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.

Практически каждому автомобилисту не раз приходилось ехать по незнакомой местности и искать верную дорогу. Иногда в таких случаях помогает карта, которую нужно пересматривать постоянно и вертеть в руках. А ещё могут "помочь" добрые люди, у которых можно спросить о правильном направлении движения, и в результате запутаться так, что и карта не поможет. Тогда приходится либо возвращаться обратно, либо пробовать разобраться в ситуации своими силами. Но в любом случае время будет потрачено.

Сейчас редко возникают такие ситуации у водителей. Дело в том, что уже давно используются электронные средства определения местности, в которые загружены практически все карты. Кроме того, есть подробное объяснение по улицам и другие интерактивные функции, которые делают навигаторы значительно более удобными в использовании по сравнению со старыми бумажными картами.

Развитие средств навигации

На рынке портативных устройств, которые обеспечивают качественный показ местности и местонахождения, образовалась большая конкуренция. В основном поставщики оборудования и электронных карт делают ставку на дополнительные функции и возможности. Также стремительно развивается качество основной услуги. Сейчас работает большое количество спутников, которые обеспечивают быстрое соединение с устройством и передачу ему необходимой информации. Также есть две системы для навигации: GPS и ГЛОНАСС. Это сеть спутников, которые постоянно находятся в движении на околоземной орбите. В зависимости от момента времени на орбите может быть несколько аппаратов, которые принимают сигнал и выполняют навигацию.

Принцип работы навигатора

По сути, это цифровое устройство, в котором есть процессор, память и другие компоненты, присущие компьютерам и смартфонам. Но особенностью является наличие приёмника сигналов от спутников и определение координат на карте. При этом для успешной операции нужно, чтобы одновременно принимались сигналы сразу от четырёх источников.

Основной проблемой, которая возникает в городах при использовании этого устройства, является плохое прохождение сигнала через преграды в виде домов, туннелей и других железобетонных конструкций. Разработчики решили эту проблему путём увеличения количества спутников, которые находятся в данный момент на орбите.

Разнообразие моделей

Производителей, которые изготавливают портативные навигаторы, существует много, но самыми популярными являются аппараты со следующими системами:

• Garmin.
• "Автоспутник".
• Navitel.

Garmin представляет собой самую распространённую систему. Если не знаете, как выбрать хороший навигатор, в первую очередь обратите внимание именно на этого разработчика. Кроме того, есть специальные устройства, которые работают именно с этой системой и представляют собой отдельные функциональные решения.

"Автоспутник" - это российская разработка, которая отличается повышенной точностью и хорошо работает с навигаторами Hyundai и Global Sat.

Navitel - одна из самых популярных систем из тех, что используются в мире. Благодаря широким возможностям она способна не только работать в специальных модулях, но и в смартфонах. Именно это позволило завоевать на рынке лидирующие позиции среди программ навигации.

iGO отличается кроссплатформенным действием и может устанавливаться практически на любое устройство для навигации. Это программное обеспечение получило много положительных отзывов от водителей за счёт своей простоты и доступности.

Основные функции и параметры

Прежде чем решать, как выбрать навигатор, нужно разобраться в основных параметрах этих устройств, таких как:

• Диагональ дисплея и его разрешение.
• Форм-фактор.
• Мощность процессора.
• Количество памяти.
• Дополнительные функции.
• Голосовые подсказки.
• Беспроводные средства.
• Способ крепления.
• Программное обеспечение.

Все эти характеристики влияют на работу навигатора и определяют его цену. Как правило, чем больше дополнительных функций в аппарате, тем дороже будет он стоить. Но при выборе нужно обратить внимание главным образом все же на качество навигации.

Диагональ дисплея

Перед тем как выбрать навигатор для автомобиля, нужно определиться с диагональю дисплея, который будет установлен на устройстве. Если места в салоне немного, то не стоит загромождать его большим экраном. По отзывам для небольшого автомобиля лучше всего подойдёт устройство с экраном до 4 дюймов. Если же места на приборной панели предостаточно, то стоит выбрать навигатор с диагональю 7 дюймов или больше. В таком случае возможно применение дисплея для других целей. Это может быть просмотр фильмов или вывод изображений. Также большая диагональ экрана существенно упрощает чтение карт при прокладке маршрута.

Стоит отметить, что многие производители навигаторов оснащают свои устройства сенсорными экранами. При этом тоже имеет большое значение диагональ. При маленьком дисплее очень неудобно пользоваться функциями. Поэтому необходимо протестировать навигатор в работе перед покупкой.

Также имеет значение разрешение экрана. От него зависит качество картинки и детализация интерактивных объектов, которые всё больше внедряются во все навигационные системы. При этом чётких критериев нет, например, разрешение 480x272 пикселя считается вполне нормальным и, по отзывам автомобилистов, вполне комфортным для работы. Но каждый должен сам посмотреть на экран, перед тем как выбрать навигатор в машину, и определить, подходит ли он ему.

Исполнение устройства

Все компании стараются обеспечить максимально удобную установку своих аппаратов в автомобиле. В модельном ряде есть как отдельные устройства, для которых требуется специальный держатель, так и инсталляционные варианты в качестве мультимедийного центра в машине.

Отдельное исполнение выгодно тем, что навигатор можно взять с собой в поход или в другое место, где он может потребоваться. Но для съёмного устройства нужно крепление и, следовательно, дополнительное место на панели приборов.

При установке навигатора вместо магнитолы он будет полностью заменять все функции по воспроизведению фильмов, музыки и других операций. При этом можно установить экран большой диагонали без возможных неудобств. Следовательно, перед тем нужно определиться с его способом установки.

Вычислительные способности

Чтобы навигатор быстро справлялся со всеми задачами, которые на него возлагаются, нужен подходящий по мощности процессор. Он будет выполнять все действия по обработке данных, а в случае мультимедийного центра дополнительно нагружаться вычислительными процессами.

Большинство современных аппаратов, которые продаются на рынке, имеют процессор со средней частотой от 500 до 700 МГц. Этого вполне хватает для работы. Но если это мультимедийный центр, то, возможно, потребуется и большая частота. Но в любом случае не стоит покупать устройство с производительностью меньше среднего показателя. Хотите знать, как выбрать навигатор, чтобы он не тормозил при выполнении своих функций? Приобретайте модель, у которой процессор имеет частоту не менее 500 МГц.

Оперативная память и место для файлов

В аппаратах для навигации, как правило, немного оперативной памяти. Но для работы этого вполне достаточно. Минимальным количеством считается 128 Мб. Но есть и модели, в которых установлено 512 Мб. По отзывам автомобилистов, следует выбирать устройство с количеством оперативной памяти в этих пределах. Также есть варианты, в которых встроенная память составляет 64 Мб. Лучше не обращать внимания на такие устройства, так как работа их будет медленной и принесет много неудобств. Однако самым привлекательным фактором здесь является цена, которая намного ниже, чем у других аппаратов.

Исходя из сказанного, можно сделать вывод, что перед тем, как выбрать навигатор для автомобиля, нужно ознакомиться с показателем его оперативной памяти, который не должен быть меньше 128 Мб.

Для загрузки небольших карт местности необходима встроенная память не менее 1 Гб. Этого будет достаточно. Но лучше, чтобы место для файлов было в пределах 4 Гб. В таком случае можно рассчитывать на качественную навигацию с большим количеством дополнительных возможностей. Как правило, дополнительный слот для установки карт памяти имеют все хорошие навигаторы. Отзывы владельцев о таких устройствах положительные. Также они дают возможность устанавливать карты с помощью компьютера. При этом можно подключить карту к ПК и скопировать все в считанные минуты.

Наличие дополнительных функций

В устройствах, помимо основной функции, могут быть установлены и другие, которые увеличивают список возможностей. Это видеоплеер, радиоприёмник, музыкальный проигрыватель и прочее. В основном на такие дополнения и делается ставка при продвижении модели на рынок, так как аппараты с большим перечнем возможностей солидно смотрятся на фоне остальных узкоспециализированных вариантов. Перед тем как выбрать навигатор, нужно определиться с тем, какие функции вам нужны.

Также есть много моделей, совмещённых с работой видеорегистратора, который монтируется с обратной стороны устройства. Такие аппараты, как правило, съёмные и предполагают специальное крепление на лобовом стекле или приборной панели. Это комбинирование является большим преимуществом для автомобилиста.

Как выбрать навигатор с видеорегистратором? В этом случае нужно досконально разобраться в совмещённом устройстве и оценить работу каждой функции. Есть также навигаторы, в которых встроен датчик для оповещения водителя, когда его начинает сканировать радаром представитель дорожной полиции. Это поможет вовремя сбросить скорость или предотвратить возможное нарушение правил дорожного движения.

По отзывам многофункциональные устройства себя оправдывают. Если нужны расширенные возможности, то перед тем, как выбрать навигатор в машину, следует протестировать его и оценить, насколько полезны внедренные новшества.

Подсказки в процессе работы навигатора

Практически все современные устройства оснащаются специальными функциями голосового сопровождения. Такая возможность помогает в планировании маршрута и даёт подсказки в процессе следования по проложенному пути. Это выглядит как голосовые предупреждения о том, что, к примеру, через 100 метров нужно повернуть направо.

В навигаторе могут быть установленные различные пакеты голосовых подсказок, которые могут отличаться голосом или другими функциями. Поэтому перед покупкой нужно осведомиться, как правильно выбрать навигатор автомобильный с функцией голосовых подсказок.

Беспроводные соединения и крепление

Для соединения с навигатором может использоваться Bluetooth или Wi-Fi. К примеру, если подключить смартфон, то можно применять средства аппарата как беспроводную гарнитуру. Такое использование существенно упрощает телефонные разговоры в дороге. Также можно обмениваться файлами и другим контентом при удалённом соединении двух устройств.

При наличии модуля Wi-Fi станет возможным выход в интернет, если есть точка доступа. Прямо с монитора навигатора можно пользоваться браузером и полноценно его использовать в качестве развлечений или для рабочих целей. Те, кто знают, как правильно выбрать навигатор с беспроводными технологиями связи, обязательно перед покупкой того или иного устройства обращают внимание на имеющееся крепление.

Существует два варианта:

• Установка вместо магнитолы.
• Крепление на стекло или переднюю панель.

В первом случае навигатор будет работать как мультимедийный центр и выполнять множество функций, помимо определения местоположения. Во втором варианте получается более мобильная система, которая позволяет снять навигатор с крепления и использовать его как переносной гаджет. В этом случае можно использовать устройство как навигатор туристический. Как выбрать чехол для переноски, рассказывать не стоит - здесь все зависит от личных предпочтений.

Программное обеспечение для навигатора

При выборе программы для вывода изображения на экран следует ориентироваться на то, для каких целей вы приобретаете устройство. Все программы могут справляться с основными функциями, которые требуются от навигатора. Но так как разрабатывают их разные компании, то и результат может отличаться. Перед тем как выбрать gps-навигатор, требуется заранее проверить наличие подробной карты местности, на которой будет использоваться устройство. Один производитель может предложить карту лишь с общими очертаниями местности и некоторыми улицами, а у другого карта проработана до мелочей. Также стоит отметить наличие точек POI, которые являют собой инфраструктуру местности. Это могут быть кафе, рестораны, заправки, театры и другие заведения. Это довольно удобная функция, которая значительно упрощает поиск нужного места. К примеру, такие метки имеют навигаторы "Навител". Как выбрать в этом случае ближайший путь к нужному месту, не стоит задумываться - в этом также поможет навигатор.

Особенности выбора

Если нужно приобрести навигационное устройство, которое бы отвечало всем вашим требованиям, сначала необходимо составить перечень свойств и функций, которые, по вашему мнению, должны присутствовать в аппарате. Иногда может оказаться, что хороший вариант - это телефон с gps-навигатором. Выбрать его несложно. Хотя, по отзывам автомобилистов, смартфон - это все же не такое эффективное средство, как персональный навигатор.

Также может получиться, что хорошим решением для вас станет навигатор туристический. Как выбрать его, чтобы потом не испытывать проблем? Прежде всего у аппарата должно быть зарядное устройство, которое подходит к машине. Также понадобится хорошее крепление для удобного пользования. Ну а остальные функции выбираются по желанию.

21 век войдёт в историю человечества как век цифровых технологий, которые буквально взорвали спектр технологических возможностей по всем направлениям производства и потребления.
В этом перечне завоеваний цифровой информационной революции на одном из первых мест стоит и навигационная система глобального позиционирования, с использованием навигационных спутников.

Ещё несколько лет назад подобные навигационные системы определения местоположения объекта на местности были прерогативой исключительно военных ведомств, но цифровые технологии позволили учёным создать мобильные, компактные и достаточно недорогие навигационные приборы, использующие привязку к местности с помощью орбитальных спутников.

К их числу относятся и автомобильные навигаторы, которые разделяются по привязке к той или иной орбитальной группировке навигационных спутников, и которых действующих на сегодня всего две: американская GPS и российская ГЛОНАСС.

Автомобильные навигаторы представляют собой навигационный прибор, определяющий местоположение автомобиля на местности, скорость движения, стороны света, расход топлива, предоставляет возможность оптимального выбора маршрута и информацию по всем сервисам на пути следования. Всё это происходит в автоматическом режиме и выдаётся на дисплей прибора-навигатора в реальном времени.

Все автомобильные навигаторы состоят из двух основных частей. Это:

1. Приёмник, задача которого принимать сигналы с навигационных спутников и с помощью адаптированных программ встроенного в навигатор компьютера и определять географические координаты самого навигатора на местности.

2. Модуль отображения карт, основная функция которого - отображение на дисплее всей необходимой информации / отображение карт местности, координат местоположения приёмника, маршрута, скорости движения, времени и много другой информации/.
Как правило, указанные выше части навигатора смонтированы в одном корпусе и настроены соответственно на работу с передатчиками спутников своей орбитальной группировки, будь то GPS, или ГЛОНАСС. В последнее время навигаторы производятся универсальные, то есть - работающие с обеими группировками спутников одновременно, что значительно расширяет их возможности.

Автомобильные навигаторы GPS и ГЛОНАСС оснащены мультиплексными или многоканальными приёмниками сигналов от спутников. Первые – автоматически переключаются на приём сигналов от того спутника, который находится в зоне приёма. Вторые - имеют несколько модулей, которые, принимают сигналы от нескольких спутников одновременно.

Точность определения местоположения гражданских GPS-навигаторов несравненно ниже, чем военных, и составляет 30 – 150 м, в то время как для нужд военных точность достигает нескольких метров.

Автомобильных GPS-навигаторов производится большое число разных видов, разными фирмами и в различном ценовом сегменте. Подробную информацию по ним можно без труда найти в сети Интернет через поисковые системы. Выбор подходящего навигатора всегда остаётся за автомобилистом.

Не поверите, но самый дорогой компьютер в мире 2012 цена очень удивила на сайте http://crediteuropages.ru/richness/samyi-dorogoi-kompyuter.php . Стоимость этого огромного компьютера превышает цену десяти ноутбуков Luvaglio.

Предлагаю в качестве подарка скачать бесплатную книгу: причины зависаний на ПК, восстановление данных, компьютерная сеть через электропроводку и много других интересных фишек.
Еще больше интересных новостей, а главное общение, решений ваших проблем! Добавляйтесь в телеграм -

Практически каждый современный телефон уже имеет встроенный модуль GPS -приемника, с помощью которого имеется возможность достаточно точно определить свое местоположение на планете Земля. Для работы и точного определения местоположения GPS не требуется интернет и вышки мобильных сетей. Система может работать даже посреди пустыни вдалеке от цивилизации. Мы знаем, что это возможно благодаря спутникам, - но как именно это работает?

Основой системы GPS являются навигационные спутники, движущиеся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой), на высоте 20180 км. Спутники GPS обращаются вокруг Земли за 12 часов, их вес на орбите составляет около 840 кг, размеры – 1.52 м. в ширину и 5.33 м. в длину, включая солнечные панели, вырабатывающие мощность 800 Ватт.

24 спутника обеспечивают 100 % работоспособность системы навигации GPS в любой точке земного шара. Максимальное возможное число одновременно работающих спутников в системе NAVSTAR ограничено числом 37. Практически всегда на орбите находится 32 спутника, 24 основных и 8 резервных на случай сбоев.

Поскольку известно, что каждый из спутников делает по два оборота вокруг планеты за сутки, то становиться нетрудно вычислить, что скорость их движения составляет приблизительно 14 000 км/ч. Само расположение спутников, так же как и наклон их орбит, отнюдь не случайно: они расположены так, чтобы из любой открытой точки планеты было видно хотя бы четыре спутника - именно таково минимальное количество, необходимое для определения местоположения объекта на Земле. Почему именно четыре и как это работает?

Чтобы измерить какое-то очень длинное расстояние, мы можем послать сигнал и замерить время, за которое он достигнет нужной точки либо отразится от нее и дойдет до нас снова (главное при этом точно знать скорость движения сигнала). Во втором случае время придется делить на два, поскольку сигнал прошел удвоенное расстояние. Этот способ носит название эхолокация, и спектр его применения весьма широк: начиная от изучения формы морского дна (здесь сигналом выступает ультразвук) и заканчивая радарами (сигнал - электромагнитные волны).

Проблема в том, что при использовании этого способа мы должны заранее знать, где находится приемник. В случае с системой GPS приемником сигнала являетесь именно вы, стоящий на Земле. Спутник не имеет никакого представления о вашем местоположении, он не знает, где вы, и никогда не узнает, поэтому отправляет сигнал сразу на всю поверхность планеты под ним. В этом сигнале он кодирует информацию о том, где расположен сам, а также в какое время по его собственным часам сигнал был отправлен, и на этом его работа заканчивается.

GPS -модуль у вас в руках получил координаты спутника и информацию о времени отправки сигнала. Программа в вашем телефоне умножает скорость распространения сигнала (то есть скорость света) на разницу между временем получения и временем отправки, высчитывая таким образом расстояние до каждого спутника. Если бы часы модуля были в точности синхронизированы с часами всех сателлитов, то понадобилось бы еще два спутника, чтобы определить местоположение с помощью так называемой триангуляции.

Чтобы понять принцип действия триангуляции, давайте на секунду перейдем в двухмерное пространство. Представьте себе две точки на плоскости, расположенные на известном расстоянии друг от друга, допустим 5 метров. Вы также знаете, что какая-то новая точка находится, в свою очередь, на известных расстояниях от первых двух - например 3 и 4 метра соответственно. Чтобы найти эту новую точку, вы можете провести две окружности с радиусами 3 и 4 метра и центрами в первой и второй точках соответственно. Две полученные окружности пересекутся ровно в двух точках, одна из которых и будет искомой.

Вернемся в трехмерное пространство. Теперь нам уже нужны три опорные точки, которыми являются наши спутники, и «чертить» вокруг них мы будем не окружности, а сферы. Все три сферы сразу в общем случае будут иметь две точки пересечения, но одна из них находится «над» местом расположения спутников, очень высоко в космосе - она нам явно не нужна. А вот вторая - это как раз ваше местоположение.

Для измерения местоположения в пространстве необходимо знать точное время и иметь точный инструмент для его измерения.

Реальная задача осложняется тем обстоятельством, что время на часах вашего телефона не совпадает с тем, что показывают часы спутников, и ваши часы являются на несколько порядков менее точными. Вообще говоря, время создает несколько дополнительных сложностей в решении этой проблемы. Так, например, спутники подвержены эффектам релятивистского и гравитационного искажения времени. На самом деле скорость хода часов, согласно теории относительности, зависит в том числе от силы гравитации в той точке, где эти часы расположены, а также от скорости их движения.

На высоте 20 000 километров над Землей гравитация достаточно слаба, а спутники летают, как мы уже разобрались, довольно быстро. Из-за суммы этих эффектов часы приходится корректировать в общей сложности на 38 миллисекунд за сутки. Если кажется, что это мало, напомню, что электромагнитный сигнал, движущийся со скоростью света, пройдет за это время приблизительно 11 000 км - примерно такой и может быть погрешность при определении координат.

Вторая проблема - точность самих часов. При указанных скоростях сигналов каждая миллионная доля секунды, измеренная с погрешностью, может спровоцировать большие ошибки. Из-за этого спутники старого формата позволяют определить местоположение не очень точно и могут «обмануть» на целых 10 метров. Начиная с 2010-го на замену старым запускают новые спутники, оснащенные атомными часами, и их погрешность уменьшилась до 1 метра.

Другой путь решения проблемы - специальные наземные станции коррекции. Они используются на территории некоторых стран и принцип их работы таков: принимая данные о расположении того или иного объекта, они корректируют их, и в результате пользователь гаджета получает более достоверную информацию о собственном местоположении.

Чем больше источников сигнала, тем точнее результат измерения, вот почему в мегаполисе ориентироваться по навигатору будет проще, чем в пустыне.

Однако атомные часы – устройство громоздкое и дорогостоящее, поэтому, чтобы решить проблему времени приемника, нужен еще один спутник. Он тоже передает информацию о своем местоположении и моменте отправки сигнала. И теперь наше пространство становится не трех-, а четырехмерным. Неизвестными являются широта, долгота, высота и время приемника в момент отправки сигналов. Положение в этих четырех измерениях нам и нужно определить, для чего по аналогии с двухмерным и трехмерным пространствами нам нужны именно четыре спутника.

Конечно же, в реальности хорошо, когда удается «поймать» сигнал от большего числа источников, и в крупных городах и населенных районах с этим проблемы нет: можно легко увидеть одновременно десяток сателлитов, которые обеспечат достаточно высокую для бытового использования точность.

Однако начальный поиск спутников тоже не самая простая задача. В старых аппаратах устройству могло потребоваться немало времени, вплоть до нескольких минут, чтобы уловить и разобрать сигнал от нужного числа космических объектов. Тогда это называлось «холодный старт», и для того, чтобы ускорить процесс, придумали получать данные о текущем местоположении небесных тел из интернета. Но при перемещении приемника на большое расстояние (десятки километров) или при очень долгом бездействии «холодный старт» приходилось производить заново. В современных устройствах модуль периодически включается сам, обновляя информацию, поэтому подобной проблемы больше нет.

Кстати говоря, до 2000 года точность для гражданских лиц была искусственно занижена, и узнать свое местоположение позволялось не ближе, чем в 100 метрах от реального. Поскольку GPS создавалась, финансируется и поддерживается министерством обороны США , военные хотели иметь определенное преимущество. С развитием и все более активным внедрением технологии в жизнь гражданского населения это искусственное ограничение было убрано.

Спутник не получает данных ни о каких GPS -устройствах на поверхности Земли и в воздушном пространстве, поэтому услуга бесплатная. Мы просто не сможем узнать, кто конкретно ей пользуется. Выходит, рецепт решения общечеловеческой проблемы под кодовым названием «А где я нахожусь?» чрезвычайно прост: односторонняя связь и нехитрые математические расчеты.

Сегодня область применения системы глобального позиционирования GPS достаточно обширна. Всё чаще GPS -приемники встраивают в мобильные телефоны и коммуникаторы, в автомобили, часы и даже в собачьи ошейники. Люди привыкают к такому благу как GPS навигация, и пройдет совсем немного времени как они уже не смогут обойтись без нее. Именно поэтому стоит сказать пару слов о недостатках GPS .

Недостатками GPS навигации является то, что при определенных условиях сигнал может не доходить до GPS -приемника, поэтому практически невозможно определить свое точное местонахождение в глубине квартиры внутри железобетонного здания, в подвале или в тоннеле.

Рабочая частота GPS находится в дециметровом диапазоне радиоволн, поэтому уровень приема сигнала от спутников может ухудшиться под плотной листвой деревьев, в районах с плотной городской застройкой или из-за большой облачности, а это скажется на точности позиционирования.

Магнитные бури и наземные радиоисточники тоже способны помешать нормальному приему сигналов GPS .

Карты, предназначенные для GPS навигации, быстро устаревают и могут быть не точными, поэтому нужно верить не только данным GPS -приемника, но и своим собственным глазам.

Особенно стоит отметить, что работа глобальной системы навигации GPS полностью зависима от министерства обороны США и нельзя быть уверенным, что в любой момент времени США не включит помеху (SA – selective availability) или вообще полностью отключит гражданский сектор GPS как в отдельно взятом регионе, так и вообще. Прецеденты уже были.

У системы GPS есть менее популярная и известная альтернатива в виде навигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и Galileo (ЕС), и каждая из этих систем стремится получить широкое распространение.

Часто от водителей можно услышать критику, что навигаторы предлагают не оптимальные маршруты, которые к тому же не соответствуют реальной дорожной обстановке. Причина более 50% таких ситуаций кроется в некорректной работе программной части приборов по привязке к реальной местности. Если устройство выбрано правильно, то на него всегда можно положиться и довериться предложенному маршруту. Что же нужно знать при покупке такого изделия в свой автомобиль, тем более, что на прилавках магазинов можно обнаружить более 100 моделей? Прибор характеризуется многими параметрами, но для оптимальной покупки достаточно разобраться в основных его характеристиках.

Принцип работы навигации

Прежде, чем приступить к обзору параметров, необходимо кратко сформулировать принципы работы навигатора, тогда станет более понятной важность его характеристик. Обычный GPS-навигатор для отображения на своем экране улиц и автомобиля в виде движущегося треугольника, использует координаты точки нахождения и соответствующую данной местности карту. Эти две составляющие требуются для функционирования прибора.

Координаты местоположения он рассчитывает благодаря приему на свою антенну сигналов со спутников, которые находятся на орбите Земли и образуют глобальную систему позиционирования, сокращенно GPS. Импульсы принимаются не менее чем от четырех спутников. При этом они должны быть в зоне видимости. Поэтому на точность работы навигатора влияет не только алгоритм расчета, тип антенны и чувствительность приемника, но и рельеф местности. Этот факт необходимо учитывать при нахождении на закрытой домами и возвышенностями местности, так как прибор просто не сможет принять сигнал от спутника. Даже в пасмурную погоду, а тем более в дождь, амплитуда импульсов заметно затухает.

Фото: europrokat.by

Главные критерии выбора

Наиболее значимыми для комфортного пользования такими изделиями можно выделить два основных критерия:

• Размер экрана;
• Навигационное программное обеспечение.

Дисплей

Водителю при управлении транспортным средством смотреть на экран приходится кратковременно, поэтому очень важно иметь изображение оптимальное по качеству и размеру, чтобы за минимальное время ухватить нужную информацию. Но стоит отметить, что именно от дисплея зависят габариты и вес прибора, правда для установки его в авто это не играет особой роли, главное требование - удобство пользования. Габариты устройства необходимо учесть при выборе места установки его на торпедо или лобовом стекле. Для автомобиля практичными будут модели с экраном более 5-ти дюймов. Как вариант универсального использования прибора (в авто и при пеших прогулках) подойдут и модели с дисплеем 4 - 5 дюймов.

Программное обеспечение

Навигационное программное обеспечение (ПО) является полноценной операционной системой. Именно от него зависит, с какими картами предстоит работать, степень их информативности, а также детализации объектов отображения (отели, заправочные станции, достопримечательности, пробки на дорогах и пр.). Кроме того, ПО отвечает за:

• Расчет фактической скорости движения;
• Определение времени прибытия к месту назначения;
• Обеспечение голосовой поддержки перемещения автомобиля по маршруту.

Разные типы программного обеспечения имеют свои особенности и по-разному представляют детализацию карты одного и того же города. На одних могут прорисовываться только улицы без строений, на других указываться номера домов для организации адресной навигации, а третьи в дополнение показывают заторы на дорогах.

Каждый навигатор поставляется с уже установленным комплектом карт. По этой причине желательно ориентироваться в их характеристиках, чтобы получить все необходимые данные в удобном виде. Главное, чтобы они содержали нужные города и местность. В противном случае прибор превратиться в обычную игрушку. Почти все модели позволяют докупить и установить дополнительный комплект карт.

Наиболее распространенные типы навигационного программного обеспечения:

• Автоспутник - российский софт, работающий с картами, имеющими усовершенствованную детализацию. Регулярно обновляется базаPOI (по магазинам, театрам, банкам, кафе, АЗС и пр.), а такжеSpeedcam (радары, посты ДПС, лежачие полицейские, ЖД переезды и т.д.). Реальная адресная привязка с контурами зданий. Поддерживает бесплатный сервис Яндекс.

• Навител - тоже российское навигационное ПО, карты которого показывают названия улиц, номера зданий, обозначения станций метро и много другой полезной информации. Включает все страны Европы, Средней Азии, Закавказья и прочие. Россия представлена общей обзорной картой (в последней версии обзорная карта Земли) и по Федеральным округам. Очень точно прорисован весь СНГ. Полная дорожная сеть страны со всеми городами и населенными пунктами. Расширенная база POI и поддержка сервиса «Пробки». Устанавливается на многих моделях навигаторов. Отличительная особенность - инновационная технология трехмерного формата.

• iGo8 - до недавнего времени была одной из самых популярных в нашей стране навигационной программой. Главная особенность - трехмерные здания с реалистичной текстурой. Но, в основном, это касается территории Европы, а для России программа не адаптирована. Не поддерживает сервис «пробки». Карты в основном только для крупных городов.

• Для популярных в нашей стране навигаторов Garmin предлагается одноименное программное обеспечение с набором карт, которые пригодятся не только водителям, но и рыбакам, охотникам и просто путешественникам. Детальные топокарты дорог и всех достопримечательностей России. Отличный адресный поиск. Преимущество софта заключается в хорошей детализации дорог многих стран.

Фото: www.lexand.ru

Чем еще полезен навигатор?

Поскольку прибор представляет собой электронное устройство (почти планшетный компьютер), за работу которого отвечает процессор и программное обеспечение, а информация выводится в удобной для пользователя форме, то он может выполнять и другие задачи, кроме навигации. Наиболее полезными и востребованными являются функции:

• Воспроизведение видео и аудио файлов практически всех наиболее распространенных медиаформатов. Очень удобно коротать время в пробках. Медиа файлы считываются с карт памяти, но многие современные модели уже имеют USB-разъемы.
• Трансляция звукового сопровождения через встроенный FM-трансмиттер на установленную штатную магнитолу, а значит на автомобильную акустику.
• Подключение камеры заднего вида и вывод изображения на экран. Очень полезная функция для парковки, если автомобиль не оснащен парктроником. Камера входит в комплект далеко не всех моделей, но ее можно приобрести отдельно. Главное, чтобы был стандартный видеовход.
• Громкая связи для соединения по беспроводному протоколу Bluetooth с мобильным телефоном (смартфоном) . В данном случае навигатор заменяет комплект «свободные руки».

При выборе устройства необходимо обратить внимание на удобство пользовательского интерфейса, а именно достаточные ли размеры пиктограмм и оптимальность прокладки маршрутов. При этом рекомендуется, чтобы была возможность выбора режимов: самый короткий, наиболее оптимальный, с учетом пробок и другие. При изменении предложенного навигатором маршрута, он должен оперативно перестраивать и предлагать уточненные направления движения. Обязательно необходимо удобное масштабирование и функция автоповорота карты.

Подклассы автомобильных устройств

Модели для авто, отличающиеся большими дисплеями, классифицируются на съемные и встраиваемые (инсталлируемые) навигаторы. Первые изготовлены в виде планшетного устройства. Закрепляются на специальной подставке с присоской. Они легко снимаются, поэтому в любой момент можно забрать их домой или установить в другую машину. Подключаются такие изделия к стандартному прикуривателю. Имеют встроенные аккумуляторы, так что могут некоторое время работать и автономно. Пользуются популярностью среди автолюбителей следующие модели: Navitel A731 ,Garmin Nuvi52LM ,Explay Patriot , Lexand STR-7100 HDR и др.

Инсталлируемые навигаторы изготавливаются в виде магнитолы с функцией GPS. Монтируются на штатное место центральной консоли и выпускаются конкретно под каждую модель автомобиля. Питание осуществляется от бортовой сети. Устанавливать и подключать такие устройства должны специалисты.

Фото: h-a.d-cd.net

Вывод

Оперативность и удобство работы навигатора зависит от полноценности аппаратно-программного комплекса. Какой бы продвинутой не была платформа прибора, но без ПО с удобным интерфейсом он будет неэффективным в использовании. И наоборот, самые обновленные карты при использовании платформы с устаревшим чипом будут беспокоить пользователей задержками и частым пропаданием сигнала.

Поэтому покупать навигаторы необходимо только проверенных брендов в зависимости от финансовых возможностей, но желательно среднего ценового диапазона. В таких приборах используются современные GPS-модули, быстродействующие процессоры и предусмотрено достаточное количество памяти. В комплекте с ПО будет обеспечена комфортная навигация.