Глобальна система позиціонування – Global Positioning System – з'явилася у 50-ті завдяки запуску супутника. Коли перший радянський супутник вийшов орбіту, американці звернули увагу: при віддаленні він поступово змінює частоту сигналу. Вчені проаналізували дані та зрозуміли, що супутниковий сигнал дозволяє точно визначити координати об'єктів на землі, а також швидкість їхнього пересування. Першими систему GPS взяли на озброєння військові: Міністерство оборони запустило супутникову навігацію у своїх цілях, але вже за кілька років вона стала доступна цивільним.

Наразі на навколоземній орбіті знаходяться 24 супутники, які передають сигнали прив'язки. Кількість супутників періодично змінюється, але завжди залишається достатньою, щоб підтримувати безперебійну роботу Global Positioning System. На випадок форс-мажору передбачено запасні супутники, і кожне десятиліття на орбіту виходять нові, модернізовані космічні апарати, тому що ніщо не повинно порушити режим роботи GPS.

Супутники обертаються по шести орбітах, утворюючи взаємозалежну мережу. Нею керують спеціальні станції GPS, які розташовані у тропіках, але пов'язані з координаційним центром у Сполучених Штатах. Завдяки цій мережі ви можете дізнатися точні координати людини, машини або літака зі швидкістю проходження сигналу від супутників, тобто миттєво, а точність показань не залежить від погодних умов та часу доби. При цьому саме по собі використання Global Positioning System - безкоштовне, і єдине, що потрібно, щоб користуватися цією навігаційною системою - навігатор або інший пристрій, що підтримує функцію джипіес.

Принцип роботи GPS

В основі технології – простий навігаційний принцип маркерних об'єктів, який використовувався задовго до GPS. Маркерний об'єкт – це орієнтир, координати якого точно відомі. Для визначення координат об'єкта потрібно знати відстань від нього до маркерного об'єкта, тоді можна провести на карті лінії у бік маркерів від можливого розташування: точка перетину цих ліній і буде координатами.

Супутники на навколоземній орбіті грають у GPS роль маркерних об'єктів. Вони швидко обертаються, але їхнє місце постійно відстежується, а в кожному навігаторі є приймач, налаштований на потрібну частоту. Супутники надсилають сигнали, в яких закодовано великий обсяг інформації, включаючи точний час. Дані точного часу – одні з найважливіших визначення географічних координат: орієнтуючись на різницю між віддачею і прийомом радіосигналу, супутники обчислюють відстань між собою і навігатором.

Як працює GPS у смартфонах

Навігатори – один із найбільш затребуваних товарів на ринку гаджетів, за популярністю їх обганяють лише смартфони. Але й у смартфони виробники вбудовують чіпи GPS, щоб пристрій міг виконувати функції навігатора. Однак тут користувача може чатувати пастка, тому що в гонитві за прибутком виробники допускають навмисні або випадкові неточності в описі свого товару, дозволяючи покупцям переплутати технології GPS та AGPS.

Джіпіес – безкоштовна навігаційна система високої точності. Підписки на неї немає і не може бути, тому що американці дозволяють користуватися своїми супутниками для навігації безоплатно. Власники смартфонів якщо і оплачують, то лише програми чи карти. У приймачів GPS є невеликі мінуси: вони працюють лише на вулиці, а через погану погоду можуть виникнути проблеми з прийомом сигналу від супутника, але ці недоліки вирішили за допомогою технології A-GPS (не плутати з AGPS). Суть у тому, що сигнал від приймача перенаправляють на сервер, де міститься вся інформація про становище супутників, тому труднощів із прийомом сигналу немає. A-GPS використовують усі сучасні автомобільні навігатори.

Але існує також стільникова навігація AGPS – вона працює лише у зоні покриття стільникової мережіта визначає місце розташування з точністю до 500 м. Вона менш точна в порівнянні з GPS, дає загальне уявлення про місце, де ви знаходитесь, зате пропонує супутникову картуоколиць. Важливо, щоб було підключено послугу мобільного інтернету, а на рахунку залишалися гроші. Із сервісом AGPS працюють Google Maps. Найчастіше можливостей стільникової навігації достатньо, але її все одно не варто плутати з точною та безкоштовною системою GPS.

Види GPS-пристроїв

Найпростіший навігаційний пристрій – зовнішній приймач. Він звертається до супутників і приймає від них сигнал, але щоб ви могли скористатися інформацією, приймач потрібно підключити до іншого пристрою - наприклад, смартфона або ноутбука, благо, він сумісний з усіма затребуваними гаджетами та програмами. У крайньому випадку вам знадобиться картка. Приймачі GPS використовують пішохідні туристи: пристрій недорогий, а для розшифровки інформації, яку він приймає, можна користуватись навіть звичайною туристичною картою місцевості. Потрібно лише, щоб на неї було накладено навігаційну сітку.

Але найзатребуваніший сьогодні GPS-пристрій – це автомобільний навігатор. Він набагато складніший і функціональніший за приймач: навігатор більше схожий на зменшену версію комп'ютера. Весь необхідний софт вже встановлено виробником, операційна системазакрита. До навігації додають багато додаткових функцій, включаючи вихід до Інтернету.

Окремий клас пристроїв – смартфони із вбудованими приймачами GPS. Не плутайте їх із моделями, що використовують стільникову навігацію! Система працює на смартфонах не так гладко, як на самостійних пристроях. Не всі моделі дозволяють поставити повноцінний навігаційний софт, а якщо користуватися онлайн-рішеннями, то функція стане недоступною при відключенні інтернету, і тоді зникне одна з переваг технології: постійний доступ. Однак смартфони з супутниковою навігацією підходять для пішоходів - зручно орієнтуватися і дані точні, тому ви не заблукаєте навіть у непрохідній частіше.

Почнемо з того, що GPS чи Global Positioning System є глобальною системою позиціонування. Якщо сказати дуже просто, то дана система є віртуальною картою, за допомогою якої користувач може визначити своє місцезнаходження. Варто зазначити, що названа система не має нічого спільного з GPRS (General Packet Radio Service), оскільки остання являє собою так звану надбудову GSM для пакетної передачі даних для доступу до мобільного Інтернету.

Якщо все ж таки повернутися до технології GPS, то нею користуються не тільки автомобілісти, як багато хто думає. Сфера використання системи GPSнабагато ширше. Наприклад, вона дуже популярна серед мандрівників, мисливців, рибалок та інших людей, які віддають перевагу активному відпочинку та яким час від часу потрібна інформація про власне знаходження або місцезнаходження тієї чи іншої локації. Крім того, якщо необхідна інформація щодо швидкості пересування транспортного засобу та орієнтовного часу прибуття до пункту призначення, GPS може стати незамінним засобом.

Зазначимо, що приймачі GPS відрізняються швидкістю, з якою вони з моменту включення можуть обчислити координати, а також чутливістю і точністю позиціонування. Всі ці параметри залежать від чіпсету, який має GPS-приймач. На ринку представлені чіпсети для GPS-пристроїв від цілого ряду виробників, однак, найбільш затребуваними вважаються чіпсети SiRfstarIII, які виробляє компанія SiRf Technology. Приймачі, в оснащення яких входить чіпсет SiRfstarIII, демонструють короткий час так званого холодного старту, коли навігаційною системою не користувалися тривалий час, воно налічує пару секунд. До того ж, ці чіпсети дають можливість прийому сигналів відразу від 20 супутників. Більш того, GPS-приймачі з чіпсетами SiRfstarIII вважаються найчутливішими і мають високоточну здатність визначення координат.

У чому полягає різниця між GPS і A-GPS?

Для початку варто згадати про те, що в технічні специфікаціїсмартфонів фігурує інформація про різні модулі. Якщо в одних мова йдепро GPS-модуль, то в інших – про A-GPS. Та в чому ж їхня відмінність? Якщо в обладнання пристрою входить звичайний GPS-приймач, то в ході холодного старту (що це таке - читайте вище) пошук може затягтися, оскільки навігатор не може швидко знайти супутник, причому це може тривати не одну хвилину. Причина тривалого пошуку супутника GPS-навігатором проста – відсутність інформації про фактичне розташування супутника.

Якщо у пристрої застосовано технологію A-GPS, то необхідна інформація в оперативному режимі надходить за допомогою мережі GPRS, 3G або LTE (4G) (трафік не перевищує 12 Кб). За своєю суттю, A-GPS – це програмна надбудова для приймача GPS, за допомогою якої значною мірою може бути скорочено час пошуку супутника в рамках холодного старту. Як було зазначено, прискорення досягається переважно за рахунок альтернативних каналів зв'язку. За великим рахунком, щоб технологія A-GPS функціонувала, потрібен канал зв'язку з віддаленим сервером, від якого надходить необхідна GPS-приймача інформація. Якщо повернутися до мобільних апаратів, то в їхньому випадку це Інтернет-з'єднання. стільникового зв'язкуабо за допомогою Wi-Fi.

Зазначимо, що надбудова A-GPS має як переваги, так і недоліки. Якщо почати з переваг, варто відзначити дуже швидке визначення координат безпосередньо після включення. З іншого боку, технологія посилює чутливість прийому слабкого сигналу у про мертвих зонах – тунелях, у приміщенні, в долинах тощо. Тим не менш, суттєвим мінусом в A-GPS неможливість працювати там, де немає покриття мережі. Крім того, застосування A-GPS не може бути абсолютно безкоштовним, як, наприклад, GPS. Це обумовлено споживанням інтернет-трафіку надбудовою A-GPS, які необхідно оплачувати залежно від тарифікації конкретного інтернет-провайдера.

A-GPS (англ. Assisted GPS) - технологія, яка дозволяє прискорити так званий холодний старт приймача GPS-сигналів. Прискорення надання необхідної інформації про місцезнаходження здійснюється за рахунок використання інших каналів зв'язку. Ця системанайчастіше використовується у смартфонах та стільникових телефонах, які мають вбудований чіп приймача сигналів GPS.

Сучасні смартфони мають великі дисплеї, які дозволяють відображати будь-яку графічну інформацію, а зокрема географічні карти, чудовій якості. Це дозволяє користувачеві легко вирішувати, як бізнес-завдання, так і отримувати інформацію для особистих потреб або бачити інформацію розважального характеру.

У Європі користувачі GPS часто плутають її з LBS-service. LBS – це ряд розважальних та інформаційних послуг, що базуються на місцезнаходження абонента мережі стільникового зв'язку. Для надання подібних послуг використання технології GPS або A-GPS зовсім не є обов'язковим. Розташування абонента обчислюється з точністю до 50 - 100 метрів за допомогою вимірювання рівня сигналу від базових станцій GSM плюс за допомогою сигналів точок доступу до мережі інтернет технології Wi-Fiдо яких підключається гаджет абонента.

Як працює A-GPS:

Для функціонування системи A-GPS необхідно мати додатковий канал зв'язку, яким інформація з віддаленого серверазможе швидко потрапити на вхід приймача. Мобільні пристрої(Смартфони, телефони) найчастіше використовують для цього канали стільникового зв'язку. Якщо телефон знаходиться в зоні дії стільникової мережі та має доступ до інтернету – система A-GPSактивується автоматично.

Приблизне розташування:

Щоб прискорити обробку даних про місцезнаходження система A-GPSобмежує область пошуку супутникових сигналів, визначаючи спочатку приблизне розташування. Мобільні телефони дозволяють його обчислити на базових станціях оператора зв'язку GSM. Точність обчислень залежить від того, як багато сигналів різних базових станцій вловлює телефон. Найбільша щільність установки базових станцій зазвичай спостерігається у центрах міст. У цих місцях точність вимірювання становища сягає 200 – 500 метрів. На околицях міст та в малонаселених пунктах точність виміру становить лише 1500 – 2000 метрів.

Технологією GPS користуються не лише автолюбителі та таксисти. Вона також популярна серед любителів подорожувати на природі, рибалок і просто людей, які ведуть активний спосіб життя і постійно ходять/їздять туди-сюди. Якщо комусь необхідно дізнатися, де він знаходиться, де розташована необхідна йому локація, з якою швидкістю він рухаєтеся і коли досягне мети, GPS прийде на допомогу.

Причина широкої популярності цієї технології полягає в наступному:

• зона дії покриває всю земну кулю;
• технологія використовується не тільки в дорогих захищених GPS-трекерах, а й у порівняно дешевих GPS-навігаторах для автомобілів та навіть у смартфонах;
• за користування GPS не потрібно платити.

Докладніше про те, що таке GPS

GPS - скорочення від англійського поняття Global Positioning System, яке російською перекладається як «глобальна система позиціонування». Цей проект був задуманий і реалізований військовим відомством США виключно у військових цілях, але згодом став широко використовуватися і для цивільних потреб.

Основою системи GPS є 24 навігаційні супутники NAVSTAR, що становлять єдину мережу і розташовані на орбіті Землі таким чином, щоб з будь-якої точки земної кулі можна було отримати доступ як мінімум до 4 супутників.

Працездатність глобальної системи позиціонування контролюється із Землі станціями спостереження, що знаходяться на Гавайських островах, у місті Колорадо-Спрінгс (штат Колорадо), в атоле Кваджалейн та на островах Вознесіння та Дієго-Гарсія. Вся інформація, зібрана цими станціями, записується, а потім передається на командний пункт, розташований на військовій базі ВПС США «Шрайвер» (штат Колорадо). Тут проводиться коригування навігаційної інформації та орбіт супутників.

Обчислення координат GPS-трекера відбувається за таким принципом. Від кожного навігаційного супутника до приймача, що знаходиться в їх зоні доступу, проходить радіосигнал. Затримка проходження цього сигналу вимірюється, і основі цих вимірів обчислюється відстань кожного супутника. Місцезнаходження приймача обчислюється на основі вимірювання відстані від нього до всіх доступних супутників (в геодезії цей метод називається тріангуляція), координати яких відомі і містяться в сигналах, що передаються ними.

GPS-приймач здатний не тільки визначати своє місце розташування, але й обчислювати швидкість руху, час, який потрібно витратити, щоб досягти призначеного місця, та показувати напрямок. Але це вже стосується можливостей не стільки самої системи GPS, скільки програмного забезпеченнянавігатора.

Про історію GPS та навігаційних супутників

Ідеєю створення системи супутникової навігації американці спалахнули в далеких 1950-х, коли в СРСР був запущений перший штучний супутникЗемлі. У 1973-му була запущена програма DNSS, яка пізніше була перейменована на Navstar-GPS, а потім просто в GPS. Перший супутник (тестовий) на орбіту було виведено 1974 року.

Після виведення на орбіту першого радянського навігаційного супутника ГЛОНАСС (Глобальна навігаційна супутникова система) в 1982 конгрес США виділив американським військовим кошти, щоб прискорити роботу. Перший робочий супутник GPS був запущений у лютому 1978 року, а функціонуватиме повну силусистема почала наприкінці 1993-го, коли свої місця на орбіті Землі зайняли всі 24 супутники.

Кожен навігаційний супутник важить близько 900-1000 кг, а в довжину з розкритими сонячними батареямисягає 5 метрів. Середній термін служби супутника – 10 років. Після закінчення цього терміну на зміну супутникові, що виробив свій ресурс, виводиться новий.

Про GPS-приймачі

Швидкість обчислення координат при включенні приймача, його чутливість та точність позиціонування визначаються чіпсетом, яким він оснащений. Чіпсети для GPS-пристроїв виготовляють кілька виробників, але найпоширенішим є SiRFstarIIIвід компанії SiRf Technology.

Приймачі з чіпсетом SiRfstarIII відрізняються коротким часом холодного старту (кілька секунд) і можуть приймати сигнали одночасно від 20 супутників. Вони дуже чутливі та дозволяють визначати координати з високою точністю.

У чому різниця між GPS та A-GPS

У списку характеристик одних смартфонів зазначається наявність GPS-модуля, інших – A-GPS. Чим відрізняються ці модулі?

Пристрій із звичайним GPS-приймачем при холодному старті (коли навігаційною системою довго не користувалися) супутники може шукати довго - час очікування часом досягає 10 і більше хвилин. Це пояснюється тим, що GPS-приймач шукає супутники, не маючи інформації про їхнє розташування.

При використанні A-GPS пристрій відразу ж отримує частину необхідної інформаціїза допомогою мережі GPRS/3G (трафік не більше 10 КБ). Таким чином, A-GPS є програмною надбудовою над GPS-приймачем, яка значно зменшує час пошуку супутників при холодному старті. Крім того, ця надбудова дозволяє збільшити точність визначення місцезнаходження у зонах із слабким сигналом від супутників.

Є, однак, A-GPS має один невеликий мінус. На відміну від GPS, користуватися якою можна абсолютно безкоштовно, A-GPS доводиться оплачувати згідно з встановленим вашим провайдером тарифом, оскільки вона споживає інтернет-трафік (нехай і незначний).

Як нерідко буває із високотехнологічними проектами, ініціаторами розробки та реалізації системи GPS (Global Positioning System – система глобального позиціонування) стали військові. Проект супутникової мережі для визначення координат у режимі реального часу в будь-якій точці земної кулі був названий Navstar (Navigation system with timing and ranging - навігаційна система визначення часу та дальності), тоді як абревіатура GPS з'явилася пізніше, коли система стала використовуватися не тільки в оборонних, а й у цивільних цілях.

Перші кроки з розгортання навігаційної мережі були зроблені в середині сімдесятих, комерційна експлуатація системи в сьогоднішньому вигляді почалася з 1995 року. На даний момент у роботі знаходяться 28 супутників, рівномірно розподілених по орбітах з висотою 20350 км (для повнофункціональної роботи достатньо 24 супутників).

Дещо забігаючи вперед, скажу, що справді ключовим моментом в історії GPS стало рішення президента США про скасування з 1 травня 2000 режиму так званого селективного доступу (SA - selective availability) - похибки, що штучно вноситься в супутникові сигнали для неточної роботи цивільних GPS-приймачів . З цього моменту аматорський термінал може визначати координати з точністю кілька метрів (раніше похибка становила десятки метрів)! На рис.1 представлені помилки в навігації до та після відключення режиму селективного доступу (дані).

Спробуємо розібратися в загальних рисах, як влаштована система глобального позиціонування, а потім торкнемося ряду аспектів користувача. Розгляд почнемо з принципу визначення дальності, що лежить в основі роботи космічної навігаційної системи.

Алгоритм виміру відстані від точки спостереження до супутника.

Дальнометрія заснована на обчисленні відстані за тимчасовою затримкою поширення радіосигналу від супутника до приймача. Якщо знати час поширення радіосигналу, то пройдений ним шлях легко вирахувати, просто помноживши час на швидкість світла.

Кожен супутник системи GPS безперервно генерує радіохвилі двох частот - L1=1575.42МГц та L2=1227.60МГц. Потужність передавача становить 50 і 8 Ватт відповідно. Навігаційний сигнал є фазовоманіпульованим псевдовипадковим кодом PRN (Pseudo Random Number code). PRN буває двох типів: перший, C/A-код (Coarse Acquisition code - грубий код) використовується в цивільних приймачах, другий Р-код (Precision code - точний код), використовується у військових цілях, а також іноді для вирішення завдань геодезії та картографії. Частота L1 модулюється як С/А, і Р-кодом, частота L2 існує лише передачі Р-коду. Крім описаних, існує ще й Y-код, що є зашифрованим Р-кодом (у воєнний час система шифрування може змінюватися).

Період повторення коду досить великий (наприклад, для P-коду він дорівнює 267 дням). Кожен GPS-приймач має власний генератор, що працює на тій же частоті і модулюючий сигнал за тим самим законом, що і супутниковий генератор. Таким чином, за часом затримки між однаковими ділянками коду, прийнятого з супутника і згенерованого самостійно, можна обчислити час розповсюдження сигналу, а отже відстань до супутника.

Однією з основних технічних складностей описаного вище методу є синхронізація годинника на супутнику і в приймачі. Навіть мізерна за нормами похибка може призвести до величезної помилки у визначенні відстані. Кожен супутник несе на борту високоточний атомний годинник. Зрозуміло, що встановлювати подібну штуку у кожен приймач неможливо. Тому для корекції помилок у визначенні координат через похибки вбудованих у приймач годинника використовується деяка надмірність у даних, необхідних для однозначної прив'язки до місцевості (детальніше про це трохи пізніше).

Крім самих навігаційних сигналів, супутник безперервно передає різноманітну службову інформацію. Приймач отримує, наприклад, ефемериди (точні дані про орбіту супутника), прогноз затримки поширення радіосигналу в іоносфері (так як швидкість світла змінюється при проходженні різних шарів атмосфери), а також відомості про працездатність супутника (так званих "альманах", що містить оновлювані2). хвилин відомості про стан та орбіти всіх супутників). Ці дані передаються зі швидкістю 50 біт/с частотах L1 або L2.

Загальні принципи визначення координат за допомогою GPS.

Основою ідеї визначення координат GPS-приймача є обчислення відстані від нього до декількох супутників, розташування яких вважається відомим (ці дані містяться у прийнятому з супутника альманаху). У геодезії метод обчислення положення об'єкта з вимірювання його віддаленості від точок із заданими координатами називається трилатерацією. Рис2.

Якщо відома відстань А до одного супутника, координати приймача визначити не можна (він може знаходиться в будь-якій точці сфери радіусом А, описаної навколо супутника). Нехай відома віддаленість приймача від другого супутника. У цьому випадку визначення координат також неможливо - об'єкт знаходиться десь на колі (вона показана синім кольором на рис.2), яка є перетином двох сфер. Відстань до третього супутника скорочує невизначеність в координатах до двох точок (позначені двома жирними синіми точками на рис.2). Цього вже достатньо для однозначного визначення координат - справа в тому, що з двох можливих точок розташування приймача лише одна знаходиться на поверхні Землі (або в безпосередній близько від неї), а друга, помилкова, виявляється або глибоко всередині Землі, або дуже високо над її поверхнею. Таким чином, теоретично для тривимірної навігації достатньо знати відстані від приймача до трьох супутників.

Однак у житті все не так просто. Наведені вище міркування були зроблені для випадку коли відстані від точки спостереження до супутників відомі з абсолютною точністю. Зрозуміло, хоч би як витончувалися інженери, деяка похибка завжди має місце (хоча б за вказаною в попередньому розділі неточною синхронізацією годинника приймача і супутника, залежності швидкості світла від стану атмосфери тощо). Тому визначення тривимірних координат приймача залучаються не три, а мінімум чотири супутника.

Отримавши сигнал від чотирьох (або більше) супутників, приймач шукає точку перетину відповідних сфер. Якщо такої точки немає, процесор приймача починає методом послідовних наближень коригувати свій годинник до тих пір, поки не досягне перетину всіх сфер в одній точці.

Слід зазначити, що точність визначення координат пов'язана не тільки з прецизійним розрахунком відстані від приймача до супутників, але і з величиною похибки місця розташування самих супутників. Для контролю орбіт та координат супутників існують чотири наземні станції стеження, системи зв'язку та центр управління, підконтрольні Міністерству Оборони США. Станції стеження постійно ведуть спостереження всіма супутниками системи і передають дані про їхні орбіти до центру управління, де обчислюються уточнені елементи траєкторій і поправки супутникових годин. Зазначені параметри вносяться в альманах і передаються на супутники, а ті, у свою чергу, надсилають цю інформацію всім приймачам.

Крім перерахованих, існує ще маса спеціальних систем, Що збільшують точність навігації, - наприклад, особливі схеми обробки сигналу знижують помилки від інтерференції (взаємодії прямого супутникового сигналу з відображеним, наприклад, від будівель). Ми не заглиблюватимемося особливо функціонування цих пристроїв, щоб надмірно не ускладнювати текст.

Після скасування описаного вище режиму селективного доступу цивільні приймачі "прив'язуються до місцевості" з похибкою 3-5 метрів (висота визначається з точністю близько 10 метрів). Наведені цифри відповідають одночасному прийому сигналу з 6-8 супутників (більшість сучасних апаратів мають 12-канальний приймач, що дозволяє одночасно обробляти інформацію від 12 супутників).

Якісно зменшити помилку (до кількох сантиметрів) у вимірі координат дозволяє режим так званої диференціальної корекції (DGPS – Differential GPS). Диференціальний режим полягає у використанні двох приймачів - один нерухомо знаходиться в точці з відомими координатами і називається базовим, а другий, як і раніше, є мобільним. Дані, отримані базовим приймачем, використовуються корекції інформації, зібраної пересувним апаратом. Корекція може здійснюватися як у режимі реального часу, так і при "оффлайновій" обробці даних, наприклад, на комп'ютері.

Зазвичай як базовий використовується професійний приймач, який належить будь-якій компанії, що спеціалізується на наданні послуг навігації або геодезією, що займається. Наприклад, у лютому 1998 року неподалік Санкт-Петербурга компанія "НавГеоКом" встановила першу в Росії наземну станцію диференціального GPS. Потужність передавача станції – 100 Ватт (частота 298,5 кГц), що дозволяє користуватися DGPS при віддаленні від станції на відстані до 300 км морем і до 150 км суходолом. Крім базових наземних приймачів, для диференціальної корекції GPS-даних можна використовувати супутникову систему диференціального сервісу компанії OmniStar. Дані для коригування передаються з кількох геостаціонарних супутників компанії.

Слід зазначити, що основними замовниками диференціальної корекції є геодезичні та топографічні служби – для приватного користувача DGPS не цікавить через високу вартість (пакет послуг OmniStar на території Європи коштує понад 1500 доларів на рік) та громіздкості обладнання. Та й навряд чи у повсякденному житті виникають ситуації, коли треба знати свої абсолютні географічні координати з похибкою 10-30 см.

На закінчення частини, що оповідає про "теоретичні" аспекти функціонування GPS, скажу, що Росія і у випадку з космічною навігацією пішла своїм шляхом і розвиває власну систему ГЛОНАСС (Глобальна навігаційна Супутникова система). Але через відсутність належних інвестицій нині на орбіті перебувають лише сім супутників із двадцяти чотирьох, необхідні нормального функціонування системи…

Короткі суб'єктивні нотатки користувача GPS.

Так уже вийшло, що про можливість визначати своє місцезнаходження за допомогою приладчика, що носиться розмірами з стільниковий телефон, я дізнався року в дев'яносто сьомому з якогось журналу. Однак чудові перспективи, намальовані авторами статті, були безжально розбиті заявленою в тексті ціною навігаційного апарату майже 400 доларів!

Років через півтора (у серпні 1998) доля занесла мене до маленької спортивної крамнички в американському місті Бостон. Якого ж було моє здивування та радість, коли на одній із вітрин я випадково помітив кілька різних навігаторів, найдорожчий з яких коштував 250 доларів (прості моделі пропонувалися за $99). Звичайно, піти з магазину без приладу я вже не міг, тому почав катувати продавців про характеристики, переваги та недоліки кожної моделі. Нічого зрозумілого від них я не почув (і аж ніяк не через те, що погано знаю англійську), тож довелося розумітися на всьому самому. І в результаті, як це нерідко буває, була придбана найпросунутіша і найдорожча модель - Garmin GPS II+, а також спеціальний чохол до неї та шнур для живлення від гнізда прикурювача автомобіля. У магазині було ще два аксесуари для тепер мого апарату - пристрій для кріплення навігатора на велосипедному кермі і шнур для з'єднання з РС. Останній я довго крутив у руках, але, зрештою, все ж таки вирішив не купувати через чималу ціну (трохи більше 30 доларів). Як потім виявилося, шнур я не купив абсолютно правильно, бо вся взаємодія приладу з комп'ютером зводиться до "вершки" в ЕОМ пройденого маршруту (а також, думаю, координат в режимі реального часу, але щодо цього є певні сумніви), та й то при умови купівлі софту від Garmin. Можливість завантажувати в пристрій карти, на жаль, відсутня.

Давати докладний описсвого приладу я не буду хоча б тому, що його вже знято з виробництва (бажаючі ознайомитися з докладною технічною характеристикоюможуть зробити це). Зауважу лише, що вага навігатора – 255 гр., розміри – 59х127х41 мм. Завдяки своєму трикутному перерізу апарат виключно стійко розташовується на столі або панелі приладів автомобіля (для міцнішої фіксації в комплект входить липучка Velcro). Харчування здійснюється від чотирьох пальчикових батарейокАА (їх вистачає лише на 24 години безперервної роботи) чи зовнішнього джерела. Спробую розповісти про основні можливості мого приладу, які, гадаю, має переважну більшість присутніх на ринку навігаторів.

З першого погляду GPS II+ можна прийняти за мобільний телефон, випущений кілька років тому. Лише придивившись, помічаєш незвичайно товсту антену, величезний дисплей (56х38 мм!) і мала, за телефонними мірками, кількість клавіш.

При включенні приладу починається процес збору інформації з супутників, а на екрані з'являється простенька мультиплікація (земна куля, що обертається). Після початкової ініціалізації (яка у відкритому місці займає кілька хвилин) на екрані з'являється примітивна карта неба з номерами видимих ​​супутників, а поруч - гістограма, що свідчить про рівень сигналу від кожного супутника. Крім того, вказується похибка навігації (в метрах) – чим більше супутників бачить прилад, тим, зрозуміло, точнішим буде визначення координат.

Інтерфейс GPS II+ побудований за принципом сторінок, що "перегортаються" (для цього навіть є спеціальна кнопка PAGE). Вище була описана "сторінка супутників", а крім неї, є "сторінка навігації", "картка", "сторінка повернення", "сторінка меню" та ряд інших. Слід зауважити, що описуваний апарат не русифікований, проте навіть з поганим знанням англійської можна зрозуміти його роботу.

На сторінці навігації відображаються: абсолютні географічні координати, пройдений шлях, миттєва та середня швидкості руху, висота над рівнем моря, час руху та, у верхній частині екрану, електронний компас. Треба сказати, що висота визначається з набагато більшою похибкою, ніж дві горизонтальні координати (щодо цього є навіть спеціальна ремарка в посібнику користувача), що не дозволяє використовувати GPS, наприклад, для визначення висоти парапланеристами. Зате миттєва швидкість обчислюється виключно точно (особливо для об'єктів, що швидко рухаються), що дає можливість використовувати прилад для визначення швидкості снігоходів (спідометри яких мають звичай значно брехати). Можу дати "шкідливу пораду" - взявши напрокат автомобіль, відключіть його спідометр (щоб він нарахував поменше кілометрів - адже оплата найчастіше пропорційна пробігу), а швидкість і пройдену відстань визначайте за GPS (благо він може вести вимірювання як в милях, так і в кілометрах) ).

Середня швидкість руху визначається за дещо дивним алгоритмом - час простою (коли миттєва швидкість дорівнює нулю) у обчисленнях не враховується (логічно, мій погляд, було б просто ділити пройдену відстань загальний час поїздки, але творці GPS II+ керувалися якимось іншими міркуваннями).

Пройдений шлях відображається на карті (пам'яті апарату вистачає кілометрів на 800 - при більшому пробігу автоматично стираються найстаріші мітки), так що при бажанні можна подивитися схему своїх блукань. Масштаб карти змінюється від десятків метрів до сотень кілометрів, що, безперечно, винятково зручно. Саме чудове полягає в тому, що в пам'яті приладу є координати основних населених пунктів усього світу! США, звичайно, представлено докладніше (наприклад, всі райони Бостона присутні на карті з назвами), ніж Росія (тут зазначено розташування лише таких міст як Москва, Тверь, Подільськ тощо). Уявіть, наприклад, що Ви прямуєте з Москви до Бреста. Знаходьте в пам'яті навігатора "Брест", тиснете спеціальну кнопку "GO TO", і на екрані з'являється локальний напрямок Вашого руху; глобальне спрямування на Брест; кількість кілометрів (по прямій, зрозуміло), що залишилася до точки призначення; середня швидкість та розрахунковий час прибуття. І так у будь-якій точці світу – хоч у Чехії, хоч в Австралії, хоч у Таїланді…

Не менш корисною є так звана функція повернення. Пам'ять апарата дозволяє записувати до 500 ключових точок (waypoints). Кожну точку користувач може називати на власний розсуд (наприклад, DOM, DACHA тощо), також передбачені різні піктрограми для відображення інформації на дисплеї. Включивши функцію повернення до точки (будь-який із заздалегідь записаних), власник навігатора отримує ті ж можливості, що і в описаному вище випадку з Брестом (тобто відстань до точки, розрахунковий час прибуття та решта). У мене, наприклад, був такий випадок. Приїхавши до Праги автомобілем і влаштовуючись у готелі, ми з приятелем вирушили до центру міста. Залишивши машину на стоянці, пішли поблукати. Після безцільної тригодинної прогулянки та вечері в ресторані ми зрозуміли, що не пам'ятаємо, де залишили машину. На вулиці ніч, ми - на одній з маленьких вуличок незнайомого міста… На щастя, перш ніж залишити автомобіль, я записав його розташування у навігатор. Тепер же, натиснувши пару кнопок на апараті, я дізнався, що машина коштує за 500 метрів від нас і через 15 хвилин ми вже слухали тиху музику, прямуючи на автомобілі в готель.

Крім руху до записаної мітки по прямій, що не завжди зручно в умовах міста, Garmin пропонує функцію TrackBack - повернення своїм шляхом. Грубо кажучи, крива руху апроксимується рядом прямолінійних ділянок, а в точках зламу ставляться мітки. На кожній прямолінійній ділянці навігатор веде користувача до найближчої мітки, після досягнення її здійснюється автоматичне перемикання на наступну мітку. Винятково зручна функція при їзді автомобілем незнайомою місцевістю (сигнал із супутників крізь будівлі, звичайно, не проходить, тому, щоб отримати дані про свої координати в умовах щільної забудови, доводиться шукати більш-менш відкрите місце).

Я не далі заглиблюватимуся в опис можливостей приладу - повірте, що крім описаних, в ньому є ще маса приємних і потрібних примочок. Одна зміна орієнтації дисплея чого варта – можна використовувати апарат як у горизонтальному (автомобільному), так і у вертикальному (пішохідному) положенні (див. рис.3).

Однією з основних принад GPS для користувача я вважаю відсутність будь-якої плати за користування системою. Купив один раз прилад – і насолоджуйся!

Висновок.

Я думаю, немає потреби перераховувати сфери застосування розглянутої системи глобального позиціонування. GPS-приймачі вбудовують в автомобілі, стільникові телефони і навіть наручний годинник! Нещодавно я зустрів повідомлення про розробку чіпа, що поєднує в собі мініатюрний GPS-приймач і модуль GSM - пристроями на його базі пропонується оснащувати собачі нашийники, щоб господар міг легко виявити пса, що загубився, за допомогою стільникової мережі.

Але в будь-якій бочці меду є ложка дьогтю. У разі в ролі останнього виступають російські закони. Я не буду докладно міркувати про юридичні аспекти використання GPS-навігаторів в Росії (щось про це можна знайти), зауважу лише, що теоретично високоточні навігаційні прилади (якими, без сумніву, є навіть аматорські GPS-приймачі) у нас заборонені, а їх На власників чекає конфіскація апарату та чималий штраф.

На щастя для користувачів, у Росії строгість законів компенсується необов'язковістю їх виконання - наприклад, по Москві роз'їжджає величезна кількість лімузинів із шайбою-антеною GPS-приймачів на кришці багажника. Все більш-менш серйозні морські судна обладнані GPS (і вже виросло ціле покоління яхтсменів, які важко орієнтуються в просторі за компасом та іншими традиційними засобами навігації). Сподіваюся, влада не вставлятиме палиці в колеса технічному прогресу і найближчим часом легалізує користування GPS-приймачами в нашій країні (скасували ж дозволи на стільникові телефони), а також дадуть добро на розсекречення та тиражування докладних картмісцевості, необхідні для повноцінного використанняавтомобільних навігаційних систем