движения могут быть отслеживается все время.Это вызывает очевидные проблемы с конфиденциальностью, особенно в репрессивных государствах. Но каждая новая технология имеет свои плюсы и минусы, от двигателей внутреннего сгорания до от автоматов и атомных электростанций до антибиотиков. Прогресс предполагает поиск компромисса между выгодами и затратами в надежде на делать вещи лучше, чем мы когда-либо могли раньше. Спутниковая навигация есть ничем не отличается, заменив безопасную и ненадежную навигацию на эффективная и эффективная транспортировка, хотя и за счет конфиденциальности и (на данный момент) постоянная зависимость от военной инфраструктуры.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На других сайтах

Артикул

  • «Фермам потребуются разные виды роботов», Бернд Дебусманн-младший, BBC News, 1 марта 2021 г. Как GPS и связанные с ним технологии меняют облик сельского хозяйства.
  • «У Америки проблемы с GPS» Кейт Мерфи. Нью-Йорк Таймс, 23 января 2021 г. Нужна ли Соединенным Штатам лучшая резервная копия GPS для защиты от помех, помех и сбоев?
  • Файлы FAA раскрывают неожиданную угрозу безопасности авиакомпаний:GPS-тесты S. Military, Марк Харрис. IEEE Spectrum, 21 января 2021 г. Как военные испытания помех GPS могут привести к катастрофе авиакомпании.
  • Китай запускает Beidou, собственную версию GPS от Эндрю Джонса. IEEE Spectrum, 12 августа 2020 г. Как Китай построил конкурента GPS с 13 спутниками.
  • Первый созданный Lockheed Martin спутник нового поколения GPS III, реагирующий на команды: пресс-релиз Lockheed Martin, 23 декабря 2018 г. Краткий обзор спутников GPS последнего поколения.
  • Почему ваш GPS-приемник не больше хлебницы от Tekla S.Перри. IEEE Spectrum, 19 апреля 2018 г. Интервью с Брэдфордом В. Паркинсоном, одним из пионеров технологии GPS.
  • Сверхточный GPS появится на смартфонах в 2018 году, Сэмюэл К. Мур. IEEE Spectrum, 23 октября 2017 г. Следующее поколение GPS для смартфонов будет иметь точность около 30 см (1 фут).
  • Защита GPS от спуферов имеет решающее значение для будущего навигации Марк Л. Псиаки и Тодд Э. Хамфрис. IEEE Spectrum, 29 июля 2016 г. Подделать сигналы GPS сложно, но возможно, что может привести к катастрофе кораблей и лодок.Какие существуют технические способы защиты от спуферов?
  • Что делают автономные устройства GPS, чего не могут смартфоны, Эрик А. Тауб. The New York Times, 15 июля 2015 г. Есть все еще веские причины для приобретения автономного устройства GPS, хотя теперь у смартфонов большие экраны, разрыв между двумя типами устройств быстро сокращается.
  • Российская глобальная навигационная система, ГЛОНАСС, Falling Short, Джеймс Оберг, IEEE Spectrum, 1 февраля 2008 г. Может ли российская альтернатива когда-либо надеяться конкурировать с GPS?
  • Конец задержки рейса? Исправление GPS от FAA может привести к выходу из тупика в небе, Барбара С.Петерсон, Popular Mechanics, 19 июля 2007 г. Введение в использование GPS в управлении воздушным движением.

Книги

  • Глобальная система позиционирования: общее национальное достояние Совета по аэронавтике и космической технике, Национального исследовательского совета. National Academies Press, 1995. Технический отчет, в котором оценивается успех GPS и даются рекомендации по ее будущему развитию как совместной гражданской и военной системы.

Технические ссылки

Патенты

  • Патент США 5,663,734: GPS-приемник и способ обработки сигналов GPS, Норман Ф.Krasner, Precision Tracking, Inc., 2 сентября 1997 г. Подробное техническое описание работы типичного GPS-приемника.
  • Патент США 5 841 396: GPS-приемник, использующий канал связи, Норман Ф. Краснер, Snaptrack, Inc. Еще один патент Краснера, касающийся вспомогательной GPS.
  • Патент США 5,841,396: Определение местоположения мобильной станции с использованием множества беспроводных сетей и приложений для них Чарльз Л. Карр, Tracbeam LLC. 4 октября 2005 г. Еще один патент, описывающий «вспомогательный GPS», который сочетает в себе GPS и беспроводные сети.

Каталожные номера

  1. ↑   Система должна работать с 24 спутника в 95 процентах случаев, согласно Космический сегмент, GPS.gov.
  2. ↑   Расчетный срок службы спутников GPS Block I было 4,5 года; для Блока II этот срок увеличился до 7,5 лет. Текущий расчетный срок службы Блока III составляет оценивается в 15 лет, согласно Космический сегмент GPS, ESA Navipedia.
  3. ↑   Для получения актуального списка запусков, см. Блок GPS III в Википедии.
  4. ↑   Выборочная доступность, GPS.правительство
  5. ↑   Точность GPS, GPS.gov.
  6. ↑   [PDF] Глобальная система позиционирования: стандартная служба позиционирования: стандарт производительности, Министерство обороны США, сентябрь 2008 г.
  7. ↑ Сельское хозяйство и GPS, Инновационный альянс GPS. Более широкое обсуждение см. в статье Эла Сэвиджа «Технология GPS продолжит преобразовывать сельское хозяйство», GPS World, октябрь 2020 г. и «Фермам потребуются разные виды роботов», Бернд Дебусманн-младший, BBC News, 1 марта 2021 г.
  8. ↑   Историко-информационно-аналитический центр позиционирования, навигации и времени Глонасс, Россия.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторское право на текст © Chris Woodford 2007, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2007/2021) Спутниковая навигация. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howgpsworks.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Как работает спутниковая навигация GPS?

Как работает спутниковая навигация GPS? — Объясните этот материал Реклама

Let’s Get Lost — название джазовой песни 1940-х годов. классно записан певцом и трубачом Четом Бейкером.Тогда, получая Lost был не только романтической идеей, но и реалистичной. Сегодня это практически невозможно заблудиться, как бы вы ни старались. Если вы мчитесь по автостраде или карабкаетесь на гору Эверест, вы всегда в поле зрения спутников, вращающихся в космосе который может сказать вам точно, где вы находитесь. Гуляя со смартфоном в кармане, вы иметь доступ к приемнику GPS (система глобального позиционирования) , который может определить ваше положение в хороший день с точностью до нескольких метров.ошибиться повернуть в машине, и решительный голос, также приведенный в действие GPS — будет настаивать на том, чтобы вы «повернули налево». «Поверните направо» или «Идите прямо», пока не вернетесь уверенно отслеживать. Даже едя в автобусе или поезде, едва ли можно выйти в неправильном месте. Удобные дисплеи прокручивают название остановить вы хотите задолго до того, как вам нужно подняться со своего места. Помимо помогая нам добраться до места назначения, спутниковая навигация может сделать всевозможные другие вещи, от отслеживания посылок и выращивания сельскохозяйственных культур до найти потерявшихся детей и помочь слепым.Но как именно это Работа? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Заблудиться в прошлом благодаря таким мобильным устройствам, как этот, со встроенными приемниками GPS и картографическими приложениями.

Что такое спутниковая навигация?

Спутниковая навигация («satnav») означает использование портативного радио приемник для приема сигналов со скоростью света от орбитальных спутников (иногда технически называемых космическими аппаратами или SV), так что вы может определить ваше положение, скорость и местное время.Как правило, это намного точнее, чем другие формы навигации, которые приходится бороться с надоедливыми проблемами, такими как точный хронометраж и плохая погода. Потому что это система вещания , основанная на радиосигналах. которые достигают всех частей нашей планеты, любое количество людей может использовать их одновременно, где бы они ни находились.

Самая известная спутниковая навигационная система Navstar Global. Система позиционирования (GPS) , использует около 24 активных спутников (включая резервные). [1] День и ночь, 365 дней в году, они вращаются вокруг Земли каждые 12 часов на орбитальных плоскостях, наклоненных под углом 55 градусов к экватору.Где бы вы ни были, вы обычно видите по крайней мере полдюжины из них, но вам нужны сигналы только от трех или четырех, чтобы определить вашу позицию с точностью до нескольких метров.

Фото: GPS-спутник NAVSTAR во время строительства на Земле в 1981 году. Вы можете получить представление о том, насколько велик спутник, от инженера, изображенного на некотором расстоянии под ним. Изображение предоставлено Министерство обороны США.

Система GPS была запущена военными США в 1973 году, и ее оригинальные спутники были рассчитаны на срок службы около 4 часов.5 лет, но ожидается, что последнее поколение проживет в четыре раза дольше. [2] Всего было запущено около 60 спутников Navstar в трех разных поколениях и нескольких отдельных группах, называемых блоками, хотя многие из них уже выведены из эксплуатации. На момент написания последним запуском Navstar (первого спутника конструкции третьего поколения) был спутник GPSIII SV04 на 5 ноября 2020 г. [3]

GPS состоит из трех основных компонентов, технически известных как «сегменты»: одна часть находится в пространстве, одна часть на земле, а другая в кармане.24 спутника образуют так называемый «космический сегмент» GPS. система также опирается на сложную сеть наземных антенн, мониторы и станции управления («сегмент управления»), на главной станции управления (MCS) на базе ВВС Шривер в Колорадо, США (с резервом на авиабазе Ванденберг в Калифорния). Помимо космического и управляющего сегментов, другая существенная часть спутниковой навигация — это «пользовательский сегмент» — электронный приемник, который вы держите в руке или возите с собой в автомобиле.

Фото: GPS как это было раньше. В 21 веке большинство смартфонов имеют встроенные GPS-приемники и легко помещаются в карман рубашки. В 1978 году для того же самого вам понадобилось бы такое передовое GPS-оборудование: большой портативный приемник, гигантский рюкзак и очень большая антенна! Фото предоставлено ВВС США.

Рекламные ссылки

Триангуляция

Определение своего местоположения по спутниковым сигналам — высокотехнологичная версия старинный прием мореплавателей под названием триангуляция.Предположим, вы идете по лесу, по совершенно ровной местности, но ты не знаешь, где ты. Если вы видите ориентир сквозь деревья (может быть, далекий холм), и вы можете догадаться, как далеко он то есть вы можете посмотреть на карту и понять, что вы должны быть где-то на окружности, радиус которой (расстояние от холма) равен расстоянию вы угадали. Один только ориентир не может сузить вашу позицию. Больше этого. Но что, если вы вдруг увидите второй ориентир в другое направление. Теперь вы можете повторить процесс: вы должны быть тоже на некотором расстоянии от этого предмета, где-то на втором круге.Соедините эти два бита информации, и вы поймете, что должны быть где-то, где встречаются два круга — один из двух места на земле. С третьим ориентиром вы можете сузить положение в одну точку. И в этом суть простая триангуляция (более подробное введение вы найдете на Компас Чувак). Триангуляция работает с прямой видимостью и небольшим количеством догадок, с компасом и картой, а также с более причудливыми методами, такими как радиосигналы и радар. И это также работает, но более изощренно, с использованием космических спутников.

Фото: Сэр Фрэнсис Дрейк (ок. 1540–1596) был вторым человеком, совершившим кругосветное путешествие. окончание в 1580 году. Первым был Фердинанд Магеллан (1480–1521), португальский исследователь, совершивший кругосветное плавание с большим мастерством и отвагой. Между 1519 и 1521 годами Магеллан и его команда стали первыми, кто совершил кругосветное путешествие, доказав, что «плоская Земля» на самом деле была более или менее сферической. Заманчиво представить, насколько проще была бы жизнь Магеллана со спутниковой навигацией, но это неверно.Без проницательности Магеллана у нас вообще не было бы спутниковой навигационной технологии: чтобы построить ее и заставить ее работать, мы должны были с самого начала знать, что живем на круглой Земле!

Трилатерация

Со спутниковой навигацией ваши навигационные «ориентиры» это космические спутники, проносящиеся по небу над вашей головой. Поскольку они находятся на расстоянии около 20 000 км (12 600 миль), далеко за пределами земной атмосферы, и поскольку они постоянно движутся (не стационарны, как наземные ориентиры), определение вашего местоположения от них немного сложнее.Если вы ловите сигнал с одного спутника и знаете, что это На расстоянии 20 000 км вы должны быть где-то на сфере (не круг) радиусом 20 000 км с центром на этом спутнике. С два сигнала, с двух разных спутников, ты должен быть где-то где встречаются две сферы (где-то в круге перекрытия). Три сигналы помещают вас в одну из двух точек на этом круге — и это обычно достаточно, чтобы понять, где вы находитесь, потому что одна из точек может быть в воздухе или посреди океана.Но с четырьмя сигналов, вы точно знаете свое положение. Определение вашего местоположения это способ называется трилатерация .

Как работает GPS

Фото: представление художника о 24 спутниках NAVSTAR на орбите вокруг Земли. Изображение предоставлено Министерством обороны США и Викисклад.

Все спутниковые навигационные системы работают примерно одинаково. Там три части: сеть спутников, станция управления где-то на Земле, которая управляет спутниками, и приемное устройство, которое вы носить с собой.

Каждый спутник постоянно излучает радиоволну сигнал к Земле. Приемник «прислушивается» к этим сигналам и, если он может принимать сигналы с трех или четырех разных спутников, он может выяснить ваше точное местоположение (включая вашу высоту).

Как это работает? Спутники остаются в известных позициях, а сигналы распространяются со скоростью света. Каждый сигнал содержит информацию о спутнике, с которого он пришел, и отметке времени, которая говорит, когда он покинул спутник.Поскольку сигналы являются радиоволнами, они должны распространяться со скоростью света. Отмечая, когда поступает каждый сигнал, приемник может вычислить, сколько времени ушло на путешествие и как далеко он продвинулся — в другими словами, как далеко он находится от передающего спутника. С тремя или четыре сигнала, приемник может точно определить, где он находится на Земле.

Где ты находишься?

  1. Если ваш спутниковый ресивер ловит сигнал с желтого спутника, вы должны быть где-то на желтой сфере.
  2. Если вы также принимаете сигналы от синего и красного спутников, вы должны быть в черной точке, где принимаются сигналы от встречаются три спутника.
  3. Вам нужен сигнал как минимум с трех спутников, чтобы определить ваше местоположение таким образом (и четыре спутника, если вы хотите найти свою высоту). Поскольку спутников GPS гораздо больше, у вас больше шансов найти себя, где бы вы ни находились на Земле.

Как спутниковая навигация рассчитывает расстояние по времени?

Предположим, вы носите с собой мобильный телефон с поддержкой GPS или спутниковую навигацию. в твоей машине.Откуда он знает точное расстояние до трех или четыре спутника, которые он использует для вычисления вашей позиции? Каждый спутник постоянно излучает сигналы, которые, по сути, записи с отметками времени о его положении в то время. Поскольку они передаются радиоволнами, сигналы должны распространяться со скоростью света (300 000 км или 186 000 миль в секунду). Теоретически, если приемник улавливает сигналы некоторое время спустя и имеет собственные часы, он знает, сколько времени потребовалось сигналам для получения от спутника и как далеко они прошли (поскольку расстояние = скорость × время).Звучит как красивое и простое решение, но оно создает еще две проблемы.

Во-первых, как долго сигнал идет? не мы просто поменяли одну проблему на другую (время на расстояние)? решение этой проблемы включает в себя высокотехнологичную версию «синхронизации часы»: каждый спутник несет четыре чрезвычайно точных атомные часы (два цезия и два рубидия, обычно с точностью до одной секунды за 100 000 лет), в то время как приемники (которые имеют менее точные собственные часы) принимают их сигналы и компенсируют время, которое требуется чтобы они спустились из космоса.Это означает, что каждый приемник может вычислить, сколько времени потребовалось каждому сигналу, чтобы достичь его, и поэтому, как далеко он проехал.

Во-вторых, хотя радиоволны действительно распространяются со скоростью свет, они делают это только в вакууме (в совершенно пустом пространстве). Радиосигналы, доходящие до нас с космических спутников, не путешествие через пустое пространство, но через атмосферу Земли, включая ионосферу (верхняя область Земли). атмосферу, содержащую заряженные частицы, которые помогают радиоволнам путешествия) и тропосфера (турбулентная, незаряженная область атмосферу, где происходит погода, которая простирается примерно на 50 км или 30 миль над поверхностью Земли).Ионосфера и тропосфера искажаются и задерживают спутниковые сигналы довольно сложными способами, на довольно различные причины, которые мы не будем здесь рассматривать, и GPS-приемники имеют для компенсации, чтобы гарантировать, что они могут сделать точные измерения расстояния.

Отличаются ли военные и гражданские GPS?

Фото: Ракеты и беспилотники со спутниковым наведением используют военную версию GPS PPS, которая теоретически более точна, чем гражданская GPS. Фото Николаса Мессины предоставлено ВМС США.

GPS изначально задумывался как военное изобретение, которое дают вооруженным силам США преимущество перед другими странами, но его изобретатели вскоре понял, что система будет столь же полезна для гражданских лиц. Единственная проблема заключалась в том, могли ли гражданские лица (или противоборствующие силы) подобрать одни и те же сигналы, что оставило бы их военное преимущество? По этой причине они разработали два разных «аромата». GPS: высокоточный военный класс, известный как Precise Служба позиционирования (PPS) и несколько ухудшенная гражданская версия. звонил по номеру Стандартная служба позиционирования (SPS) .В то время как приемники с поддержкой PPS изначально мог определять местоположение предметов с точностью около 22 м (72 фута), приемники SPS были намеренно сделаны примерно в пять раз менее точными (с точностью до длина футбольного поля или около 100 м) с помощью настройки Selective Availability (SA). [4] Это было отключено по приказу президента США Билла Клинтона в мае 2000 года, что значительно улучшило точность для гражданских пользователей, и именно поэтому с тех пор GPS так быстро взлетела. Даже смартфоны сейчас точны примерно до 4.9 метров, правда разнообразие различные ошибки (вызванные атмосферой, препятствиями, блокирующими прямую видимость спутников, отражениями сигналов, атмосферными задержками и т. д.) могут суммироваться, делая их время от времени намного менее точными. [5]

Теоретически военные и гражданские GPS могли бы быть такими же точными, если бы нам не нужно было беспокоиться о том, что они путешествуют через атмосферу Земли. Согласно официальному сайту GPS.gov: «Точность сигнала GPS в космосе на самом деле одинакова как для гражданской службы GPS (SPS), так и для военной службы GPS (PPS).»На практике, пока сигналы СПС транслируются используя только одну частоту, PPS использует две. Сравнение двух частот позволяет приемники GPS военного класса для расчета точных поправок для радио задержки и искажения, вызванные передачей через атмосферу, и это по-прежнему дает военным GPS преимущество перед гражданскими системами. Со временем гражданские GPS будут становиться все более точно, тем более, что больше спутников (и больше разных спутников системы) добавляются, но вполне вероятно, что военные системы всегда будут имеют встроенное преимущество по той или иной причине.При этом гражданские пользователи иногда могут получать более точные данные. информацию о местоположении с помощью так называемых систем дополнений (смартфоны Google, например, используйте Wi-Fi и Bluetooth™ для повышения точности определения местоположения).

Сигналы спутников GPS

спутника Navstar постоянно транслируют две разные разновидности GPS, PPS и SPS, на двух разных радиочастотах (несущих), известных как L1 (1575,42 МГц) и L2 (1227,6 МГц). L1 передает гражданский кодовый сигнал SPS (также известный как код C/A или код грубого обнаружения), который относительно короткий и передается примерно 1000 раз в секунду, а также то, что известно как сообщение навигационных данных , которое включает в себя дата и время, сведения об орбите спутника и другие важные данные.L2 содержит военный код PPS , также известный как P-код (точный код), который является очень длинным и точным, и для его передачи требуется целая неделя. Он зашифрован для формирования так называемого Y-кода , отчасти для того, чтобы только авторизованные пользователи могли получить к нему доступ, а отчасти (поскольку шифрование — это форма подписи вещей для подтверждения их подлинности) для предотвращения таких вещей, как «спуфинг». (где третьи лица транслируют фальшивые деструктивные сигналы, якобы исходящие от спутников GPS).GPS-приемники военного класса улавливают обе частоты и сравнивают их, чтобы скорректировать влияние ионосферы. Гражданские приемники улавливают только одну частоту и вместо этого должны использовать математические модели для поправки на ионосферу. [6]

Применение спутниковой навигации

Большинство из нас используют спутниковую навигацию для поездок в места, где мы никогда раньше не было, но это относительно тривиальное приложение. Один раз вы можете определить свое точное положение на Земле и многое другое становятся возможными интересные вещи.Перемотать время вперед на несколько десятилетия до того момента, когда все автомобили будут иметь бортовую спутниковую навигацию и смогут водить себя автоматически. Теоретически, если машина знает, где она находится всегда и может передавать эту информацию какому-то централизованная система мониторинга, мы могли бы решать такие проблемы, как городские пробки, поиск мест для парковки и даже угон автомобиля одним махом. Если бы каждая машина знала свое местоположение, а также знала, где находятся близлежащие машины, езда по шоссе может стать как быстрее , так и безопаснее; это не будет больше полагаться на бдительность склонных к ошибкам людей-водителей, слишком легко сбиты с толку усталостью и плохой погодой, поэтому автомобили смогут путешествовать при гораздо более высоких плотностях.То же самое касается самолетов, где есть GPS. наконец-то станет неотъемлемой частью воздушного движения контроль — постепенно уменьшая нашу историческую чрезмерную зависимость от радар — в течение следующего десятилетия.

Фото: Многие тракторы, зерноуборочные комбайны и опрыскиватели теперь оснащены GPS.

И не только автомобили и самолеты выиграют от пинпойнта точность. Для экстренных служб и поисково-спасательных служб, навигация в отдаленные, иногда неизведанные места, в спешке, делает всю разницу между жизнью и смертью.Фермеры были использование систем GPS в тракторах, комбайнах и уборочных машинах для составления карт, сажать, управлять и собирать урожай с эффективностью и точностью. По данным отраслевой организации GPS Innovation Alliance, высокоточная спутниковая навигация увеличила урожайность сельскохозяйственных культур в США почти на 20 миллиардов долларов с 2007 по 2010 год и в настоящее время используется в 95 процентах случаев опыления сельскохозяйственных культур. [7] Тем временем сельскохозяйственные животные, домашних животных и редких диких животных легче, чем когда-либо, отслеживать с помощью Ошейники и рюкзаки с поддержкой GPS. Слепые люди, традиционно управляемые собаками-поводырями или локтями друзей и семьи, может, наконец, получить настоящую независимость, оснащенную говорящими портативными системами GPS, Например, Trekker Breeze, который может объявлять названия улиц или считывать голосовые указания от А до Б.Излишне говорить, что система, задуманная военные по-прежнему пользуются многими военными приложениями, от руководства так называемые «умные бомбы» к своим целям с высокой точностью помогать войскам ориентироваться в незнакомой местности. GPS как стандартная часть современной военной техники как карты и компасы были 100 лет назад.

Фото: спутник GPS IIR-12 выведен на орбиту трехступенчатая космическая ракета Boeing Delta II 23 июня 2004 г. Фото Карлтона Бэйли предоставлено ВВС США.

Спутниковые навигационные системы конкурентов

В Соединенных Штатах GPS повсеместно используется как синоним любые виды спутниковой навигации; в других странах такие как и в Великобритании, «спутниковая навигация» является более привычным общим термином. На самом деле, GPS является лишь одной из нескольких глобальных систем спутниковой навигации. Советский Союз запустила конкурирующую систему под названием ГЛОНАСС в 1982 году (также использующую 24 спутников), и Россия продолжает эксплуатировать его сегодня. [8] Европа была медленно строя свою собственную, более точную 30-спутниковую систему под названием Galileo, который, как ожидается, будет завершен в 2021 году, и Китай завершила свою 13-спутниковую систему Beidou в августе 2020 года.Предпочтительным общим термином для спутниковых навигационных систем, охватывающих весь мир, является GNSS (глобальная навигационная система). спутниковые системы). Помимо четырех больших глобальных систем, существуют также несколько более мелких региональных конкурентов, в том числе китайская BeiDou и IRNSS Индии.

Хотя данный спутниковый ресивер обычно предназначен для использования только одна из глобальных систем, нет причин, по которым она не может использовать сигналы от двух или более одновременно. Теоретически, объединение сигналов GPS, ГЛОНАСС и Galileo может дать спутниковую навигацию устройства что-то вроде 10-кратного увеличения точности, особенно в городские районы, где высокие здания могут блокировать или искажать сигналы, снижение точности любой системы, используемой отдельно.Использование нескольких систем также обещает сделать спутниковую навигацию намного быстрее: если «в поле зрения» находится больше спутников, так называемое «время до первого исправления». (TTFF) — начальная задержка перед захватом спутника навигатором, загружает необходимые данные и готов начать расчет вашего положение — снижено. Поскольку TTFF обычно варьируется примерно от 30 секунд до нескольких минут, это имеет большое значение для обычного GPS пользователей (и это одна из первых характеристик, которую люди сравнивают, когда посмотрите на покупку нового приемника спутниковой навигации).

Проблемы и проблемы

Знание абсолютного положения чего угодно, когда угодно и где угодно приносит очевидные преимущества в глобализированном мире, который полагается на быстрое, безопасная и надежная транспортировка. Но это тоже вызывает вопросы. Если гражданские транспортные системы предназначены для опоры на спутниковые системы, предоставляемые американскими или российскими военными , не которые делают нас слишком уязвимыми для внезапных поворотов международного политика, особенно во время войны? Хотя у американских военных нет обычно ухудшает качество сигналов GPS, и объявил в сентябре 2007 года, что он будет удалять выборочную доступность вообще из будущих версий спутников GPS, на данный момент еще может знатить систему в любое время.Может ли будущий мир без водителя автомобили, сверхэффективная доставка посылок и автоматизированное воздушное движение управление погрузится в хаос исключительно по прихоти сверхдержав? Европейский проект Galileo — это полностью гражданская система, которая должны вовремя устранить возможное военное вмешательство. Но для момент, это остается проблемой.

Быстро исчезающая конфиденциальность — обратная сторона той же медали. Если ваш автомобиль и ваш мобильный телефон оснащены спутниковой навигацией, и вы всегда используя одно или другое (или оба), ваши движения могут быть отслеживается все время.Это вызывает очевидные проблемы с конфиденциальностью, особенно в репрессивных государствах. Но каждая новая технология имеет свои плюсы и минусы, от двигателей внутреннего сгорания до от автоматов и атомных электростанций до антибиотиков. Прогресс предполагает поиск компромисса между выгодами и затратами в надежде на делать вещи лучше, чем мы когда-либо могли раньше. Спутниковая навигация есть ничем не отличается, заменив безопасную и ненадежную навигацию на эффективная и эффективная транспортировка, хотя и за счет конфиденциальности и (на данный момент) постоянная зависимость от военной инфраструктуры.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На других сайтах

Артикул

  • «Фермам потребуются разные виды роботов», Бернд Дебусманн-младший, BBC News, 1 марта 2021 г. Как GPS и связанные с ним технологии меняют облик сельского хозяйства.
  • «У Америки проблемы с GPS» Кейт Мерфи. Нью-Йорк Таймс, 23 января 2021 г. Нужна ли Соединенным Штатам лучшая резервная копия GPS для защиты от помех, помех и сбоев?
  • Файлы FAA раскрывают неожиданную угрозу безопасности авиакомпаний:GPS-тесты S. Military, Марк Харрис. IEEE Spectrum, 21 января 2021 г. Как военные испытания помех GPS могут привести к катастрофе авиакомпании.
  • Китай запускает Beidou, собственную версию GPS от Эндрю Джонса. IEEE Spectrum, 12 августа 2020 г. Как Китай построил конкурента GPS с 13 спутниками.
  • Первый созданный Lockheed Martin спутник нового поколения GPS III, реагирующий на команды: пресс-релиз Lockheed Martin, 23 декабря 2018 г. Краткий обзор спутников GPS последнего поколения.
  • Почему ваш GPS-приемник не больше хлебницы от Tekla S.Перри. IEEE Spectrum, 19 апреля 2018 г. Интервью с Брэдфордом В. Паркинсоном, одним из пионеров технологии GPS.
  • Сверхточный GPS появится на смартфонах в 2018 году, Сэмюэл К. Мур. IEEE Spectrum, 23 октября 2017 г. Следующее поколение GPS для смартфонов будет иметь точность около 30 см (1 фут).
  • Защита GPS от спуферов имеет решающее значение для будущего навигации Марк Л. Псиаки и Тодд Э. Хамфрис. IEEE Spectrum, 29 июля 2016 г. Подделать сигналы GPS сложно, но возможно, что может привести к катастрофе кораблей и лодок.Какие существуют технические способы защиты от спуферов?
  • Что делают автономные устройства GPS, чего не могут смартфоны, Эрик А. Тауб. The New York Times, 15 июля 2015 г. Есть все еще веские причины для приобретения автономного устройства GPS, хотя теперь у смартфонов большие экраны, разрыв между двумя типами устройств быстро сокращается.
  • Российская глобальная навигационная система, ГЛОНАСС, Falling Short, Джеймс Оберг, IEEE Spectrum, 1 февраля 2008 г. Может ли российская альтернатива когда-либо надеяться конкурировать с GPS?
  • Конец задержки рейса? Исправление GPS от FAA может привести к выходу из тупика в небе, Барбара С.Петерсон, Popular Mechanics, 19 июля 2007 г. Введение в использование GPS в управлении воздушным движением.

Книги

  • Глобальная система позиционирования: общее национальное достояние Совета по аэронавтике и космической технике, Национального исследовательского совета. National Academies Press, 1995. Технический отчет, в котором оценивается успех GPS и даются рекомендации по ее будущему развитию как совместной гражданской и военной системы.

Технические ссылки

Патенты

  • Патент США 5,663,734: GPS-приемник и способ обработки сигналов GPS, Норман Ф.Krasner, Precision Tracking, Inc., 2 сентября 1997 г. Подробное техническое описание работы типичного GPS-приемника.
  • Патент США 5 841 396: GPS-приемник, использующий канал связи, Норман Ф. Краснер, Snaptrack, Inc. Еще один патент Краснера, касающийся вспомогательной GPS.
  • Патент США 5,841,396: Определение местоположения мобильной станции с использованием множества беспроводных сетей и приложений для них Чарльз Л. Карр, Tracbeam LLC. 4 октября 2005 г. Еще один патент, описывающий «вспомогательный GPS», который сочетает в себе GPS и беспроводные сети.

Каталожные номера

  1. ↑   Система должна работать с 24 спутника в 95 процентах случаев, согласно Космический сегмент, GPS.gov.
  2. ↑   Расчетный срок службы спутников GPS Block I было 4,5 года; для Блока II этот срок увеличился до 7,5 лет. Текущий расчетный срок службы Блока III составляет оценивается в 15 лет, согласно Космический сегмент GPS, ESA Navipedia.
  3. ↑   Для получения актуального списка запусков, см. Блок GPS III в Википедии.
  4. ↑   Выборочная доступность, GPS.правительство
  5. ↑   Точность GPS, GPS.gov.
  6. ↑   [PDF] Глобальная система позиционирования: стандартная служба позиционирования: стандарт производительности, Министерство обороны США, сентябрь 2008 г.
  7. ↑ Сельское хозяйство и GPS, Инновационный альянс GPS. Более широкое обсуждение см. в статье Эла Сэвиджа «Технология GPS продолжит преобразовывать сельское хозяйство», GPS World, октябрь 2020 г. и «Фермам потребуются разные виды роботов», Бернд Дебусманн-младший, BBC News, 1 марта 2021 г.
  8. ↑   Историко-информационно-аналитический центр позиционирования, навигации и времени Глонасс, Россия.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторское право на текст © Chris Woodford 2007, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2007/2021) Спутниковая навигация. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howgpsworks.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Как работает автомобильная GPS-навигация?

Если вы похожи на большинство водителей, вы, вероятно, используете навигационную систему GPS для передвижения. Многие люди даже используют GPS для знакомых маршрутов, просто чтобы получать оповещения о пробках и другие предупреждения. В наши дни GPS — это просто то, что мы принимаем как должное.Но если подумать, то это действительно замечательно. Как вид, мы привязываем сложные спутники к гигантским взрывным ракетам и запускаем их на орбиту. Теперь мы используем их, чтобы найти кратчайший путь к незнакомой торговой точке. Эта же технология GPS используется и в других устройствах, таких как GPS-трекеры. Если вы используете какую-либо технологию отслеживания, скорее всего, она также использует GPS.

Системы GPS-навигации

также используют другую передовую технологию: расчет маршрута. Это еще одна функция, которую мы считаем само собой разумеющейся, но она не так проста, как кажется.На самом деле, современный расчет маршрута почти так же впечатляет, как и сама технология GPS. Итак, как же все это связано? Мы собираемся рассмотреть систему GPS-навигации снизу вверх. Мы начнем с базовой технологии GPS, которая определяет местоположение. Затем мы обсудим, как ваша навигационная система использует эту информацию для поиска кратчайшего маршрута. Давайте начнем!

Как работает мультилатерация True Range

GPS-навигация

работает по принципу трилатерации.Мультилатерация истинного диапазона — это практика использования четырех точек отсчета для определения местоположения. Это звучит сложно, но на самом деле это довольно интуитивно понятно, как только вы все обдумаете. Вот как это работает.

Мультилатерация истинного диапазона работает, поскольку для определения расстояния между двумя точками можно использовать электромагнитный сигнал. Представьте, что вы в Нью-Йорке, а ваш друг в Филадельфии, и вы общаетесь по радио. Этому радиосигналу потребуется некоторое время, чтобы пройти между вами.Время в пути составит около тысячных долей секунды, но оно есть. Если бы у вас обоих были сверхчувствительные часы, вы могли бы использовать это время в пути, чтобы рассчитать точное расстояние между вами. Этот принцип использовался в течение многих лет, начиная со Второй мировой войны.

Теперь вы можете подумать, что нахождение расстояния между двумя точками бесполезно. И, само по себе, для большинства целей, это так. Но представьте, что вы работаете в британской военно-морской разведке во время Второй мировой войны и вам нужно найти немецкие подводные лодки.Если одна из ваших радиовышек поймает сигнал с субмарины, это вам не сильно поможет. Но если две радиовышки ловят один и тот же сигнал, вы знаете точное время, когда сигнал приняла каждая из них. Используя разницу во времени, можно вычислить, что подводная лодка находится по дуге между двумя башнями. Теперь ты куда-то идешь. Если вы добавите в уравнение третью башню, вы сможете определить точное местоположение подводной лодки. Этот процесс, называемый триангуляцией, был чрезвычайно успешным в годы войны.

GPS работает так же, хотя для этого требуется четыре спутника вместо трех радиолокационных вышек.Это потому, что он пытается определить ваше местоположение в трех измерениях, а не в двух. Именно поэтому GPS-навигацию называют мультилатерацией истинного диапазона, а не триангуляцией. Рассчитывая расстояние между вашим устройством GPS и четырьмя спутниками, ваш навигатор узнает ваше точное местоположение. Общедоступные устройства GPS имеют точность в пределах 16 футов в большинстве условий. Тем не менее, точность может варьироваться, если есть препятствия, такие как деревья и мосты. Иногда GPS может полностью выйти из строя, если есть серьезные препятствия, такие как углубленное шоссе с большим количеством путепроводов.Но это крайние случаи. В большинстве случаев GPS является высокоэффективным навигационным инструментом.

История GPS

Первое использование спутниковой навигации было самым первым спутником, спутником. Ученые попытались отследить новый спутник и узнали, что его можно отследить по сдвигам в радиосигнале. ВМС США быстро вскочили на борт и начали свои собственные эксперименты в 1960-х годах. Используя группу из шести спутников, подводные лодки-наблюдатели могли легко отслеживать подводную лодку-цель.

Учитывая успех этих испытаний, Министерство обороны вскоре решило создать полноценную навигационную систему. Они использовали модель ВМФ для спутниковой навигации и начали запускать серию спутников, начиная с 1978 года. В то время GPS была известна как навигационная система с синхронизацией и определением дальности (NAVSTAR). Сначала NAVSTAR был ограничен военным использованием, но Рональд Рейган открыл его для гражданского использования в середине 80-х годов. Когда спутниковая группа была завершена в 1993 году, она включала 27 спутников: 24 основных спутника и три резервных.Она также была переименована в Глобальную систему позиционирования (GPS), что немного легче запомнить.

Люди обычно не думают о военных, когда думают о GPS. Они думают о тысячах гражданских применений, от автомобильных GPS-навигаторов до GPS-трекеров для багажа. Однако на самом деле существует два класса GPS: служба стандартного позиционирования (SPS) и служба точного позиционирования (PPS). SPS используется на всех гражданских устройствах и является открытым стандартом, который любой человек в мире может использовать бесплатно.PPS — это более продвинутый стандарт с более высоким уровнем точности. Насколько точно, пока секрет, и, вероятно, будет таковым в течение некоторого времени. PPS зашифрован, и доступ к нему ограничен вооруженными силами США, правительственными учреждениями США и некоторыми союзными вооруженными силами.

Учитывая все вышесказанное, технологии GPS исполнилось 42 года, и она начинает показывать свой возраст. Более того, другие военные подтягиваются. Китайским военным удалось создать корабли-призраки в Южно-Китайском море, используя только GPS.Сигналы GPS также можно легко заглушить. Это часто имело место в зонах конфликтов на Ближнем Востоке, по крайней мере, когда в них участвовали государственные субъекты.

Из-за этого военные США искали более надежную систему. Текущие армейские исследования сосредоточены на спутниковой группировке SpaceX Starlink. В настоящее время это созвездие насчитывает 700 спутников, и в следующем десятилетии появится еще более 10 000. Они предназначены для обеспечения интернетом всей планеты, но они также могут использоваться в качестве службы определения местоположения.Из-за огромного количества спутников сеть будет намного надежнее. Это также было бы более точным, вплоть до 18 дюймов для гражданского рынка. Кроме того, он был бы практически не глушим для военных. На момент написания этой статьи GPS все еще работает на тех же 27 спутниках NAVSTAR. Но не удивляйтесь, если спутники Starlink появятся в ближайшие несколько лет.

Как GPS-навигатор рассчитывает ваш маршрут

Итак, мы разобрались, как GPS-навигатор определяет ваше местоположение.Но как он узнает самый быстрый маршрут из пункта А в пункт Б? И почему маршрут между одними и теми же двумя местами иногда отличается?

Для выполнения основных расчетов маршрута GPS-навигатор использует формулу, называемую алгоритмом Дейкстры. Этот алгоритм был разработан еще в 1950-х годах голландским ученым-компьютерщиком по имени Эдсгер В. Дейкстра. Алгоритм сложен и использует кучу вычислений, поэтому мы не будем здесь вдаваться в подробности. Если вы помешаны на математике, в Википедии есть все подробности.

По сути, алгоритм Дейкстры был создан для поиска кратчайшего пути между двумя точками («узлами») в сети. Первоначальный вариант был разработан для работы с любыми двумя узлами. Будущие варианты алгоритма использовались для поиска кратчайшего пути между всеми узлами и одним «исходным» узлом. Эти варианты часто используются в компьютерных сетях, чтобы максимизировать эффективность маршрутизатора.

Не нужно большого воображения, чтобы увидеть, как алгоритм Дейкстры можно применить к дорогам.Представьте себе каждый перекресток, проезжую часть и въезд как сетевой узел с соединяющими их различными дорогами. Точно так же, как вы можете использовать алгоритм Дейкстры для выбора пути в сети, вы можете использовать его для дорог. Это очень легко. Ваш маршрутизатор выполняет те же вычисления в миллисекундах.

Однако кратчайшее географическое расстояние между двумя точками не всегда является самым быстрым маршрутом. Например, представьте, что вам нужно нанести на карту кратчайший географический маршрут из штата Мэн в южную Калифорнию. Вы, вероятно, проведете большую часть времени за рулем по медленным государственным трассам и различным проселочным дорогам.Технически он «короче», но по стране ездить не получится. Система GPS-навигации должна быть умнее.

Например, предположим, что пользователь выбирает самый быстрый путь. В этом случае нужно учитывать ограничение скорости. Вы также должны учитывать стоп-сигналы, пункты взимания платы, трафик и множество других переменных. Но все это можно запрограммировать, верно? Да, но есть еще несколько переменных, которые следует учитывать. Например, некоторые дороги забиты в час пик, а в остальное время постятся.Точно так же некоторые дороги очень загружены, но только время от времени, например, дороги возле крупного спортивного стадиона. Из-за всех этих переменных разные маршруты могут быть более эффективными в разное время. Хорошая система GPS примет это во внимание.

Во многих случаях навигационные системы могут учитывать самую последнюю информацию о дорожном движении. Наиболее распространенным примером являются Карты Google, которые используют информацию из других приложений Google. Например, в своих расчетах он использует отчеты об авариях и пробках из приложения Waze.Другие навигационные системы, такие как Magellan и Garmin, используют аналогичную информацию о дорожном движении и авариях для некоторых устройств. Однако для этой функции обычно требуется либо подключение к смартфону, либо специальный тарифный план.

Окончательный вердикт

Как видите, в системе GPS-навигации вашего автомобиля используется множество технологий. Начнем с самой группировки спутников GPS. Используя технологии Второй мировой войны, он позволяет нам найти наше местоположение в любой точке планеты Земля.Настоящая красота в том, что для обычного человека это ничего не стоит. Поскольку спутники принадлежат и управляются американскими военными, они финансируются американскими налогоплательщиками. И любой человек в любой точке мира может использовать их для повседневной навигации и отслеживания.

Точно так же впечатляет само навигационное ПО. Основная концепция алгоритма Дейкстры хорошо известна и сама по себе не является огромным нововведением. Но отслеживать все переменные трафика — головная боль даже в самых лучших условиях.Современная интеграция приложений и беспроводная связь позволяют системам GPS рассчитать ваш маршрут с самой последней информацией. Вы можете не заметить всю механику под капотом, но вы заметите более короткое время в пути.

Было ли это полезно? Пожалуйста, поделитесь:

Почему мы до сих пор его используем

Наша надежная портативная система автоматической GPS-навигации, которую мы до сих пор используем в наших путешествиях, связанных с водопадами. Портативная автоматическая система GPS-навигации, похоже, идет по пути камер типа «наведи и снимай» благодаря достижениям, достигнутым с помощью вездесущего смартфона.Эти устройства известны под разными названиями, такими как GPS-навигатор/устройство, автомобильный/автомобильный GPS, автомобильный/автомобильный слежение, PND или PNA (оба сокращенно от портативного/персонального навигационного устройства/помощника) и многое другое. Я уверен, что пропустил.

Тем не менее, мы все еще держимся и активно используем наше портативное устройство, и в этой статье мы собираемся объяснить, почему.

Что такое автоматическая система GPS-навигации?

Система автоматической GPS-навигации включает в себя устройство или блок, который принимает сигналы от созвездия спутников.Короче говоря, приемник использует информацию от этих спутниковых сигналов, чтобы вычислить, где вы находитесь на земле.

Прием сигналов трех спутников является минимумом для триангуляции вашего положения. Однако чем больше спутников захватывает устройство, тем выше его точность.

Рисунок, показывающий триангуляцию по трем точкам A, B, C. Это позволяет точно определить ваше местоположение (точка D). Учитывая, что точки A, B, C являются спутниками, постоянно вращающимися вокруг Земли, чем больше точек (спутников) вокруг точки D (приемника GPS), тем точнее определение приемником того, где находится точка D. карту, вы можете в значительной степени точно знать, где вы находитесь, а также куда вы хотите пойти.

В действительности, GPS означает Глобальную систему позиционирования, которая относится к созвездию спутников, запущенных в США, которые приемник GPS будет использовать для триангуляции своего положения. Тем не менее, существуют и другие глобальные навигационные спутниковые группировки, запущенные другими мировыми организациями, такими как Россия (ГЛОНАСС), Европейский Союз (Galileo), Китай (BeiDou), Япония (QZSS) и Индия (IRNSS или NavIC).

Таким образом, технически сказать, что у вас есть устройство GPS, все равно что сказать, что оно обращает внимание только на созвездие GPS, расположенное в США.Тем не менее, большинство новых приемников «GPS» могут использовать сигналы других созвездий, что позволяет быстрее определять или триангулировать.

Орбитальная группировка спутников GPS

. Для простоты этой статьи мы широко используем термин GPS для обозначения устройства, которое может принимать любые спутники глобального позиционирования (включая те, которые не входят в американскую группировку GPS), даже если это технически некорректная терминология. Но в разговорной речи это принято во многих странах мира почти так же, как мы делаем «поиск в Google», что означает, что мы ищем информацию о чем-то в Интернете, даже если мы можем использовать другую поисковую систему.

В любом случае, существует множество устройств GPS для навигации в автомобиле, но в этой статье мы сосредоточимся только на портативных устройствах или устройствах GPS-навигации, поскольку именно их мы использовали в наших путешествиях по водопадам.

Что касается других характеристик этих GPS-навигаторов, мы устанавливаем их на приборной панели или лобовом стекле автомобиля для удобства просмотра, не отрывая взгляда от дороги во время вождения. Он также имеет сенсорный экран для удобного управления на расстоянии вытянутой руки, что позволяет нам выбирать пункт назначения нашего маршрута, запускать и останавливать навигацию и добавлять путевые точки, которые мы можем использовать для дальнейшего маршрута.

Смесь портативных устройств автоматической GPS-навигации. 2 установлены на лобовом стекле, 1 установлен на приборной панели, а iPhone (внизу справа) отдельно стоит на приборной панели

При использовании устройства для навигации оно имеет пошаговую голосовую диктовку, что позволяет водителю знать, когда делать повороты. Если мы случайно сбились с курса, устройство пересчитает новый маршрут, чтобы вернуть нас к месту назначения.

В зависимости от системы он может иметь другие функции, такие как предупреждения о дорожном движении и видеорегистраторы.Однако, во всех смыслах и целях, спутниковая навигация, позволяющая добраться из точки А в точку Б, является ее единственной целью.

Почему мы используем портативную систему автоматической GPS-навигации?

Основные причины, по которым мы до сих пор не полностью отказались от автомобильного GPS-навигатора в пользу нашего смартфона, следующие:

  • Автономная навигация
  • Конфиденциальность
  • Дешево и надежно
  • изначально поддерживает планирование поездки и ведение журнала
  • Меньше отвлекающих факторов и меньше сложностей

Автономная навигация

Автомобильный GPS работает везде, где есть достаточное количество спутников, чтобы наш приемник мог точно определить, где мы находимся.Это означает, что он также работает без покрытия сети (поскольку эти устройства существовали до того, как смартфоны стали коммерчески доступными или популярными).

Внутри арендованного автомобиля, где мы привезли GPS и установили его на лобовое стекло, питая его от прикуривателя в месте, которое вряд ли будет работать с нашими iPhone, так как это было в Новой Каледонии

, хотя смартфоны также могут выполнять автономную маршрутизацию. , нам пришлось бы возиться с загрузкой карт того места, куда мы собираемся отправиться до поездки или поездки (при условии, что мы не используем все его пространство).

Смартфоны с приложениями маршрутизации, такими как Waze, Google Maps или Apple Maps, работают лучше, когда есть покрытие сети, что обычно означает населенные пункты. Однако это может быть проблемой как на международном уровне, так и в более отдаленных районах, где мы обычно находим много водопадов. Кроме того, плата за передачу данных для карт для работы с информацией, загруженной из Интернета, также может складываться.

Автономные GPS-модули для автомобилей изначально выполняют эту работу, за исключением определенных стран, где нам нужно было бы поместить их совместимые карты на карту памяти, что может расширить возможности нашего автономного GPS-модуля.Мы склонны использовать устройства Garmin, поэтому на нашем компьютере установлено программное обеспечение (например, MapSource или BaseCamp), которое позволяет нам загружать карты на наше устройство, если его там еще нет.

Конфиденциальность

Поскольку приемники спутниковой навигации GPS обычно не передают сигналы (особенно старые устройства), нам не нужно так сильно беспокоиться о том, что метаданные о нашем местоположении могут быть переданы кому-либо в Интернете.

Меню настроек конфиденциальности на iPhone, с которым нам приходится возиться каждый раз, когда мы хотим переключиться между использованием GPS и неиспользованием его, чтобы минимизировать утечку метаданных

Хотя смартфоны могут отключить обмен информацией из картографических приложений или других приложений, хлопотно перебирать все настройки, чтобы сделать его менее опасным для конфиденциальности и утечки данных.

И даже если мы думаем, что мы правильно настроили конфиденциальность, как Эдвард Сноуден показал миру, телефон все равно может шпионить за нами. Действительно, телефон все еще может передавать другие метаданные, которые могут позволить хакерам или другим недобросовестным лицам добывать или даже манипулировать нашими данными для любых коварных намерений, которые у них могут быть.

Дешево и надежно

Мы используем нашу портативную систему GPS-навигации с середины до конца 2000-х годов. Фактически, мы до сих пор используем наш оригинальный Garmin Nuvi 265W (используется с 2007-2008 гг.)! Черт возьми, его батарея даже дольше, чем у более новых устройств Garmin, таких как Garmin Nuvi 1390, а также Garmin Smartdrive 50!

Наш надежный автомобильный GPS-навигатор Garmin Nuvi 265W, который служит нам с 2007-2008 года и продолжает исправно работать по сей день!

Тем не менее, даже если появятся новые юниты с большим количеством наворотов, старые юниты все равно смогут без проблем доставить нас из точки А в точку Б.Поэтому, если у вас его нет, возможно, стоит купить одну из старых снятых с производства моделей подержанных менее чем за 100 долларов США.

Кроме того, в отличие от смартфонов, для использования устройства не требуется подписка. Более того, с нас также не будет взиматься плата за данные за его использование. Действительно, отдельная единица представляет собой фиксированную стоимость до тех пор, пока единица остается пригодной для использования.

Встроенная поддержка планирования поездок и ведения журнала

Одна функция, которая мне нравится в используемых нами GPS-навигаторах, — это возможность загружать (импортировать) и загружать (экспортировать) путевые точки, маршруты и треки.

Снимок экрана программы MapSource, которая является основным инструментом, который я использую для планирования поездки, загрузки путевых точек и/или карт, а затем загрузки треков и путевых точек, чтобы отслеживать, где мы были. Это старая, но хорошая вещь

Перед тем, как отправиться в путешествие, мне нравится загружать путевые точки на устройство, чтобы мы могли прокладывать к ним маршрут, когда находимся за границей. Я также могу загрузить карты, если это еще не предусмотрено в самом устройстве.

После наших поездок (или даже во время наших поездок, когда я могу подключить его к нашему ноутбуку), мне нравится иметь возможность загружать наши треки и путевые точки, чтобы мы точно знали, где мы были (при этом «освобождая» память устройства в процессе ).Это очень полезно, так как нам нравится вести блог о нашем опыте водопада, и эта функция помогает нам сохранять наши маршруты движения максимально точными.

Пока я возился с iPhone моей жены, я не мог найти способ загрузить треки или даже записать путевые точки в приложении Apple Maps. Я даже не уверен, что Google Maps позволит нам сделать это через iPhone.

Снимок экрана программного обеспечения Garmin BaseCamp, которое является моим запасным инструментом всякий раз, когда мне приходится взаимодействовать с любым из новых устройств как для экспорта, так и для импорта.К таким устройствам относятся мои Garmin Fenix ​​6X Pro, Garmin Nuvi 57 и Garmin DriveSmart 50

, так что мы устранили их, когда хотим отслеживать, куда мы доехали во время наших экскурсий по водопаду (тем не менее, приложение Gaia GPS отлично справляется со своей задачей). записи нашей истории вождения).

Меньше отвлекающих факторов и меньше сложностей

Я считаю, что использование устройства GPS вместо смартфона освобождает телефон для других задач. Телефон также имеет тенденцию отвлекать меня (поскольку он имеет тенденцию выводить предупреждения, чтобы привлечь мое внимание).И, на мой взгляд, я никогда не хочу отвлекаться от вождения.

Как правило, пока я веду машину с помощью спутникового навигационного устройства, моя жена проверяет в телефоне рабочие часы, близость к тому месту, где мы находимся, и звонит предприятиям (особенно владельцам жилья, чтобы узнать подробности регистрации заезда). ). Все это довольно важные задачи, которые мы не хотели бы перегружать навигацией.

Использую Apple Maps для навигации, но над картой появилось предупреждение, которое очень отвлекает

Суть в том, что, на мой взгляд, автомобильный GPS-модуль выполняет одну работу и делает ее хорошо.Поэтому стоит взять с собой приемник (вместе с его креплением на лобовое стекло, а также зарядными кабелями USB и прикуривателя) в наших путешествиях.

Когда и где мы используем нашу портативную систему автоматической GPS-навигации?

Я предпочитаю использовать наш GPS-навигатор во время всех наших экскурсий по водопадам. Это может быть на международном уровне (где наш смартфон может быть склонен к плате за роуминг или ему нужно сохранить ограниченное использование данных с помощью записывающей сим-карты), а также внутри страны за пределами штата.

Моя жена использует свой смартфон, когда мы ищем дополнительное преимущество помощи от предупреждений о дорожном движении, поскольку заторы являются серьезной проблемой на всей территории Соединенных Штатов, особенно в районе Большого Лос-Анджелеса. Иногда в наших поездках мы используем оба устройства спутниковой навигации GPS в сочетании со смартфоном, хотя это может отвлекать, когда оба устройства говорят одновременно!

Я использовал свое устройство Garmin Nuvi, чтобы проложить маршрут к мысу Уилсона во время спонтанного, незапланированного визита.Здесь не было сотовой связи, а это означало, что я был бы облажался, если бы у меня не было специального устройства GPS и я полагался только на этот телефон

. Мы также склонны не использовать выделенное устройство GPS, когда знаем, где мы находимся. идти (т. е. мы знаем место достаточно хорошо, чтобы не чувствовать необходимости регистрировать или отслеживать наше движение к нему). Тем не менее, я сомневаюсь, стоит ли оставить наши старые устройства в машине, чтобы мы не просочились в метаданные, касающиеся нашего положения, больше, чем нужно.

Кто должен рассмотреть возможность покупки портативной автоматической системы GPS-навигации?

У каждого есть своя причина использовать GPS-навигатор вместо смартфона или наоборот.Однако, учитывая все, что мы сказали о том, почему мы до сих пор их используем, я полагаю, что люди, которые захотят пойти против рыночных сил и взять одну из этих вещей, будут:

  • хочу простоты
  • поездки, особенно международные
  • блог
  • значение конфиденциальности
  • хочу сэкономить

Какие портативные автомобильные системы GPS-навигации мы использовали?

За прошедшие годы мы перепробовали множество портативных автомобильных GPS-навигаторов.Черт возьми, мы даже использовали грубые комбинации портативных или OEM-ресиверов, подключенных к ноутбуку через USB, для навигации в автомобиле до того, как появились эти портативные устройства!

Итак, в этом разделе я кратко расскажу о портативных устройствах, которые мы использовали, и кратко о том, почему мы их используем, а также о некоторых причинах, по которым они могут собирать больше пыли, чем другие устройства.

Гармин Нуви 265 Вт

Наша автонавигационная система Garmin Nuvi 265W, которая хорошо служила нам и продолжает служить! Это наша первая портативная спутниковая навигационная система Garmin Nuvi, которую мы купили примерно в 2007-2008 годах, и мы используем ее по сей день. .В дополнение к его базовой карте всей Северной Америки (которую я могу обновить через Garmin Express), у меня также есть карта памяти SD, на которую загружены карты из Японии, а также другая, на которую загружена вся Европа.

Таким образом, это, вероятно, наш основной блок, который мы используем, когда ездим по всему миру, особенно в Европе.

Гармин Нуви 1390

Конкретный Garmin Nuvi 1390 похож по размеру на Garmin Nuvi 265W, но у него есть собственный монтажный зажим, который несовместим с другим нашим устройством спутниковой навигации.

На самом деле я купил это конкретное устройство в 2009 году после того, как ресивер OEM (который мы купили в Исландии в 2007 году) не смог связаться с нашим ноутбуком, когда мы были в первый день нашей второй поездки в Новую Зеландию.

Система автонавигации Garmin Nuvi 1390, которая нам пригодилась в наших поездках в Австралию и Новую Зеландию (поскольку мы купили ее в Крайстчерче)

Поэтому мы сразу же пошли к Дику Смиту и купили это устройство, и после этого у нас не было никаких проблем с та поездка.Это устройство поставляется с предварительно загруженной картой Новой Зеландии и Австралии. Тем не менее, он также использует карту micro-SD, на которую я загрузил карту Китая и Японии.

Я также предпочитаю использовать это устройство в любых поездках по южной части Тихого океана, которые связаны с самостоятельным вождением. Однако во время поездки на Самоа в конце 2019 года я немного испугался, когда устройство не включилось (даже заряженным) в первый день там. С тех пор он работал на следующий день после подключения к моему ноутбуку.

Тем не менее, этот опыт подорвал мою уверенность в том, что я буду использовать его в будущих поездках (или, по крайней мере, заставляет меня опасаться пытаться включить его, пока он не будет полностью заряжен и , подключенным к машине через прикуриватель).

Garmin DriveSmart 50

Это было автонавигационное устройство Garmin DriveSmart 50, которое было одним из более поздних автомобильных GPS-модулей, которые мы купили, с оповещениями о дорожном движении

.

Увеличенный экран, больше предварительно загруженных путевых точек для поиска и оповещения о дорожном движении казались улучшением. Тем не менее, мне не нравилась его склонность к выключению из-за перегрева, его придирчивость к кабелю прикуривателя, различные монтажные аксессуары, время автономной работы и то, что я не мог использовать его с MapSource (которое я считаю более простым программным обеспечением). использовать, чем BaseCamp).

Когда дело доходит до поездок по стране, я обычно не решаюсь использовать его вместо Garmin 265W. Последнее кажется более надежным, но иногда меня не смущает дополнительная информация, которую предоставляет более новое устройство.

Гармин Нуви 57

Это была автоматическая навигационная система Garmin 57, которую мы купили на Тайване, чтобы мы могли ездить туда самостоятельно. Это единственный продукт, в котором мы не могли использовать карту Тайваня в автономном режиме в BaseCamp, за исключением случаев, когда GPS был подключен к компьютеру.

Когда мы с мамой ездили по Тайваню в 2016 году, мы не могли использовать свое собственное доступные карты острова, которые мы могли загрузить на него.В результате мы пошли в магазин электроники в Тайбэе и купили это устройство с предустановленной картой Тайваня.

К сожалению, я думаю, что карта находится в скрытом разделе или записана в прошивку, поэтому я не мог использовать карту Тайваня в автономном режиме в BaseCamp (она не будет работать с MapSource). Это означало, что это устройство должно было быть подключено к моему компьютеру, чтобы увидеть детали Тайваня на компьютере, который работает медленно.

Помимо этого, я мог свободно импортировать/экспортировать путевые точки и треки, что является основной вещью, которую я ищу в этих устройствах, помимо обычных навигационных задач, с которыми они довольно хорошо справляются.Он также имеет интерфейс, в котором вы вводите иероглифы на сенсорном экране, поскольку большинство географических названий написаны традиционными китайскими иероглифами, а не романизированы, как мы привыкли в западном мире.

Apple iPhone

Apple iPhone, использующий Apple Maps для маршрутизации

В сочетании с приложениями для маршрутизации и картографирования, это устройство может в конечном итоге убить модуль автоматической навигации GPS с течением времени. В конце концов, он выполняет практически все задачи, которые выполняет стандартный GPS-модуль, но также может получать информацию о местоположении, картах, скриншотах местоположения и данные о трафике из Интернета.

Тем не менее, мы не используем этот метод маршрутизации в международных поездках, если только мы не хотим дополнять информацию от наших надежных устройств Garmin, тем более что мы должны быть экономными с использованием данных и минут. И я не могу загружать треки и путевые точки (по крайней мере, ни с Google Maps, ни с Apple Maps), так что это мешает нашим потребностям в водопадах и блогах.

Тем не менее, я не пробовал использовать GaiaGPS или Waze для автонавигации с iPhone (я обычно использую GaiaGPS для пеших прогулок), что могло бы решить некоторые из моих проблем.Тем не менее, конфиденциальность, время автономной работы, отвлекающие факторы и т. д. остаются другими вещами, которые удерживают меня от отказа от устройств Garmin.

Заключение / Заключительные мысли

Таким образом, направление рынка спутниковой навигации, безусловно, указывает на то, что смартфоны в конечном итоге устранят необходимость в автоматических системах GPS-навигации. Тем не менее, я не думаю, что телефоны вполне подходят для наших активных международных потребностей.

Сравнение iPhone с тремя различными портативными автоматическими GPS-навигаторами

Тем не менее, технология может (и будет) в конечном итоге дать сбой, поэтому я не возражаю против использования этого смартфона в качестве резервной копии (особенно с учетом того, что приложения продолжают улучшаться).

В конце концов, у всех есть предпочтения, и использование нашей портативной системы GPS-навигации остается моим предпочтением в наших приключениях с водопадами. Я уверен, что в ближайшие годы буду петь другую мелодию, но я не затаил дыхание.

Что вы думаете? Оставьте комментарий ниже и сообщите сообществу, какую позицию вы занимаете в этих дебатах.

И если вы хотите купить портативное устройство спутниковой навигации GPS на Amazon, там продаются как новые, так и даже старые (а также снятые с производства) модели.В результате вы сможете найти выгодные предложения.

 

Как работает GPS? — Zaloomie Car Care

Как работает GPS?

(1) Комментарий

Натали Йозеф 19 июля 2012 г.

 

Пару месяцев назад я ехал в машине друга, когда мы ехали через мост через залив из Сан-Франциско в Окленд. У нее была довольно аккуратная навигационная система, которая уже помогла нам ориентироваться на некоторых дорожных сооружениях и улицах с односторонним движением. Хотя мне не нравился тон дамы, командующей нами, я должен был признать, что навигационная система была довольно крутой.

Когда мы были посреди моста, вдруг маленькая стрелка, которая была нами, съехала с проезжей части в залив Сан-Франциско. Это, конечно, побудило меня смеяться до упаду, потому что все, о чем я мог думать, это то, что сказала бы эта капризная леди, если бы мы действительно были в воде — проплыть 0,6 мили и повернуть налево у кораллового рифа . Или что бы она сказала, если бы мы были сверхбуквальными и действительно следовали за маленькой стрелкой в ​​водянистую могилу. Перерасчет маршрута…
 

GPS работает неправильно

Мы слышали множество историй о том, что системы GPS вышли из строя — люди выезжают на железнодорожные пути, чуть ли не над обрывом, не в ту сторону по улице с односторонним движением.Некоторые люди даже подали в суд на возмещение ущерба после того, как Google Driving Directions отправил их на рисовое поле или на стрельбище вместо парковки Walmart. Я не буду вдаваться в психологические причины, по которым люди будут следовать указаниям GPS до победного конца, несмотря на все другие признаки того, что они движутся в болото. Очевидно, что некоторые люди могли бы руководствоваться здравым смыслом, но если вы заблудились или оказались в новом месте, вам нужно довериться даме с GPS — у вас нет выбора.

Помимо всех историй о GPS, которые пошли не так, очевидно, есть еще много историй о том, как GPS-системы успешно помогают вам добраться до пункта назначения.Но эти истории не очень интересны и не попадают в новости. Тем не менее, все это заставляет меня задаться вопросом: как эти системы вообще получили указания?

Как GPS-системы определяют направление движения

Я всегда думал, что эти системы получают указания от парня, который едет на своем Ford Taurus, заваленном обертками от фаст-фуда и кофейными чашками из мини-маркета. Я представила его со спиральным блокнотом и тупым карандашом, который документирует каждый поворот на каждой дороге в Белл Бакл, штат Теннесси, прежде чем удалиться в свою комнату в мотеле 6.

Оказывается, я не так далек от истины.

Прежде чем использовать все алгоритмы, компьютерное программное обеспечение и спутниковые изображения, вам нужны достоверные данные, полученные только в ходе полевых работ. Независимо от того, вводите ли вы маршруты проезда в систему GPS вашего автомобиля или пытаетесь найти ближайший пакистанский ресторан на своем iPhone, такие компании, как NAVTEQ, находятся в центре внимания. Они нанимают географических аналитиков, которые посещают каждый город, большой и маленький, проезжают по дорогам и записывают данные.

Чтобы получить аутентичный опыт вождения, аналитики ездят по дорогам в разное время суток, т.е.д., в часы пик или посреди ночи. Они записывают все необходимые данные — все, начиная от развилок на дорогах, тупиков и водоемов, заканчивая парковой зоной, качеством дорожного покрытия и телефонными столбами. Поскольку дороги постоянно меняются, это непрерывный процесс, и так будет всегда.

Как работает глобальное позиционирование

Мы могли бы углубиться в атомные часы и трехмерную трилатерацию, но не будем. Для краткости, в основном, после того, как данные на уровне улиц собраны и загружены в компьютерные программы, данные подключаются к Глобальной системе позиционирования (GPS), которая состоит из двадцати семи спутников, которые вращаются вокруг Земли два раза в день. .Двадцать четыре спутника работают постоянно, а три существуют в качестве резервных. Орбиты организованы таким образом, что из любой точки Земли в любое время видны как минимум четыре спутника.

GPS-приемник вашего автомобиля «обнаруживает» как минимум четыре из этих спутников и использует триангуляцию, чтобы точно определить ваше местоположение. Когда вы едете, сигнал постоянно обновляется, чтобы ваш приемник мог сказать вам, куда ехать. Чем точнее был первоначальный сбор данных, тем точнее будут ваши маршруты движения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.