Ce este GPS

GPS-ul - este o abreviere a numelui sistemului de poziționare globală de navigație prin satelit Global Positioning System. GPS-sistem este format dintr-un număr de sateliți pe orbită joasă special concepute, care sunt folosite pentru a determina coordonatele precise.

Principiul de coordonate determinare implică măsurarea simultană a distanțelor la mai mulți sateliți cu parametrii cunoscuți ai orbite la un moment dat și calcularea ulterioară a modificărilor distanței de originea sa, trebuie să aibă cel puțin trei cu astfel de sateliți.

Inițial a sistemului GPS-navigare a fost dezvoltat, așa cum se întâmplă adesea, în scopuri militare, dar treptat a devenit clar că acesta poate fi aplicat cu succes pentru a rezolva o serie de aplicații civile, cum ar fi marine și de navigație auto, care vor fi discutate separat.

Cum GPS funcționează

Deasupra planeta la o altitudine de 20 000 de km pe orbita de 24 de sateliți NAVSTAR ale sistemului american. Provocarea pentru toate aceste sateliți - transmiterea continuă a numărului său de identificare și ora exactă, care este contorizată de un ceas atomic montat pe fiecare satelit. În cazul în care radiația de semnal utilizând modulație de fază, a căror utilizare în legătură cu tipul de semnal de spectru extins permite utilizarea emițătoarelor de putere relativ scăzut, pentru a scăpa de multe interferențe atunci când depășirea distanței destul de mare de la satelit la receptor GPS în timp ce trece prin straturile atmosferei, și multe alte zgomote naturale și artificiale care apar în calea semnalului.

Pentru a determina coordonatele orice punct în spațiu, este necesar să se cunoască coordonatele cel puțin trei sateliți și distanța de la satelit la punctul dorit. Dacă toate acestea se cunoaște, punctul de intersecție al celor trei sfere ale revoluției au format lor raze de lungă distanță de la satelit la receptor GPS, este amplasarea unui punct în spațiu. Prin calcule matematice simple, aceste informații sunt convertite în orice sistem de coordonate. Sarcina rămas doar - pentru a afla distanța de la satelit la receptor GPS. Traiectoriile tuturor sateliților sunt proiectate cu mare precizie de zeci de ani de acum înainte, adică, la un moment dat știe unde și ce este satelitul. Acest lucru este necesar pentru sincronizarea corectă a timpului cu ceas sateliți convenționale GPS-receptor. De îndată ce timpul este sincronizat, începe determinarea directă a distanței față de sateliți. O altă școală, desigur, conștient că, cunoscând viteza și timpul, puteți găsi întotdeauna distanța. Viteza de propagare a unui semnal, din nou, este cunoscut în prealabil, cu o precizie suficientă, numărul de timp nu este dificil, deoarece Este cunoscut cu precizie de ceas atomic, ce timp semnalul a fost trimis la satelitul și cât de mult a fost primit GPS-receptor. Tot necunoscut găsit, este de a măsura distanța de câteva sute de ori pentru a obține precizia dorită.

Având în vedere cele de mai sus, observăm că pentru determinarea amplasării exacte în spațiul bidimensional (adică latitudinea și longitudinea) trebuie să primească semnale de la cel puțin 3 sateliți. Din fericire, numărul de GPS-sateliți este suficient de mare, chiar și astăzi, oriunde în lume, pentru a determina nu numai bidimensional, dar coordonatele tridimensionale - latitudine, longitudine și altitudine. Acesta trebuie să primească semnale de la cel puțin 4 sateliți. În același timp, cei mai mulți sateliți „vezi“ GPS-receptor, cu atât mai bine poate determina coordonatele unei locații - până la limita maximă, determinată de precizia sistemului. Din aceasta, în special, rezultă că acuratețea GPS-navigator este redus, în cazul în care semnalele de la mai mulți sateliți sunt ecranate de caracteristici ale terenului (topografie, copaci cu frunze dens, clădiri înalte, etc.).

Metoda de trafic între sateliți și GPS-receptor este, de asemenea, destul de neobișnuit. Faptul este că toți sateliții difuzate simultan pe aceeași frecvență. Pentru a GPS-receptor poate determina care din satelit se bazează pe aceste informații, la bord emițător trimite un semnal, ca parte a codului său de identificare standard, care este comparat cu codurile care se află în memoria receptorului. Astfel, indiferent de cât de multe și care sateliții sunt în câmpul vizual al receptorului, acesta din urmă poate identifica cu ușurință sursele de semnale. Această abordare nu numai că simplifică circuitul GPS-receptor, dar, în ciuda nivelului scăzut de semnale radio, acestea pot fi utilizate în antena de mici dimensiuni de recepție.

Este cunoscut faptul că GPS-sistem prin satelit este plătit și controlat de către Departamentul Apărării al SUA, care este rezervată exclusiv pentru exactitatea finală a obiectivelor sale militare. Pentru acest semnal prin satelit transmis este codificat utilizând un P-cod special care poate fi decodat doar de către militare GPS-receptoare. În plus față de semnalele de timp de la ceasurile atomice satelit eroare aleatoare se adaugă faptul că distorsionează valorile coordonatelor primite. Ca rezultat, precizia civililor GPS-se înrăutățește în mai multe ori, în comparație cu armata. Dacă a existat vreodată vreo posibilitate de a urmări care doresc să primească semnale de satelit, GPS-navigație sigur ar fi plătit. Dar, având în vedere că în momentul în care dezvoltarea științei este imposibilă, în principiu, și faptul că, după lansarea sateliților, practic, fără costuri de întreținere asupra lor în stare de funcționare nu este necesară, sistemul a rămas, și va rămâne liber.

Având în vedere specificațiile unui receptor, puteți vedea o varietate de termeni, cum ar fi de pornire la rece sau cald Start (rece și începe cald). Ce înseamnă acești termeni?

La începutul rece coordonatele de timp și receptor sunt cunoscute cu unele limitări, iar almanah și efemeride nu sunt cunoscute.

Când timpii de pornire de căldură, coordonatele și almanah sunt cunoscute, din nou, cu restricții. Efemeride de la cel puțin 3 sateliți este cunoscut după ultimul receptor off.

Ce este almanah și efemeridele? Să încercăm să înțelegem. Sateliții transmit în mod continuu două tipuri de date: almanah și efemeride.

• Almanah - date despre orbitele tuturor sateliților. Fiecare satelit transmite almanah pentru toți sateliții. Aceste date nu sunt întotdeauna corecte și actualizate cu privire la o dată la câteva luni.
• Efemeridelor - date relativ mai exacte pe orbita satelitului. Ceasul este reglat separat pentru fiecare satelit, ceea ce este foarte important pentru poziționarea mai precisă, și fiecare satelit transmite doar propria efemeridelor. Fiabilitatea acestor date determinate particularitățile unui anumit satelit, iar datele sunt relevante pentru o perioadă scurtă de timp - de la 30 minute până la 4-6 ore. Fiecare set are propriul indicator de efemeride pentru a vă anunța cât timp datele vor fi valabile. Ephemeris prin satelit transmis la fiecare 30 de secunde. Acest interval de timp este ales pentru a GPS-au timp pentru a primi și procesa informațiile.

Când porniți GPS-receptor, el începe să caute sateliți în cazul în care, în opinia sa, acestea ar trebui să fie. Acest aviz se bazează pe almanah și ora curentă, și pe baza acestor date, receptorul selectează sateliți pentru căutarea inițială. Efemeridele primite de la fiecare satelit receptor vizibil sunt verificate pentru acuratețea și caracterul complet al informațiilor pentru a determina coordonatele.

Dacă alimentarea receptorului este oprită și apoi imediat, efemeridele vor fi considerate valabile, iar receptorul va găsi rapid sateliții, deoarece nu este necesar să se actualizeze datele. Această situație se numește un început „cald“. Dacă depășită efemeride, GPS-receptor va începe să re-colecta noi efemeridelor pentru toți sateliții cu date vechi, cu toate că, în realitate, GPS-receptoare aduna în mod constant efemeridelor proaspete.

Luați în considerare situația în care, la momentul includerii de „proaspete“ efemeride receptor au fost mai puțin de trei sateliți - în acest caz, determinarea coordonatelor de localizare va fi imposibilă până când cel puțin un satelit suplimentar de a fi prins.

În cazul în care receptorul este în mișcare, de exemplu, într-o mașină, colecția efemeride va dura mai mult timp decât într-o locație constantă, iar în cazul în care GPS-receptor pentru a lua la o distanță de câteva sute de kilometri off, sau în cazul în care a ajuns în afara ora exactă, efemeridele va fi de încredere și receptorul încearcă să găsească sateliții, în cazul în care acestea nu au.

Când cumpărați un receptor GPS și porniți-l pentru prima dată, aceasta „este o pierdere“, pentru că el nu știa unde a fost. Pentru a determina locația, receptorul scanează intervalul de frecvență pentru un semnal GPS prin satelit. Un astfel de proces este numit de pornire „la rece“. Rece începe căutarea prin satelit include decodare a semnalelor primite și calculele necesare, toate acestea pot varia de la 5 la 20 de minute. Durata exactă a procesului depinde de mulți factori care includ numărul de sateliți vizibili și algoritmul de căutare pus în aplicare într-un singur model.

Dacă receptorul cunoaște locația sa, procesul de determinare de locație redusă de mai multe ori, și în prezența unui dispozitiv de memorie coordonatele exacte almanah stocate anterior pentru a fi determinat în câteva secunde. Această situație se numește un început „fierbinte“.

Destul de des puteți auzi sau citi în programele propriu-zise și abrevieri descrieri ale dispozitivului, cum ar fi NMEA, SiRF, WAAS, DGPS. Și, uneori, profan se pune întrebarea: „De ce în receptoarele în același timp și NMEA și SIRF?“ Pentru a răspunde la această întrebare, să ne întoarcem la terminologia.

NMEA - protocol de mesaje între dispozitivele instalate în vase. Cele mai multe dintre receptoarele de navigație actuale furnizează date în NMEA-0183 standard, care este un standard internațional dezvoltat de „Electronics Association National Marine“ pentru comunicarea între dispozitive electronice marine. Aceste NMEA-0183 - este textul simplu în codul ASCII, care este trimis la 4800 baud.

SiRF - Componente electronice Acasă în receptor GPS-cip. Acest cip procesează semnalele primite de la sateliți, încercând să primească semnale de la toți sateliții disponibili. Sateliții cu cele mai slabe semnale vor fi ignorate de cip, care va încerca să selecteze doar sateliții cu cele mai puternice semnale.

Majoritatea GPS-fabricate chipset-uri compania americană SiRF Technology, precum și cea mai recentă dezvoltare - cipul SiRF Star III. care compară consumul de energie redus în mod favorabil și capacitatea de a accepta până la 20 de canale paralele.

WAAS - „Sistem de arie largă Mărirea“ - un complex de satelit și mijloace terestre, care oferă sisteme de navigație GPS semnale de corecție, care crește în mod dramatic precizia de poziționare, aproximativ de cinci ori. Navigare cu capacitate WAAS în 95% din cazuri poate determina mai precis coordonatele de 3 m. Sistemul WAAS este liber, și nu are nevoie să achiziționeze pentru utilizarea sa, nici un echipament suplimentar.

În acest moment, sistemul WAAS funcționează doar în America de Nord. În America de Sud și Europa, nu există nici stații la sol, astfel încât, chiar dacă GPS-navigator și poate primi semnale de la WAAS, că în țara noastră nu există posibilitatea de a primi un astfel de semnal, și, prin urmare, acuratețea standardului de GPS-navigare nu va crește.

DGPS - diferențială pentru GPS. Pentru DGPS coordonate sunt utilizate la două GPS-receptoare, de lucru și de referință - instalate permanent într-un anumit punct al cărui coordonate sunt măsurate cu mare precizie. Ambele receptoare care poartă GPS-sateliți, în aceeași perioadă de timp, care face posibilă calcularea corecției și să aducă precizia la 3-5 metri. Pentru a primi corecțiile necesare pentru a avea un receptor special, în plus față de standard. difuzare prin ajustări ale sistemului radio FM este un serviciu plătit. Abonații acestui serviciu primesc un radio FM speciale, care lucrează împreună cu un receptor GPS, dar din nou - în țara noastră este lipsită de relevanță.

Ce să caute în alegerea unui receptor?

Alegerea GPS-receptor pentru a fi utilizat cu un PDA - necesită luarea în considerare a tuturor argumentelor pro și contra. Pe piață există un set mare de GPS-receptoare, alt tip de conexiune de la PDA, protocolul și aspectul simplu, care este de asemenea important.

Opțiunea depinde în întregime de preferințele dumneavoastră și, prin urmare, prezența unui plug-in PDA-ul. De exemplu, în cazul în care computerul are doar un slot pentru card SD, este probabil ca el este angajat într-un card de memorie, deci are sens să acorde o atenție la SD-receptor cu o memorie integrată sau luați în considerare opțiunea de a utiliza Bluetooth.

Performanța receptorului este determinată și depinde de caracteristicile chipset aplicate. Important de știut:

• Numărul de canale de primit - adică, semnalele de la sateliții pe care receptorul este capabil de a primi și de proces, în același timp. Cu cat mai multe canale cu atât mai bine, deoarece precizia de poziționare este îmbunătățită.
• Sensibilitate antenă, dBm - mai mare, semnalul mai slab poate fi primit de la un satelit.
• Consumul de energie, mW - acest parametru depinde de funcționarea receptorului sau a ligamentului „Receptor + CPC“.

Amintiți-vă că caracteristicile GPS-receptoare sunt dependente în mod direct de caracteristicile chipset-uri utilizate. În condiții ideale, adică în absența unor factori externi care afectează recepția semnalelor de navigație, toate receptoarele vor rula aproximativ la fel, dar în oraș, în prezența copacilor din apropiere, clădiri înalte, prezența interferențelor poate afecta negativ calitatea semnalului de recepție.