Навигатор принцип работы: Принцип работы GPS-навигатора, как действует?

Принципы работы GPS-навигаторов — Ferra.ru

В состав спутниковой системы GPS входят как минимум 24 искусственных спутника Земли, находящихся на различных круговых орбитах, плоскости которых разнесены по долготам через 60° и наклонены к плоскости экватора на 55°. Период обращения одного спутника составляет порядка 12 часов.

Регулярно спутники передают на Землю:

• свой статус (сообщение об исправности или неисправности)
• текущую дату
• текущее время
• данные альманаха (орбитальные данные всех спутников)
• точное время отправки всей совокупности сообщений
• бортовые эфемериды (расчётные координаты своего положения в этот момент времени)

GPS-приёмник на основании полученной со спутников информации определяет расстояние до каждого спутника и вычисляет свои координаты по законам геометрии. При этом для определения двух координат (широта и долгота) достаточно получить сигналы с трёх спутников, а для определения высоты над поверхностью Земли – с четырёх.

С учётом распространения радиосигналов расстояние до спутников определяется по задержке времени приёма сообщения GPS-приёмником относительно времени отправки сообщения с борта спутника. Конечно, для точного определения этой задержки часы на спутниках и часы в GPS-приёмнике должны быть синхронны, что обеспечивается синхронизацией часов приёмника по информации, содержащейся, как указывалось выше, в сигналах спутников.

Основным источником погрешности в системе GPS было наличие так называемого режима «ограниченного доступа». В этом режиме в сигналы спутников Министерством обороны США априорно вводилась погрешность, позволяющая определять местоположение с точностью 30-100 м, хотя принципиально точность GPS-систем может достигать нескольких сантиметров. С 1 мая 2000 года режим «ограниченного доступа» был отключён. Теперь любой человек в любой точке Земли может пользоваться этой системой. Другими источниками погрешности являются неудачная геометрия взаимного расположения спутников, многолучевое распространение радиосигналов (влияние переотражённых радиоволн на приёмник), ионосферные и атмосферные задержки сигналов и др.

Система GPS позволяет определить местоположение в любой точке на суше, на море и в околоземном пространстве.

Как уже упоминалось, изначально система GPS была разработана для военных целей. Однако через некоторое время стало ясно, что эта система может очень сильно помогать людям для достижения других, «гражданских» целей.

На сегодняшний день система GPS очень широко используется в решении навигационных и картографических (геодезических) целей.

Спутниковые методы определения пространственных координат нашли массовое применение в современных геодезических измерениях, в первую очередь благодаря системе GPS, стабильно работающей на протяжении всего своего существования и ставшей доступной широкому кругу гражданских пользователей. Однако всё чаще возникают обсуждения того, что дальнейшее повышение точности и надёжности определения пространственных координат в любой точке Земли может быть обеспечено только за счёт совместного использования различных глобальных навигационных спутниковых систем, таких, например, как российская ГЛОНАСС и разворачиваемая в Европе Galileo.

Несмотря на то что уровень развёртывания ГЛОНАСС в настоящее время не находится в полном функциональном состоянии, приём и совместная обработка сигналов ГЛОНАСС и NAVSTAR позволяют увеличить производительность при выполнении спутниковых геодезических измерений в сложных условиях (например, городской застройки), когда число видимых спутников системы NAVSTAR сокращается. Поэтому в настоящее время многие разработчики аппаратуры пользователей создают спутниковые приёмники, способные работать одновременно с различными системами (например, компания Topcon Positioning System). Эти приёмники, в отличие от приёмников GPS, принимающих только сигналы NAVSTAR, называют GNSS-приёмниками (Global Navigation Satellite System, аналог русского обозначения ГНСС), а используемые методы обработки – GNSS-технологиями.

Система GPS выглядит предпочтительнее для навигационных целей, чем ГЛОНАСС. Это связано с тем, что навигационных решений под ГЛОНАСС для обычных пользователей практически не существует и рынок ГЛОНАСС пока слабо развит.

Современные геодезические измерения невозможно представить без использования спутниковых технологий определения пространственных координат. Первые GPS-приёмники появились ещё в начале 1980-х годов. За время существования они претерпели серьёзные изменения, но неизменным остался способ определения координат. Главной особенностью современного развития геодезического оборудования является стремление упростить процесс измерений и объединить всё необходимое в одном приборе.

Итак, в зависимости от характера решаемых задач GPS-системы можно разделить на два класса – навигационные приёмники и системы геодезической точности.

Навигационные приёмники обеспечивают устойчивое определение текущих координат с точностью десятков метров и являются относительно недорогими устройствами. Приборы этого класса просты в эксплуатации, портативны, а время, необходимое для получения координат в точке, составляет секунды или единицы минут.

Геодезические GPS-системы являются значительно более сложными устройствами, но они позволяют достигать точности привязки объекта до долей сантиметра, соответственно, стоимость таких систем существенно выше и может составлять десятки тысяч долларов.

Хотя повышение точности результатов желательно в любой раgботе, для задач привязки на местности различных объектов точность, обеспечиваемая навигационными приёмниками, является вполне удовлетворительной, а в особо критичных случаях может быть повышена за счёт проведения большого числа измерений и их последующей статистической обработки.

В целом весь спектр моделей GPS-приёмников по особенностям использования можно разделить на четыре большие группы.

• Персональные GPS-приёмники индивидуального применения. Эти модели отличаются малыми габаритами и широким набором сервисных функций: от базовых навигационных, включая возможность формирования и расчёта маршрутов следования, до функции приёма и передачи электронной почты.
• Автомобильные GPS-приёмники, которые предназначены для установки в любом наземном транспортном средстве и имеют возможность подключения внешней приёмо-передающей аппаратуры для автоматической передачи параметров движения на диспетчерские пункты.
• Морские GPS-приёмники, оснащённые ультразвуковым эхолотом, а также дополнительными сменными картриджами с картографической и гидрографической информацией для конкретных береговых районов.
• Авиационные GPS-приёмники, используемые для пилотирования летательных аппаратов, включая коммерческую авиацию.

Важно отметить, что использование GPS в навигационных целях тесно связано с применением современных информационных технологий – компьютерных баз данных и Геоинформационных систем (ГИС).

Как можно понять, далеко не все из вышеперечисленных устройств интересны нашим читателям, а, как следствие, и нам. Поэтому сложнейшие геодезические приборы мы учитывать не будем. А своё внимание сконцентрируем на персональных, автомобильных и, возможно, морских GPS-приёмниках, а также на аксессуарах для них.

определение и устройство, работа электроники

Содержание статьи

1. Что такое навигатор
2. Технические составляющие навигатора
3. Основные функции навигатора
4. Принцип работы навигатора
5. Какой штраф за нечитаемые номера и как его избежать
6. Как функционируют GPS и ГЛОНАСС
7. Как обновить видеорегистратор с радар-детектором
8. Информационное обеспечение
9. Необходим ли интернет и сотовые вышки для работы навигатора

Навигатор представляет собой важный аксессуар для каждого авто. Ранее водители для прокладывания маршрута использовали атласы. Однако сегодня для этого достаточно купить простое устройство, нажать несколько кнопок и проехать по самой короткой дороге. При этом далеко не каждому известно, от чего работает навигатор, как к нему поступает питание, откуда обновляются карты.

Что такое навигатор

Под этим термином понимают особое устройство, которое используется в автомобилях для прокладывания маршрутов.

Современные навигаторы основываются на данных от спутников GPS. Это глобальная навигационная система, в которую входит 24 спутника, расположенных на земной орбите.

С помощью спутниковой навигационной системы, устройству с модулем GPS удается определить свое местоположение с точностью до 0,5-1 метра, не привязываясь к времени суток и погодным условиям.

Устройство работает на основе системы GPS.

Технические составляющие навигатора

Навигационная система GPS имеет особый принцип работы. Он базируется на устройстве прибора. Навигатор включает следующие элементы:

• Печатная или материнская плата, заключенная в корпус. Она представляет собой основной элемент устройства. Там ставится память, процессор и сам приемник сигналов.
• Дисплей. Сегодня почти всегда применяются сенсорные экраны. Однако ранее встречались и обыкновенные мониторы. Они базируются на применении технологий TFT или IPS. Второй вариант делает работу GPS-навигатора более удобной. Это связано с меньшим количеством бликов и большей четкостью объектов. Хотя сегодня многие TFT-мониторы тоже покрывают специальным материалом для предотвращения появления бликов. Монитор подсоединяется к материнской плате особыми шлейфами.
• Аккумулятор. Этот элемент напоминает деталь в телефонах и планшетах. С его помощью устройство может функционировать автономно — вне зависимости от источников питания. Чем больше объем батареи, тем дольше может функционировать навигатор. Затраты энергии при определении местоположения весьма велики.
• Корпус. Это весьма важный элемент. Ранее корпус изготавливался исключительно из пластика и был довольно хлипким. Сегодня все чаще делают навигаторы с защищенным прорезиненным корпусом. Они устойчивы к воздействию влаги.

По сути, автомобильный навигатор напоминает небольшой компьютер. По своей функциональности он похож на планшетный ПК.

Основные функции навигатора

Чтобы понимать, как именно работает навигатор, важно ознакомиться с его функциями. Главная задача такого устройства заключается в прокладывании маршрута. Однако современные технические приборы существенно продвинулись вперед.

Благодаря прогрессу функции навигаторов существенно расширились. Они позволяют делать следующее:

• снимать и записывать видео;
• проигрывать музыку;
• информировать о камерах и радарах;
• воспроизводить видео;
• открывать текстовые файлы и картинки;
• обеспечивать доступ в интернет;
• запускать онлайн-игры;
• выводить на магнитолу звук;
• информировать о необходимости уменьшить скорость, повернуть или выполнить иные действия;
• выполнять функции громкой связи при соединении со смартфоном;
• изменять маршрут на основании сведений о пробках — для этого нужно соединение с интернетом;
• выполнять функции дисплея для камер заднего вида.

Указанные функции характерны для автомобильных навигаторов. Специализированные или туристические модели оснащают специфическими опциями.

Навигатор выполняет целый ряд важных функций.

Принцип работы навигатора

Принцип работы GPS-навигатора отличается простотой. Если рассматривать его с точки зрения устройства, то это планшет с процессором, памятью, материнской платой. Также прибор оснащен системой спутникового слежения.

Каждый навигатор обладает операционной системой. В большинстве случаев ее функции выполняет Android, однако возможно применение и адаптированной системы на базе Windows.

Чтобы система начала функционировать, она должна включать программу для навигации и карты. Наиболее распространенное программное обеспечение для устройств, которые продаются в РФ, — это Навител. Также собственные навигаторы предлагают компании Яндекс и Google.

Софт требуется для того, чтобы синхронизировать работу. Модуль спутниковой связи соединяется со спутниками над Землей. Это позволяет точно зафиксировать местоположение пользователя. Специальный софт переводит полученные значения в определенные точки. Если навигатор не имеет карты, пользователь увидит только точку на белом фоне. Для определения точного местоположения нужно скачать карты.

Работа навигатора строится на определенных принципах.

Как функционируют GPS и ГЛОНАСС

Для определения координат приемник отсылает в глобальную систему запрос. Затем на устройство поступает зашифрованный ответ с координатами. Они расшифровываются в навигационной программе, которая не просто устанавливает местоположение, но и отображает его на картах, которые имеются в памяти устройства записи.

Чтобы точно определить координаты и наладить правильную работу устройства, нужна связь не менее, чем с 4 спутниками. При меньшем количестве программа не будет автоматически функционировать. Поэтому в некоторых удаленных областях и регионах точность определения местоположения может быть ниже.

В облачную погоду видимость спутников существенно снижается. Также проблемы могут возникать в метро и зданиях.

GPS представляет собой американскую систему. В РФ применяется альтернативная система спутников под названием «ГЛОНАСС». Сегодня отечественная система геопозиционирования практически не уступает западной, многие приборы работают только с ГЛОНАСС.

Система «ГЛОНАСС» считается российской разработкой.

В основе принципа работы навигатора в машине лежит система GPS. Для ее корректного функционирования нужны карты.

Если они отсутствуют, определить свое местоположение не удастся. Электронные карты имеют четкую привязку к координатам. После определения местоположения точка сопоставляется с местом на карте.

Стоит отметить, что информационное обеспечение навигаторов постоянно улучшается. На картах появляется много опознавательных символов. Если раньше там можно было увидеть только адреса и названия улиц, то сегодня аппарат показывает все значимые объекты: магазины, заправки, аптеки и пр.

Необходим ли интернет и сотовые вышки для работы навигатора

Для позиционирования навигатор вообще не нуждается в интернете. Устройство напрямую работает со спутниками. Потому сотовые вышки ему не требуются.

Многих интересует, откуда же пошло это убеждение. Вина принадлежит сотовым телефонам и первым системам от поисковиков — в частности, Гугла и Яндекса. На начальном этапе они использовали расположение точек между базовыми станциями. Если человек со смартфоном открывал программу, она тут же начинала опрашивать сотовые вышки и примерно определяла местоположение. При этом погрешность была весьма существенной.

Сегодня наблюдается совершенно иная ситуация. Поисковые системы создают программы, которые могут корректно работать с модулями GPS. Усовершенствования коснулись таких аспектов:

• Возникла возможность определения положения через спутники, а не только через станции. Также существует гибридный вариант на основе спутников и вышек.
• Можно скачать карту местности. Это помогает избежать лишних затрат трафика.
• Позиционирование получается необыкновенно точным — погрешность до 1 м.

При наличии доступа в интернет, навигационная программа может получить актуальную информацию о пробках, проблемах на дороге. Поэтому доступ в сеть хоть и не является обязательным, для многих расширит функционал устройства.

Работа навигатора базируется на глобальной системе GPS или ГЛОНАСС. Благодаря этому удается добиться точного позиционирования и избежать ненужных затрат интернета.

Watch this video on YouTube

4 принципа навигации. Простое руководство для продуктовых команд | Карлос Иллобре

Все живые существа находятся в постоянном движении. Существует явная потребность в акте перемещения из одного места в другое. Мы видим, как это происходит у разных видов, с разным расстоянием и целью перемещения. Для некоторых животных акт перемещения может происходить с одного дерева на другое, а для других это могут быть тысячи километров через континенты.
Мы, люди, не исключение. Наши привычки со временем изменились, превратившись из кочевников в земледельцев; от основания наших первых цивилизаций до прихода промышленной революции. Эти изменения принесли несравненное развитие нашим обществам, что, как следствие, повлияло на наше поведение. Переезд, без сомнения, был постоянным фактором на протяжении всей нашей истории.

В современном обществе это явление происходит на другом уровне. Мы каждый день переезжаем из дома на работу, путешествуем по разным странам или в меньших масштабах, просто гуляем в парке. Навигация присутствует в нашей жизни и, что еще более интересно, уже перешагнула границы физического мира в новые реальности, с которыми мы взаимодействуем, — цифровой опыт.
Как дизайнеры/менеджеры продуктов мы несем ответственность за построение успешных цифровых путешествий, и ключевой частью достижения этого является понимание фундаментальных закономерностей, укоренившихся в нашем поведении как вида. Давай сделаем это!

Среди множества определений, которые мы можем выделить для «Навигации», есть два, которые я считаю наиболее точными и полезными для дальнейшей разработки. Первое взято из Оксфордского словаря, а второе — из Кембриджского словаря:

1. существительное
   Процесс или деятельность по точному определению своего положения, планированию и следованию маршруту.
2. Поиск пути из одного места в другое.

Первое определение описывает «Навигацию» как набор действий, которые имеют место при навигации. Второе определение идентифицирует «Навигацию» как конкретное действие во времени или простое действие, направленное на то, чтобы добраться из точки А в точку Б. продукты, которые мы помогаем разрабатывать:

Повторяющееся поведение, применяемое к общим действиям = шаблон

Эта формула кажется достаточно простой, но теперь она становится еще интереснее. Точкой А может быть страница на вашем сайте, а точкой Б может быть просмотр контента на странице. Необходимо определить начальную и конечную точки, поскольку они будут определять, какое поведение применимо к каждому сценарию. в то же время это усложняет эту формулу, поскольку открывает двери для принятия нескольких комбинаций:

Теперь, когда мы понимаем «Навигацию» как действие перемещения между двумя точками, представляющими несколько комбинаций, легче определить, как люди ведут себя при выполнении этого действия.

Поведение, которое мы наблюдаем, повторяется, вызвано основными потребностями пользователей при навигации между этими двумя точками. Это то, что нам нужно определить, определить и перевести в Принципы.

Значение преобразования общего поведения при выполнении определенных действий в принципы представлено в лучшем понимании шаблона как более масштабируемой концепции.
Делая это, мы снижаем риск совершения будущих ошибок при применении шаблонов в нашем процессе сборки, позволяя разным командам разработчиков говорить на одном языке при работе над несколькими проектами.
В результате мы можем выделить четыре основных принципа, отвечающих потребностям пользователей при планировании, размещении, передаче и обработке информации. Это:

Непрерывность

Как я сюда попал?
Отправляясь в поход или исследуя новые места, людям нужны знаки, указывающие на их предыдущие шаги и прошлые решения. Нам нужно иметь возможность видеть путь позади нас, чтобы обратить вспять наши действия и отменить свой путь, если мы этого захотим. «Хлебные крошки» — самый яркий пример применения принципа непрерывности к интерфейсу.

Местоположение

Где я?
Это основной вопрос в начале, продолжении или завершении путешествия. Чувство местоположения и потребность разместить себя в пространстве и времени коренятся в нашем поведении как один из старейших вопросов в истории. Текстовый заголовок или активная кнопка в меню — два примера использования принципа местоположения.

Индикация

Куда мне обратиться?
Принцип индикации предоставляет нашим пользователям представление о вариантах, которые у них есть, чтобы продолжить свое путешествие. Как только мы помещаем себя в пространство и момент времени, естественным образом возникает этот вопрос. Подменю или панель навигации — два примера применения принципа индикации.

Направление

Как туда добраться?
В некоторых случаях при навигации требуется дополнительная помощь. Индикаторы или элементы в пользовательском интерфейсе, указывающие, куда идти, поэтому являются ключевыми для предоставления пользователям нового пути, который может привести их туда, куда им нужно идти. Ссылка на страницу, представленную как часть контента, или раздел вопросов и ответов — два примера использования принципа направления.

Понимая, как поведение соотносится с действиями, мы можем лучше представить модели, которые мы определяем, и их возможные сценарии.

Шаблоны очень похожи на Принципы проектирования или Манифесты разработки, но в меньшем масштабе. Они представляют собой четкие правила и ценности, которыми мы руководствуемся при принятии решений при работе над проектными решениями. В то же время они должны оставаться гибкими, чтобы принимать и внедрять модификации и обновления.

Работа над новыми фреймворками, создание дизайн-системы или определение шаблонов — вот некоторые из вещей, которые мы можем сделать, чтобы улучшить и масштабировать нашу работу. Однако, чтобы все эти инициативы были успешными, нам всегда нужно что-то применять. То, что нельзя узнать, читая или написав статьи о продуктах, и нельзя объяснить с помощью диаграмм и маркеров: здравый смысл является наиболее важной предпосылкой для всего, что мы строим.

Спасибо за прочтение! 😊

Благодарность: Эти Принципы являются результатом совместного семинара с замечательными дизайнерами и исследователями продуктов Рут Келли, Томом Каннингемом и Полом Доннаном.

Принципы навигации | Разработчики Android

Навигация между различными экранами и приложениями является основной частью работы пользователя. опыт. Следующие принципы устанавливают основу для последовательного и интуитивно понятный пользовательский интерфейс в приложениях. Навигационный компонент предназначен для реализовать эти принципы по умолчанию, гарантируя, что пользователи могут применять те же эвристики и шаблоны навигации при перемещении между приложениями.

Примечание: Даже если вы не используете компонент навигации в своем проекте, ваш приложение должно следовать этим принципам проектирования.

Фиксированный начальный пункт назначения

Каждое приложение, которое вы создаете, имеет фиксированный начальный пункт назначения. Это первый скрин пользователь видит, когда запускает ваше приложение из панели запуска. Это направление также последний экран, который видит пользователь, возвращаясь в лаунчер после нажатия кнопку Назад. Давайте посмотрим на Приложение подсолнух В качестве примера.

Рисунок 1. Экран списка — это начальный пункт назначения приложения Sunflower.

При запуске приложения Sunflower из панели запуска первый экран, который пользователь видит экран списка , список растений в их саду. Это тоже последний экран, который они видят перед выходом из приложения. Если они нажмут кнопку «Назад» с экрана списка они возвращаются к средству запуска.

Примечание: Приложение может иметь одноразовую настройку или несколько экранов входа в систему. Эти условные экраны не следует считать начальными пунктами назначения, поскольку пользователи видят только эти экраны в определенных случаях.

При первом запуске приложения новое задание создается для пользователя, и приложение отображает его начальный пункт назначения.

Это становится базовое назначение того, что известно как задний стек и является основой для состояние навигации вашего приложения. Вершина стека — это текущий экран, а предыдущие пункты назначения в стеке представляют собой историю того, где вы были. Задний стек всегда имеет начальный пункт назначения приложения в нижней части списка. куча.

Операции, которые изменяют задний стек, всегда выполняются на вершине стека, либо поместив новый пункт назначения на вершину стека, либо вытолкнув самый верхний пункт назначения из стека. Навигация к месту назначения подталкивает назначения на вершине стека.

Компонент навигации управляет весь ваш задний стек заказов для вас, хотя вы также можете управлять задний стек самостоятельно.

Вверх и Назад идентичны внутри задачи вашего приложения

и используется для навигации в обратном хронологическом порядке по истории экраны, с которыми пользователь недавно работал. При нажатии кнопки «Назад» текущий пункт назначения выскакивает из верхней части заднего стека, и вы затем перейти к предыдущему пункту назначения.

Кнопка «Вверх» появляется на панели приложений в верхней части экрана. экран. В задаче вашего приложения кнопки «Вверх» и «Назад» ведут себя одинаково.

Кнопка «Вверх» никогда не выходит из вашего приложения

Если пользователь находится в месте запуска приложения, кнопка «Вверх» не отображается, потому что кнопка «Вверх» никогда не выходит из приложения. Однако кнопка «Назад» отображается и выходит из приложения.

Когда ваше приложение запускается с использованием глубокой ссылки в задаче другого приложения, Up переводит пользователей обратно в задачу вашего приложения и через смоделированный задний стек, а не к приложению, которое вызвало глубокий связь. Однако кнопка «Назад» возвращает вас к другому приложению.

Будь то глубокая ссылка или ручная навигация к определенному месту назначения, вы можете использовать кнопку «Вверх» для навигации по пунктов назначения обратно в начальный пункт назначения.

При прямой ссылке на пункт назначения в задаче вашего приложения любая существующая обратная ссылка стек для задачи вашего приложения удаляется и заменяется обратным куча.

Снова используя приложение Sunflower в качестве примера, давайте предположим, что пользователь ранее запускал приложение с экрана запуска и переходил к деталям экран для яблока. Взгляд на экран «Недавние» указывает на то, что существует задача, причем самый верхний экран является экраном подробностей для Apple.

Рисунок 3. Навигация пользователя по приложению Sunflower и результирующий возврат куча.

В этот момент пользователь может нажать кнопку «Домой», чтобы поместить приложение в фон. Далее, предположим, что в этом приложении есть функция ссылок на контент, которая позволяет пользователям чтобы перейти непосредственно к экрану сведений о конкретном предприятии по имени. Открытие приложения через эту глубокую ссылку полностью заменяет текущий задний стек Sunflower, показанный на рис. 3 с новым задним стеком, как показано на рис. 4:

Рисунок 4. Переход по прямой ссылке заменяет существующий задний стек для Приложение подсолнух.

Обратите внимание, что задний стек Sunflower заменен на синтетический задний стек с экраном сведений об авокадо вверху. Экран

My Garden , который является начальный пункт назначения также был добавлен в задний стек. Оригинальная спинка «Подсолнух» стек исчез, включая знание приложения о том, что пользователь был на Apple экран подробностей перед. Все это важно, потому что синтетический задний стек должны быть реалистичными. Он должен соответствовать обратному стеку, которого можно было бы достичь с помощью органичная навигация по приложению.

Чтобы удовлетворить эту потребность, созданный синтетический задний стек является упрощенным. на основе NavGraph . Для простого NavGraph без вложенности это будет состоят из начального пункта назначения и пункта назначения глубокой ссылки.