Cel mai important lucru despre navigarea prin GPS: ce este GPS și de ce este necesar? Ce este GPS-ul într-un telefon și la ce servește? Ce este căutarea GPS

Satelit GPS pe orbită

Principiul principal al utilizării sistemului este de a determina locația prin măsurarea timpilor de recepție a unui semnal sincronizat de la sateliții de navigație către consumator. Distanța este calculată de la timpul de întârziere a propagării semnalului de la transmiterea acestuia de către satelit până la recepționarea antenei receptorului GPS. Adică, pentru a determina coordonatele tridimensionale, un receptor GPS are nevoie de patru ecuații: „distanța este egală cu produsul vitezei luminii prin diferența dintre momentele de recepție a unui semnal de consum și momentul emisiei sale sincrone de la sateliți ":

Aici: - locația satelitului ith, - ora de recepție a semnalului din satelitul ith în funcție de ceasul consumatorului, - momentul necunoscut al emisiei sincrone a semnalului de către toți sateliții în funcție de ceasul consumatorului, - viteza luminii, - poziția tridimensională necunoscută a consumatorului.

Istorie

Ideea creării navigației prin satelit s-a născut în anii '50. În momentul în care URSS a lansat primul satelit artificial al Pământului, oamenii de știință americani, conduși de Richard Kershner, au observat semnalul care provenea din satelitul sovietic și au constatat că, datorită efectului Doppler, frecvența semnalului primit crește odată cu apropierea de satelitul și scade odată cu distanța sa. Esența descoperirii a fost că, dacă vă cunoașteți exact coordonatele pe Pământ, atunci devine posibil să măsurați poziția și viteza satelitului și invers, știind exact poziția satelitului, vă puteți determina propria viteză și coordonatele. .

Această idee a fost realizată 20 de ani mai târziu. În 1973, a fost inițiat programul DNSS, redenumit ulterior Navstar-GPS, apoi GPS. Primul satelit de testare a fost lansat pe 14 iulie 1974, iar ultimul dintre cei 24 de sateliți necesari pentru a acoperi complet suprafața pământului a fost lansat în 1993, punând astfel în funcțiune GPS-ul. A devenit posibil să se utilizeze GPS pentru ghidarea precisă a rachetelor către staționare și apoi pentru mișcarea obiectelor în aer și pe sol.

Inițial, GPS, un sistem global de poziționare, a fost dezvoltat ca un proiect pur militar. Dar după invadatorul spațiului aerian din 1983 Uniunea Sovietică avionul Korean Airlines cu 269 de pasageri la bord a fost doborât din cauza dezorientării echipajului în spațiu, președintele SUA Ronald Reagan, pentru a preveni tragedii similare în viitor, a permis utilizarea parțială a sistemului de navigație în scopuri civile. Pentru a evita utilizarea sistemului în scopuri militare, precizia a fost redusă de un algoritm special. [ clarifica]

Apoi au existat informații că unele companii au descifrat algoritmul pentru reducerea preciziei la frecvența L1 și au compensat cu succes această componentă a erorii. În 2000, această înrăutățire a preciziei a fost anulată prin decretul său de către președintele american Bill Clinton.

Sateliți
bloc Perioadă
lansează
Lansarea satelitului Muncă
acum
Lansa
catelus
Nu
cu succes
Gata-
bucle
Plan
retrogradat
Eu 1978-1985 10 1 0 0 0
II 1989-1990 9 0 0 0 0
IIA 1990-1997 19 0 0 0 11
IIR 1997-2004 12 1 0 0 12
IIR-M 2005-2009 8 0 0 0 7
IIF 2010-2011 2 0 10 0 2
IIIA 2014-? 0 0 0 12 0
Total 59 2 10 12 31
(Ultima actualizare a datelor: 9 octombrie 2011)

Implementare tehnică

Sateliții spațiali

Un satelit nelansat expus la muzeu. Vedere din partea antenelor.

Orbitele satelitului

Orbitele sateliților sistemului GPS. Un exemplu de vizibilitate a sateliților dintr-unul dintre punctele de pe suprafața Pământului. Sat vizibil - numărul de sateliți vizibili deasupra orizontului observatorului în condiții ideale (câmp deschis).

Constelația satelit a sistemului NAVSTAR se învârte în jurul Pământului pe orbite circulare cu aceeași altitudine și perioadă orbitală pentru toți sateliții. O orbită circulară cu o altitudine de aproximativ 20.200 km este o orbită cu frecvență zilnică cu o perioadă orbitală de 11 ore 58 minute; astfel, satelitul face două orbite în jurul Pământului într-o zi siderală (23 ore 56 minute). Înclinarea orbitală (55 °) este, de asemenea, comună tuturor sateliților din sistem. Singura diferență dintre orbitele satelitului este longitudinea nodului ascendent sau punctul în care planul orbital al satelitului traversează ecuatorul: aceste puncte sunt la aproximativ 60 de grade unul de celălalt. Astfel, în ciuda acelorași parametri orbitali (cu excepția longitudinii nodului ascendent), sateliții se învârt în jurul Pământului în șase planuri diferite, cu câte 4 vehicule în fiecare.

Caracteristici RF

Sateliții emit semnale deschise pentru utilizare în benzile: L1 = 1575,42 MHz și L2 = 1227,60 MHz (începând cu blocul IIR-M), iar modelele IIF vor emite și la L5 = 1176,45 MHz. Informațiile de navigație pot fi primite de antenă (de obicei într-o linie de vedere către sateliți) și procesate folosind un receptor GPS.

Codul standard de precizie (cod C / A - modulație BPSK (1)) transmis în banda L1 (și semnalul L2C (modulație BPSK) în banda L2 de la IIR-M) este distribuit fără restricții de utilizare. Amortizarea artificială a semnalului (modul de acces selectiv - SA), utilizat inițial pe L1, a fost dezactivată din mai 2000. Din 2007, Statele Unite au abandonat în cele din urmă metoda de grosiere artificială. Se planifică odată cu lansarea dispozitivelor Block III introducerea unui nou semnal L1C (modulație BOC (1,1)) în banda L1. Acesta va avea compatibilitate inversă, urmărire îmbunătățită și mai multă compatibilitate cu semnalele Galileo L1.

Pentru utilizatorii militari, semnalele din benzile L1 / L2 sunt disponibile suplimentar, modulate cu un cod P (Y) rezistent la criptare anti-blocare (modulație BPSK (10)). Începând cu dispozitivele IIR-M, a fost pus în funcțiune un nou cod M (se utilizează modulația BOC (15,10)). Utilizarea codului M permite sistemului să funcționeze în cadrul conceptului Navwar (război de navigație). Codul M este transmis pe frecvențele existente L1 și L2. Acest semnal a crescut imunitatea la zgomot și este suficient să se determine coordonatele exacte (în cazul codului P, a fost necesar să se primească și codul C / A). O altă caracteristică a codului M va fi capacitatea de a-l transmite pentru o anumită zonă cu un diametru de câteva sute de kilometri, unde puterea semnalului va fi cu 20 decibeli mai mare. Semnalul obișnuit M este deja disponibil în sateliții IIR-M, în timp ce semnalul cu fascicul îngust va fi disponibil doar cu sateliții GPS-III.

Odată cu lansarea satelitului bloc IIF, a fost introdusă o nouă frecvență L5 (1176,45 MHz). Acest semnal se mai numește siguranța vieții. Semnalul L5 este cu 3 dB mai puternic decât semnalul civil și are de 10 ori lățimea de bandă. Semnalul poate fi utilizat în situații critice asociate cu o amenințare la adresa vieții umane. Semnalul va fi utilizat pe deplin după 2014.

Semnalele sunt modulate cu două tipuri de secvențe pseudo-aleatorii (PRN): cod C / A și cod P. C / A (Clear access) - un cod disponibil public - este un PRN cu o perioadă de repetare de 1023 cicluri și o rată de repetare a pulsului de 1023 MHz. Cu acest cod funcționează toți receptorii GPS civili. Codul P (protejat / precis) este utilizat în sistemele închise pentru uz general, perioada de repetare a acestuia este de 2 * 1014 cicluri. Semnalele modulate cu codul P sunt transmise la două frecvențe: L1 = 1575,42 MHz și L2 = 1227,6 MHz. Codul C / A este transmis numai pe frecvența L1. Operatorul, pe lângă codurile PRN, este modulat și cu un mesaj de navigare.

Tipul satelitului GPS-II GPS-IIA GPS-IIR GPS-IIRM GPS-IIF
Greutate, kg 885 1500 2000 2000 2170
Durata de viata 7.5 7.5 10 10 15
Timp la bord Cs Cs Rb Rb Rb + Cs
Intersatelit
conexiune
- + + + +
Autonom
munca, zile
14 180 180 180 >60
Anti-radiații
protecţie
- - + + +
Antenă - - Îmbunătățit Îmbunătățit Îmbunătățit
Personalizabil
pe orbită și putere
transmițător la bord
+ + ++ +++ ++++
De navigaţie
semnal
L1: C / A + P
L2: P
L1: C / A + P
L2: P
L1: C / A + P
L2: P
L1: C / A + P + M
L2: C / A + P + M
L1: C / A + P + M
L2: C / A + P + M
L5: C

24 de sateliți oferă 100% performanță a sistemului oriunde în lume, dar nu pot oferi întotdeauna o recepție fiabilă și un calcul bun al poziției. Prin urmare, pentru a crește precizia și rezerva de poziționare în caz de defecțiuni, numărul total de sateliți pe orbită este menținut într-un număr mai mare (31 de vehicule în martie 2010).

Stații de control la sol ale segmentului spațial

Articolul principal: segmentul terestru al sistemului de navigație prin satelit

Urmărirea constelației orbitale se efectuează de la stația principală de control situată la US Air Force Schriever, Colorado, SUA și utilizând 10 stații de urmărire, dintre care trei stații sunt capabile să trimită date de corecție către sateliți sub formă de semnale radio cu un frecvența 2000-4000 MHz. Sateliții de ultimă generație împart datele primite cu alți sateliți.

Aplicație GPS

Receptor de semnal GPS

În ciuda faptului că proiectul GPS a fost inițial destinat scopurilor militare, astăzi GPS-ul este utilizat pe scară largă în scopuri civile. Receptoarele GPS sunt vândute în multe magazine de electronice și sunt încorporate în telefoane mobile, smartphone-uri, PDA-uri și onbordere. De asemenea, consumatorii sunt oferiți diverse dispozitiveși produse software care vă permit să vă vedeți locația harta electronica; capacitatea de a stabili trasee luând în considerare indicatoarele rutiere, virajele permise și chiar blocajele de trafic; căutați pe hartă case și străzi specifice, atracții, cafenele, spitale, benzinării și alte infrastructuri.

S-au făcut sugestii pentru integrarea sistemelor Iridium și GPS.

Precizie

Componentele care afectează eroarea unui satelit la măsurarea pseudo-intervalului sunt date mai jos:

Sursă de eroare Valoarea erorii RMS, m
Instabilitatea generatorului 6,5
Întârziere în echipamentul de la bord 1,0
Incertitudinea poziției spațiale a satelitului 2,0
Alte erori ale segmentului spațial 1,0
Inexactitatea efemeridei 8,2
Alte erori ale segmentului de sol 1,8
Întârziere ionosferică 4,5
Întârziere troposferică 3,9
Eroare de zgomot a receptorului 2,9
Multipath 2,4
Alte erori de segment de utilizator 1,0
Eroare totală 13,1

Eroarea totală nu este egală cu suma componentelor.

Precizia orizontală tipică a receptoarelor GPS moderne este de aproximativ 6-8 metri, cu o bună vizibilitate a sateliților și utilizarea algoritmilor de corecție. Pe teritoriul SUA, Canada, Japonia, China, Uniunea Europeană și India, există stații WAAS, EGNOS, MSAS etc. care transmit corecții pentru modul diferențial, ceea ce permite reducerea erorii la 1-2 metri pe teritoriu din aceste țări. Atunci când se utilizează moduri diferențiale mai complexe, precizia determinării coordonatelor poate fi adusă până la 10 cm. Precizia oricărui SNS depinde puternic de deschiderea spațiului, de înălțimea sateliților utilizați deasupra orizontului.

În viitorul apropiat, toate dispozitivele standardului GPS actual vor fi înlocuite cu o versiune mai nouă a GPS IIF, care are o serie de avantaje, inclusiv că sunt mai rezistente la interferențe.

Dar principalul lucru este că GPS IIF oferă o precizie de poziționare mult mai mare. Dacă sateliții actuali oferă o precizie de 6 metri, atunci noii sateliți vor putea determina poziția, așa cum era de așteptat, cu o precizie de cel puțin 60-90 cm. Dacă o astfel de precizie nu este numai pentru aplicații militare, ci și pentru aplicații civile, atunci aceasta Vești bune pentru proprietarii de navigatori GPS.

În octombrie 2011, primii doi sateliți din versiune noua: GPS IIF SV-1 lansat în 2010 și GPS IIF-2 lansat pe 16 iulie 2011.

În total, contractul inițial prevedea lansarea a 33 de sateliți GPS de nouă generație, dar apoi, din cauza problemelor tehnice, lansarea a fost amânată din 2006 până în 2010, iar numărul sateliților a fost redus de la 33 la 12. Toți vor să fie lansat pe orbită în viitorul apropiat.

Precizia îmbunătățită a sateliților GPS de nouă generație este posibilă prin utilizarea ceasurilor atomice mai precise. Deoarece sateliții se mișcă cu o viteză de aproximativ 14.000 km / h (3.874 km / s) (prima viteză spațială la 20.200 km), îmbunătățirea preciziei timpului chiar și în a șasea cifră este esențială pentru triangulare.

dezavantaje

Un dezavantaj comun al utilizării oricărui sistem de radionavigație este acela în anumite condiții, este posibil ca semnalul să nu ajungă la receptor, sau vin cu distorsiuni semnificative sau întârzieri. De exemplu, este aproape imposibil să vă determinați locația exactă în adâncurile unui apartament în interiorul unei clădiri din beton armat, într-un subsol sau într-un tunel, chiar și cu receptoare geodezice profesionale. Deoarece frecvența de funcționare a GPS se află în intervalul decimetric al undelor radio, recepția semnalului de la sateliți se poate deteriora grav sub frunziș dens sau din cauza norilor foarte mari. Recepția normală a semnalelor GPS poate fi afectată de interferențele provenite de la multe surse radio terestre, precum și (în cazuri rare) de la furtunile magnetice, sau create în mod deliberat de „jammers” (această metodă de tratare a alarmelor de satelit pentru autoturisme este adesea folosită de mașină hoții).

Înclinarea redusă a orbitelor GPS (aproximativ 55) degradează grav precizia în regiunile circumpolare ale Pământului, deoarece sateliții GPS se ridică ușor deasupra orizontului.

Un substanțial Caracteristica GPS este luată în considerare dependența deplină de condițiile pentru primirea unui semnal de la Departamentul Apărării al SUA.

Acum [ cand?] Departamentul Apărării din SUA a decis să înceapă o actualizare completă a sistemului GPS. A fost planificat cu mult timp în urmă, dar a fost posibil să începem implementarea acestui proiect abia acum. Actualizarea va înlocui sateliții vechi cu alții noi proiectați și fabricați de Lockheed Martin și Boeing. Se susține că vor putea oferi precizie de poziționare cu o eroare de 0,5 metri.

Implementarea acestui program va dura câteva [ care?] timp. Departamentul Apărării al SUA susține că va fi posibilă finalizarea completă a actualizării sistemului doar după 10 ani. Numărul de sateliți nu va fi modificat, vor fi în continuare 30 dintre aceștia: 24 de funcționare și 6 de așteptare.

Cronologie

1973 Decizia de a dezvolta un sistem de navigație prin satelit
1974-1979 Test de sistem
1977 Primirea unui semnal de la o stație terestră care simulează un satelit al sistemului
1978-1985 Lansarea a unsprezece sateliți ai primului grup (Blocul I)
1979 Finanțare redusă pentru program. Decizia de a lansa 18 sateliți în loc de cei 24 planificați.
1980 În legătură cu decizia de a reduce programul de utilizare a sateliților Vela ai sistemului de urmărire a exploziei nucleare, s-a decis atribuirea acestor funcții sateliților GPS. Lansarea primilor sateliți echipați cu senzori pentru înregistrarea exploziilor nucleare.
1980-1982 Reduceri suplimentare în finanțarea programului
1983 După moartea avionului companiei Companie aeriană coreeană doborât peste teritoriul URSS, s-a decis furnizarea unui semnal serviciilor civile.
1986 Moartea navetei spațiale Naveta spațială "Challenger" a suspendat dezvoltarea programului, deoarece acesta din urmă era planificat să lanseze pe orbită al doilea grup de sateliți. Drept urmare, vehiculul de lansare Delta a fost ales ca vehicul principal.
1988 Decizia de a desfășura o constelație orbitală de 24 de sateliți. 18 sateliți nu pot asigura buna funcționare a sistemului.
1989 Activarea sateliților din al doilea grup
1990-1991 Oprire temporară SA(eng. disponibilitate selectivă- creat artificial pentru utilizatorii neautorizați de rotunjire a poziționării la 100 de metri) din cauza războiului din Golf și a lipsei modelelor militare de receptoare. Se aprinde SA 01 iunie 1991
08.12.1993 Mesaj primar de pregătire a sistemului (eng. Capacitatea operațională inițială ). În același an, a fost luată decizia finală de a furniza semnalul pentru utilizare gratuită serviciilor publice și persoanelor fizice.
1994 Constelația satelitului este finalizată
17.07.1995 Pregătirea completă a sistemului (eng. Capacitate operațională completă)
01.05.2000 Deconectare SA pentru utilizatorii civili, astfel precizia determinării a crescut de la 100 la 20 de metri
26.06.2004 Semnarea unei declarații comune privind interoperabilitatea și interoperabilitatea Galileo și GPS 1
Decembrie 2006 Negocieri ruso-americane privind cooperarea în domeniul asigurării complementarității sistemelor de navigație spațială GLONASS și GPS.²

Vezi si

  • Tranzitul (primul satelit sistem de navigare, Anii 1960 - 1996)
  • Galileo (sistem de navigație european)
  • GLONASS (sistem de navigație rusesc)

Note (editați)

Literatură

  • Alexandrov I. Sistem radio de navigație spațială NAVSTAR (rus.) // Revizuirea militară străină... - M., 1995. - Nr. 5. - S. 52-63. - ISSN 0134-921X.
  • Kozlovsky E. Arta poziționării // In jurul lumii... - M., 2006. - Nr. 12 (2795). - S. 204-280.
  • Shebshaevich V.S., Dmitriev P.P., Ivantsev N.V. și colab. Sisteme de navigație radio prin satelit / ed. V.Shebshaevich. - ediția a II-a, Rev. si adauga. - M.: Radio și comunicare, 1993 .-- 408 p. - ISBN 5-256-00174-4

Link-uri

Carti albe si specificatii
  • Site-ul oficial al guvernului SUA și al sistemelor GPS cu statut de constelație de satelit (eng.)
Explicații de lucru
  • Sisteme globale de navigație prin satelit (GNSS). Cum functioneaza? , gps-club.ru
Compatibil cu Gallileo și GLONASS
  • Galileo și GPS
  • Declarație comună privind interoperabilitatea și interoperabilitatea GLONASS și GPS ( (link indisponibil), copie)
Diverse

Smartphone-urile au încetat de mult să fie simple „apelante”. Ei au deschis o mulțime de noi oportunități pentru proprietarii lor.

În primul rând, accesul la Internet de mare viteză și comunicarea deplină în rețelele sociale și mesageria instantanee. Dar nu mai puțin solicitată este poziționarea GPS, despre care vom vorbi acum în detaliu.

Ce este GPS-ul?

GPS-ul este un sistem de navigație care determină locația smartphone-ului, construiește rute și vă permite să găsiți obiectul dorit pe hartă.

Aproape fiecare gadget modern are un modul GPS încorporat. Aceasta este o antenă reglată la semnalul sateliților sistemului Geolocalizare GPS... A fost inițial dezvoltat în Statele Unite în scopuri militare, dar ulterior semnalul său a devenit disponibil pentru toată lumea. Modulul GPS al gadgetului este o antenă de recepție cu amplificator, dar nu poate transmite un semnal. Primind un semnal de la sateliți, smartphone-ul determină coordonatele locației sale.

Aproape fiecare persoană modernă a folosit cel puțin o dată navigarea GPS pe un smartphone sau tabletă. Necesitatea acestuia poate apărea în orice moment pentru oameni de diferite profesii și diferite ocupații. Este necesar pentru șoferi, curieri, vânători, pescari și chiar pietoni obișnuiți care se găsesc într-un oraș necunoscut. Datorită unei astfel de navigații, vă puteți determina locația, puteți găsi pe hartă obiectul dorit, puteți construi un traseu și, dacă aveți acces la Internet, evitați blocajele de trafic.

Hărți offline pentru GPS

Google a dezvoltat o aplicație specială de geolocalizare pentru sistemul său de operare Android - Google Maps. Găsește rapid sateliți, dezvoltă rute către facilități și sugerează alternative. Din păcate, în absența acoperirii celulare rețele google Hărțile nu funcționează, deoarece hărțile geografice sunt încărcate aici prin Internet.

Pentru navigarea offline, cea mai bună soluție este să descărcați aplicații care acceptă hărți offline, cum ar fi Maps.me, Navitel și 2GIS. De asemenea, puteți instala aplicația Maps: Transport și Navigare pentru Google Maps.

În acest caz, nu va trebui să cheltuiți trafic pe Internet pentru a descărca hărți - acestea vor fi întotdeauna în dispozitivul dvs., indiferent de locație. Acest lucru este valabil mai ales atunci când vă aflați în străinătate, deoarece costul roamingului pentru accesul la Internet este foarte mare.

Cum se activează GPS-ul pe Android?

Activarea modulului GPS în sala de operație Sistem Android posibil în două moduri:

  • Cortina superioară. Glisați în jos pe afișaj și în meniul care se deschide, faceți clic pe butonul „Locație”, „Geolocație” sau „Geodate” (în funcție de versiunea de Android).
  • V Setări Android găsiți elementul articole similare mutați caseta de selectare în poziția „Activat”.

În timpul funcționării active a sistemului de navigare al smartphone-ului, încărcarea bateriei sale începe să fie consumată destul de activ, deci ar trebui să aveți grijă de sursele de alimentare suplimentare. De exemplu, atunci când conduceți, trebuie să utilizați un încărcător de mașină, iar atunci când călătoriți cu bicicleta sau pe jos -.

De asemenea, merită să ne amintim că recepția fiabilă a unui semnal de satelit este posibilă într-o zonă deschisă, astfel încât atunci când vă aflați într-o cameră sau într-un tunel, geolocalizarea devine imposibilă. Vremea înnorată afectează, de asemenea - din cauza norilor, dispozitivul caută sateliți mai mult timp și își determină coordonatele mai puțin precis.

Nu cu mult timp în urmă, GPS-ul era singurul sistem de geolocalizare, deci la început Versiuni Android numai ea a fost menționată, iar butonul pentru activarea serviciului s-a numit așa. Din 2010, cel rus a câștigat pe deplin, iar din 2012 -.

Astăzi vom vorbi despre ce este GPS-ul, despre cum funcționează acest sistem. Vom fi atenți la dezvoltarea acestei tehnologii, a acesteia caracteristici funcționale... De asemenea, vom discuta despre rolul hărților interactive în funcționarea sistemului.

Istoria apariției GPS-ului

Istoria apariției sistemului de poziționare globală sau determinarea coordonatelor a început în Statele Unite în anii 50 îndepărtați, când primul satelit sovietic a fost lansat în spațiu. O echipă de oameni de știință americani care a urmat lansarea a observat că satelitul își modifică uniform frecvența semnalului cu distanța. După o analiză aprofundată a datelor, au ajuns la concluzia că, cu ajutorul satelitului, mai detaliat, locația acestuia și semnalul emis, este posibil să se determine cu exactitate locația și viteza mișcării unei persoane pe sol, precum și invers, viteza și locația satelitului pe orbită atunci când se determină coordonatele exacte ale persoanei. La sfârșitul anilor șaptezeci, Departamentul Apărării al SUA a lansat sistemul GPS în scopuri proprii, iar câțiva ani mai târziu a devenit disponibil pentru uz civil. Cum funcționează sistemul GPS acum? Exact cum funcționa în acel moment, în conformitate cu aceleași principii și principii.

Rețea prin satelit

Peste douăzeci și patru de sateliți pe orbita joasă a pământului transmit semnale de referință radio. Numărul de sateliți variază, dar numărul necesar de sateliți este întotdeauna pe orbită pentru a asigura o funcționare neîntreruptă, plus că unii dintre ei sunt în stoc pentru a-și prelua funcțiile în caz de avarie. Deoarece durata de viață a fiecăruia dintre ei este de aproximativ 10 ani, sunt lansate versiuni noi și modernizate. Sateliții se rotesc pe șase orbite în jurul Pământului la o altitudine mai mică de 20 mii km, formează o rețea interconectată, care este controlată de stațiile GPS. Acestea din urmă sunt situate pe insule tropicale și sunt asociate cu principalul punct focal din Statele Unite.

Cum funcționează un navigator GPS?

Datorită acestei rețele, este posibil să aflați locația calculând întârzierea de propagare a semnalului de la sateliți și folosind aceste informații pentru a determina coordonatele. Cum funcționează sistemul GPS acum? Ca orice rețea de navigație spațială, este complet gratuită. Funcționează cu o eficiență ridicată în toate condițiile meteorologice și în orice moment al zilei. Singura achiziție pe care ar trebui să o aveți este un navigator GPS în sine sau un dispozitiv care acceptă funcțiile GPS. De fapt, principiul de funcționare al navigatorului se bazează pe o schemă simplă de navigație folosită de multă vreme: dacă știi exact unde este amplasat obiectul marcator, care este cel mai potrivit pentru rolul unui reper și distanța de la acesta la tine, desenează un cerc pe care vă indicați locația cu un punct. Dacă raza cercului este mare, atunci înlocuiți-o cu o linie dreaptă. Desenați mai multe astfel de benzi din posibila dvs. locație spre markere, punctul de intersecție al liniilor vă va indica coordonatele pe hartă. Sateliții menționați anterior, în acest caz, joacă doar rolul acestor obiecte de marcare cu o distanță de aproximativ 18 mii km de locația dvs. Deși se rotesc pe orbită cu o viteză extraordinară, locația lor este urmărită în mod constant. Fiecare navigator are un receptor GPS, care este programat la frecvența dorită și este în interacțiune directă cu satelitul. Fiecare semnal radio conține o anumită cantitate de informații codificate, care include declarații despre starea tehnică a satelitului, locația sa pe orbita Pământului și fusul orar ( timpul exact). Apropo, informațiile despre ora exactă sunt cele mai necesare pentru a obține date despre coordonatele dvs.: calculul continuu al intervalului de timp dintre transmisia și recepția semnalului radio este înmulțit cu viteza undei radio în sine și, prin mijloace din calculele pe termen scurt, se calculează distanța dintre dispozitivul dvs. de navigație și satelitul pe orbită.


Dificultăți de sincronizare

Pe baza acestui principiu de navigație, se poate presupune că, pentru a determina cu exactitate coordonatele, este posibil să aveți nevoie doar de doi sateliți, pe baza semnalelor cărora va fi ușor să găsiți punctul de intersecție și, ca urmare, locul în care sunt. Dar, din păcate, motivele tehnice impun utilizarea unui alt satelit ca marker. Problema principală este ceasul receptorului GPS, care nu permite sincronizarea suficientă cu sateliții. Motivul pentru aceasta este diferența de afișare a timpului (pe navigator și în spațiu). Sateliții au ceasuri scumpe de înaltă calitate bazate pe atom, ceea ce le permite să țină evidența timpului cu cea mai mare precizie, în timp ce este pur și simplu imposibil să se utilizeze astfel de cronometre pe receptoarele convenționale, deoarece dimensiunile, costul și complexitatea operației ar fi nu le permite să fie folosite peste tot. Chiar și o mică eroare de 0,001 secunde poate schimba coordonatele cu mai mult de 200 km în lateral!


Al treilea marker

Așadar, dezvoltatorii au decis să lase tehnologia obișnuită a ceasurilor de cuarț în navigatorii GPS și să meargă pe altă cale, pentru a fi mai precis - să utilizeze în loc de doi repere-sateliți - trei, respectiv, același număr de linii pentru traversarea ulterioară. Soluția problemei se bazează pe o ieșire ingenios simplă: atunci când toate liniile din cele trei markere indicate se intersectează, chiar și cu posibile inexactități, se creează o zonă în formă de triunghi, al cărei centru este luat din mijlocul său - locația dvs. . De asemenea, vă permite să identificați diferența de timp dintre receptor și toți cei trei sateliți (pentru care diferența va fi aceeași), ceea ce vă permite să corectați intersecția liniilor exact în centru, cu alte cuvinte, acest lucru vă determină Coordonatele GPS.


O singură frecvență

De asemenea, trebuie remarcat faptul că toți sateliții trimit informații către dispozitivul dvs. pe aceeași frecvență, ceea ce este destul de neobișnuit. Cum funcționează un navigator GPS și cum percepe corect toate informațiile dacă toți sateliții îi trimit informații în mod continuu și simultan? Este destul de simplu. Pentru a se identifica, emițătorii de pe satelit trimit și informații standard în semnalul radio, care conține un cod criptat. Acesta raportează caracteristicile maxime ale satelitului și este introdus în baza de date a dispozitivului dvs., care vă permite apoi să verificați datele din satelit cu baza de date a navigatorului. Chiar si cu un numar mare sateliții din raza de acțiune sunt foarte rapizi și ușor de identificat. Toate acestea simplifică întreaga schemă și permit utilizarea antenelor de recepție mai mici și mai slabe în navigatoarele GPS, ceea ce face ca designul și dimensiunile dispozitivelor să fie mai mici și mai mici.

Hărți GPS

Hărțile GPS sunt descărcate pe dispozitivul dvs. separat, deoarece influențați singur alegerea terenului pe care doriți să navigați. Sistemul doar setează coordonatele dvs. pe planetă, iar funcția hărților este de a recrea pe ecran o versiune grafică pe care sunt aplicate coordonatele, care vă permite să navigați pe teren. Cum funcționează GPS în acest caz? Gratuit, continuă să rămână în acest statut, cardurile din unele magazine online (și nu numai) sunt încă plătite. Adesea, pentru un dispozitiv cu un navigator GPS, aplicații separate pentru lucrul cu hărți: atât plătit, cât și gratuit. Varietatea hărților surprinde plăcut și vă permite să configurați drumul din punctul A în punctul B cât mai informativ posibil și cu toate facilitățile: ce obiective veți trece, cel mai scurt drum către destinație, asistent vocal indicând direcția și altele.


Echipament GPS suplimentar

Sistemul GPS este folosit nu numai pentru a vă arăta calea corectă. Vă permite să urmăriți un obiect pe care poate fi amplasat așa-numitul far sau tracker GPS. Acesta constă din receptorul de semnal în sine și un emițător bazat pe gsm, 3gp sau alte protocoale de comunicații pentru transmiterea informațiilor despre locația obiectului către centre de servicii exercitarea controlului. Acestea sunt utilizate în multe industrii: securitate, medicale, asigurări, transport și multe altele. Există, de asemenea, trackere de vehicule care se conectează exclusiv la vehicul.


Călătorie fără probleme

Cu fiecare zi care trece, valorile hărții și busolei permanente merg tot mai departe în trecut. Tehnologiile moderne permit unei persoane să deschidă drumul călătoriei sale cu pierderi minime de timp, efort și bani, în timp ce văd cele mai interesante și interesante locuri. Ceea ce era ficțiune cu aproximativ un secol în urmă a devenit acum o realitate și aproape toată lumea poate profita de ea: de la armată, marinari și piloți de avioane la turiști și curieri. În zilele noastre, utilizarea acestor sisteme pentru industriile comerciale, de divertisment și publicitate câștigă o mare popularitate, unde fiecare antreprenor se poate indica pe harta globală a lumii și nu va fi deloc dificil să-l găsim. Sperăm că acest articol a ajutat pe toți cei interesați de GPS - cum funcționează, pe ce principiu este determinarea coordonatelor, care sunt punctele forte și punctele sale slabe.

După ce mulți dintre noi ne-am amintit cu greu de abrevierea WAP, a venit timpul pentru o sarcină mai dificilă. În curând, operatorii celulari și producătorii de telefoane mobile ne vor învăța cu răbdare să pronunțăm GPRS („g-p-er-es”) fără ezitare.

Unele companii sunt deosebit de bune la acest lucru. MTC a explicat odată că accidentul lor a fost cauzat de o problemă cu instalarea echipamentului GPRS. Apoi, producătorii de telefoane mobile s-au remarcat prin descoperirea neașteptată a faptului că telefoanele mobile se supraîncălzesc rapid în timpul transmiterii datelor GPRS. Cum să nu-ți amintești cele patru litere „de rău augur”. GPRS denotă un nou standard de tranziție care permite de 12 ori creșterea vitezei de transmitere / recepție a datelor în rețelele GSM (de la 9,6 la 115 Kbps și, conform altor surse - până la 171 Kbps). Mai mult, „Internetul mobil” ar trebui să devină nu numai „mai rapid”, ci și mult mai ieftin.

GPRS. Ce este?

GPRS (General Packet Radio Service) este un standard modern pentru transmiterea de pachete de date pe un canal radio. Dacă un operator de telefonie mobilă (și, să zicem, un furnizor de Internet, toate într-unul) are echipamente cu suport GPRS și ați cumpărat un telefon mobil cu suport GPRS, aceasta înseamnă că puteți lucra cu Internet la o viteză de 15 Kbyte / s (115 kbps). Privind în viitor, voi face imediat o rezervare că, în acest caz, nu trebuie să stabiliți o conexiune de fiecare dată - abonatul, ca să spunem așa, este în permanență în legătură cu furnizorul (online). Pentru cei care s-au speriat, vă voi consola: va trebui să plătiți nu pentru timpul petrecut în rețea (sau pentru timpul de difuzare, ca în cazul WAP), ci doar pentru datele efectiv trimise sau primite. Adică nu secunde, dar se vor încărca kilobyți de date.

GPRS de 115 Kbps este considerat a fi un standard de tranziție. Sarcina sa este de a deschide calea către tranzitul către rețele de generație a treia, care să permită de mare viteză să transmită pe canale radio nu numai internetul, ci și informații multimedia (inclusiv modul videofon). Deja în acest an, este de așteptat ca volumul traficului de date în rețelele GSM să crească cu 100% - oamenii trimit din ce în ce mai multe faxuri prin intermediul telefoanelor mobile, lucrând cu e-mail și Internet. Se așteaptă ca după introducerea segmentelor terestre și de satelit (până în 2010), rețelele de a treia generație să atingă performanțe de până la 64 Kbps - fără a limita mobilitatea abonaților, până la 384 Kbps (48 Kbytes / s) - cu viteză de mișcare limitată (pentru de exemplu, pentru pietoni) și până la 2 Mbps - atunci când utilizați telefoane mobile staționare. Din păcate, speranțele pentru un standard mondial unificat pentru comunicațiile celulare de a treia generație nu s-au împlinit. Nu există un acord între tovarăși, prin urmare, prin eforturile preocupărilor concurente în domeniul telecomunicațiilor, rețelele celulare de „a treia generație” (3G) se vor baza pe un grup de mai multe standarde. Să așteptăm și să vedem ce se întâmplă. Între timp, capacitățile GPRS sunt suficiente pentru noi.

GPRS practic

Producătorii de echipamente GPRS oferă exemple vii de utilizare a telefoanelor mobile GPRS în viitorul apropiat. Mi-a plăcut mai ales povestea vânzătorului călător. Imaginați-vă că un reprezentant de vânzări primește un telefon de la sediul central pe care îl va întâlni astăzi cu potențiali clienți. Vânzătorul, fără ezitare, intră în baza de date corporativă de la un comunicator (sau laptop conectat la un telefon mobil) pentru a obține informații despre clienți. Mai mult, „enter” nu este în totalitate corectă, deoarece telefonul său GPRS este conectat constant la telecomandă retea locala... În câteva secunde, vânzătorul poate vizualiza istoricul comenzilor, se poate informa despre starea depozitului și poate obține informații suplimentare despre clienți. Totul este gata să se întâlnească cu clienții. Sună fantastic? Deocamdată, da. Dar infrastructura tehnică a GPRS este practic gata în majoritatea țărilor europene, latino-americane, asiatice și în Rusia - cel puțin în capitala sa.

Telefoane mobile cu suport GPRS este un subiect dureros pentru operatori. Echipamentul server pentru GPRS a fost achiziționat și instalat, dar nu existau terminale de abonat (telefoane). Cu WAP, situația a fost aproape exact opusă. Ce s-a întâmplat? Acest lucru se poate explica doar prin două motive: au apărut dificultăți tehnice serioase în dezvoltarea telefoanelor cu suport GPRS sau telefoanele GPRS celulare sunt prea scumpe pentru piața de masă. Niciunul dintre aceste motive nu rezistă criticilor serioase, dar există încă confirmări indirecte ale acestora. După cum sa menționat la începutul articolului, există informații că telefoanele GPRS se supraîncălzesc în timpul lucrului intens cu date, iar nivelul de radiație rezultat depășește limitele admise. Voi face o rezervare că acestea sunt doar speculații „online”, nu am dovezi.

Cu toate acestea, telefoanele GPRS există încă în natură. Cel mai faimos dintre ele este Ericsson R520, demonstrat pentru prima dată vara trecută ca un eșantion de pre-vânzare. Producătorul promite să lanseze livrări în masă în trimestrul actual. Acest telefon tri-band (GSM 900/1800/1900), pe lângă GPRS, acceptă tehnologia radio între electronica digitală Bluetooth. Browserul WAP încorporat, combinat cu viteza GPRS, face cu adevărat confortabil să răsfoiți paginile WML pe Internet. Și pentru foarte puțini bani - dimensiunea acestor pagini este măsurată în mai mulți kilobyți. Printre funcțiile „non-computerizate” ale acestui telefon se numără difuzorul, portul cu infraroșu și carte de adrese peste 500 de intrări. Cu dimensiuni de 130 × 50 × 16 mm, telefonul cântărește doar 105 grame. Durata de viață a bateriei: 7,5 ore de convorbire și 8 zile de așteptare.

O versiune extinsă a telefonului elegant Alcatel va ajunge destul de curând pe rafturi O singură atingere 700, a cărei listă de caracteristici va include suport pentru GPRS și Bluetooth. Dispozitivul, echipat cu cea mai modernă baterie litiu-polimer, cântărește 88 de grame și oferă 5 ore de convorbire. Controlul este efectuat de un joystick plat în cinci poziții, meniurile sunt animate. Dezvoltatorii au acordat o atenție specială funcțiilor avansate. Deci, SMS-urile de pe acest dispozitiv pot fi trimise nu unuia, ci mai multor destinatari simultan (cum ar fi o listă de corespondență). Organizatorul, sincronizat cu un PC, poate stoca 1200 de intrări. Plus apelare vocală, plus modul vibrații ... Într-un cuvânt, One Touch 700 este cel mai avansat dispozitiv din modern alinia Alcatel. Este chiar dificil să îi adăugați ceva.

Printre telefoanele disponibile în prezent, adaptate GPRS, poate fi remarcată în mod special tri-banda Motorola Timeport 7389i, menționarea unor versiuni speciale care pâlpâie în rapoartele privind testarea echipamentului server GPRS. Este ciudat faptul că cuvântul GPRS nu este menționat nicăieri în specificațiile standard ale acestui model. Din aceasta concluzionez că nu toate modelele acceptă pachete de date de mare viteză. Timeport 7389i nu este un dispozitiv nou, dar reușit din toate punctele de vedere, așa cum a arătat testarea laboratorului ComputerPress. O mențiune specială trebuie făcută LCD-ului Optimax cu iluminare de fundal reflectorizantă, adică razele refractate ale soarelui conferă ecranului o lumină de fundal electrică, care economisește energia bateriei. Numai Bluetooth nu este încă „strâns” în acest model. Și orice altceva este acolo - de la apelarea vocală la portul cu infraroșu.

În general, căutarea prin directorele web ale producătorilor de telefoane mobile mă confirmă în gândul că mai sunt cel puțin șase luni înainte de boom-ul GPRS, iar acest proces va câștiga putere doar la începutul anului 2002. În acel moment, producătorii au reușit să ofere o alegere suficientă a terminalelor GPRS.

GPRS în Rusia

Trebuie să spun că, în ceea ce privește rata implementării GPRS, țara noastră pare destul de demnă, în niciun caz inferioară țărilor din America Latină și Asia de Sud-Est. Înapoi în septembrie anul trecut Companie rusă- Operatorul MTC împreună cu Motorola au anunțat lansarea primei rețele GPRS din Rusia în funcțiune de testare. În acel moment 160 stații de bază MTS-ul instalat la Moscova a devenit capabil să funcționeze în modul de transmisie de date pachete. În timpul operațiunii de încercare a rețelei GPRS, au fost folosite telefoane mobile Motorola Timeport 7389i. Prin intermediul acestui dispozitiv, „testerii” își pot conecta laptopul sau organizatorul electronic (de exemplu, Palm) la Internet și astfel pot furniza constant acces wireless către orice resurse de Internet, inclusiv e-mail. În același timp, utilizatorii nu trebuie să apeleze în prealabil la un server special sau la un furnizor de internet - Internetul este întotdeauna disponibil pentru ei. Este curios că telefoanele Motorola Timeport aparținând terminalelor din clasa GPRS-B le vor permite să efectueze și să primească apeluri fără a întrerupe conexiunea la Internet. În partea legată de aplicațiile de afaceri folosind birou mobil(laptop plus terminal GPRS), rețeaua MTS GPRS oferă teoretic posibilitatea de a conecta instantaneu utilizatorii la rețele corporative(intranet). Interesant este că, în loc de 115 Kbps promis, tehnologia GPRS de astăzi este de fapt capabilă să ofere o viteză de până la 27 Kbps. Dar anul acesta terminalele Motorola Timeport GPRS vor permite transferul de informații la o viteză de 56-64 Kbps. Este de așteptat ca până la sfârșitul anului 2001, MTS, să utilizeze echipamente Motorola, va putea oferi abonaților săi servicii și aplicații sub GPRS, operând la viteze de până la 86 Kbps. Lucrări similare cu un ritm comparabil privind introducerea GPRS sunt efectuate de către al doilea ca mărime Operatorii ruși- de VimpelCom (marca comercială Bee Line) pe baza echipamentelor Ericsson. Operatorul din Moscova Sonic Duo (cu participarea companiei finlandeze Sonera), care încă nu a început să atragă abonați, a semnat, de asemenea, un acord pentru furnizarea de echipamente GPRS către compania suedeză Ericsson. Într-un cuvânt, nu mai e mult de așteptat. La urma urmei, doar odată cu lansarea GPRS în funcțiune comercială, vom putea obține răspunsuri sincere la două întrebări principale: cât de rapid funcționează și cât costă de fapt „Internetul mobil” în versiunea de tranziție.

ComputerPress 2 "2001

Sistemul de poziționare globală - a apărut în anii 50 datorită lansării unui satelit. Când primul satelit sovietic a intrat pe orbită, americanii au observat că, odată cu distanța, modifică uniform frecvența semnalului. Oamenii de știință au analizat datele și și-au dat seama că semnal satelit vă permite să determinați cu exactitate coordonatele obiectelor de pe sol, precum și viteza de mișcare a acestora. Armata a fost prima care a folosit sistemul GPS: Ministerul Apărării a lansat navigația prin satelit în scopuri proprii, dar după câțiva ani a devenit disponibil civililor.

Acum există 24 de sateliți pe orbita pământului de jos care transmit semnale de referință. Numărul de sateliți se schimbă periodic, dar rămâne întotdeauna suficient pentru a menține sistemul de poziționare globală funcțional. În caz de forță majoră, sunt furnizați sateliți de rezervă și, în fiecare deceniu, nave spațiale noi și modernizate sunt puse pe orbită, deoarece nimic nu ar trebui să perturbe funcționarea GPS.

Sateliții se rotesc pe șase orbite, formând o rețea interconectată. Este operat de stații GPS dedicate care se află în tropice, dar sunt legate de un punct focal din Statele Unite. Datorită acestei rețele, puteți afla coordonatele exacte ale unei persoane, mașinii sau avionului la viteza de transmitere a semnalului de la sateliți, adică aproape instantaneu, iar precizia citirilor nu depinde de conditiile meteoși ora din zi. În același timp, utilizarea sistemului de poziționare globală în sine este gratuită, iar singurul lucru de care aveți nevoie pentru a utiliza acest sistem de navigație este un navigator sau alt dispozitiv care acceptă funcția Jeepies.

Cum funcționează GPS

Tehnologia se bazează pe un principiu de navigare simplu al obiectelor marker, care a fost folosit cu mult înainte de apariția GPS-ului. Un obiect marker este un reper, ale cărui coordonate sunt cunoscute exact. Pentru a determina coordonatele unui obiect, trebuie să cunoașteți și distanța de la acesta la obiectul marker, apoi puteți trasa linii pe hartă în direcția markerilor din locația posibilă: punctul de intersecție al acestor linii va fi coordonatele .

Sateliții pe orbita pământului joacă rolul obiectelor marcatoare în GPS. Se rotesc rapid, dar locația lor este urmărită constant și fiecare navigator are un receptor reglat la frecvența dorită. Sateliții trimit semnale în care este codificată o cantitate mare de informații, inclusiv ora exactă. Datele precise de timp sunt una dintre cele mai importante pentru determinarea coordonatelor geografice: concentrându-se pe diferența dintre transmisia și recepția unui semnal radio, sateliții calculează distanța dintre ei și navigator.

Cum funcționează GPS-ul pe smartphone-uri

Navigatoarele sunt unul dintre cele mai populare produse de pe piața gadgeturilor, doar smartphone-urile sunt înaintea lor în popularitate. Dar producătorii construiesc și cipuri GPS în smartphone-uri, astfel încât dispozitivul să poată îndeplini funcțiile unui navigator. Cu toate acestea, o capcană poate aștepta utilizatorul aici, deoarece în căutarea profitului, producătorii fac inexactități deliberate sau accidentale în descrierea bunurilor lor, permițând cumpărătorilor să confunde tehnologiile GPS și AGPS.

Jeepies este un sistem gratuit de navigație de înaltă precizie. Nu există abonament și nu poate exista, deoarece americanii permit utilizarea sateliților lor pentru navigație gratuit. Dacă proprietarii de smartphone-uri plătesc, atunci numai aplicații sau carduri. Receptoarele GPS au mici dezavantaje: funcționează doar în aer liber, iar vremea rea ​​poate provoca probleme la primirea unui semnal de la un satelit, dar aceste dezavantaje au fost rezolvate folosind tehnologia A-GPS (de confundat cu AGPS). Concluzia este că semnalul de la receptor este redirecționat către server, care conține toate informațiile despre poziția sateliților, deci nu există dificultăți la recepția semnalului. A-GPS este utilizat de toți navigatorii auto moderni.

Dar există și navigație celulară AGPS - funcționează doar în zona de acoperire. rețea celularăși determină locația cu o precizie de 500 m. Este mai puțin precisă în comparație cu GPS, oferă ideea generala despre locul în care vă aflați, dar oferă o hartă prin satelit a împrejurimilor. Este important ca serviciul să fie activat internet mobil, iar banii au rămas în cont. Google Maps funcționează cu serviciul AGPS. Navigarea celulară este adesea suficientă, dar nu trebuie confundată cu exactă și sistem gratuit GPS.

Tipuri de dispozitive GPS

Cel mai simplu dispozitiv de navigație este un receptor extern. Se adresează sateliților și primește un semnal de la aceștia, dar pentru a putea utiliza informațiile, receptorul trebuie să fie conectat la un alt dispozitiv - de exemplu, un smartphone sau laptop, din fericire, este compatibil cu toate gadgeturile și programele populare. În ultimă instanță, aveți nevoie de o hartă. Receptoarele GPS sunt utilizate de turiștii pietoni: dispozitivul este ieftin și puteți chiar utiliza o hartă turistică obișnuită a zonei pentru a decoda informațiile pe care le primește. Trebuie doar să aveți o grilă de navigare suprapusă.

Dar cel mai popular dispozitiv GPS de astăzi este navigatorul auto. Este mult mai complex și funcțional decât receptorul: navigatorul arată mai mult ca o versiune mai mică a unui computer. Toate software-urile necesare sunt deja instalate de producător, sistem de operareînchis. Acestea adaugă mult la navigație funcții suplimentare, inclusiv acces la Internet.

O clasă separată de dispozitive este smartphone-urile cu receptoare GPS încorporate. Nu le confundați cu modelele de navigație celulară! Sistemul nu funcționează la fel de ușor pe smartphone-uri ca și pe dispozitivele de sine stătătoare. Nu toate modelele vă permit să instalați un software de navigație complet, iar dacă utilizați soluții online, atunci funcția va deveni indisponibilă atunci când Internetul este oprit și atunci unul dintre avantajele tehnologiei va dispărea: acces permanent... Cu toate acestea, smartphone-urile cu navigație prin satelit sunt potrivite pentru pietoni - este convenabil să navigați și datele sunt exacte, astfel încât nu vă veți pierde nici măcar în desișuri impracticabile.