НОВОСТИ

Как работает gps-навигатор. Gps навигатор как работает


GPS как работает? Принципы работы GPS-навигатора

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.

4u-pro.ru

Как работает gps-навигатор | О рыбалке

Как работает gps-навигатор

В настоящее время благодаря внедрению системы GPS стали широко распространены точные и недорогие навигационные приемники. Каким же образом эти маленькие «умные» ассистенты определят, где Вы находитесь?

Фундаментальный принцип, лежащий в основе всей системы GPS, прост и в далеком прошлом используется для навигации и ориентирования: если Вы точно понимаете местоположение какого-либо реперного ориентира и расстояние до него, то возможно начертить окружность (в 3-х мерном случае — сферу), на которой должна быть расположена точка Вашего положения. На практике, если вышеуказанное расстояние, т.е. радиус, велик, то возможно заменить дугу окружности отрезком прямой линии. Если провести пара таких линий, соответствующих различным реперным ориентирам, то точка их пересечения укажет Ваше местоположение. В GPS роль таких реперов играют две дюжины спутников, движущихся любой по своей орбите на высоте около 17 000 км над поверхностью Земли. Скорость их движения очень громадна, но параметры орбиты и их текущее местонахождение с высокой точностью известны бортовым компьютерам.

Неотъемлемой частью любого GPS-навигатора есть обычный радиоприемник, работающий на фиксированной частоте и неизменно «прослушивающий» сигналы, передаваемые этими спутниками. Любой из спутников неизменно излучает радиосигнал, в котором находятся информацию о параметрах его орбиты, состоянии бортового оборудования и о точном времени. Изо всей данной информации информацию о точном бортовом времени являются наиболее ответственными: GPS-приемник посредством встроенного процессора вычисляет временной отрезок между получением сигнала и посылкой, после этого умножает его на скорость распространения радиоволн и т.о. определит расстояние между приёмником и спутником. Результатом последующих вычислений являются координаты Вашего местоположения.

Нестабильность часов приемника

Из обрисованного выше принципа видно, что для определения местоположения достаточно поймать сигналы от двух спутников и выстроить две пересекающиеся прямые. Но на практике точность для того чтобы способа была бы недостаточной из-за наличия ошибки часов приемника. Дело в том, что спутники, находящиеся на орбите, имеют на борту весьма точные и, естественно, дорогостоящие ядерные часы. Что же касается GPS-приемников, особенно бытовых, то применение таких часов было бы неоправданно в смысле габаритов и стоимости. Это было одной из значительных неприятностей, с которыми столкнулись разработчики — так как неточность хода часов всего в одну тысячную секунды приводила бы к ошибке более 250 км! Для решения данной неприятности и для возможности применения в GPS-приемниках обычных кварцевых часов (подобных тем, каковые используются в быту) было предложено применять не два, а три реперных ориентира,т.е. трипересекающиеся прямые.

Как же это работает? Предположим, что часы GPS-приемника немного торопятся, т.е. измеренное время прохождения радиоволн будет больше настоящего. Это указывает, что обе рассчитанные линии, и, следовательно, точка их пересечения будут находиться на большем расстоянии от ориентиров (спутников), чем в действительности. Если же часы отстают, то точка пересечения переместится ближе к спутникам. Возьмем сейчас третий ориентир (спутник). Легко видеть, что пересечение трех линий даст нам треугольник, размеры и положение которого смогут изменяться в зависимости от хода часов. Если же в качестве искомого местоположения взять геометрический центр треугольника, то его смещение хватит мало, особенно если третий спутник находится в противоположном от наблюдателя направлении. Более того, учитывая, что неточность часов для всех трех сигналов будет фактически одинаковой, возможно машинально подобрать такую величину коррекции, которая обеспечит пересечение всех трех линий в одной искомой точке.

Точность системы

Учитывая вышесказанное, мы видим, что для устранения нестабильности хода часов приемника и определения точного местоположения в двумерном пространстве (т.е. по широте и долготе) нам нужно получить сигналы мимнимум от 3-х спутников. К счастью, сегодня количество GPS-спутников велико кроме того для того, чтобы в любой точке земного шара выяснить не только двумерные, но и трехмерные координаты — широту, долготу и высоту над уровнем моря. Для этого необходимо получать сигналы минимум от 4-х спутников. Наряду с этим, чем больше спутников «видит» Ваш GPS- приемник, тем точнее он может выяснить координаты местоположения — вплоть до большого предела, определяемого точностью системы. Из этого, например, следует, что точность работы GPS-навигатора понижается, если сигналы от некоторых спутников экранируются местными предметами (рельефом местности, деревьями с плотной кроной, высокими зданиями и т.п.). Как мы знаем, спутниковая GPS-система оплачивается и находится под контролем Департамента обороны США, который зарезервировал предельную точность только для своих военных целей. Для этого передаваемый спутниками сигнал кодируется посредством особого Р-кода, который возможно декодирован лишь военными GPS-приемниками. В дополнение к этому, в сигналы времени от спутниковых ядерных часов добавляется случайная ошибка, которая искажает полученные значения координат. В результате точность гражданских GPS-премников ухудшается более чем на порядок если сравнивать с военными и образовывает около 50 — 150 м.

Дифференциальная GPS

Чтобы в ряде случаем возможно было «обойти» ограничения, наложенные Департаментом обороны США, кое-какие особые службы (к примеру, Береговая Охрана США) установили сеть фиксированных т.н. «дифференциальных» радио-буев. Любой из них неизменно регистрирует сигналы GPS-спутников и сравнивает расчитанные координаты со своим известным постоянным местоположением. Вычисленная так ошибка передается радио-буем на фиксированной частоте (в большинстве случаев в 2-х метровом диапазоне) в виде особого сигнала. Если данный сигнал поймать посредством дополнительного т.н. «дифференциального» приемника, подключенного к GPS-навигатору, то последний может внести соответствующую поправку и выяснить координаты с точностью около 1 метра. В последнее время такие службы получают все большее распространение в западных государствах, но их услуги часто бывают платными.

Применение одной частоты

Метод радиообмена между спутниками и GPS-премником кроме этого достаточно необыкновенен. Дело в том, что все спутники говорят одновременно на одной и той же частоте. Чтобы GPS-приемник мог выяснить, от какого именно спутника исходит данная информация, бортовые передатчики посылают в составе своего сигнала обычный идентификационный код, который сравнивается с кодами, находящимися в памяти приемника. Т.о. независимо от того, сколько и каких спутников находятся в поле зрения приемника, последний может легко идентифицировать источники сигналов. Таковой подход не только упрощает схему GPS-приемника, но и,несмотря намалый уровень радиосигналов, разрешает применять в них малогабаритные, а, значит, не весьма действенные приемные антенны.

Любой путешественник скоро будет иметь GPS-приемник. 10 лет назад вряд ли возможно было поверить в то, что любой человек сможет приобрести относительно недорогой карманный прибор, который на основе современных космических технологий точно показывает местоположение в любой точке земного шара. Думалось, что известные уже пара столетий компас и карта останутся вечными спутниками тех, кто находится в пути. Сегодня же мы видим, как бытовые GPS-навигаторы используются не только фактически всеми яхтсменами и летчиками-любителями, вместе с тем находят широкое использование в автомобильных навигационных системах и все чаще сопровождают любителей отдыха на природе в их разнообразных путешествиях. Тут нельзя не упомянуть наиболее, пожалуй, перспективное направление GPS-навигации — т.н. компьютерные картографические системы (время от времени они встраиваются непосредственно в GPS-приемники), в которых информация о Вашем текущем местоположении и о размещении нужных Вам ориентиров отображается в графическом виде на экране прибора непосредственно на детальной карте местности. Это существенно повышает удобство и гибкость системы и открывает широчайшие возможности планирования своего маршрута непосредственно в полевых условиях.

Не работает GPS на android? Перезапустим! Настройка GPS на андроид.

Похожие новости:

nogov.ru

Как работает GPS-навигатор - Тематические статьи

Основной принцип,  лежащий в основе всей системы GPS, прост и давно используется для навигации и ориентирования: если Вы точно знаете местоположение какого-либо реперного ориентира и расстояни е до него, то можно начертить окружность (в 3-х мерном случае - сферу), на которой должна быть расположена точка Ваш его положения. На практике, если вышеуказ анное расстояние, т.е. радиус, достаточно велик, то можно заменить дугу окружности отрезком прямой линии. Если провести несколько таких линий, соответствующих разным реперным ориентирам, то точка их пересечения укажет В аше местоположение. В GPS роль таких реперов играют две дюжины спутников, движущихся каждый по своей орбите на высоте ~ 17 000 км над поверхностью Земли. Скорость их движения весьма велика, однако параметры орбиты и их текущее место нахо ждение с высокой точностью известны бортовым компьютерам. 

Важной частью любого GPS-навигатора является обычный приемник, работающий на фиксированной частоте и постоянно "прослушивающий" сигналы, передаваемые этими спутниками. Каждый из спутников постоянно излучает радиосигнал, в котором содержатся данные о параметра х его орбиты, состоянии бортового оборудования и о точном времени. Изо всей этой информации данные о точном бортовом времени являются наиболее важными: GPS-приемник с помощью встроенного процессора вычисляет промежуток времени между посылкой и получением сигнала, затем умножает его на скорость распространения радиоволн и т.о. узнает расстояние между спутником и приемником. Результатом последующих вычислений являются координаты Вашего местоположения.

Нестабильность часов приемника Из описанного выше принципа видно, что для определения местоположения достаточно поймать сигналы от двух спутников и построить две пересекающиеся прямые. Однако на практике точность такого метода была бы недостаточной из-за наличия ошибки часов приемника. Дело в том, что спутники, находящиеся на орбите, имеют на борту очень точные и, естественно, дорогостоящие атомные часы. Что же касается GPS-приемников, особенно бытовых, то использование таких часов было бы неоправданно в смысле габаритов и стоимости. Это было одной из серьезных проблем, с которыми столкнулись разработчики - ведь неточность хода часов всего в одну тысячную секунды приводила бы к ошибке более 250 км! Для решения этой проблемы и для возможности использования в GPS-приемниках обычных кварцевых часов (аналогичных тем, которые используются в быту) было предложено использовать не два, а три реперных ориентира, т.е. три пересекающиеся прямые. Как же это работает?

Предположим, что часы GPS-радиоприемника немного спешат, т.е. измеренное время прохождения радиоволн будет больше реального. Это означает, что обе рассчитанные линии, и, следовательно, точка их пересечения будут находиться на большем расстоянии от ориентиров (спутников), чем на самом деле. Если же часы отстают, то точка пересечения переместится ближе к спутникам. Возьмем теперь третий ориентир (спутник). Легко видеть, что пересечение трех линий даст нам треугольник, размеры и положение которого могут меняться в зависимости от хода часов. Если же в качестве искомого местоположения взять геометрический центр треугольника, то его смещение будет достаточно мало, особенно если третий спутник расположен в противоположном от наблюдателя направлении. Более того, учитывая, что неточность часов для всех трех сигналов будет практически одинаковой, можно автоматически подобрать такую величину коррекции, которая обеспечит пересечение всех трех линий в одной искомой точке.

Точность системы Учитывая вышесказанное, мы видим, что для устранения нестабильности хода часов приемника и определения точного местоположения в двумерном пространстве (т.е. по широте и долготе) нам необходимо получить сигналы минимум от 3-х спутников. К счастью, сегодня количество GPS-спутников достаточно велико даже для того, чтобы в любой точке земного шара определить не только двумерные, но и трехмерные координаты - широту, долготу и высоту над уровнем моря. Для этого нужно получать сигналы минимум от 4-х спутников. При этом, чем больше спутников "видит" Ваш GPS- приемник, тем точнее он может определить координаты местоположения - вплоть до максимального предела, определяемого точностью системы. Из этого, в частности, следует, что точность работы GPS-навигатора снижается, если сигналы от некоторых спутников экранируются местными предметами (рельефом местности, деревьями с плотной кроной, высокими зданиями и т.п.).

Как известно, спутниковая GPS-система оплачивается и находится под контролем Департамента обороны США, который зарезервировал предельную точность исключительно для своих военных целей. Для этого передаваемый спутниками сигнал кодируется с помощью специального Р-кода, который может быть декодирован только военными GPS-приемниками. В дополнение к этому, в сигналы времени от спутниковых атомных часов добавляется случайная ошибка, которая искажает полученные значения координат. В результате точность гражданских GPS-премников ухудшается более чем в 10 раз по сравнению с военными и составляет около 50 - 150 м.

Дифференциальная GPS Для того, чтобы в ряде случаем можно было "обойти" ограничения, наложенные Департаментом обороны США, некоторые специальные службы (например, Береговая Охрана США) установили сеть фиксированных т.н. "дифференциальных" радиобуев. Каждый из них постоянно регистрирует сигналы GPS-спутников и сравнивает рассчитанные координаты со своим известным постоянным местоположением. Вычисленная таким образом ошибка передается радиобуем на фиксированной частоте (обычно в 2-х метровом диапазоне) в виде специального сигнала. Если этот сигнал поймать с помощью дополнительного т.н. "дифференциального" приемника, подключенного к GPS-навигатору, то последний может внести соответствующую поправку и определить координаты с точностью около 1 метра. В последнее время такие службы получают все большее распространение в западных странах, однако их услуги часто бывают платными.

Каждый путешественник скоро будет иметь GPS-приемник 10 лет назад вряд ли можно было поверить в то, что каждый человек сможет купить сравнительно недорогой карманный прибор, который на основе современных космических технологий точно указывает местоположение в любой точке земного шара. Думалось, что известные уже несколько столетий компас и карта останутся вечными спутниками тех, кто находится в пути. Сегодня же мы видим, как бытовые GPS-навигаторы используются не только практически всеми яхтсменами и летчиками-любителями, но также находят широкое применение в автомобильных навигационных системах и все чаще сопровождают любителей отдыха на природе в их разнообразных путешествиях. Здесь нельзя не упомянуть наиболее, пожалуй, перспективное направление GPS-навигации - т.н. компьютерные картографические системы (иногда они встраиваются непосредственно в GPS-приемники), в которых информация о Вашем текущем местоположении и о расположении нужных Вам ориентиров отображается в графическом виде на экране прибора непосредственно на детальной карте местности. Это значительно повышает удобство и гибкость системы и открывает широчайшие возможности планирования своего маршрута непосредственно в полевых условиях.

lmatrix.ru

Как работает gps-навигатор | Электроника

Введение

В настоящее время благодаря внедрению системы GPS получили широкое распространение точные и недорогие навигационные приемники. Каким же образом эти маленькие "умные" помощники узнают, где Вы находитесь? Основной принцип, лежащий в основе всей системы GPS, прост и давно используется для навигации и ориентирования: если Вы точно знаете местоположение какого-либо реперного ориентира и расстояние до него, то можно начертить окружность (в 3-х мерном случае - сферу), на которой должна быть расположена точка Вашего положения. На практике, если вышеуказанное расстояние, т.е. радиус, достаточно велик, то можно заменить дугу окружности отрезком прямой линии. Если провести несколько таких линий, соответствующих разным реперным ориентирам, то точка их пересечения укажет Ваше местоположение. В GPS роль таких реперов играют две дюжины спутников, движущихся каждый по своей орбите на высоте около 17 000 км над поверхностью Земли. Скорость их движения весьма велика, однако параметры орбиты и их текущее местонахождение с высокой точностью известны бортовым компьютерам.

Важной частью любого GPS-навигатора является обычный радиоприемник, работающий на фиксированной частоте и постоянно "прослушивающий" сигналы, передаваемые этими спутниками. Каждый из спутников постоянно излучает радиосигнал, в котором содержатся данные о параметрах его орбиты, состоянии бортового оборудования и о точном времени. Изо всей этой информации данные о точном бортовом времени являются наиболее важными: GPS-приемник с помощью встроенного процессора вычисляет промежуток времени между посылкой и получением сигнала, затем умножает его на скорость распространения радиоволн и т.о. узнает расстояние между спутником и приемником. Результатом последующих вычислений являются координаты Вашего местоположения.

 

Нестабильность часов приемника

Из описанного выше принципа видно, что для определения местоположения достаточно поймать сигналы от двух спутников и построить две пересекающиеся прямые. Однако на практике точность такого метода была бы недостаточной из-за наличия ошибки часов приемника. Дело в том, что спутники, находящиеся на орбите, имеют на борту очень точные и, естественно, дорогостоящие атомные часы. Что же касается GPS-приемников, особенно бытовых, то использование таких часов было бы неоправданно в смысле габаритов и стоимости. Это было одной из серьезных проблем, с которыми столкнулись разработчики - ведь неточность хода часов всего в одну тысячную секунды приводила бы к ошибке более 250 км! Для решения этой проблемы и для возможности использования в GPS-приемниках обычных кварцевых часов (аналогичных тем, которые используются в быту) было предложено использовать не два, а три реперных ориентира,т.е. трипересекающиеся прямые.

Как же это работает? Предположим, что часы GPS-приемника немного спешат, т.е. измеренное время прохождения радиоволн будет больше реального. Это означает, что обе рассчитанные линии, и, следовательно, точка их пересечения будут находиться на большем расстоянии от ориентиров (спутников), чем на самом деле. Если же часы отстают, то точка пересечения переместится ближе к спутникам. Возьмем теперь третий ориентир (спутник). Легко видеть, что пересечение трех линий даст нам треугольник, размеры и положение которого могут меняться в зависимости от хода часов. Если же в качестве искомого местоположения взять геометрический центр треугольника, то его смещение будет достаточно мало, особенно если третий спутник расположен в противоположном от наблюдателя направлении. Более того, учитывая, что неточность часов для всех трех сигналов будет практически одинаковой, можно автоматически подобрать такую величину коррекции, которая обеспечит пересечение всех трех линий в одной искомой точке.

Точность системы

Учитывая вышесказанное, мы видим, что для устранения нестабильности хода часов приемника и определения точного местоположения в двумерном пространстве (т.е. по широте и долготе) нам необходимо получить сигналы мимнимум от 3-х спутников. К счастью, сегодня количество GPS-спутников достаточно велико даже длятого,чтобыв любой точке земного шара определить не только двумерные, но и трехмерные координаты - широту, долготу и высоту над уровнем моря. Для этого нужно получать сигналы минимум от 4-х спутников. При этом, чем больше спутников "видит" Ваш GPS- приемник, тем точнее он может определить координаты местоположения - вплоть до максимального предела, определяемого точностью системы. Из этого, в частности, следует, что точность работы GPS-навигатора снижается, если сигналы от некоторых спутников экранируются местными предметами (рельефом местности, деревьями с плотной кроной, высокими зданиями и т.п.). Как известно, спутниковая GPS-система оплачивается и находится под контролем Департамента обороны США, который зарезервировал предельную точность исключительно для своих военных целей. Для этого передаваемый спутниками сигнал кодируется с помощью специального Р-кода, который может быть декодирован только военными GPS-приемниками. В дополнение к этому, в сигналы времени от спутниковых атомных часов добавляется случайная ошибка, которая искажает полученные значения координат. В результате точность гражданских GPS-премников ухудшается более чем в 10 раз по сравнению с военными и составляет около 50 - 150 м.

Дифференциальная GPS

Для того, чтобы в ряде случаем можно было "обойти" ограничения, наложенные Департаментом обороны США, некоторые специальные службы (например, Береговая Охрана США) установили сеть фиксированных т.н. "дифференциальных" радио-буев. Каждый из них постоянно регистрирует сигналы GPS-спутников и сравнивает расчитанные координаты со своим известным постоянным местоположением. Вычисленная таким образом ошибка передается радио-буем на фиксированной частоте (обычно в 2-х метровом диапазоне) в виде специального сигнала. Если этот сигнал поймать с помощью дополнительного т.н. "дифференциального" приемника, подключенного к GPS-навигатору, то последний может внести соответствующую поправку и определить координаты с точностью около 1 метра. В последнее время такие службы получают все большее распространение в западных странах, однако их услуги часто бывают платными.

Использование одной частоты

Способ радиообмена между спутниками и GPS-премником также достаточно необычен. Дело в том, что все спутники вещают одновременно на одной и той же частоте. Для того чтобы GPS-приемник мог определить, от какого спутника исходит данная информация, бортовые передатчики посылают в составе своего сигнала стандартный идентификационный код, который сравнивается с кодами, находящимися в памяти приемника. Т.о. независимо от того, сколько и каких спутников находятся в поле зрения приемника, последний может без труда идентифицировать источники сигналов. Такой подход не только упрощает схему GPS-приемника, но и,несмотрянамалый уровень радиосигналов, позволяет использовать в них малогабаритные, а, значит, не очень эффективные приемные антенны. Каждый путешественник скоро будет иметь GPS-приемник. 10 лет назад вряд ли можно было поверить в то, что каждый человек сможет купить сравнительно недорогой карманный прибор, который на основе современных космических технологий точно указывает местоположение в любой точке земного шара. Думалось, что известные уже несколько столетий компас и карта останутся вечными спутниками тех, кто находится в пути. Сегодня же мы видим, как бытовые GPS-навигаторы используются не только практически всеми яхтсменами и летчиками-любителями, но также находят широкое применение в автомобильных навигационных системах и все чаще сопровождают любителей отдыха на природе в их разнообразных путешествиях. Здесь нельзя не упомянуть наиболее, пожалуй, перспективное направление GPS-навигации - т.н. компьютерные картографические системы (иногда они встраиваются непосредственно в GPS-приемники), в которых информация о Вашем текущем местоположении и о расположении нужных Вам ориентиров отображается в графическом виде на экране прибора непосредственно на детальной карте местности. Это значительно повышает удобство и гибкость системы и открывает широчайшие возможности планирования своего маршрута непосредственно в полевых условиях.

  Видеокамера для рыбалки: основные характеристики, достоинства Об утверждении особых условий приобретения радиоэлектронных средств Фотоаппараты для туриста Как работает gps-навигатор Фотосъёмка в горах: обзор аппаратуры Рулевой, который не ошибается. GPS Видеосъёмка в зимнем походе

Как работает gps-навигатор Рейтинг: 4.81 Отзывов: 0

ribak.com.ua

Как работает GPS навигатор?

1
  • Авто и мото
    • Автоспорт
    • Автострахование
    • Автомобили
    • Сервис, Обслуживание, Тюнинг
    • Сервис, уход и ремонт
    • Выбор автомобиля, мотоцикла
    • ГИБДД, Обучение, Права
    • Оформление авто-мото сделок
    • Прочие Авто-темы
  • ДОСУГ И РАЗВЛЕЧЕНИЯ
    • Искусство и развлечения
    • Концерты, Выставки, Спектакли
    • Кино, Театр
    • Живопись, Графика
    • Прочие искусства
    • Новости и общество
    • Светская жизнь и Шоубизнес
    • Политика
    • Общество
    • Общество, Политика, СМИ
    • Комнатные растения
    • Досуг, Развлечения
    • Игры без компьютера
    • Магия
    • Мистика, Эзотерика
    • Гадания
    • Сны
    • Гороскопы
    • Прочие предсказания
    • Прочие развлечения
    • Обработка видеозаписей

woprosi.ru