Устройство и принцип работы автомобильных GPS-навигаторов

Космический сегмент системы местонахождения работает за счет 24 спутников, которые стабильно вращаются на 6 орбитах, находящихся около земли на высоте 17.000 километров. Официальное название системы GPS – NAVSTAR, она работает при любой погоде каждый день без каких-либо сбоев. Работает система благодаря солнечным батареям, при сбоях активируются резервные батареи. Все спутники оснащены маленькими ракетными двигателями, которые подбирают подходящую траекторию движения по орбите.

Как работает GPS навигатор

Работает система GPS достаточно просто, когда находит тот или иной объект на территории земли. Через нее можно с максимальной достоверностью найти скорость движения объектов и их местоположение. Чтобы использовать систему GPS ненужно платить деньги за подключение или ежемесячную абонентскую плату. Все, что от вас требуется – купить приемник GPS. Перемещение спутников осуществляется со скоростью не менее 3 километров в секунду, тем самым, они совершают два оборота относительно планеты за сутки, при этом они дают информацию обо всем происходящем. Информация посылается в виде сигналов, которые попадают в приемники GPS и через триангуляцию дают данные о местоположении объектов. Навигатор различает время получения и отправки сигнала для увеличения достоверности данных, но благодаря данной информации можно посчитать расстояние до спутника. Через GPS навигатор можно измерить дистанцию до многих навигационных спутников в том случае, если параметры орбит заранее известны, после чего проводится сравнение с информацией о собственных координатах.

Все это осуществляется благодаря приемнику, процессору, антенне, клавиатуре с монитором, чтобы вести работу с навигатором. На данный момент в магазинах продается более сотни моделей с разными характеристиками, при этом можно насчитать около 100 производителей GPS навигаторов. В магазине вы найдете модели приемников и навигаторов GPS с разными характеристиками и внешним видом, но при этом возникает вопрос: «Как сэкономить на покупке и не потратиться на лишние функции или относительно устаревшую модель?». Чтобы вы смогли выбрать качественный навигатор по выгодной цене, мы расскажем вам обо всех моделях в мельчайших подробностях и поможем сделать выбор.

Виды GPS навигаторов

Для начала нужно понять, с какой целью вы будете использовать навигатор GPS? Его используют во многих целях, причем о многих вы, возможно, даже не догадываетесь. Заранее нужно сказать, что мы не будем говорить про встроенные модели, а заострим внимание на дополнительных и внешних навигаторах.

Пешеходные модели

Используются для продолжительного автономного использования во время походов и путешествий. Из-за этого и главные характеристики устройства адаптированы под данные цели: маленький дисплей в черно-белом цвете, низкое потребление энергии, небольшой корпус, защита от воды и пыли, сменные батареи (АА).

Автомобильные модели

Пользуются самым высоким спросом, поэтому стоят недешево и встречаются чаще всего. Определить автомобильный навигатор можно по следующим характеристикам: дисплей большого размера (цветной), зарядка от автомобильной бортовой сети, огромное количество карт, слабая защита от внешней среды, навигация сопровождается голосом. О данном виде навигаторов мы расскажем во всех подробностях далее.

Мотоциклетные модели

Примерно такие же, как автомобильные навигаторы, но немного от них отличаются: небольшой корпус с дополнительным креплением к рулю, автономная работа от батареек.

Встроенные в сотовый телефон модели

Конечно, это встроенная модель навигатора, но функций у него очень много, причем таких же, как у обычного автомобильного навигатора. Работает навигатор очень долго, при этом имеет небольшой размер.

С чего начать выбор туристического навигатора?

Для начала нужно определиться с производителем навигатора и программным обеспечением, отображающим карту. В магазинах вы встретите программное обеспечение от четырех разработчиков: Навител, Garmin, Автоспутник, iGO. Разумеется, все программы адаптированы под того или иного производителя. Выбор навигатора GPS напрямую зависит от выбора картографической базы. И все же, чем отличается программное обеспечение друг от друга?

Navteq
Огромный опыт компании в данной области обеспечил лучшее программное обеспечение для навигаторов GPS, это наиболее полные и корректно работающие картографические программы. Программу можно приобрести непосредственно у лучшего производителя навигаторов – Garmin. Разумеется, программное обеспечение подходит исключительно для моделей от Garmin. В чем заключаются основные плюсы программы?

Более 15 карт местности Центрального Федерального округа;

Не менее 7 карт местности Северо-западного Федерального округа;

Южный Федеральный округ изображен на двух картах.

Адреса и дорожные сети в том или ином округе показаны с высочайшей точностью, поэтому информация, полученная из навигатора – достоверна во всех случаях.

Навител
Данный разработчик адаптирует программное обеспечение под коммуникаторы и КПК, к тому же оно подходит для автомобильных JJ-Connect навигаторов. Благодаря функционалу программы можно увидеть векторные карты областей и городов России, где показаны номера домов, названия улиц, станции метро, а также любая другая информация, которая поможет вам уверенно перемещаться по территории. Программа сразу же находит ваше местоположение и сообщает голосом, в какую сторону нужно повернуть, и через какое время вы будете в назначенном месте. Также вы узнаете о скорости, с которой должны перемещаться на определенной дороге, если ваш навигатор относится к классу hi-end – вы будете в курсе пробок на дороге. Если вы загрузите новые карты в программу, то сможете уверенно перемещаться по областям, которые не включены в основной набор карт, доступный в стандартной версии программы.

iGO
Данную программу устанавливают непосредственно в навигаторы для автомобилей от Pioneer, Mitac, TiBO и так далее. Стоимость программы достаточно низкая, а интерфейс очень простой. Чаще всего устанавливать ее не приходится, так как она уже доступна на карте памяти формата miniSD. Дело в том, что она не установлена на один навигатор, а доступна на карте памяти, поэтому можно вставлять карту в навигаторы от Mitac и программа будет работать. Программа имеет не только карты формата 2D, но и 3D, к тому же вы можете выбрать голос мужчины или женщины, который будет звучать при подсказках. На карте вы найдете дороги между крупными улицами России, названия всех улиц, и не менее 19000 объектов, также можно ввести интересы (POI) для поиска.

Автоспутник
Данную программу создала российская компания и в качестве первоисточника использовала карты Телеатлас. Программа подходит для навигаторов от Hyundai и GlobalSat. В памяти программы содержится подробная информация обо всех улицах и дорогах Санкт-Петербурга, Москвы, Ростова-на-Дону и других крупных городов страны. Так как база POI очень крупная, вы можете найти интересующий объект за считанные секунды. Во время езды вы не будете отвлекаться на что-либо, так как навигатор сообщит о продолжительности поездки или повороте с помощью голоса. Один из главных плюсов данного программного обеспечения – показ пробок на дорогах. Но достоверность того, что пробка действительно на этой дороге – 80%.

Как правильно выбрать автомобильный GPS навигатор по параметрам

Экран

Во время езды все ваше внимание будет обращено на экран, поэтому он должен соответствовать вашим требованиям. Желательно иметь экран с высоким разрешением и большого размера. В основном встречаются модели с дисплеем от 2,5 до 7 по диагонали, разрешение экрана 320 на 240 точек, широкоформатное – 800 на 480 точек. Заранее нужно уточнить, есть ли защита от бликов у экрана, но, разумеется, современные модели имеют его практически всегда. Это помогает увидеть маршрут даже в те дни, когда солнце наиболее активно. Также выберите тип управления: можете нажимать кнопки под экраном или вести управление непосредственно через сенсор и нажатия на экран, в таком случае протестируйте отклик сенсора.

Память и карты

Во время покупки нужно смотреть на карту памяти, так как от нее зависит эффективность и качество работы. Сразу же уточните для себя, какие карты вам нужны во время езды. Очень часто карты нужного региона уже заранее есть в навигаторе, но если они отсутствуют – можно загрузить карты отдельно. Практически все карты России есть в программном обеспечении от Garmin. Во всех моделях навигаторов есть функция прокладки маршрутка без вашего вмешательства, но для этого нужно учитывать, есть ли подобная функция и насколько хорошо она работает. Иначе вы увидите конечный пункт назначения, но видеть дорогу, по которой нужно ехать, вы не сможете. Новые карты, которые устанавливают в модели GPS навигаторов, имеют отличное качество прорисовки и дают подробную информацию о той или иной местности, но из-за этого увеличивается их объем. В некоторых картах объем более 1 гигабайта, но самый маленький объем – 64 мегабайта. Чаще всего встречаются flash-карты, например, MMC, SD, CF. Приобрести их вы можете отдельно, хотя чаще они идут в комплекте с устройством. Чтобы подключить карту, потребуется отдельный разъем. Вам в любом случае понадобится дополнительная память, если у него есть возможность чтения мультимедиа файлов, например, фотографий или музыкальных композиций. Основные возможности карт: голосовое оповещение о маршруте, 3D изображение, POI, список полезных объектов и многое другое.

Дизайн

От внешнего вида будет зависеть способ крепления навигатора внутри автомобиля. Нужно учитывать, что при установке нужно выбирать место, где вы будете видеть экран и быстро получать информацию о маршруте, но с другой стороны приемник должен ловить навигационный сигнал. Лучше всего подключать устройство к приемнику внешней антенны, так как небо закрыто крышей машины, а стекла часто имеют систему обогрева, поэтому навигатор может просто напросто не уловить сигнал в нужный момент. Внешняя антенна крепится на крыше машины, что обеспечивает гарантированное получение сигналов. Также взгляните на количество кнопок на устройстве, лучше покупать модель без кнопок. Обязательно посмотрите, есть ли кабель для подключения к прикуривателю в комплекте с навигатором.

Указание подробного маршрута

Данную функцию называют AutoRouting – автоматическое указание маршрута до определенного объекта. Если вы приедете в неизвестную местность, вам сложно будет ориентироваться, но благодаря функции вы будете видеть дорогу во всех подробностях. Но функция будет работать лишь при наличии карт в навигаторе, на которых указывается список дорог, объектов, дорожных знаков и так далее. Для увеличения вашего комфорта можно выбрать тип маршрута: оптимальный, самый короткий, удобный, езда по главным дорогам и другие.

Эргономичность

За эргономичность отвечает несколько характеристик: способ крепления, голосовое управление, питание навигатора. Нужно отнестись к ним очень внимательно, так как благодаря голосовому управлению вы не будете отвлекаться на музыку или разговоры друзей, которые едут вместе с вами. Регулярно вы будете слышать о поворотах, количестве времени до нужного объекта и других нюансах. Задумайтесь, сколько питания вам понадобится, и куда вы собираетесь ездить? Возможно, при дальних поездках понадобится больше зарядки. Вполне возможно придется докупить зарядное устройство и АА элементы питания, но предпочтительнее сочетать несколько способов зарядки. Обязательно посмотрите на надежность крепления. Учтите, что навигатор должен быть надежным и комфортным в использовании, так как при дальних поездках без него будет очень сложно.

Возможность автоматически объезжать пробки

Если вы часто ездите на автомобиле и живете в мегаполисе – это одна из важнейших характеристик после качества карт. На данный момент современные модели имеют информацию о пробках и получают ее благодаря УПИ модулю, либо через соединение GPRS. Но зайти в сеть интернет нельзя через большинство моделей, используется для этого приемник GPRS или Bluetooth, если вы используете сотовый вместе с навигатором.

Звонки через GPS навигатор

В магазинах можно встретить модели навигаторов, которые не только заходят в интернет без вашего вмешательства, но и позволяют совершать звонки. В основном это удобно лишь по той причине, что официально разговаривать по телефону за рулем автомобиля запрещено. Благодаря Bluetooth в навигаторе можно вести разговор через громкоговоритель. Для этого нужно подключить свой телефон к навигатору и начать беседу, это очень удобно, ведь вам не придется держать телефон в руке и отвлекаться.

(С. Бояр - Рыбацкое подворье - №2 -2005)

Принцип действия GPS-навигаторов. GPS-навигаторы для начинающих

Работая заведующим отделом в одном из магазинов, торгующим снаряжением для охотников и рыболовов Санкт-Петербурга, мне часто приходится стоять за прилавком и консультировать покупателей. Очень многие «продвинутые» рыболовы и охотники не только не пользуются навигаторами, но даже не представляют, на каком принципе основана их работа. Все дело в том, что информации по навигаторам в печати очень мало, а та, что есть, носит, в основном, рекламный характер.

Имея большой опыт общения с навигаторами, я попытаюсь наиболее доходчиво, не очень вдаваясь в сложные технические подробности, рассказать об их возможностях, наиболее популярных моделях, применении и системе GPS в целом.

Изобретение спутниковых систем навигации по своей значимости можно сравнить с изобретением мобильной связи, спутниковых телевидения и телефонии. Человек, который хоть один раз в жизни оказывался в незнакомой местности, вдали от дорог и других ориентиров, по достоинству оценит это величайшее изобретение 20 века.

Сегодня GPS - навигация становится чрезвычайно популярной среди любителей пешего, горного, водного и лыжного туризма, охотников и рыболовов, велосипедистов и многих других любителей активного отдыха. Тому, кому нужно знать, где он находится, откуда пришел, как ему добраться до нужного места, с какой скоростью он движется и когда доберется до цели - можно посоветовать воспользоваться преимуществами, предоставляемыми GPS.

Навигация, в современном своем виде, основана на таких дисциплинах, как астрономия, картография, геодезия. Работа штурмана требует множества специальных знаний, навыков работы с навигационными приборами, картами, справочниками. Недаром на судне штурман является вторым человеком после капитана. Ошибки штурмана нередко приводят к трагическим последствиям.

Основные задачи, решаемые навигацией - выбор безопасного и кратчайшего пути, определение места, скорости и направления движения, оценка точности этих определений. Со всеми этими задачами с легкостью справится грамотный пользователь спутникового навигатора, не обремененный тем огромным объемом знаний, необходимых профессиональному штурману в его работе.

Система GPS (Global Positioning System - всемирная система определения координат) является наиболее ярким примером конверсии, и была разработана по заказу Министерства обороны США в конце семидесятых годов 20-го столетия. В восьмидесятых годах систему GPS (официальное название - NAVSTAR - NAVigation System with Timing And Ranging - навигационная система определения времени и дальности) открыли для гражданского использования.

Система 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. За пользование услугами системы GPS не взимается ни абонентская плата, ни плата за подключение. Все, что нужно для пользования системой GPS - это приобрести GPS-приемник (спутниковый навигатор).

Система состоит из 24 спутников (на самом деле спутников больше, но некоторые из них находятся в резерве), вращающихся по б орбитам на высоте около 20 000 км с периодом обращения 12 часов, нескольких наземных станций слежения, систем связи и центрального пункта управления. Наклон орбит к земному экватору - 55 градусов, угол между плоскостями орбит - 60 градусов.

Каждый спутник весит меньше 1 т и имеет размер около 5 м (с раскрытыми солнечными батареями). Мощность радиопередатчика - не более 50 Вт. Спутники рассчитаны на работу примерно в течение 10 лет. Новые спутники изготавливаются и запускаются на орбиту по мере необходимости. Спутники GPS способны передвигаться по орбитам, заполняя бреши в системе (если один из них вышел из строя). Важным элементом спутника являются атомные часы, рубидиевые и цезиевые, по четыре на каждом.

Орбиты спутников располагаются примерно между 60 градусами северной и южной широты. Этим обеспечивается устойчивый прием сигнала от нескольких спутников повсеместно в любое время. "Увидеть"спутники можно даже на полюсах, правда, они не будут пролетать прямо над головой.

Наземная часть Системы GPS состоит из 4 станций слежения, расположенных на тропических островах. Они отслеживают видимые спутники и передают данные на Главную станцию управления и контроля на авиабазе в Колорадо-Спрингс для обработки на сложных компьютерных программных моделях. Эти наборы данных называются эфемеридами. Через наземные станции данные передаются обратно на спутники, а затем спутник передает их приемникам GPS.

Определение местоположения GPS приемника основано на измерении задержки прохождения радиосигнала от нескольких спутников и вычисления на основе этих измерений географических координат и высоты над уровнем моря.

Сигнал каждого спутника содержит псевдослучайный код (PRN - PseudoRandom Number code), эфемериды (ephimeris) и альманах (almanach).

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.

В век цифровых технологий мы с вами начинаем отказываться от обычных компасов, переходя на совершенно новые технологии. Такими технологиями сейчас являются навигаторы. Они вам и дорогу проложат, и запомнят ваш выбор, и подскажут где пробки, в общем, куча полезного. Но зачастую владельцы не знают, как работают эти приборы. Некоторые говорят — что это спутниковый сигнал, другие что сотовый, третьи вообще — что он сам позиционируется на месте! Но где же правда, как работает автомобильный (или какой либо другой) навигатор? Давайте разбираться …

Что хочется отметить, навигаторы это совершенно независимые устройства, работают автономно! ДА в некоторые из них может быть встроена сим карта, то есть позиционирование по сотовым вышкам, но это в качестве исключения, нежели в общей практике! Навигатор работает совершенно по другому принципу.

Техническая составляющая

Итак, прежде чем определять — как он работает, давайте вспомним, из чего же он состоит:

Собственно это «печатная» или еще называют «материнская плата» навигатора, которая заключается в корпус. Именно она «сердце» любого устройства, на ней устанавливается процессор, память и собственно сам приемник сигналов, GPS модуль (про это чуть позже).
Экран. Сейчас они практически все сенсорные, раньше зачастую встречались и обычные. Они строятся по TFT или IPS технологиям. Нужно отметить вторая технология позволяет повысить удобство от пользование навигатором, потому как на ней менее проявляются блики, также объекты более четкие и яркие. Всем советую брать именно с IPS матрицей. Хотя сейчас и TFT дисплеи покрывают антибликовым покрытием. Дисплей соединяется с «материнской платой» при помощи специальных шлейфов.
Аккумулятор. Также необходим, по сути, он мало чем отличается от телефонных или планшетных батарей. Позволяет работать устройству автономно, не зависимо от источников питания (электрическая цепь дома или автомобиля). Чем больше батарея, тем дольше он может работать, ведь расход энергии при позиционировании действительно большой.
Корпус. Хочется заострить на нем внимание. Ведь он реально важная составляющая. Раньше они делались только из пластика и были достаточно хлипкими, сейчас же все чаще встречаются версии с защищенным корпусом, он прорезиненный, такие навигаторы не бояться влаги, а некоторые даже могут погружаться в воду. Так что если вы занимаетесь экстремальными видами спорта, в том числе и авто. То вам нужно выбирать именно защищенный корпус.

Если подвести итог навигатор будь то автомобильный или обычный, по сути это маленький компьютер, зачастую по своим функциям похож на планшетный ПК.

Как работает электроника навигатора?

Все что я перечислил сверху, это всего лишь физическая составляющая или как говорят программисты на своем сленге «ЖЕЛЕЗО», без программ оно работать не будет.

Чтобы заставить ЖЕЛЕЗО издавать хоть какие-то сигналы на него устанавливают BIOS , он то и начинает заставлять работать все вместе – материнскую плату, GPS датчик, дисплей, аккумулятор, память, процессор.

Далее на него уже устанавливается операционная система . Сейчас самые популярные это Windows CE и Android, причем вторая система активно вытесняет первую из-за своей гибкости, стабильности и быстрой работы. Однако существуют и другие разработчики со своими системами, например GARMIN и Tom Tom, у них свои «операционки» и оболочки. Все эти системы специально адаптированы под сенсорный монитор, то есть здесь присутствует .

Ну все, поставили мы скажем — Android на свое «железо», но как он дальше будет работать? Как позиционировать?

Теперь нам нужно установить так называемую рабочую программу , сейчас их также десятки, самые распространенные в России, это конечно же Navitel, а также свои навигационные программы от поисковиков Яндекс и Google. Вообще если «порыть» можно найти не менее 10 программ, которые можно установить на свой навигатор.

Программа сама по себе начинает взаимодействовать с GPS модулем и определяет точку по координатам на мониторе вашего навигатора. Но вот без карт это бесполезно. Поэтому еще одной важной составляющей являются карты , которые как бы подкладываются в программу.

Как работают карты?

Навигатор как я написал выше, определяет координаты, в которых вы находитесь – долгота, ширина и высота. Если карт у вас в навигаторе нет, то на просто белом или черном дисплее вы будете видеть точку, возможно, будут указываться ваши координаты. Такая информация практически бесполезна. Подкладываются электронные карты, они также жестко привязаны к координатам, поэтому, когда навигатор определил место положения, то точка сопоставляется с местом на карте. Таким образом, вы видите свое местоположение.

Карты постоянно совершенствуются, на них появляются все больше опознавательных знаков, зачастую указаны адреса, улицы, дома, магазины, светофоры, радар-детекторы и прочая полезная информация. Нужно сказать, что это большая работа, и разработчикам постоянно нужно обновляться карты, ведь города и дороги изменяются.

Как работает « GPS» и «ГЛОНАСС»?

Вот мы и подошли к самому интересному, а именно к работе самого приемника. Чтобы узнать координаты, он отсылает через встроенную антенну, специальный запрос в Глобальную Систему Позиционирования (Global Position System или просто GPS), у которой на орбите нашей планеты есть группировка спутников. Дальше он получает ответ в зашифрованном виде, ответ с координатами, ответ передается навигационной программе, которая определяет место положения.

Для точности определения координат, и для корректной работы нужно как минимум связь с 4 спутниками, если их меньше, то программа может автоматически не заработать! Если на небе облака и тучи, то видимость спутников категорически падает. Также они практически не видны в зданиях, туннелях метро и других подземных частях.

GPS – это американская система позиционирования, однако Россия сейчас на данный момент разработала и успешно применяет свою альтернативную группировку спутников, которая получила название «ГЛОНАСС», да пока там спутников меньше, и работоспособность системы немного «плавает», но каждый год на орбиту выводятся новые и новые элементы стабильность растет год от года. Сейчас уже и не отличить где «GPS», а где «ГЛОНАСС».

В свою очередь навигаторы, будь то автомобильный или просто переносимый стационарный могут автоматически переключаться между системами позиционирования. Также доступен и ручной режим. В планах правительства России, сделать все современные автомобили оснащенными системой «ЭРА ГЛОНАСС».

Про сотовые вышки или нужен ли интернет?

Как вы, наверное, уже поняли навигатору не нужно интернет соединения ВООБЩЕ! Поэтому высказывания – «если нет интернета, нет и позиционирования» – МЯГКО СКАЗАТЬ ОШИБОЧНЫ! Навигационные системы работают на прямую, со спутниками и сотовые вышки им совершенно не нужны.

Но откуда же пошел такой миф? Все просто, виноваты в этом сотовые телефоны и первые навигационные системы от поисковиков (Яндекс Google). Именно они, в начале своего пути, позиционировали по расположению точки между базовыми станциями. То есть человек с телефоном запускал программу, она автоматически опрашивала сотовые вышки и они примерно, показывали ваше местоположение, погрешность была огромной, лично я сам помню до 2 километров, особенно в тех местах, где не было достаточно сотовых вышек (интернета). ДА и такое позиционирование было очень медленным, стояло выехать за город, сигнал терялся, интернет становился вообще «ниже плинтуса» и программа зависала. Проблема была еще и в том что вашему гаджету нужно было тянуть карты из интернета в режиме онлайн!

Сейчас совершенно другая ситуация, поисковики научили свои программы, корректно работать с GPS модулями:

Появилась возможность позиционирования через спутники, а не только через базовые станции. Есть и гибридный режим – спутники + вышки.
Можно выкачать карту вашей местности (города, села области и т.д.), что не дает не нужного расхода интернета.
Позиционирование очень точное, с точностью до метра.

Таким образом – ИНТЕРНЕТ для навигатора, даже в телефоне НЕ НУЖЕН! Вам достаточно включить GPS модуль, выкачать карты и пользоваться.

НА этом у меня все, читайте наш АВТОБЛОГ.

GPS - это аббревиатура, которая с английского расшифровывается, как Global Positioning System, что в переводе означает - глобальная система определения местоположения. Другими словами, это спутниковая навигационная система, которая может позволить определить точное местоположения, вплоть до нескольких метров, какого либо объекта (человека, автомобиля, корабля и т.д.) на карте. Было ли Вам хоть когда-то интересно, как работает навигатор в телефоне, например, или на подводной лодке? Ведь принцип работы один и тот же. Если да, то читайте дальше, ведь сейчас мы поговорим о том, как работает навигатор, и что представляют из себя основные принципы его работы, в чем они заключаются.

Где сегодня применяются GPS-навигаторы

На самом деле, проще перечислить отрасли, где навигаторы не используются. С большим успехом навигаторы применяются среди всех любителей пешего, водного, горного и лыжного туризма. Многие охотники уже давным-давно обзавелись навигаторами, равно, как и велосипедисты, автолюбители и конечно же рыболовы. Что уж говорить о военной отрасли? Все корабли, самолеты и другая военная техника, оснащена новейшими навигаторами. Ведь GPS навигатор не только показывает окружающую местность, но и способен "рассказать", с какой скоростью следует двигаться, чтобы достигнуть точки маршрута и другие, очень важные детали.

Как работает GPS-навигатор

Мы не будем вникать в дебри физики и механики, а дадим Вам лишь самые основные знания о принципах работы GPS-навигатора.

GPS-система была разработана аккурат в то самое время, как только человечество запустило искусственные спутники в космос. Сама система GPS по сути, работает измеряя время, за которое радиосигнал способен дойти от спутника до объекта на Земле. Затем, по времени, автоматически вычисляется и само расстояние. Для работы GPS системы нужно, как минимум, три спутника. Что касается максимума, то тут их число может доходить до десятки. Таким образом, используя информацию, полученную от трех спутников, GPS-навигатор показывает местоположение на карте, точные координаты, вплоть до метра. А при использовании ещё и четвертого искусственного спутника, навигатор покажет даже высоту над уровнем моря. Поэтому, получается так, что GPS-навигатор - это специальный прибор, который принимает сигналы от спутников, находящихся в космосе, и перерабатывает эти сигналы в информацию.

Основные виды GPS-навигаторов

портативные навигаторы;
компьютеры и смартфоны со специально встроенным GPS-модулем;
автомобильные навигаторы;
внешние GPS-приемники, разработанные для подключения к смартфонам, ноутбукам и КПК.

Интересно то, что использование навигатора абсолютно законно и не требует никаких лицензий. Таким образом, GPS-навигатор можно использовать в любом месте для определения своих географических координат.

Очень надеемся, что наша статья подарила Вам новые знания и Вы хоть примерно, но поняли, как работает GPS-навигатор.