Что такое спутниковая навигация. Глобальные навигационные спутниковые системы. Как работает навигационная система
Спутниковые системы навигации – комплексные электронно-технические системы, состоящие из совокупности наземного (приемники) и космического оборудования (спутники). Они предназначены для определения местоположения (географических координат и высоты), а также параметров движения (скорости, направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов. Для краткого обозначения этих систем пользуются или аббревиатурой GNSS (от англ. Global Navigation Satellites System – глобальная навигационная спутниковая система) или NAVSTAR (от англ. NAVigation Satellites providing Time And Range – измерение времени и расстояния от навигационных спутников).
Принципы работы спутниковых систем навигации , если не обращать внимания на их техническую реализацию, достаточно просты. На околоземную орбиту запущены специальные навигационные спутники. Работа приемника GNSS заключается в том, чтобы найти четыре или более из этих спутников, выяснить расстояние до каждого и использовать эту информацию для вычисления собственного месторасположения.
Поскольку скорость распространения радиосигналов постоянна и равна скорости света, расстояние до спутников определяется по задержке времени приема сообщения GNSS-приемником относительно времени отправки сообщения с борта спутника. GNSS-приемник, зная взаимное расположение спутников, вычисляет свои координаты по законам геометрии, т. е. все работает по принципу простого школьного уравнения, когда, зная взаимное расположение трех точек, ищут положение четвертой, при условии, что известно расстояние от четвертой точки до каждой из трех.
Таким образом, для определения двух координат (широта и долгота) GNSS-приемнику нужно знать расстояние до трех спутников и время GNSS-системы. Для определения координат и высоты приемника, используются сигналы как минимум с четырех спутников.Для того чтобы произвести эти измерения, приемнику и спутнику необходимы часы, которые должны быть синхронизированы до наносекунды. Разработчики GNSS нашли умное и эффективное решение этой проблемы. Каждый спутник содержит дорогие атомные часы, но сам приемник использует обычные кварцевые, которые он постоянно переустанавливает по сигналам со спутников.
После того как приемник произведет расчеты, он сообщит Вам широту, долготу и высоту своего местонахождения. Для того чтобы сделать навигацию более удобной для пользователей, большинство приемников привязывают эти данные к картам, хранящимся в их памяти.
В настоящее время в мире реализовано несколько спутниковых систем навигации, которые работают по одним и тем же изложенным выше принципам.
GPS (от англ. Global Positioning System – глобальная система позиционирования)разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г. В 1991 г. на орбиту выведено 24 спутника, которые обеспечили полное покрытие земного шара. Сейчас на орбите 30 спутников. Каждый из них вращается вокруг планеты на высоте примерно 20 000 км, делая два полных оборота каждый день. Орбиты расположены так, что в любое время и в любом месте на Земле есть по крайней мере четыре спутника, «видимых» в небе.
GPS была разработана Министерством обороны США для нужд военных. Ее можно использовать для точного наведения ракет на неподвижные и подвижные объекты в воздухе и на земле.
Система работает одновременно в двух режимах – военном и гражданском. Для военных армии США и их союзников, погрешность определения координат с помощью GNSS составляет несколько сантиметров. Для всех остальных точность составляет около 5 м, в зависимости от условий приема. К сожалению, точность навигации сильно зависит от открытости пространства, от высоты используемых спутников над горизонтом. Невысокое наклонение орбит GPS серьезно ухудшает точность в приполярных районах Земли, так как спутники GPS невысоко поднимаются над горизонтом.
ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система) – советская и российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Основой системы являются 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трех орбитальных плоскостях с наклоном 64,8° на высоте 19 100 км. В настоящее время развитием проекта ГЛОНАСС занимается Федеральное космическое агентство (Роскосмос) и ОАО «Российские космические системы».
Первый спутник ГЛОНАСС был выведен Советским Союзом на орбиту 12 октября 1982 г. 24 сентября 1993 г. система была официально принята в эксплуатацию с орбитальной группировкой из 12 спутников. В декабре 1995 г. спутниковая группировка была развернута до штатного состава – 24 спутника.
Галилео (Galileo ) – совместный проект спутниковой системы навигации Европейского союза и Европейского космического агентства. Система предназначена для решения навигационных задач для любых подвижных объектов с точностью менее 1 м. Ожидается, что «Галилео» войдет в строй в 2014–2016 гг., когда на орбиту будут выведены все 30 запла-нированных спутников (27 операционных и 3 резервных). Система Галилео не контролируется национальными военными ведомствами.
Бэйдоу – развертываемая в настоящее время Китаем подсистема GNSS предназначенная для использования только в этой стране. Особенность – небольшое количество спутников, находящихся на геостационарной орбите.
IRNSS – индийская навигационная спутниковая система, в состоянии разработки. Предполагается для использования только в этой стране. Первый спутник был запущен в 2008 г.
В ближайшей перспективе будут одновременно работать три глобальных навигационных спутниковых системы – GPS, ГЛОНАСС и Галилео. Одним из основных принципов развития этих систем является отсутствие прямой платы за пользование их услугами. Кроме этого, развитию систем способствует направленность на международное сотрудничество в области их совместимости и взаимодополняемости и как следствие – использование одной системы в комбинации с другими спутниковыми или наземными радионавигационными системами для повышения точности и надежности навигационных определений.
Несмотря на то, что изначально проекты GPS и ГЛОНАСС были направлены на военные цели, сегодня они все чаще используются в гражданских целях.
В настоящее время наиболее развернутой и развитой с точки зрения распространенности технических средств является система GPS. В связи этим ее название часто используется как нарицательное при любом разговоре о спутниковых навигационных системах.
Применение спутниковых навигационных систем. Независимо от класса и решаемых задач в основе любой навигационной системы лежит электронная картография. Спутниковые навигаторы не только сообщат координаты Вашего местоположения, но и свяжут его с электронной картой. Картографические GNSS системы можно использовать в любых приложениях требующих точной временной привязки и привязки положений с другой атрибутивной информацией.
Потребителям предлагаются различные устройства и программные продукты, позволяющие видеть свое местонахождение на электронной карте: имеющие возможность прокладывать маршруты с учетом дорожных знаков, разрешенных поворотов и даже пробок; искать на карте конкретные дома и улицы, достопримечательности, кафе, больницы, автозаправки и прочие объекты инфраструктуры. GNSS-приемники продают во многих магазинах, торгующих электроникой, их встраивают в мобильные телефоны, смартфоны, КПК.
Наиболее распространенными являются приемники GNSS для индивидуального использования водителями автомобильного транспорта. Они имеют размер карманного калькулятора с клавиатурой и жидкокристаллическим дисплеем. Приемник GNSS не только укажет Ваше место на карте, но также способен отслеживать по карте Ваши перемещения. Если Вы оставите приемник включенным, он может находиться в постоянной связи со спутниками GNSS, чтобы отслеживать изменение Вашего положения. С помощью этой информации и встроенных часов приемник может дать Вам следующие сведения:
· местонахождение;
· наиболее короткий и удобный путь до пункта назначения;
· как далеко Вы уже уехали;
· как долго Вы путешествуете;
· скорость движения (в настоящий момент, максимальная, минимальная, средняя);
· время в пути (прошедшее и сколько еще потребуется).
Автомобильные GNSS-приемники – это, по сути, электронные лоцманы, дающие указания водителю синтезированным голосом, заранее сообщая обо всех поворотах, стоянках и прочих особенностях данного маршрута. В большом городе иногда сложно сориентироваться даже тем, кто прожил там всю жизнь. Что уж говорить о приезжих. Да и за пределами города несложно потеряться. Так что GNSS-навигатор – очень полезная и иногда даже необходимая вещь. Особенно если речь идет о начинающем водителе или человеке, который первый раз оказался в незнакомом городе.
В последнее время получает широкое распространение весьма удачная интеграция GNSS, радиосвязи и компьютерной техники – диспетчерские навигационные системы, предназначенные для централизованного контроля за передвижением автомобилей. В этих системах каждый автомобиль оснащен GNSS-приемником и радиосвязным оборудованием для контакта с диспетчерским пунктом. На экране монитора диспетчера формируется электронная цифровая карта территории, которая обслуживается транспортными средствами. Закодированная информация о координатах и скорости движения автомобилей, получаемая по радиоканалу, позволяет отобразить их текущее положение на этой карте. Параллельно этой информации по радиолинии могут автоматически передаваться сведения от самых разных датчиков, установленных на автомобиле: например, о несанкционированном вскрытии контейнеров, о наличии топлива, об остановках, ДТП, авариях и т. п.
Такие диспетчерские GNSS-системы могут успешно использоваться в торговых и транспортных компаниях, а также в поисковых и аварийных службах, инкассации банков, в МВД и т. п. Элементы таких систем могут устанавливаться в автомобилях скрытно. В случае попытки угона устройство автоматически сообщит координаты автомобиля, по которым соответствующая служба сможет его найти.
Системы спутникового мониторинга транспорта решают следующие задачи.
1. Контроль за целевым использованием транспорта. Проверяется действительный маршрут, пройденный транспортным средством, точки остановок, скоростной режим, расход топлива, время работы механизмов.
2. Контроль соблюдения графика движения. На карте определяются контрольные зоны. Проверяется время пересечения границ зон.
3. Сбор статистки и оптимизация маршрутов. Проанализировав пройденные маршруты на предмет скоростного режима и расхода топлива, диспетчер может разработать новые, более эффективные.
4. Обеспечение безопасности. Знание местоположения позволяет быстро найти угнанное либо попавшее в беду транспортное средство. Автомобили специального назначения, такси могут оборудоваться скрытой кнопкой, нажатие на которую отсылает тревожный сигнал в диспетчерский центр.
5. Помощь водителю в выборе маршрута на местности. Зная местонахождение транспортного средства, диспетчер может посоветовать водителю маршрут движения в незнакомой местности.
Система спутникового мониторинга транспорта включает следующие компоненты:
· транспортное средство, оборудованное GPS- или ГЛОНАСС-контроллером или трекером, который получает данные от спутников и передает их на серверный центр мониторинга посредством GSM, CDMA, Wi-Fi, Bluetooth или реже космической и УКВ связи;
· серверный центр с программным обеспечением для приема, хранения, обработки и анализа данных;
· компьютер диспетчера, ведущего мониторинг автомобилей.
Большинство GNSS-контроллеров и трекеров имеют схожие функциональные возможности:
· вычисление собственное местоположение, скорость и направление движения на основании сигналов спутников систем глобального позиционирования GPS;
· подключение внешних датчиков через аналоговые или цифровые входы;
· считывание данных с бортового оборудования;
· хранение некоторого объема данных во внутренней памяти на период отсутствия связи;
· передача полученных данных на серверный центр, где происходит их обработка.
Для получения дополнительной информации на транспортное средство устанавливаются дополнительные датчики, подключаемые к GPS- или ГЛОНАСС-контроллеру, например:
· датчик расхода топлива;
· датчик нагрузки на оси транспортного средства;
· датчик уровня топлива в баке;
· датчик температуры в рефрижераторе;
· датчики, фиксирующие факт работы или простоя спецмеханизмов (поворот стрелы крана, работы бетоносмесителя), факт открывания двери или капота, факт наличия пассажира (такси).
Использование систем спутникового мониторинга повышает качество и эффективность работы корпоративного транспорта, и в среднем на 20–25 % снижают расходы на топливо и содержание автопарка. Примерами использования таких диспетчерских систем могут похвастаться уже десятки городов России.
29 января 2009 г. было объявлено, что первым городом страны, где общественный транспорт в массовом порядке оснащен системой спутникового мониторинга на базе ГЛОНАСС, стал Сочи. На тот момент ГЛОНАСС-оборудование было установлено на 250 сочинских автобусах.
С недавних пор за всеми передвижениями автомобилей скорой помощи в Благовещенске следят диспетчеры в специальном сервисе, который был создан для сокращения времени прибытия к больному. В оперативном отделе станции рабочие места оборудованы электронной картой Благовещенска, и теперь местонахождение бригад скорой помощи, их маршрут, параметры скорости и времени движения диспетчер без труда может отслеживать по монитору.
Пермское отделение Свердловской железной дороги начало подготовку к реализации пилотного проекта по внедрению спутниковой системы контроля ITARUS-АТС. Система призвана осуществлять контроль из центра оперативного управления за скоростью и местонахождением поездов. Кроме того, она проводит непрерывную диагностику подвижного состава, при необходимости автоматически отдает команды на экстренные остановки или временное ограничение скорости. Ожидается, что внедрение системы повысит пропускную способность линий и позволит сократить расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание железнодорожной инфраструктуры. По итогам опытной эксплуатации в Пермском крае планируется распространить данную технологию на сеть российских железных дорог.
Развитие систем GNSS-диспетчеризации осуществляется в рамках постановления Правительства РФ от 03.08.1999 г. № 896 «Об использовании в Российской Федерации глобальных навигационных спутниковых систем на транспорте и в геодезии».
Рассмотрим другие сферы применения спутниковых навигационных систем.
Специалисты, работающие в области природных ресурсов – геологи, географы, лесники и биологи используют GNSS картографические системы для записи положений и дополнительной информации об объектах. Например, лесники в качестве дополнительной информации могут регистрировать возраст, состояние, количество и тип леса. Они могут также проводить съемку территорий, подлежащих вырубке или посадке. Биологи имеют возможность регистрировать ареалы расселения диких животных, маршруты их миграций, численность популяций и другую информацию.
GNSS оказывается крайне эффективным в городском хозяйстве при съемке канализационных, газовых и водных трубопроводов, а также электрических и телефонных линий. Такие объекты, как крышки колодцев и пожарные гидранты, картографируются как точки с соответствующей атрибутивной информацией. Кроме того, с помощью GNSS можно выполнять съемку земельных участков, участков проведения строительных работ, объектов улиц и заводов.
GNSS картографические системы помогают описывать особенности участков полей, находящихся в интенсивном сельскохозяйственном применении. Вы можете точно связать такие характеристики, как микроклимат, тип почвы, участки поврежденные насекомыми или болезнями, объем собираемой продукции и т. п., с их местоположением. Положение трактора может быть использовано совместно с данными о типе почвы для более экономного расхода удобрений или химических распылителей. Это напрямую снижает стоимость затрат на удобрения и уменьшает загрязнение природных водных источников этими веществами. Кроме того, GNSS можно использовать для картографирования местоположения колодцев и других источников воды; записи размеров озер и их состояния; регистрации ареалов распространения рыбы и диких животных; изменений береговой линии, полевых угодий и климатических зон.
Археологи и историки могут использовать картографические GNSS- системы для навигации и регистрации раскопок и исторических мест.
Навигационные возможности систем могут оказать неоценимую помощь в поиске и спасении людей, в работе милиции и пожарных при экстренном поиске определенного местоположения. Еще в 1990-х гг. появились первые сотовые телефоны с GNSS. В некоторых странах, например США, это используется для оперативного определения местонахождения человека, звонящего по телефону службы спасения. В России в 2010 г. начата реализация аналогичного проекта – Эра-ГЛОНАСС.
ВВЕДЕНИЕ.. 1
1. РЫНОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОДУКТОВ.. 1
1.1 ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ 1
1.2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОДУКТЫ И УСЛУГИ 3
1.3. РЫНОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОДУКТОВ И УСЛУГ 5
1.4. СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИИ 9
3.2. Как соотносятся информационная технология и информационная система. 10
2. ОПРЕДЕЛЕНЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ... 11
2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 11
2.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ 15
2.2.1. По признаку структурированности задач. 15
2.2.2. По функциональному признаку и уровням управления. 17
2.2.3. Классификация по характеру обрабатываемой информации. 25
2.2.3. Классификация по целевым функциям. 25
3. Классификация по видам процессов управления. 26
4. Классификация по отраслевому и территориальному признаку. 28
2.2.3. Классификация по степени автоматизации. 28
По степени открытости. 29
По режиму работы.. 30
3. СТРУКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ 30
3.1. Состав и назначение структурных элементов АИС. 30
3.2. Технологическое обеспечение АИС.. 33
4. СТАДИИ И ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АИС И АИТ.. 37
4.1. Общие принципы проектирования. 37
4.5. План постановки задачи. 55
5. Автоматизированное рабочее место – средство автоматизации работы конечного пользователя. 58
6. РАБОТА С ЭЛЕКТРОННЫМИ ДОКУМЕНТАМИ.. 61
6.1. Электронизация делопроизводства. 62
6.2. Выбор программного обеспечения для работы с электронными документами 67
6.3. Классификаторы и кодировки в электронных документах. 80
6.4. Автоматизация идентификации объектов. Штрих-кодирование. 83
7. ИНФОРМАЦИОННО-КУММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ – ОСНОВА РЫНКА ЭЛЕКТРОННЫХ УСЛУГ. 88
7.1. Электронное правительство. 91
7.2. Финансовые услуги через Интернет. 98
7.3. Общественные информационно-коммуникационные интерактивные системы сервисов. 102
7.4. Спутниковые навигационные системы и их использование. 108
Сегодня все чаще встречается термин GPS. В современном мире можно ориентироваться на местности не только с помощью компаса или звезд, но и благодаря спутникам. Сам термин GPS - спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, обозначает глобальную систему позиционирования (англ. Global Positioning System - система глобального позиционирования). В нее входят 24 спутника, которые по своим орбитам движутся вокруг нашей планеты.
Эти аппараты питаются от солнечных батарей и имеют срок службы около 10 лет. Они формируют целую сеть, которая предоставляется в бесплатное пользование для гражданских лиц. Сегодня создано немало устройств, осуществляющих навигацию с помощью спутника. Кроме того, есть возможность следить за транспортным средством с помощью GPS, знать его точные координаты в текущий момент времени.
Вот только покупатель встает перед трудным выбором: брать дорогое устройство или китайское, какой навигатор может считать хорошим? Некоторые вообще находятся в плену утверждений, считая это изобретение бесполезным, полагаясь на «более точные» традиционные атласы. Настало время разобраться в многочисленных мифах о спутниковой навигации и устройствах, помогающих ее осуществлять.
Приемнику для работы достаточно связаться с двумя спутниками. Действительно, устройству для получения координат необходимо увидеть минимум два спутника. Этот метод определения положения именуется «двухмерной фиксацией». С его помощью можно узнать свою широту и долготу. А вот связь с четырьмя спутниками и более позволит детализировать информацию. Устройство начинает показывать еще и скорость перемещения объекта, его высоту над уровнем моря.
GPS-навигаторы на самом деле бесполезны, их легко заменяют обычные карты. В этом высказывании есть своя логика. Действительно, в свое время люди вполне себе жили без компьютеров, автомобилей, самолетов и спутников. Просто GPS-навигация стала очередной степенью эволюции техники. Обходиться без такого устройства вполне можно, просто придется потратить немало времени для определения нужной страны, города, улицы и дома. Потом еще к этой точке надо проложить рациональный маршрут, что займет немалое время. А вот GPS-навигатору понадобится для этого всего несколько минут. При этом устройство сможет учесть и такие нюансы, как объезд платных дорог, выбор скоростных магистралей и т. д. Никаких особенных навыков для этого не потребуется. А вот для работы с обычными картами человеку понадобится не одна книга. Нужна будет дорожная карта страны, области или города. Прокладывание маршрута вручную может затянуться на часы, ведь нужна будет еще и финальная корректировка. Стоит понимать, что попасть в чужой город можно и проездом, так что карт под рукой может банально не оказаться. А сколько бензина и нервов будет стоить возвращение на правильный маршрут? А ведь полный набор карт мира от знаменитого производителя IGO займет около 8 гигабайт, которые легко поместятся на носитель площадью менее квадратного сантиметра. Бумажный же вариант такого объема карт в машину даже и не влезет. Так что сравнивать навигатор с обычной картой можно, равно как и компьютер с печатной машинкой.
В навигаторе главное - «правильные» карты. Часто акцентируется внимание на том, что в навигаторе важны именно карты и их производитель. А вот чип, процессор и оперативная память отходят на второй план. На самом деле ситуация верна чуть ли не с точностью до наоборот. Выбирая компьютер, глупо ориентироваться только лишь на установленную операционную систему и программы. Поставить сюда можно любой «софт», а вот замена комплектующих со временем может стать проблемой. Похожая ситуация и с навигатором. Но если компьютерные детали приобрести несложно, то с устройствами спутниковой навигации не все так просто. Тут обычно кроме самого чипа связи, аккумулятора, дисплея и памяти больше ничего и нет. Именно на них и следует обращать самое пристальное внимание при выборе навигатора. После покупки их уже улучшить вряд ли удастся, в отличие от записанной на носитель карты. К тому же современные устройства зачастую работают на основе операционных систем Windows или Android. Это позволяет устанавливать не просто разные карты, но и целые навигационные системы со своими пакетами. А поверив в данный миф и сэкономив, окажется, что навигатор, пусть даже и с хорошей картой, будет просто медленно работать и обладать плохим экраном.
Почти все навигаторы изготавливаются в Китае, так что нет принципиальной разницы, какое устройство покупать. На самом деле это утверждение является ошибочным. Порой действительно не стоит верить наклейкам, гарантирующим корейское, европейское или американское производство. Чаще всего эта продукция все же китайская. И несмотря на это между отдельными моделями существует широкая пропасть в качестве, впрочем, как и вообще для другой электроники. В Китае есть много заводов, которые по разному и оснащены. Самые современные обладают конвейером, отлаженными технологическими процессами, а есть и такие, где пайка осуществляется «на коленке», а комплектование - по принципу «лишь бы работало». Так что стоит выбирать проверенные модели с хорошими отзывами, пусть даже за это и придется доплатить.
Навигатор лучше приобретать напрямую из китайских интернет-магазинов. Первый минус такого подхода сразу же очевиден - отсутствие гарантии. Придется иметь дело с непонятным программным продуктом, и не факт, что на русском языке. Да и в случае поломки придется потратить время на поиски специалиста, который согласится иметь дело с диковинным гаджетом. В итоге все эти риски перевешивают незначительную экономию. Да и качество таких устройств обычно таково, что поломки могут следовать одна за другой, что сделает устройство бесполезным для длительной эксплуатации.
Самые лучшие навигаторы выпускаются под маркой «Pioneer». Часто говорят, что эти навигаторы подходят лучше всего к нашим реалиям, ведь на них можно установить нелицензионные навигационные пакеты. На самом деле настоящих навигаторов «Pioneer» есть около десятка, они снабжены индексом AVIC. И увидеть действительно фирменные аппараты можно на сайте производителя. А вот что присутствует на нашем рынке под видом продукции этой почтенной марки, объяснить порой не могут сами продавцы. Считается, что на наших просторах в продаже есть около сотни разных «пионеров». Рынок захлестнула волна подделок и желающих присоединиться к ней, заработав на этом. Так о каком качестве марки можно говорить в этих условиях? Чаще всего неизвестно, где точно изготавливают такие навигаторы, какие комплектующие при этом используются, есть ли контроль качества. Под одним и тем же названием встречаются разные модели, изготовленные на разных заводах и с использованием разной элементной базы. Поэтому если и искать фирменное качество «Pioneer», то следует обратить внимание именно на серию AVIC. А подделывать этот бренд стали из-за известности, звучности торговой марки. Да и на Украине, к примеру, официально этот продукт не поставляется.
Навигаторы нуждаются в функциях голосового оповещения. Этот миф способен напугать тех, кто не разбирается в этих устройствах. На самом деле эта функция вовсе не самого устройства, а программы, в нем установленной. Для того чтобы навигатор голосом сообщил о повороте или направлении движения, надо чтобы у него просто был динамик. Функция оповещения нужна для уведомления водителя об особенностях маршрута. Справедливости ради стоит заметить, что она есть практически у всех современных программ навигации.
Навигаторы связываются с американскими спутниками. На самом деле стоит понимать, что устройство является обычным приемником. Он может только принимать сигналы, об излучении тут и речи не идет.
Если пользоваться GPS, то американцы смогут отследить местоположение. Излучение от навигатора так же мало, как и от фонарика или фотоаппарата. Соответственно, отследить его практически невозможно.
Навигаторы врут, в них нет всех тропинок. Любой навигатор может выдавать обычно только лишь текущие координаты местоположения - широту, долготу и высоту. Остальное же ложится на плечи самого программного обеспечения, загруженного в этот прибор. И если на электронной карте нет того самого мелкого ручья, тропинки или даже дороги, то это вопрос не к самому устройству, а к его программе. И не стоит думать, что оно каким-то образом сможет загрузить карту со спутника, как думают некоторые.
Сенсорные экраны в навигаторах неудобные. Надо понимать, что удобство является субъективным фактором. Многие пользователи считают, что с появлением сенсорных, да еще и емкостных экранов в таких устройствах они стали куда лучше управляться. Возросла скорость работы в меню - достаточно кликнуть пальцем по нужному пункту, а не выбирать его с помощью клавиш. Правда, с надежностью не все так просто. Сломанный сенсор автоматически делает устройство «мертвым». Кнопочное устройство ломается все же реже.
ГЛОНАСС лучше, чем GPS. Если говорить объективно, то в российской группировке ГЛОНАСС число спутников вдвое меньше, чем у американского аналога. К тому же при Клинтоне исчезли искусственно вносимые помехи в гражданский диапазон GPS, что сделало определение координат более точным. Правда, современные аппараты умеют работать одновременно с обеими системами, что пойдет точности только на пользу.
Лучше выбирать специализированный навигатор. Не секрет, что сегодня практически все смартфоны, да и многие планшеты снабжены чипом GPS. Но насколько оправдана их работа в качестве навигатора или все же лучше довериться узкоспециализированным устройствам, специально для этого и предназначенных? Когда смартфоны были с экраном диагональю в 2,8-3,5 дюйма, то они явно проигрывали в удобстве пользования 5-7 дюймовым навигаторам. Однако сегодня рынок мобильных устройств изменился. Размеры смартфонов выросли, есть модели и с 5, и даже с 6-дюймовым экраном. Да и планшеты обладают дисплеями, начиная от 7 и заканчивая 12 дюймами. Былой выигрыш в размерах экрана исчез. Правда, стоит понимать, что работа GPS в телефоне или планшете обычно более энергоемкая. Там, где обычный навигатор проживет день, смартфон сможет помочь только пару часов. Но если использовать устройство в автомобиле, а не при пешей прогулке, поможет специальная зарядка. Сегодня делается упор на универсальность гаджетов. Смартфоны умеют не только звонить, но и подменяют собой навигаторы, ридеры, планшеты и фотоаппараты. Так что узкоспециализированные навигаторы практически утратили свои козыри.
На смену бумажным картам местности пришли карты электронные, навигация по которым осуществляется с помощью спутниковой системы GPS. Из данной статьи вы узнаете, когда появилась спутниковая навигация, что представляет из себя сейчас и что ждет ее в ближайшем будущем.
Первые предпосылки
Во время Второй мировой войны у флотилий США и Великобритании появился весомый козырь – навигационная система LORAN, использующая радиомаяки. По окончанию боевых действий технологию в свое распоряжение получили гражданские суда «про-западных» стран. Спустя десятилетие СССР ввела в эксплуатацию свой ответ – навигационная система «Чайка», основанная на радиомаяках, используется по сей день.
Но у наземной навигации есть существенные недостатки: неровности земного рельефа становятся преградой, а влияние ионосферы негативно сказывается на времени передачи сигнала. Если между навигационным радиомаяком и судном слишком большое расстояние, погрешность определения координат может измеряться километрами, что недопустимо.
На смену наземным радиомаякам пришли спутниковые навигационные системы для военных целей, первая из которых – американская Transit (другое название NAVSAT) – была запущена в 1964 году. Шесть низкоорбитальных спутников обеспечивали точность определения координат до двух сотен метров.
В 1976 году СССР запустила аналогичную военную навигационную систему «Циклон», а через три года – еще и гражданскую под названием «Цикада». Большим недостатком ранних систем спутниковой навигации было то, что пользоваться ими можно было лишь короткое время на протяжении часа. Низкоорбитальные спутники, да еще и в малом количестве, были не способны обеспечить широкое покрытие сигнала.
GPS vs. ГЛОНАСС
В 1974 году армия США вывела на орбиту первый спутник новой в то время системы навигации NAVSTAR, которую позже переименовали в GPS (Global Positioning System). В середине 1980-х технологию GPS разрешили использовать гражданским кораблям и самолетам, но на протяжении длительного времени им было доступно в разы менее точное позиционирование, чем военным. Двадцать четвертый спутник GPS, последний требовавшийся для полного покрытия поверхности Земли, запустили в 1993 году.
В 1982 году свой ответ представила СССР – им стала технология ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система). Завершающий 24-й спутник ГЛОНАСС вышел на орбиту в 1995 году, но малый срок эксплуатации спутников (три-пять лет) и недостаточное финансирование проекта почти на десятилетие вывели систему из строя. Восстановить всемирное покрытие ГЛОНАСС удалось только в 2010 году.
Чтобы избежать подобных сбоев, и GPS, и ГЛОНАСС сейчас используют 31 спутник: 24 основных и 7 резервных, как говорится, на всякий «пожарный» случай. Летают современные навигационные спутники на высоте порядка 20 тыс. км и за сутки успевают дважды облететь Землю.
Принцип работы GPS
Позиционирование в сети GPS проводится путем измерения расстояния от приемника до нескольких спутников, местоположение которых в текущий момент времени точно известно. Расстояние до спутника измеряется путем умножения задержки сигнала на скорость света.
Связь с первым спутником дает информацию лишь о сфере возможных расположений приемника. Пересечение двух сфер даст окружность, трех – две точки, а четырех – единственно верную точку на карте. В роли одной из сфер чаще всего используют нашу планету, что позволяет вместо четырех спутников позиционироваться только по трем. В теории точность позиционирования GPS может достигать 2 метров (на практике же погрешность значительно больше).
Каждый спутник отправляет приемнику большой набор информации: точное время и его поправку, альманах, данные эфемерид и параметры ионосферы. Сигнал точного времени требуется для измерения задержки между его отправкой и приемом.
Навигационные спутники оснащаются высокоточными цезиевыми часами, тогда как приемники – куда менее точными кварцевыми. Поэтому для проверки времени осуществляется контакт с дополнительным (четвертым) спутником.
Но ошибаться могут и цезиевые часы, поэтому их сверяют с размещенными на земле водородными часами. Для каждого спутника в центре управления системой навигации индивидуально рассчитывается поправка времени, которая впоследствии вместе с точным временем отправляется приемнику.
Еще одним важным компонентом системы спутниковой навигации является альманах, который представляет собой таблицу параметров орбит спутников на месяц вперед. Альманах, как и поправка времени, рассчитываются в центре управления.
Передают спутники и индивидуальные данные эфемерид, на основе которых вычисляются отклонения орбиты. А учитывая что скорость света нигде кроме вакуума не постоянна, в обязательном порядке учитывается задержка сигнала в ионосфере.
Передача данных в сети GPS ведется строго на двух частотах: 1575,42 МГц и 1224,60 МГц. Разные спутники транслируют сигнал на одной и той же частоте, но используют кодовое разделение каналов CDMA. То есть сигнал спутника – всего лишь шум, раскодировать который можно только при наличии соответствующего PRN-кода.
Вышеописанный подход позволяет обеспечить высокую помехоустойчивость и использовать узкий частотный диапазон. Тем нее менее, иногда GPS-приемникам все равно приходится подолгу искать спутники, что вызвано рядом причин.
Во-первых, приемник изначально не знает, где находится спутник, удаляется он или приближается и какое смещение частоты его сигнала. Во-вторых, контакт со спутником считается удачным только тогда, когда от него получен полный набор информации. Скорость же передачи данных в сети GPS редко превышает показатель 50 бит/с. А стоит сигналу оборваться из-за радиопомех, как поиск начинается заново.
Будущее спутниковой навигации
Сейчас GPS и ГЛОНАСС широко применяются в мирных целях и, по сути, являются взаимозаменяемыми. Новейшие навигационные чипы поддерживают оба стандарта связи и подключаются к тем спутникам, которые находят первыми.
Американская GPS и российская ГЛОНАСС – далеко не единственные в мире системы спутниковой навигации. К примеру, Китай, Индия и Япония начали развертывать собственные ССН под названием BeiDou, IRNSS и QZSS соответственно, которые будут действовать только внутри своих стран, а потому потребуют сравнительно малого количества спутников.
Но самый большой интерес, пожалуй, вызывает проект Galileo, который разрабатывается Европейским союзом и должен быть запущен на полную мощность до 2020 года. Изначально Galileo задумывалась как сугубо европейская сеть, но о своем желании поучаствовать в ее создании уже заявили страны Ближнего Востока и Южной Америки. Так что в скором времени на рынке глобальных ССН может появиться «третья сила». Если и эта система будет совместима с существующими, а скорей всего так и будет, потребители только выиграют – скорость поиска спутников и точность позиционирования должны вырости.
Пожалуй, сегодня нет ни одного человека, ведущего активную жизнь, который не знал бы о существовании GPS-навигаторов. За последние несколько лет эти устройства проделали свой путь развития от дорогой автомобильной игрушки до надежного и незаменимого спутника в дороге. Технический прогресс наводнил рынки подобными системами настолько, что теперь каждый желающий может проверить в действии, что такое GPS-навигатор, найдя модель по своим потребностям и финансовым возможностям.
Несомненно, практически каждый автомобилист знаком с ситуацией, когда в дороге без карты просто не обойтись. Теперь атласы автомобильных дорог отступают на второй план, а возить их с собой имеет смысл только как резерв - на всякий случай (если откажет электроника).
Для чего нужен GPS-навигатор?
Основная функция GPS-навигатора заключается в определении вашего точного местонахождения. На цветном мониторе он покажет подробную карту местности, улицу, адреса расположения магазинов, бензоколонок, достопримечательностей и других необходимых автомобилисту объектов. Помимо этого, устройство выберет оптимальный маршрут и даже проведет по нему, предупреждая о возможных препятствиях на пути. Пропустили нужный поворот? Не нужно паники! Автомобильный GPS-навигатор быстро рассчитает и укажет альтернативный путь до пункта назначения. А чтобы водитель не отвлекался, почти в каждой разработке последних лет существует голосовой интерфейс, предупреждающий на русском языке о приближающемся повороте или смене маршрута.
Основные функции
Если устройство GPS-навигации оснащено функцией анализа информации о транспортных потоках и заторах на дорогах, то возможность наиболее оптимально миновать дорожные препятствия вам гарантирована. Особенно это полезно при пересечении незнакомых городов.
GPS-навигатор облегчает езду в ночное время. Он заранее предупреждает о каждом предстоящем повороте, изгибе и уклоне, что позволяет водителю вовремя реагировать на изменения дорожного рельефа.
Одна из серьезных проблем при движении по скоростному незнакомому шоссе - предварительный выбор полосы для последующего съезда в нужном направлении. Совершенный GPS-навигатор с легкостью подскажет, где и на какую полосу следует перестроиться.
Еще одна уникальная способность GPS-навигатора - это умение видеть дорожные знаки и вовремя предупреждать о их наличии. Так что неприятной встречи с дорожной полицией можно избежать, если какой-либо важный знак случайно остался вами не замечен.
Что лучше?
Многие часто задают вопрос: «Зачем покупать автомобильный GPS-навигатор, если в моем мобильном телефоне (коммуникаторе) все функции для связи со спутником уже реализованы?» Вопрос вполне уместный, если учесть, что задают его, как правило, люди, никогда не сидевшие за рулем.
Основное преимущество отдельного автонавигатора - это удобство пользования благодаря большому экрану. Согласитесь, что смотреть одним глазом на дорогу, а другим вглядываться в пятидюймовый смартфон - не совсем комфортно, да и небезопасно. Слышать заботливые подсказки автоответчика приятно, но куда лучше представлять себе картину пути наглядно, когда видно, где находишься и что ждет впереди. Сенсорный интерфейс позволяет управлять программой, водя пальцем по экрану, не отрывая от него взгляд. Конечно, в современных коммуникаторах и карманных компьютерах (КПК) тоже имеется такая возможность. И все бы ничего, если бы не маленький экран и слабочувствительный GPS-модуль.
Встроенный в автомобильный навигатор чувствительный GPS-приемник с мощной антенной позволяет более надежно принимать сигналы со спутника на всем пути следования.
Сердцем автонавигатора является современный процессор, специально разработанный для подобных систем (SIRFatlas) и максимально оптимизированный для анализа спутниковых навигационных сигналов. А это, в свою очередь, позволяет обрабатывать более емкую информацию, выводя на экран такие мелкие детали местности, которые не под силу расшифровать процессору мобильного телефона.
Дополнительные возможности
Автонавигаторы последнего поколения могут выступать в качестве монитора камеры видеонаблюдения, а также телеэкрана для просмотра спутникового телевидения. Звуковой выход можно подключить к автомобильной аудиосистеме, что позволит при помощи регулировки громкости и тембра отчетливо прослушивать навигационные подсказки автоответчика в любых шумовых условиях.
Если мы затронули такое устройство, как GPS-навигатор для автомобиля, то полностью описать его возможности как прибора, имеющего процессор и монитор, не удастся. С каждым днем эта техника модернизируется. И неудивительно, если скоро автонавигатор будет представлять собой мощный, адаптированный к автомобилю компьютер с возможностями, о которых мы можем только догадываться.
Если комфорт в путешествии и уверенность на дороге для вас - немаловажный фактор, то спутниковый GPS-навигатор - это то, чем вам следует обзавестись в первую очередь. Ведь современный мир с большой и емкой дорожной инфраструктурой усложняет жизнь водителям, вынужденным постоянно следить за дорогой, находясь порой в крайнем нервном напряжении. Приобретите достойный для себя электронный путеводитель - и когда-то напряженная езда по переполненным уличным магистралям превратится в отдых, а возможно, и в приятное развлечение.
Некогда дорогие игрушки, доступные исключительно военным, уже давно стали использоваться простыми смертными. Спутниковая навигация на сегодняшний день самый популярный и самый точный метод ориентирования на местности. Но для того, чтобы не заблудиться и не плутать по неизвестным тропам, необходимо обзавестись надежным спутниковым навигатором.
Пожалуй, все из нас хотя бы один раз да слышали о спутниковой системе навигации. И чего делали люди до их внедрения? Как можно было жить без этого, не понятно. На самом деле, кроме бумажных и электронных карт ничего не было. Тем не менее, в восьмидесятые годы XX века началось распространение и международное признание системы глобального позиционирования (местоопределения) GPS, принадлежащей министерству обороны США. Она-то и изменила представление о картах и местоопределении объектов на местности.
Немного справочной информации
id="sub0">GPS представляет собой космический комплекс из 24 спутников , вращающихся на шести околоземных орбитах высотой около 17 тысяч км. GPS работает при любых погодных условиях по всему миру 24 часа в сутки.
С ее помощью можно с высокой степенью точности определять координаты и скорость подвижных объектов: автомобилей, поездов, самолетов и т.п. За пользование услугами системы GPS не взимается ни абонентская плата, ни плата за подключение. Для использования системы необходимо только приобрести GPS-приемник. Удивительно удобная штука!
Российские военные в конце 2008 года также начали коммерческую эксплуатацию своей спутниковой системы навигации, которая получила название ГЛОНАСС . Ее принцип действия аналогичен GPS.
Как было сказано выше, для навигации нужны конечные приемники - навигаторы. Практически 100% из них используются в автомобилях . Здесь они как родные. Сами и маршрут правильный проложат и от пробок уберегут и заснуть, если что, не дадут.
И все бы ничего, но в магазинах на витринах находится такое количество устройств, что глаза разбегаются. Какой же навигатор купить?
С этим вопросом я обратился к Михаилу Никитину, специалисту одного из екатеринбургских магазинов цифровой техники .
При выборе навигатора я рекомендую обращать внимание на максимальное число точек, которыми можно отметить будущий маршрут. Еще немаловажно быстродействие сисетмы, размер экрана, продолжительность работы без подзарядки, - говорит Михаил Никитин . - Если бы я был на месте покупателя, то первым делом задал бы приемнику задачку. Нужно рассчитать маршрут движения на расстояние от 4000 до 7000 км, Например, от Екатеринбурга до Хабаровска. Если навигатор сможет выполнить расчеты и построить план поездки менее чем за минуту, это очень хороший выбор, в противном случае, нужно подыскать, что-нибудь еще.
Как выбрать GPS-навигатор?
1. Дисплей
Если вас интересует навигация автомобильная, к дисплею придется присматриваться особенно тщательно. Во-первых, он должен быть большим и с высоким разрешением. Размер дисплея по диагонали варьируется от 2,7” до 7”, а разрешение - от 320х240 пикселей до 800х480. Кстати, дисплеи всех современных навигаторов защищены специальным антибликовым покрытием, позволяющим водителю видеть изображение даже в яркий солнечный день.
2. Простота загрузки карт
Карта в навигаторе - самое главное, ведь именно от нее зависит, доедете ли вы в конце концов до нужного места или нет. Возможности современных карт радуют. Обязательно присутствует трехмерное изображение, голосовое сопровождение и т.д.
3. Продолжительность автономной работы
Если вы будете постоянно пользоваться навигатором исключительно в машине, то этот момент можно пропустить. Но если для вас также актуально использование спутникового девайса в чистом поле, то будьте уже добры поинтересоваться продолжительною его работы.
4. Работа с сервисом «Пробки»
Поддержка пробок - вторая по важности для «городского автомобилиста» вещь, после точности карты, конечно. Сегодня навигаторы умеют получать информацию о пробках через GPRS-соединение. Причем самостоятельно выходить в интернет умеют далеко не все модели - к некоторым приходится подключать по Bluetooth мобильный телефон, а то и специальный GPRS-приемник.
5. Объем памяти
По большому счету дополнительная память понадобится навигатору, только если он обладает мультимедийными способностями. Например, в нем можно хранить музыку и фотки. Обычно навигаторы оснащают 1 Гб памяти. Это го достаточно для хранения программного обеспечения, карт местности и еще небольшой тележке с информацией.
6. Связь с другими устройствами
Некоторые навигаторы, представленные сегодня на рынке, умеют не только самостоятельно ходить в интернет, но и звонить - что весьма удобно, особенно учитывая строжайший запрет говорить за рулем по телефону. В целом же GPRS/EDGE и Bluetooth являются просто стандартом для всех устройств.
7. Эргономика
Чем меньше на навигаторе кнопок, тем удобнее им пользоваться. Это связано с тем, что необходимыми функциями можно управлять прямо с сенсорного дисплея, который всегда перед глазами. Единственная кнопка, которую невозможно сделать сенсорной - это кнопка включения.
8. Дополнительные возможности
А вот дополнительные возможности навигатора позволят не заснуть в дороге или расслабиться во время пробок. Все потому, что в навигаторы сейчас принялись встраивать много-много всего: и MP3-плеер, и видеопроигрыватель, и фотоальбом, и переводчик, и конвертер валют. Вопрос в том, хотите ли вы за все эти фишки платить по несколько дополнительных тысяч рублей?
По словам Михаила Никитина, наиболее популярными моделями навигаторов в настоящее время являются:
- MITAC MIO Moov 200 - доступный приемник с встроенными картами Москвы и области, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Ростова-на-Дону и пр. [~4 000 рублей ]
- MITAC MIO C230 - один из самых доступных и досточно надежных GPS-навигаторов, уверенно пользуется большим спросом. [~5 500 рублей]
- MITAC MIO C520 - работает с сервисом «Яндекс.ПРОБКИ» через Bluetooth мобильного телефона [в том числе в Москве, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге]. Экран у этого приемника 4,3-дюйма. [~12 000 рублей]
- GARMIN NUVI 200 - доступный 3,5-дюймовый GPS-навигатор с картами автодорог 63 регионов Российской Федерации. [~4 000 рублей]
- GARMIN NUVI 215 - обновление 200 модели с поддержкой Bluetooth hands-free и картой всей России. [~6 000 рублей]
- GARMIN NUVI 715 - модель среднего класса с дисплее 4,3-дюйма. [~18 000 рублей]
- GARMIN NUVI 5000 - один из самых функциональных навигатров на рынке. Он воспроизводит видео и аудио, а также предает сигналы с FM-радио на втомагнитолу. Дисплей 5,2-дюйма [~32 000 рублей].
- TOMTOM ONE - удобный 3,5-дюймовый навигатор с поддержкой карт Москвы и городов Московской области, Санкт-Петербурга и городов Ленинградской области, Екатеринбурга, Калининграда, Калуги, Краснодара, Ростов-на-Дону, Ставрополя. [~6 500 рублей]
- GLOBALSAT GV-380 - 3,5-дюймовый GPS-навигатор, который пользуется большим спросом. Из его приемуществ стоит выделить поддержку карт городов: Москва и МО, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Челябинск, Пермь, Тюмень, Ростов-на-Дону, Краснодар, Сочи, Калуга, Казань, Самара, Тольятти, Адлер, Ставрополь, Тверь, Рязань, Чебоксары, Йошкар-Ола, Пенза, Калининград, Брянск, Ульяновск, Саратов, Оренбург, Воронеж, Нижний Новгород, Омск, Новосибирск, Ярославль, Тула, Смоленск, Великий Новгород, Иваново, Псков, Владимир, Белгород, Курск, Майкоп, Липецк, Орел, Волгоград, Димитровград, Сызрань. [~6 000 рублей]
- COMSTORM STAR 3.5 - стильный навигатор с поддержкой карт тех же городов, что и предыдущая модель. [~6 000 рублей]
