Принцип работы gps

Как на самом деле работает GPS и почему многие GPS-устройства могут переставать работать правильно

Как на самом деле работает GPS и почему многие GPS-устройства могут переставать работать правильно - изображение 1 - изображение 1

Большинство людей не осознают вездесущность системы GPS, которая разрабатывалась в течение десятилетий. Она используется не только для навигации. Предельная точность отсчёта времени GPS (+/- 10 миллиардных долей секунды) позволяет бесчисленным предприятиям со всего мира применять её в различных целях, начиная от помощи в управлении энергосистемой и заканчивая регулированием фондового рынка и проведением банковских операций. GPS позволяет компаниям достигать уровня точности атомных часов, включая лёгкую синхронизацию времени по всему земному шару, без необходимости иметь атомные часы или придумывать собственные системы для глобальной синхронизации. Проблема в том, что, ввиду причудливых оригинальных спецификаций, многие GPS-устройства могут перестать работать правильно, если оперативно не обновить их прошивку. Итак, что происходит, каким образом работает система GPS и кто первым придумал её?

4 октября 1957 года Советский Союз запустил «Спутник». Как вы можете себе представить, за этим крошечным спутником следили учёные со всего мира. Наиболее подходящими для рассматриваемой сегодня темы были два физика из Университета Джона Хопкинса – Уильям Гийер и Джордж Вайффенбах.

Изучая орбиты и сигналы, исходящие от спутников, пара осознала, что, благодаря скорости движения и характеру передач, мы можем точно определить их положения, используя эффект Доплера.

Вскоре после этого некий Фрэнк Макклюр, также из Университета Джона Хопкинса, попросил пару определить, возможно ли сделать это наоборот. Вскоре они обнаружили, что, действительно, используя известную орбиту спутника и изучая сигнал, поступающий от него, наблюдатель на Земле способен в относительно короткий промежуток времени установить собственное местоположение.

С этого всё и началось.

Были предложены и в некоторых случаях разработаны различные системы. Наиболее заметной в конечной эволюции GPS стала Transit (Navy’s Navigation Satellite System), которая была запущена к 1964 году. Эта система теоретически могла сообщить членам экипажа подводной лодки или корабля, где они находились, хотя местоположение можно было обновлять только один раз в час, и это занимало около 10-15 минут. Более того, если корабль двигался, страдала точность.

Ещё одной важной системой стала Timation, которая первоначально использовала кварцевые часы, синхронизированные на земле и на спутниках, в качестве ключевого компонента того, как система определяла местоположение наблюдателя на Земле. Однако часы не отличались высокой точностью, поэтому первые испытания показали большую погрешность (точность составляла всего 0,3 морских мили); более того, получение данных заняло около 15 минут. Последующая модернизация Timation привела к некоторым улучшениям, даже тестированию атомных часов для повышения точности. Однако далее дело не сдвинулось.

К началу 1970-х годов была предложена система Navigation System Using Timing and Ranging (Navstar), которая, по сути, объединяла элементы Transit, Timation и прочих.

Перенесёмся в 1983 год. На тот момент в США не было полноценно функционирующей системы GPS, однако были запущены первые прототипы спутников, и система постепенно тестировалась и внедрялась. Именно в этот момент самолёт «Корейских авиалиний», совершавший рейс 007, вылетел из Нью-Йорка, совершил дозаправку в Анкоридже (Аляска) и направился в Сеул (Южная Корея).

Какое отношение это имеет к вездесущей системе GPS, какой мы её знаем сегодня?

Экипаж не заметил сбой в работе автопилота, в результате чего он непреднамеренно заблудился в советском воздушном пространстве.

Подумав, что пассажирский самолёт был шпионом, советские власти приказали поднять в небо Су-15, чтобы перехватить его.

Были сделаны предупредительные выстрелы, хотя пилот, который совершил это действие, позднее заявил во время интервью: «Я выпустил четыре очереди, более 200 патронов. А толку было никакого. В конце концов, я был заряжен бронебойными снарядами, а не зажигательными. Маловероятно, чтобы их кто-то заметил».

Вскоре после этого члены экипажа самолёта 007 связались с токийским центром управления и попросили разрешения увеличить высоту полёта с 330 (около 10000 метров) до 350 (примерно 10700 метров). Это привело к тому, что самолёт замедлился ниже скорости, с которой обычно работали отслеживающие высокоскоростные перехватчики. Это было воспринято как уклончивый манёвр, хотя в действительности это было сделано из соображений экономии топлива.

Среди советских руководителей разгорелся жаркий спор о том, стоит ли тратить время на опознание самолёта, который мог быть просто пассажирским авиалайнером. Но поскольку он направлялся в международные воды или, возможно, уже достиг их, было принято решение сначала стрелять, а потом задавать вопросы.

Пилот, отвечавший за атаку, описал то, что произошло дальше, следующим образом: «“Уничтожить цель…!” Легко сказать. Но как? Снарядами? Я уже потратил 243 патрона. Протаранить его? Я всегда считал это дурным вкусом. Таран – последнее, к чему стоит прибегать. На всякий случай я развернулся и начал опускаться сверху на него. Затем мне в голову пришла идея. Я опустился ниже его на 2000 метров… форсажный режим. Приготовил запуск ракет и резко поднял нос. Успех! Он на крючке».

Были выпущены две ракеты, которые взорвались возле Boeing, причинив существенный ущерб, хотя в доказательство того, насколько безопасны коммерческие самолёты, пилоты смогли восстановить контроль над авиалайнером и даже на время сохранить ровный и стабильный полёт. Однако, в конце концов, они оказались в медленной спирали, что привело к крушению и гибели 269 человек на борту.

В результате этой трагедии президент Рональд Рейган заявил 16 сентября 1983 года, что система GPS, которая ранее предназначалась только для военного использования, теперь будет доступна для всех, причём первоначальная идея заключалась в многочисленных преимуществах безопасности, которые такая система предоставляла гражданской авиации, по сравнению с использованием доступных на тот момент навигационных инструментов.

Это подводит нас к тому, как именно работает система GPS в первую очередь. Она является удивительно сложной на некоторых уровнях, однако в действительности основы относительно просты для понимания.

Для начала рассмотрим, что происходит, когда вы стоите в неизвестном месте и спрашиваете кого-то, где вы находитесь. Этот человек отвечает просто: «Вы находитесь в 340 километрах от Сиэтла, штат Вашингтон».

Теперь вы можете нарисовать круг на карте с радиусом 340 километров от Сиэтла. Предполагая, что человек, предоставивший вам эту информацию, прав, вы знаете, что находитесь в пределах этой круговой линии.

Теперь, предположим, кто-то другой сказал вам, что вы находитесь в 240 километрах от Ванкувера (Канада). Теперь вы, наверное, начинаете понимать. Когда вы нарисуете второй круг на карте, вы поймёте, что он пересекается с первым в двух точках. Вы находитесь в одной из них.

Затем вы спрашиваете третьего человека, который говорит вам: «Вы находитесь в 800 километрах от Бойсе (штат Айдахо)». Вы рисуете третий круг, и теперь вы точно знаете, где вы находитесь в двумерном пространстве. Недалеко от Камлупса (Канада), оказывается.

Примерно по такому же принципу работает GPS, за исключением того, что в данном случае вам нужно мыслить в терминах 3D-сфер, а не 2D-кругов. Система сообщает вам точное расстояние от контрольной точки посредством передачи точного местоположения спутников на орбите и точного времени, когда была осуществлена эта передача. Это время синхронизируется между различными спутниками в группе GPS.

Затем, после получения данных, приёмник вычитает текущее известное время из предоставленного, чтобы определить время, которое ушло на то, чтобы сигнал был передан туда, где он находится, со спутников.

Объединяя это с известными местоположениями спутников и известной скоростью света, с которой распространяется радиосигнал, приёмник может затем обработать числа, чтобы определить с поразительной точностью своё местоположение, с учётом погрешностей ввиду таких вещей, как ионосфера, мешающая распространению сигнала, и прочих факторов реального мира.

Даже с такими потенциальными проблемами, однако, последнее поколение GPS-систем теоретически может определить ваше местоположение с точностью до фута (или около 30 сантиметров).

Однако, возможно, вы заметили кое-что. В то время как спутники GPS используют чрезвычайно точные и синхронизированные атомные часы, в GPS-системе вашего автомобиля их нет. Итак, каким же образом она точно определяет то, сколько времени нужно сигналу, чтобы дойти к ней от спутника?

В процессе просто задействуется четыре (вместо трёх) спутника, что позволяет приёмнику получить дополнительные данные, необходимые для того, чтобы решить уравнение и получить соответствующую пропущенную переменную времени. Короче говоря, есть только одна точка во времени, которая будет соответствовать краю всех четырёх сфер, пересекающихся в одной точке на Земле. Таким образом, как только переменные получены, приёмник может отрегулировать собственное время, чтобы достичь идеальной синхронизации с гораздо более точными атомными часами. В некотором смысле это делает GPS чем-то вроде 4D-системы: с её помощью вы можете узнать своё точное положение не только в пространстве, но и во времени.

Постоянно обновляя собственные внутренние часы таким образом, приёмник на Земле становится почти таким же точным, как атомные часы, и является хронометражным устройством, которое затем почти идеально синхронизируется с другими приёмниками по всему миру. Всё это практически бесплатно для конечных пользователей, потому что правительство США оплачивает дорогостоящие счета за поддержку системы.

Говоря об обслуживании, другая проблема, которую вы, возможно, заметили, заключается в том, что под влиянием различных факторов GPS-спутники могут постоянно сдвигаться с первоначальных орбит. Как решается эта проблема?

Специальные станции на Земле постоянно отслеживают точные орбиты различных GPS-спутников. Данные используются для хранения информации о статусе и местоположении спутников. Они регулярно передаются приёмникам, благодаря чему они знают точное положение спутников, в первую очередь.

Сами спутники также могут при необходимости корректировать свои орбиты. В процессе спутник помечается как «нездоровый», чтобы приёмники могли игнорировать его. Затем он перемещается на новое положение, орбита отслеживается, после чего информация обновляется, и спутник снова помечается как «здоровый».

Вот как примерно работает навигатор на высоком уровне. Как насчёт того, что мы сказали, что многие GPS-устройства могут потенциально перестать работать, если их не обновлять?

На рубеже веков произошло то, чего прежде никогда не случалось в мире – «генеральная репетиция ошибки Y2K». Видите ли, существует такое понятие, как «Номер Недели» – буквально количество недель, прошедших с начала эпохи, 6 января 1980 года. Вместе с этим Номером Недели отправляется количество секунд, прошедших с предыдущего субботнего вечера, что позволяет GPS-приёмнику вычислять точную дату.

Так в чём же проблема? Оказывается, каждые 1024 недели (примерно каждые 19 лет и 8 месяцев) с начала эпохи число откатывается до 0 из-за того, что эта целочисленная информация находится в 10-битном формате.

Таким образом, когда это происходит, любой GPS-приёмник, не учитывающий этот фактор, перестаёт функционировать правильно, хотя характер неисправной работы варьируется от поставщика к поставщику. Всё зависит от того, ка поставщик реализовал свою систему.

В некоторых случаях неисправность может быть связана с неправильным определением даты, что может привести к разным последствиям, начиная от неправильной выдачи местоположения и заканчивая полным сбоем системы.

Если у вас всё хорошо с математикой, то наверняка вы пришли к выводу, что данная проблема впервые возникла в августе 1999 года, всего через четыре года после того, как GPS-система стала полностью функциональной.

На тот момент, конечно же, GPS не был столь вездесущим и популярным, как сегодня. Согласно отчёту Управления телекоммуникаций Министерства торговли США, по состоянию на 1999-й год, во всём мире насчитывалось всего 10-15 миллионов GPS-приёмников. Сегодня число устройств, естественно, исчисляется миллиардами.

Очередной сброс Номера Недель пришёлся на 6-е апреля 2019 года. И, к счастью, большинство компаний, которые полагаются на GPS в плане критических систем, такие как авиакомпании, банковские учреждения, сотовые сети, электросети и прочие, заранее приняли необходимые меры для решения этой проблемы.

Тем не менее, сброс Номера Недели больше всего касается потребительского уровня, поскольку большинство людей вообще не знают о проблеме.

Если вы недавно обновили прошивку своего GPS-устройства или просто являетесь владельцем GPS-устройства, приобретённого пару лет назад, то всё нормально.

Однако если вы владеете GPS-устройством, которому несколько лет, то существует проблема, и вам определённо нужно перейти на сайт производителя и загрузить соответствующие обновления.

Если вы сейчас задаётесь вопросом, почему нельзя просто изменить спецификацию, чтобы перестать зависеть от 10-битного Номера Недели, то вы не первый, кто об этом думает. В соответствии с последними спецификациями интерфейса GPS, теперь используется 13-битный Номер Недели. Это значит, что в новейших устройствах, поддерживающих его, проблема не возникнет в течение 150 лет точно.

Бонусные факты:

• Вы когда-нибудь замечали, что ваш мобильный телефон, в отличие от других GPS-устройств, имеет тенденцию максимально быстро определять ваше местоположение, даже если он был выключен в течение долгого времени? Оказывается, мобильные телефоны используют технологию Assisted GPS, которая получает информацию не от орбитальных спутников, а от центрального сервера. Конечно, Assisted GPS не работает, если отсутствует сигнал сотовой связи.

• Непосредственно перед войной в Персидском заливе военные ухудшили сигнал GPS для гражданского использования, чтобы сохранить полную точность системы в качестве военного преимущества США. Однако в мае 2000 года президент Билл Клинтон отменил эту политику, и гражданский GPS стал в десять раз точнее за ночь.

via

какая дешёвая  бредятина

GPS как работает? Принципы работы GPS-навигатора

GPS как работает? Принципы работы GPS-навигатора - изображение 2 - изображение 2

Сегодня мы поговорим о том, что такое GPS, как работает эта система. Уделим внимание развитию данной технологии, ее функциональным особенностям. Также обсудим, какую роль в работе системы играют интерактивные карты.

История появления GPS

История появления GPS - фотография 3 - изображение 3

История появления глобальной системы позиционирования, или определения координат, началась в США еще в далеких 50-х годах при запуске первого советского спутника в космос. Бригада американских ученых, следивших за запуском, заметила, что при отдалении спутник равномерно меняет свою частоту сигнала. После глубокого анализа данных они пришли к выводу, что при помощи спутника, если говорить более подробно, то его расположения и издаваемого сигнала, можно точно определить нахождение и скорость передвижения человека на земле, как и наоборот, скорость и нахождение спутника на орбите при определении точных координат человека. К концу семидесятых годов Минобороны США запустило систему GPS в своих целях, а еще через несколько лет она стала доступна для гражданского применения. Система GPS как работает сейчас? Точно так, как и работала в то время, по тем же принципам и основам.

Сеть спутников

Сеть спутников - фотография 4 - изображение 4

Более двадцати четырех спутников, находящихся на околоземной орбите, передают радиосигналы привязки. Количество спутников варьируется, но на орбите всегда находится нужное их число для обеспечения бесперебойной работы, плюс некоторые из них есть в запасе, чтобы в случае поломки первых принять их функции на себя. Так как срок службы каждого из них приблизительно около 10 лет, производится запуск новых, модернизированных версий. Вращение спутников происходит по шести орбитам вокруг Земли на высоте менее 20 тысяч км, оно образует взаимосвязанную сеть, которой управляют станции GPS. Находятся последние на тропических островах и связаны с основным координационным центром в США.

Как работает GPS-навигатор?

Как работает GPS-навигатор? - фото 5 - изображение 5

Благодаря этой сети можно узнать местонахождение при помощи вычисления задержки прохождения сигнала от спутников, и при помощи этой информации определить координаты. Система GPS как работает сейчас? Как и любая сеть навигации в пространстве - она совершенно бесплатна. Она с высокой эффективностью работает при любых погодных условиях и в любое время суток. Единственная покупка, которая должна у вас быть, это сам GPS-навигатор или устройство, которое поддерживает функции GPS. Собственно, принцип работы навигатора строится на давно используемой простой схеме навигации: если точно знаете место, где находится маркерный объект, наиболее подходящий на роль ориентира, и расстояние от него до вас, нарисуйте окружность, на которой точкой обозначьте ваше месторасположение. Если радиус окружности велик, то замените ее прямой линией. Проведите несколько таких полос от возможного вашего расположения в сторону маркеров, точка пересечения прямых обозначит ваши координаты на карте. Вышеупомянутые спутники в таком случае как раз и играют роль этих маркерных объектов с расстоянием от вашего месторасположения около 18 тысяч км. Хотя вращение их по орбите и происходит с огромной скоростью, местоположение постоянно отслеживается. В каждом навигаторе установлен GPS-приемник, который запрограммирован на нужную частоту и находится в прямом взаимодействии со спутником. В каждом радиосигнале содержится определенное количество закодированной информации, которая включает в себя ведомости о техническом состоянии спутника, местонахождении его на орбите Земли и часовом поясе (точное время). К слову, информация о точном времени и является наиболее нужной для получения данных о ваших координатах: происходящее вычисление отрезка времени между отдачей и приемом радиосигнала умножается на скорость самой радиоволны и путем недолговременных подсчетов рассчитывается расстояние между вашим навигационным прибором и спутником на орбите.

Сложности синхронизации

Сложности синхронизации - фотография 6 - изображение 6

Исходя из этого принципа навигации, можно предположить, что для точного определения ваших координат могут понадобиться всего два спутника, на основе сигналов которых легко будет найти точку пересечения, и в итоге — место, где вы находитесь. Но, к сожалению, технические причины требуют применения еще одного спутника как маркера. Главная проблема заключается в часах GPS-приемника, что не позволяет провести достаточную синхронизацию со спутниками. Причиной этому является разница в отображении времени (на вашем навигаторе и в космосе). На спутниках присутствуют дорогие высококачественные часы на атомной основе, что позволяет им вести подсчет времени с предельной точностью, тогда как на обычных приемниках такие хронометры применить попросту невозможно, так как габариты, стоимость, сложность в эксплуатации не позволили бы применять их повсюду. Даже малая ошибка в 0.001 секунды может сместить координаты более чем на 200 км в сторону!

Третий маркер

Третий маркер - фотография 7 - изображение 7

Так что разработчики решили оставить обычную технологию кварцевых часов в GPS-навигаторах и пойти по другому пути, если говорить точнее - использовать вместо двух ориентиров-спутников — три, соответственно, столько же линий для последующего пересечения. Решение проблемы строится на гениально простом выходе: при пересечении всех линий с трех обозначенных маркеров, даже при возможных неточностях, создается зона в форме треугольника, за центр которого берется его середина - ваше расположение. Также это позволяет выявить отличие во времени приемника и всех трех спутников (для которых отличие будет одинаковым), что позволяет скорректировать пересечение линий ровно в центре, проще говоря — это определяет ваши координаты GPS.

Одна частота

Одна частота - изображение 8 - изображение 8

Следует также заметить, что все спутники посылают на ваше устройство информацию на одной частоте, и это довольно необычно. Как работает GPS-навигатор и как воспринимает всю информацию корректно, если все спутники беспрерывно и одновременно посылают на него информацию? Все довольно-таки просто. Передатчики на спутнике для определения себя посылают в радиосигнале еще и стандартную информацию, в которой находится зашифрованный код. Он сообщает максимум характеристик спутника и заносится в базу данных вашего устройства, что потом позволяет сверять данные со спутника с базой данных навигатора. Даже при большом количестве спутников в зоне досягаемости очень быстро и легко их можно определить. Все это упрощает всю схему и позволяет использовать в GPS-навигаторах меньшие по размеру и более слабые антенны приема, что удешевляет и уменьшает дизайн и габариты устройств.

GPS-карты

Карты GPS загружаются на ваше устройство отдельно, так как вы сами влияете на выбор местности, по которой хотите передвигаться. Система всего лишь устанавливает ваши координаты на планете, а уже функцией карт является воссоздание на экране графической версии, на которую наносятся координаты, что и позволяет вам ориентироваться на местности. GPS как работает в данном случае? Бесплатно, это так и продолжает оставаться в таком статусе, карты в некоторых интернет-магазинах (и не только) все же платные. Зачастую для прибора с GPS-навигатором создаются отдельные приложения для работы с картами: как платные, так и бесплатные. Разновидность карт приятно удивляет и позволяет настроить дорогу из точки A в точку Б максимально информативно и со всеми удобствами: какие достопримечательности вы будете проезжать, кратчайший путь до пункта назначения, голосовой помощник, указывающий направление и другие.

Дополнительное GPS-оборудование

Применяется система GPS не только для указания вам нужного пути. Она позволяет производить слежку за объектом, на котором может находиться так называемый маячок, или GPS-трекер. Состоит он из самого приемника сигналов и передатчика на основе gsm, 3gp или иных протоколов связи для передачи информации о расположении объекта в сервисные центры, осуществляющие контроль. Применяются они во многих отраслях: охранной, медицинской, страховой, транспортной и многих других. Также существуют автомобильные трекеры, которые подключаются исключительно к автомобилю.

Путешествия без проблем

GPS-карты - изображение 9 - изображение 9

С каждым днем значения карты и бессменного компаса уходят все дальше в прошлое. Современные технологии позволяют человеку проложить дорогу для своего странствия с минимальными потерями времени, усилий и средств, при этом увидеть наиболее захватывающие и интересные места. То, что было фантастикой около столетия назад, сегодня стало реальностью, и воспользоваться этим может практически каждый: от военных, моряков и пилотов самолетов до туристов и курьеров. Сейчас большую популярность набирает и использование этих систем для коммерческой, развлекательной, рекламной отраслей, где каждый предприниматель может указать себя на глобальной карте мира, и его будет совсем нетрудно найти. Надеемся, что эта статья помогла всем, кто интересуется тем, GPS - как работает, по какому принципу происходит определение координат, какие его сильные и слабые стороны.

Что такое GPS-приемник: описание и принцип работы

Дополнительное GPS-оборудование - фото 10 - изображение 10

Вероятно, каждый прямо или косвенно пользовался GPS-приемниками. Они встречаются в большинстве смартфонов, многих новых автомобилях, применяются в коммерческих целях по всему миру. Эти крошечные устройства могут мгновенно и совершенно бесплатно определить точное местоположение и время почти в любой точке планеты. Все, что для этого нужно, – наличие самого GPS-приемника, а они с каждым днем становятся дешевле и меньше.

Однако не следует принимать эти небольшие и недорогие модули как должное. На то, чтобы всегда и везде иметь возможность точно определить местоположение, ушли десятилетия инженерных разработок. С конца 70-х запускались десятки GPS-спутников, каждый из которых оборудован прецизионными атомными часами, и они продолжают регулярно выводиться на околоземную орбиту. Они непрерывно посылают данные на Землю по выделенным радиочастотным каналам. Карманные GPS-приемники оборудованы крошечными антеннами и процессорами, которые непосредственно принимают сигнал, отправленный спутниками, и на лету вычисляют положение и время.

Как работает GPS?

Для определения положения и времени почти в любом месте Земли используется орбитальная группировка и наземные станции. На высоте более 19 тыс. км над Землей постоянно развернуто по меньшей мере 24 активных спутника. Их позиции рассчитаны таким образом, чтобы в небе над любой точкой планеты всегда находилась ровно половина из них. Основной целью спутников является передача информации на Землю на частотах в диапазоне 1,1–1,5 ГГц. С помощью этих данных и математических расчетов наземный приемник или модуль GPS могут вычислять свое местоположение и текущее время.

В 2010 г. была восстановлена альтернативная система глобального позиционирования ГЛОНАСС. Она также насчитывает 24 спутника и вещает на частотах 1,2–1,6 ГГц.

Путешествия без проблем - фото 11 - изображение 11

Каналы

Число каналов, с которыми работает GPS-модуль, влияет на время первого исправления (TTFF). Поскольку неизвестно, какие спутники находятся в поле зрения, чем больше частот можно проверить сразу, тем быстрее будет произведена коррекция. После установления связи или получения исправления некоторые модули отключают дополнительные каналы для экономии энергии. Если пользователь не против того, чтобы немного дольше подождать, 12 или 14 каналов достаточно для отличной работы приемника.

Трилатерация

Это математический метод, используемый для вычисления позиции с несколькими контрольными точками. Чтобы GPS-приемник мог вычислить точное положение и время, он должен установить связь по крайней мере с 4 спутниками. Для вычисления расстояния до объекта методом триангуляции нужны 2 точки. Но в случае GPS нужно определить 4 значения – широту, долготу, высоту и время.

Определение местоположения и времени

Данные, передаваемые на Землю с каждого спутника, содержат несколько разных фрагментов информации, которые позволяют GPS-приемнику точно рассчитать свое местоположение и время. Важным элементом оборудования на каждом из них являются чрезвычайно точные атомные часы. Данные о времени посылаются на Землю вместе с орбитальным положением и временем прибытия в разные точки орбиты. Другими словами, GPS-модуль получает временную метку от всех видимых спутников, а также информацию об их местонахождении. Из этих данных можно вычислить расстояние до каждого из них. Если антенна видит не менее 4 спутников, то можно точно рассчитать положение приемника.

Есть еще сторона глобальной системы позиционирования. Наряду с вышеперечисленными элементами существуют наземные станции, которые могут взаимодействовать со спутниковой сетью и некоторыми приемниками GPS. Такая система называется сегментом управления и повышает точность измерений. Ее примерами являются WAAS и DGPS. Первая используется большинством приемников и снижает ошибку до 5 м. Вторая требует наличия ресивера определенного типа и обеспечивает сантиметровую погрешность. Устройства данного типа дорогие и имеют тенденцию быть более крупными, поскольку требуют дополнительной антенны.

Что такое GPS-приемник: описание и принцип работы - фото 12 - изображение 12

Точность геопозиционирования

Погрешность измерений приемника GPS или GLONASS зависит от ряда переменных, в первую очередь от отношения сигнал/шум, положения спутника, погодных условий и наличия препятствий, таких как здания и горы. Эти факторы могут создавать ошибки расчета местоположения пользователя. Шум обычно создает ошибку от 1 до 10 м. Горы, здания и другие предметы, которые могут препятствовать прохождению сигнала от спутника, могут вызывать в 3 раза большую ошибку. Для нормальной работы GPS-приемник должен иметь возможность принимать сигнал от 4 спутников. Связь с первым из них позволяет получить данные об альманахе и, следовательно, доступности остальных. Хотя и можно определить местонахождение и с меньшим, чем 4, числом спутников, погрешность измерений может быть довольно большой. Самое точное определение местоположения происходит, когда есть открытый обзор ясного неба, свободный от любых препятствий, c более чем 4 спутниками над головой. Для борьбы с этими ошибками создано несколько вспомогательных средств.

Assisted GPS

Одной из таких вспомогательных систем является Assisted GPS или AGPS. Этот метод использует беспроводные (наземные) сети для ретрансляции сигнала спутника, когда он слаб или его невозможно принять. AGPS помогает в двух вещах. Во-первых, предоставляет получателю данные альманаха и точное время. И во-вторых, использует более высокую вычислительную мощность и хороший спутниковый сигнал наземной базы для интерпретации получаемой фрагментированной информации, чтобы обеспечить более достоверное определение местоположения. AGPS в основном осуществляется внешними GPS-приемниками, установленными на вышках сотовой связи. Связь с ними позволяет быстрее настроиться на спутник, а также получить более точную информацию. Этот метод используется в GPS-приемниках для «Андроида» в мобильных телефонах. Вот почему смартфоны часто бывают точнее специализированных продуктов. AGPS присутствует в камерах, геодезических GPS-приемниках и некоторых автомобилях. Его использование наиболее выгодно в городах, где сигнал в лабиринте зданий иногда довольно трудно принять.

Как работает GPS? - изображение 13 - изображение 13

Дифференциальный GPS

Другим методом является дифференциальная система геопозиционирования DGPS. Данная система определения местоположения также использует наземные станции. Однако она отличается тем, что находит разницу между показаниями спутника и приемника. Станции могут находиться на расстоянии до 370 км от ресивера, и важно отметить, что по мере удаления от них точность измерений ухудшается. DGPS осуществляется наземной станцией, передающей сигнал, который диктует ошибку между фактической и измеренной псевдодальностью. Это значение рассчитывается путем умножения скорости света на время прохождения сигнала со спутника на приемник.

Примером одного из видов DGPS является система широкого радиуса действия WAAS. Первоначально она была разработана для помощи авиационным GPS-приемникам. В WAAS используется система специально построенных наземных станций. Предусмотрен набор стандартов точности, которым измерения должны отвечать. В горизонтальном и вертикальном направлениях в 95% случаев их погрешность не должна превышать 7,6 м. Наземные станции отправляют свои измерения на головные станции, которые посылают исправления на спутники WAAS каждые 5 секунд или чаще. Со спутника сигнал транслируется обратно на приемники на Земле, где скорректированные данные используются для повышения точности GPS. В некоторых местах WAAS может обеспечить погрешность до 1 м по горизонтали и 1,5 м по вертикали. Хотя WAAS присутствует только в Северной Америке, подобные системы существуют во многих других частях мира.

Каналы - фотография 14 - изображение 14

Форматы сообщений

Данные GPS отображаются в разных форматах через последовательный интерфейс. Существуют стандартные и нестандартные (проприетарные) форматы сообщений. Почти все GPS-приемники выводят данные NMEA. Это стандарт форматирования информации в виде строк, называемых предложениями. Каждое из них содержит различные данные, разделенные запятыми. Всего насчитывается 19 видов таких предложений. Вот пример NMEA-строки, полученной от приемника, установившего связь со спутником:

$GPGGA,235317.000,4003.9039,N,10512.5793,W,1,08,1.6,1577.9,M,-20.7,М,,0000*5F.

В предложении содержится следующая информация:

  • время по Гринвичу: 23:53:17;
  • широта: северная, 40,039039°;
  • долгота: западная, 10,5125793°;
  • количество спутников: 08;
  • высота: 1577 м.

Данные разделяются запятыми, чтобы упростить чтение и анализ компьютерами и микроконтроллерами. Они отправляются на последовательный порт с интервалом, называемым скоростью обновления. Большинство ресиверов обновляют эту информацию один раз в секунду (т. е. с частотой 1 Гц), но лучшие GPS-приемники способны выполнять несколько обновлений в секунду. Для современных моделей это значение равно 5–20 Гц.

Трилатерация - изображение 15 - изображение 15

Чтение данных

Большинство модулей GPS оборудованы последовательным портом, который позволяет подключить их к микроконтроллеру или компьютеру.

После включения устройства данные NMEA (или сообщения в другом формате) отправляются из последовательного передающего разъема (TX) с определенной скоростью передачи и скоростью обновления, даже при отсутствии приема со спутника. Чтобы микроконтроллер считывал информацию, необходимо подключить вывод TX GPS ко входу RX. Чтобы настроить модуль, нужно подключить его вход RX к выходу TX устройства управления.

Микроконтроллер обычно анализирует данные NMEA. Разбор предложения производится путем простого выделения из него части информации.

Например, микроконтроллеру требуется прочитать только высоту GPS. Вместо того чтобы иметь дело со всем текстом, он анализирует предложение GPGGA и выбирает только высоту. Как только необходимая информация будет отобрана, ею можно манипулировать, чтобы выполнять другие действия.

Платформа Arduino также может легко анализировать данные NMEA с помощью библиотеки Tiny GPS.

Определение местоположения и времени - изображение 16 - изображение 16

Подключение к компьютеру

Простым способом непосредственного просмотра данных NMEA является использование GPS-приемника для ноутбука или компьютера. Для создания соединения необходимо лишь запитать устройство геопозиционирования и подключить вывод TX внешнего модуля ко входу RX компьютера.

Также возможно подключение GPS-приемника к USB-порту. При этом он может питаться как от собственного источника, так и через соединение с ПК. В первом случае освободившаяся линия используется для обнаружения наличия подключения USB-GPS-приемника к хосту. При соединении с компьютером питание поступает через универсальную последовательную шину, поэтому дополнительного источника не требуется.

Кроме того, Bluetooth-GPS-приемник обеспечивает беспроводную связь как с ПК, так и с совместимыми устройствами того же производителя. Это позволяет производить быстрый обмен общими данными, такими как маршруты и путевые точки.

После подключения необходимо открыть программу последовательного терминала, установив скорость передачи, равной скорости GPS-модуля. Даже если приемник не установил связь со спутником, на экране появится поток NMEA-предложений.

Точность геопозиционирования - фотография 17 - изображение 17

Настройка ресивера

Для настройки приемника GPS и ГЛОНАСС важно знать тип чипсета, который в нем установлен. Набор микросхем содержит мощный процессор, который отвечает за пользовательский интерфейс, все вычисления, а также аналоговые схемы антенны. Кроме того, чипсет позволяет принимать данные для настройки таких параметров, как скорость обновления, скорость передачи, выбор предложения и т. д.

Чтобы отправлять команды на приемник через последовательный порт, понадобится набор команд или справочное руководство. Но перед тем как погружаться в изучение команд для конкретного модуля, необходимо проверить наличие программного обеспечения, которое значительно облегчает работу с устройством и его настройку.

Некоторые чипсеты позволяют использовать альтернативные протоколы, такие как бинарный SiRF, UBX или собственные сообщения. Эти протоколы содержат аналогичную информацию, но обмениваются данными в виде двоичного (вместо ASCII) кода для более быстрой связи.

При коммуникации с GPS-приемником команды должны завершаться контрольной суммой. В большинстве случаев для этого для каждого предложения нужно выполнить команду XOR.

Антенна

Маленький GPS-модуль получает сигналы от спутников, удаленных на расстояние 19 тыс. км, которые расположены не только над головой, но и в любом месте на небе. Для лучшей производительности между антенной и спутниками нужна прямая видимость. Погода, облака, снежные бури не должны влиять на сигнал, но деревья, здания, горы, крыша над головой будут создавать нежелательные помехи, и точность GPS от этого пострадает.

Разработано много вариантов антенн. Одним из самых распространенных является керамическая патч-антенна. Она отличается низким профилем, дешевизной и компактностью, но, по сравнению с другими типами, принимает хуже. Чтобы получить хороший сигнал, она должна быть направлена ​​вверх на открытое небо, т. е. когда усиление максимальное.

В некоторых GPS-модулях используются винтовые антенны. Они занимают больше места, но их форма позволяет получить лучший сигнал в любой ориентации за счет более низкого усиления.

В некоторых модулях применяются SMA-антенны. Это дает возможность монтировать их в местах, отличных от места расположения самого приемника, что пригодится в случаях, когда основная система не имеет доступа к открытому небу (например, в здании или автомобиле).

GPS-координирование в геодезии

Assisted GPS - изображение 18 - изображение 18

Спутниковые приемники прочно укрепились в списках обязательного оборудования для геодезических изысканий и кадастровых работ, поэтому стоит разобраться в их предназначении и особенностях. В этой статье мы объясним принцип действия GPS приемников ( система ГЛОНАС работает аналогично), как они помогают в геодезических работах, а также отличия от обычных GPS модулей на телефонах и навигаторах.

Оглавление:

»   Что из себя представляет GPS?

»   Задача GPS измерений

»   Принцип работы GPS приемников

»   Разница в GPS приемниках геодезических и обычных

»   Методы геодезических измерений GPS приемниками

»   Стоимость работ с использованием GPS приемников

 

Что из себя представляет GPS?

Аббревиатура GPS расшифровывается как Global Positioning System, что означает «Система глобального позиционирования». Изначально эта система разрабатывалась военными армии США. Но со временем «ушла в народ», где нашлось для неё множество мирных применений.

GPS состоит из 24-х искусственных спутников Земли семейства NAVSTAR, первый из которых отправился на орбиту ещё в 1978 году. Именно такое количество спутников нужно для обеспечения работоспособности системы навигации. На борту каждого из них находится работающий на частоте 1575,42 МГц и 1227,6 МГц передатчик мощностью 50 Вт передающий пучок данных на Землю и атомные часы, обеспечивающие постоянную абсолютную координацию всей группы.

В систему входят и спутниковые приемники. Их может быть бессчетное множество. Как самых простых, установленных в навигаторах, так и технически сложных, находящихся в геодезическом и другом высокоточном оборудовании. Задача приемников уловить и записать данные, принимаемые от спутниковых передатчиков.

 Задача GPS измерений 

Основная задача, которая в геодезии решается с помощью GPS, — это создание или реконструкция различных опорных и съемочных сетей. Используется система и в крупномасштабных топографических съемках, при выносе в натуру проектов, в кадастровых работах (межевание, вынос в натуру границ земельного участка) для обеспечения привязки геодезических измерений относительно пунктов геодезической государственной сети (ГГС).

Важным вопросом является выбор пунктов ГГС, к которым будет привязываться опорная геодезическая сеть. Исследования показали, что стоит отдавать предпочтение пунктам более высокого класса, расположенным на расстоянии 5–15 км от промышленных объектов, чтобы исключить влияние техногенных факторов.

Принцип работы GPS приемников

Имея в своём распоряжении GPS-приемник, любой его пользователь на Земле может получить орбитальные координаты за сутки всех спутников, время с точностью до наносекунды, текущие дату и точное время отправки сообщения. Такую информацию отправляет каждый спутник. GPS-приемник рассчитывает расстояние до него, а при получении информации от нескольких спутников — взаимное их расположение, а также собственные координаты.

Чтобы определить просто положение на местности (широту и долготу), потребуется поймать сигнал минимум трёх спутников, а если нужна ещё и высота над уровнем моря — минимум четырёх. Это относится к ЛЮБЫМ спутниковым приемникам. Конечно, чем больше сигналов ловит приемник-тем точнее и быстрее определяется его местоположение. 

Дифференциальный GPS - изображение 19 - изображение 19

Знаете ли вы: Какие приборы используются геодезистами?

Принцип определения координат приемника достаточно прост. Они получаются методом обратных засечек от передатчиков спутников. Обо всем по порядку. Передатчик и приемник имеют высокоточные часы. В спутнике они атомные с погрешностью 10¯9 секунды/год. В приемниках часы попроще, но тоже гораздо точнее наручных. Передатчик высылает кодированный сигнал с данными о времени передачи, своей орбите и координатах и многое другое. Сигнал со скоростью света достигает приемника и обрабатывается им. Время передачи и приема различается на незначительную величину, но именно по этим данным можно определить расстояние до спутника. Поэтому и часы должны быть очень точными. Расстояние есть скорость помноженная на время. Перемножив скорость света и время прохождения сигнала и определяется пространственная засечка. И так происходит со всеми спутниковыми сигналами.

Получается, что в каждый момент времени приемник получает одновременно сигналы от нескольких спутников и определяет свое местоположение относительно их. Понятно, что спутники постоянно движутся по разным орбитам, и приемник не стоит на месте. Учет этих и других факторов ложится на вычислительную мощь приемника и наземных центров управления системой.

Разница в GPS приемниках геодезических и обычных

Форматы сообщений - фотография 20 - изображение 20

Сначала необходимо немного рассказать о сигналах, которые передают спутники. На самом деле сигналы передаются в закодированном виде на двух модулированных частотах, названных выше. Навигационные приемники, не имеющие специальных дешифраторов (платных), могут обработать только «грубый» открытый код, посылаемый передатчиками. В него преднамеренно введена случайная незначительная ошибка. И именно она обуславливает столь невысокую точность обычных навигаторов. Сделано это из коммерческих соображений- «неиспорченную частоту» нужно покупать. И цена на данный момент каждой частоты превышает 100 тыс. рублей. Бытовым навигаторам достаточно точности открытого кода, поэтому они не так дороги, как геодезические приемники.

Чтение данных - изображение 21 - изображение 21

Второе различие- приемники в навигаторах работают в одиночку и определяют свое абсолютное местоположение. То есть без дополнительных уравниваний и других приемников. Они самодостаточны. Точность определения может достигать 20 и более метров. А геодезические приемники работают минимум в паре. Один находится на пункте с известными координатами (база), а второй- на определяемом пункте (ровер). Они находятся в относительной близости друг от друга (до 50 км) и должны получать сигналы от одинаковых спутников. Получается, что координаты определяемого пункта вычисляются не относительно летающих спутников, а относительно известного пункта. За счет этого точность определения положения приемника достигает 1-2 сантиметра.

Из отличий можно отметить цену (многократная разница), мощность, внутренняя начинка, размер (геодезические значительно больше).

Методы геодезических измерений GPS приемниками

Один из приемников должен находится на базе (с известным местоположением). Второй перемещается по определяемым пунктам. Есть несколько вариантов его передвижения. В этом и заключаются методологические отличия.

•   Статический метод- самый точный- 5мм + 1мм/км. На пункте необходимо наблюдать не менее 1 часа. Применяется для создания и развития опорных геодезических сетей.

•   Быстростатический метод- точность сопоставима с кинематическим, но менее достоверен. Длительность наблюдений 15-20 минут. Применяется для создания сетей сгущения.

•   Кинематический метод Stop-and-Go- около 1-2см + 2мм/км. Продолжительность на пункте около 30 сек. Часто применяется в топосъемке на открытой местности с небольшим количеством контуров.

•   Непрерывный кинематический метод- точность порядка 10-15см. Приемник движется непрерывно. Используется для трассирования линейных объектов (дороги, ЛЭП, подземные коммуникации и т.д)

•   С развитием GSM технологий появился самый «продвинутый метод»- RTK. Точность сопоставима с быстростатическим  методом, но измерения проводятся несколько сукунд. В Москве и ближайшем Подмосковье в связи с большим количеством непрерывно работающих базовых станций этот метод считается предпочтительным (если , конечно, оборудование позволяет).

Как видно- методы отличаются временем непрерывного нахождения приемника на определяемом пункте. Чем дольше-тем точнее.

Стоимость работ с использованием GPS приемников

GPS измерения включаются в состав большинства инженерно-изыскательских  и кадастровых работ, поэтому и стоимость  измерений прописывается в смете на данный вид работ. То есть эти измерения являются одним из этапов проведения топографической съемки, межевания и т.д.

Как отдельный вид- GPS определение координат пунктов проводится для создания опорных сетей для разных строительных и не только нужд. Стоимость этих работ можно узнать, пройдя по синей ссылке справа. Стоимость GPS определений в составе других видов работ сопоставима с представленной.

  Цена на услуги:

Компания ООО «Землемер» заложит пункты опорных геодезических сетей любой сложности и класса точности с использованием GPS технологий.

Наверх

Полезные статьи:

•  Тяжела и неказиста жизнь геодезиста. Как работают труженики треноги и вешки?

•  Что такое геодезические пункты и сети

•  Откуда в государственном кадастре появляются ошибки?

•  Топографический план местности

Изготовление технического плана на недвижимость от А до Яdomzem.suИзготовление акта обследования объекта недвижимостиdomzem.suВынос в натуру границ земельного участка от А до Яdomzem.suДекларация об объекте недвижимостиdomzem.su

Основы GPS навигации (Часть 1)

Подключение к компьютеру - изображение 22 - изображение 22

Пишет Alex-Obukhov в своём блоге.

В последние годы системы спутниковой навигации (GPS) стоят почти в каждом автомобиле и уже мало кто отваживается поехать по незнакомому маршруту без такого устройства, вооружившись лишь атласом. Сами устройства и программное обеспечение сделали большой рывок в сторону доступности и понятности, но вместе с тем есть несколько базовых понятий, без знания которых поездка с навигатором может значительно затянуться. В первой части статьи мы рассмотрим, что представляет из себя спутниковая навигация и GPS, какие бывают GPS приемники и навигаторы, чем они отличаются и как работают. Во второй части статьи перейдем к практике, рассмотрим ряд вопросов, связанных с GPS навигацией и типичными ошибками, которые допускают новички.

Настройка ресивера - фото 23 - изображение 23

Как это работает

В последнее время очень часто приходится слышать от разных людей весьма суровый бред (по-другому это назвать не могу) относительно принципов работы и возможностей GPS. Сразу приведу опровержение нескольких распространенных ошибочных тезисов: Прибор GPS ничего не передает и не запрашивает; отследить Ваше местоположение по прибору нельзя; прибор не излучает никаких специфических электромагнитных волн; никаких сильных помех не создает; не опасен для человека и его можно безопасно носить в кармане (прием только ухудшится). Нельзя отключить какой-то конкретный прибор, если один прибор показывает координаты, а другой нет — значит, он неисправен. Если возникают проблемы на спутниках, то перестают работать все приборы сразу.

На самом деле, GPS — это приемник и принимает он радиосигналы со спутников и не более того! Эти радиосигналы представляют собой сигналы точного времени. Поскольку радиосигнал в пространстве распространяется не мгновенно, то благодаря разнице в этих сигналах, приходящих со спутников, он вычисляет расстояние до них и потом вычисляет Ваше положение в пространстве относительно этих спутников.

От чего зависит точность координат

В первую очередь, конечно, от качества приема сигнала со спутников. Чем больше спутников "видит" (принимает и расшифровывает с них сигнал) Ваш GPS-приемник, тем больше входных данных для определения положения. Но это еще не все, поскольку положение вычисляется математическим способом, то все еще зависит от программы: насколько точно будет рассчитано положение. GPS приемники, как правило, выпускаются в виде модулей, которых не так много на самом деле. Из наиболее известных Sirf Star и Atlas. Если первый — это проверенный временем, надежный элемент, то второй — его более дешевый аналог. Разница весьма существенна, погрешность Atlas'a может доходить до десятков метров, когда Sirf Star выдает точность до нескольких метров. Другие производители чипов, как правило, еще хуже и приобретать приборы, собранные на их базе, надо очень осторожно, прочитав отзывы других покупателей.

Устройства

Классический GPS. Как правило, это весьма громоздкое устройство, в прорезиненном корпусе из ударопрочного пластика. Наиболее распространены устройства фирмы Garmin различных моделей, от самых простых с черно-белым дисплеем, без встроенных карт, до самых сложных, с цветными дисплеями, встроенными картами. Работают такие приборы, как правило, на батарейках стандартных форматов. Никаких дополнительных сервисов типа "Пробки" не существует, и даже зачастую маршрут по дорогам они прокладывать не умеют. Но зато это очень надежные приборы, предназначенные для автономной работы в сложных условиях. Ими обычно пользуются охотники, рыбаки или люди, которым по долгу службы приходится проводить много время вне цивилизации — например, геологи. Также они пользуются популярностью у спортсменов и туристов.

Антенна - фотография 24 - изображение 24

Классический GPS

PND (Персональное Навигационное Устройство). Наиболее распространенный вид, чаще всего его называют GPS-Навигатор. Представляет собой плоское устройство с дисплеем на всю площадь. Хоть и имеет встроенный аккумулятор, но держит он недолго, поскольку предназначен в основном для работы в автомобиле. Они умеют прокладывать кратчайший маршрут из точки А в точку Б, знают где находятся больницы, АЗС, магазины, автосервисы. Многие имеют сервис "Пробки". На таком устройстве стоит стороннее программное обеспечение в зависимости от страны и региона, где оно продается. В нашем регионе это, как правило, CityGuide или Навител-Навигатор, также популярна программа iGo. Недостатком таких приборов, кроме маленького времени автономной работы и физической уязвимости, является очень низкий уровень детализации карт вне населенных пунктов. В лучшем случае прорисованы крупные дороги между населенными пунктами. Особняком в этом ряду стоят навигаторы фирмы Garmin: у них свое программное обеспечение, оно не совместимо с другими устройствами, и другое ПО на эти навигаторы поставить нельзя. Но надо отдать должное: ПО и карты фирмы Garmin очень хороши для тех, кто путешествует вне городских просторов.

GPS-координирование в геодезии - фото 25 - изображение 25

PND (Персональное Навигационное Устройство)

GPS-Приемник. Маленькая коробочка без дисплея, обычно снабжена светодиодом (одним или несколькими), отображающими режим работы. Предназначена для подключения к ноутбукам и ПК через порт USB или беспроводному интерфейсу Bluetooth (в этом случае снабжена аккумулятором, позволяющим работать, как правило, в течение нескольких десятков часов.). На ноутбуке или ПК, к которому подсоединен такой приемник, может стоять различное программное обеспечение для работы. Помимо узкоспециализированных программ, таких как OziExplorer, с такими приемниками умеют работать большинство простых картографических программ и сервисов, например Google Earth. Также на ноутбук можно поставить ПО фирмы Garmin. Преимуществом таких систем является гибкость, возможность использования нескольких программ одновременно, большой дисплей удобен для отображения детализированных карт. Недостаток: громоздкость — без помощника (штурмана) не обойтись.

Основы GPS навигации (Часть 1) - изображение 26 - изображение 26

GPS-Приемник c ноутбуком

Какой навигатор выбрать

Классический GPS — отлично подойдет, если Вы путешествуете не только на автомобиле, но и регулярно покидаете его. Грибникам, рыбакам, туристам.

Устройства PND — для тех, кто ездит исключительно по городу.PND от фирмы Garmin — для тех, кто город знает в совершенстве, а путешествует по необъятным просторам нашей планеты, но только по дорогам общего пользования и хорошим грунтовкам.

Навигатор на базе ноутбука — для тех, кому дороги не нужны. Если Вы путешествуете на подготовленном внедорожнике, то без множества специальных программ, позволяющих работать с различными типами карт — не обойтись.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СТАТЬИ

Очень актуально, собрался первый раз на GPS ориентирование, "Охота на волков". Сейчас изучаю любую информацию по теме. Так что спасибо большое, побежал читать часть 2,

спасибо

Как это работает? | Спутниковая система навигации

Как это работает? | Спутниковая система навигации - фото 27 - изображение 27

Идея создания спутниковой системы навигации родилась в 50-е годы прошлого века. Американские учёные во главе с Ричардом Кершнером наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника, и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Тем самым, точно зная свои координаты на Земле, можно измерить положение и скорость спутника, и наоборот, зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты.

GPS трекер для машины - фотография 28 - изображение 28

Первые шаги по созданию GPS были предприняты американцами в 1964 году с запуском спутников по программе Timation на околоземную орбиту. Изначально GPS задумывался как военная технология, но в процессе работы систему решили использовать для гражданских целей. Для этого специальным алгоритмом была уменьшена ее точность. Советские ученые начали работу над отечественной системой ГЛОНАСС в 76 году. Изначально она также имела лишь военное предназначение.

Рейтинг лучших моделей GPS маяков - фотография 29 - изображение 29

Система навигации состоит из трёх основных сегментов: космического, управляющего и пользовательского. Космический представлен 32-мя спутниками у GPS и 28-ю у ГЛОНАСС, вращающихся на средней орбите Земли. Управляющий сегмент состоит из нескольких станций мониторинга и наземных антенн, корректирующих данные о расположении объектов. Спутники транслируют сигнал из космоса, и все приёмники используют этот сигнал для вычисления своего положения в пространстве по координатам в режиме реального времени. Для этого приёмник должен принимать сигнал как минимум от трех (а лучше четырех) спутников.

Спутники GPS вращаются вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям по 4 спутника в каждой на высоте 20 180 км. За звездные сутки они совершают два полных витка вокруг Земли. Орбита спутников ГЛОНАСС в отличие от GPS располагается на высоте 19 400 км для более точного использования в северных и южных полярных регионах.

Как правильно настроить GPS-трекер маяк - фото 30 - изображение 30

Спутники непрерывно отправляют сигнал на всю доступную поверхность планеты с информацией о своем расположении и времени на собственных часах. Они не принимают данных ни о каких устройствах-приемниках. Приемник получает координаты спутников и информацию о времени отправки сигналов и рассчитывает расстояние до каждого спутника. Это выполняется программой путем умножения скорости света на разницу между временем получения и временем отправки сигнала.

Задача усложняется тем, что время на часах принимающего устройства не совпадает с тем, что показывают часы спутников. Кроме того, спутники подвержены эффектам релятивистского и гравитационного искажения времени. На высоте 20 000 километров гравитация достаточно слаба, а спутники перемещаются с большой скоростью. Из-за этих эффектов часы приходится корректировать на 38 миллисекунд в сутки. Если этого не делать, то погрешность при определении координат на Земле может составлять около 10 км!

7 лучших GPS-трекеров для автомобиля - фотография 31 - изображение 31

Рассчитав расстояние до каждого из трех-четырех спутников, приемник анализирует полученные данные и определяет свое точное местоположение.

Недостатками навигационных систем является то, что при определенных условиях сигнал от спутников может не доходить до приемника: например, в подвале или тоннеле. Также уровень приема может ухудшаться из-за большой облачности и магнитных бурь.

GPS трекер для машины

Назначение GPS трекеров как защита машины от угона - фото 32 - изображение 32

GPS-маяк представляет собой приёмно-передающее устройство слежения, которое с помощью подключения к соответствующей спутниковой системе, способно определить географические координаты своего местоположения. Как правило, он изготавливается в компактном корпусе, что вызвано спецификой его потенциального использования.

Рынок автомобильной электроники предлагает широкий выбор устройств слежения такого типа, поэтому важно отметить, что в зависимости от используемой системы питания выделяется несколько разновидностей GPS-маяков:

Автономные устройства – для работы используют аккумуляторные элементы питания, что позволяет устанавливать их буквально в любом подходящем месте автомобиля

Однако такое решение может утратить свою функциональность в случае разрядки батарей и это необходимо обязательно принимать во внимание. Встраиваемые устройства – отличаются тем, что для работы должны подключаться к электросети автомобиля. В связи с этой особенностью обладают ограничениями по месту установки, но могут использоваться в качестве штатного элемента контроля, например, в таксопарках, сельскохозяйственном транспорте и пр. Комбинированные устройства – используют для работы совмещённый принцип электропитания

Наиболее надёжный и многофункциональный вариант изготовления GPS-маяка.

Выбор типа GPS-маяка должен осуществляться с учётом специфики его использования и эксплуатации самого автомобиля. Например, если транспортное средство паркуется на открытой стоянке, то применение автономного типа устройства не рекомендуется, так как в холодное время года аккумуляторы могут внезапно утратить ёмкость.

Принцип работы GPS-маяка

GPS-автомаяк что это и зачем он нужен - фото 33 - изображение 33

Принцип работы GPS-маяка основан на использовании мощностей одноимённой системы спутникового позиционирования. Прибор осуществляет обмен данными о своём местоположении между спутником и приспособлением вывода и контроля. В зависимости от необходимости это может быть компьютер или смартфон. Однако при всей кажущейся сложности функционирования устройства, взаимодействие с ним осуществляется достаточно просто.

Как работает GPS-маяк в машине?

Что касается непосредственного алгоритма действия GPS-маяка установленного в машине, то здесь работа может происходить в зависимости от выбранного режима. Речь идёт о том, что перед установкой маяк может быть запрограммирован на автоматическую отправку сообщений о местоположении с определённой периодичностью

Более частые сигналы приведут к повышенному энергопотреблению, что важно учитывать, особенно при выборе автономного типа GPS-маяка. Вторым вариантом является самостоятельный запрос местоположения маяка, посредством звонка или смс на номер SIM-карты, установленной в устройстве

В обоих случаях процесс определения местоположения происходит следующим образом:

  • Маяк отправляет сигнал на спутник;
  • Спутник определяет географическое положение источника сигнала;
  • Спутник посылает обратный сигнал с полученной информацией на маяк;
  • GPS-маяк отправляет данные о своём местоположении на устройство вывода.

В соответствии с необходимостью и спецификой использования местоположение маяка может быть передано как в виде простой смс с указанием точных географических координат, так и посредством отправки соответствующих сведений с отметкой на карте в используемом приложении. В результате каждый пользователь имеет возможность выбрать наиболее подходящий для себя вариант.

Точность определения координат GPS-маяка

Говоря об использовании GPS-маяка в качестве дополнительной меры по усилению безопасности автомобиля, важным аспектом будет точность его позиционирования в пространстве

Важно понимать, что этот критерий будет зависеть от ряда факторов, как субъективных, так и объективных. Ключевую роль здесь будет играть мощность и качество приёмо-передающего модуля, количество спутников в зоне «видимости» и даже погодные условия

Однако в любом случае средние значения обычно колеблются в пределах 5 метров, что является достаточно точным, учитывая специфику использования устройства.

В результате можно заключить, что GPS-маяк является достаточно эффективным современным средством усиления контроля безопасности автомобиля, а его использование способно существенно увеличить шансы успешного поиска, если угон всё же состоялся.

Рейтинг лучших моделей GPS маяков

Выбирая современный лучший маячок для машины, автовладельца интересует в первую очередь, его возможности. Основное, что интересует владельца авто – это автономное функционирование, наличие GSM и GPRS модулей. Не последнею роль играют датчики движения и минимальные размеры. Пятерка лучших в 2017, 2018 годах являются:

  • StarLine M32CAN-LIN T;
  • FindMe F2;
  • Автофон Альфа-маяк XL;
  • X-Keeper Invis DUOS;
  • АвтоФон D-Маяк.

Цена каждого из них регулируется функциональными возможностями. Краткий анализ этих лучших моделей GPS трекеров представлен ниже.

Одним из лучших в рейтинге 2017, 2018 годов считается модуль, рассматриваемой модели. Эксперты выделяют ее благодаря множеству положительных и качественных функций. Охранно-мониторинговая система отслеживает автомобиль, определяет место нахождения с высокой точностью.

Трекер через мобильную сеть управляет большинством охранных опций. Одной из важнейших функций маяка является контроль опережения машины в определенных границах. Оповещение происходит после выезда за пределы контролируемой зоны. У владельцев авто нареканий на модель нет. Цена свыше 11 000 руб. соответствует качеству.

Как работают GPS трекеры? - фото 34 - изображение 34

Устройство пригодно для установки на любой транспорт, очень компактно. Главное достоинство GPS маяка – обнаруживает автотранспорт после угона. Оповещения поступают на мобильный телефон, специализированный сайт мониторинговой службы.

Модуль питается от автономного аккумулятора. Бортовая сеть автотранспорта может заменить батарею. В автономном режиме прибор способен отработать 2-3 года. Работоспособность сохраняется при окружающей температуре -400 – +700 C. Корпус маяка выполнен в пыле-влагозащищенном варианте.

Надежность прибора обеспечена качественными комплектующими. Стоимость колеблется от немногим более 5 000 руб. до 8 500 руб.

 

Что такое GPS трекеры? - фото 35 - изображение 35

Прибор, расположившийся на третьем топовом месте, в рассматриваемом периоде, работает от 2 спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS, обеспечивается высокая точность координат. Работает он исключительно от автономного источника питания. Емкости батареи хватает более чем на 4 года.

Автоматический и ручной режимы маячка способствуют бесперебойной работе. Приложение для смартфонов, разработанное производителем, позволяет отслеживать и сохранять поступающую информацию с GPS трекера. Маяк регулярно, при каждом сеансе связи, передает сведения об окружающей температуре.

Компактный прибор, при цене до 7 000 руб., делает его востребованным у владельцев машин. Надежность подтверждается многократными выходами на связь, при помощи специального чипа.

 

Принцип работы GPS трекеров - изображение 36 - изображение 36

В списке лучших, в прошедшем 2017 и текущем 2018 годах, GPS маяк включен благодаря простой настройке устройства. Указания по приведению в рабочее состояние размещены на самом устройстве.

2 SIM-карты прибора дают возможность работать через разных операторов. Дублирование снижает риски неполучения информации об авто. Сведения с прибора автовладелец получает посредством СМС сообщений, либо на электронную почту.

Рассматриваемый трекер, через переходник подсоединяется к авто сигнализации. Через встроенный микрофон маяка прослушивается салон машины. Стоимость до 7 500 руб. соответствует функциональным возможностям.

 

Принципы работы GPS навигатора - фото 37 - изображение 37

Отличительная особенность прибора – пространственный контроллер, упрощает навигацию. В данном образце трекера присутствует опция обновления прошивок. Высокая точность положения на местности определяется совместной работой со спутниковыми системами.

Через встроенную SIM-карту маяка, оповещения поступают на телефон. Активация устройства происходит 1 раз ежесуточно в автоматическом режиме. Через пол часа срабатывает от получения определенной команды.

Герметичный корпус трекера защищает его капризов погоды, предотвращает попадание пыли во внутрь. Цена топовой версии маяка превышает 13 000 руб.

 

История появления GPS - фотография 38 - изображение 38

Как правильно настроить GPS-трекер маяк

Наиболее популярны маяки двух типов: с автономным питанием и комбинированной схемой питания. Они имеют размеры не более спичечного коробка, что дает возможность прятать их даже в наиболее неожиданных местах. Устанавливать маяк можно на любое транспортное средство от мотоцикла до катера и яхты.

Маячок с комбинированной схемой подключается по двум направлениям. Основная схема – это цепь электропитания машины, резервная – аккумуляторная батарея. Для обеспечения стабильной работы устройства необходимо, чтобы в цепи питания постоянно было электричество. Питание будет включаться после включения зажигания каждый раз, потому встроенная аккумуляторная батарея будет поддерживаться работоспособной в течение всего периода эксплуатации.

Трекеры с автономным питанием немного больше по размерам. Связано это с тем, что корпус устройства оснащен собственным источником питания со значительной емкостью. Такие маяки не имеют проводов, ввиду чего они почти неуязвимы. Сложности в том, что устройство может работать нестабильно, к примеру при низких температурах, ввиду которых снижается емкость батареи.

После того как вы подобрали место для маячка, приступайте к его настройке. Сначала стоит поменять заводской пароль, затем – отправить смс-команду с помощью соответствующей кнопки.

Не сохраняйте в контактах телефона отличительное имя маячка, лучше подобрать нейтральное.

После отправки смс-команды нужно, чтобы маяк автоматически зарегистрировался на сервисе для мониторинга. В сообщении на телефон вы получите логин и пароль. В принципе это все настройки.

Подключение устройства с бортовой сети машины – также достаточно простой процесс. В целом он выглядит следующим образом:

  1. Нужно снять с передней панели правую боковину.
  2. При наличии центральной накладки она тоже снимается.
  3. Теперь необходимо вытянуть аварийную кнопку и отсоединить клеммы.

Комбинированные маяки обычно оснащены четырьмя проводами на выходе. Для подключения маяка к бортовой сети нужно использовать три. Затем подсоединяется провод тревожного входа, присоединяются плюс и минус, и подключение завершено.

Куда лучше спрятать GPS-маяк в машине

Автомобилисты нередко прячут маяки в самые очевидные места – это неверный подход. Угонщики уже давно изучили главные точки: под обшивкой или бампером, на пассажирском сидении либо в кресле водителя. Чтобы перестраховаться, лучше поискать более неожиданное место

Важно, чтобы трекер был частью машины и отлично маскировался. При этом также стоит учитывать такие правила:

  • Выбирайте место установки, которое легко обслуживается, так как в любой момент вам может потребоваться замена сим-карты или батареек.
  • Вокруг маячка должно быть достаточно свободного пространства, иначе возможны проблемы с передачей данных.
  • Прячьте маяк дальше от горячих узлов машины, поскольку высокие температуры способны повредить устройство.

Лучше всего помещать трекер в конструктивные элементы, под моторный либо багажный отсек и максимально далеко от чрезмерно горячих деталей. Специалисты советуют покупать 2-3 маячка и помещать их в разные места. Первый прибор с питанием от бортовой сети можно использовать как приманку для потенциальных угонщиков, но и его надо прятать ответственно. Лучше расположить его под бампером. Обнаружив трекер, похититель подумает, что уже справился со своей задачей, и тут очень пригодится второй маяк, уже с автономной системой. Его лучше прятать под держатель, стойку или кузовной элемент, чтобы он был частью машины.

Маячок для машины – весьма удобное и полезное приспособление. Его можно настроить и самостоятельно. Производители предлагают широкий выбор качественных и недорогих устройств, которые в разы повысят защиту от угона.

7 лучших GPS-трекеров для автомобиля

Качественные GPS-трекеры предлагают многие производители. Наиболее популярными считаются описанные ниже устройства.

«АвтоФон»

Устройство можно использовать для определения своего местоположения. Оно оснащено микрофоном и сигнальной кнопкой. Есть возможность подключить к маяку систему дистанционного управления, способную блокировать старт двигателя, включать сирену и запускать предпусковой подогреватель.

Встроенный G-сенсор дает возможность узнать, когда машина начнет движение, остановится либо повернет. Питание обеспечивается двухаккумуляторными батарейками, продающимися в специализированных магазинах. Одних батареек может хватить на два года. Трекер оснащен микрофоном и цифровым акселерометром.

Сеть спутников - фотография 39 - изображение 39

«УльтраСтар»

Компания предлагает противоударный трекер, популярный среди автомобилистов. В комплект входит сим-карта и реле, которое дает возможность блокировать мотор дистанционно. Устройство оснащено программной платформой шестого поколения. Уровень точности определения местоположения составляет 2 метра. Отслеживать можно через смартфон, планшет либо компьютер благодаря собственной программе. Присутствует функция геозоны, которая оповестит, если машина покинет пределы определенной территории.

iRZ Online

Поисковой трекер FindMe F2 является элементом системы транспортного мониторинга и применяется для определения координат своего местоположения. Для передачи данных используется две системы. Данные передаются через GPRS-сервер с защитой.

Батарея, которой оснащен трекер, позволяет обеспечить его автономную работу на срок до 2 лет. Прибор имеет высокую отказоустойчивость и работает даже при неблагоприятных климатических условиях и плохой сотовой связи. В комплекте идет сим-карта МТС. Также есть тревожная кнопка.

Как работает GPS-навигатор? - изображение 40 - изображение 40

«Вега-Абсолют»

Данная компания выпускает бортовые медиакомплексы, дающие возможность ведения видеомониторинга. Медиакомплекс ВЕГА БМК-4 дает возможность подключать внешние датчики и монитор, транслировать маршрут и делать экстренные оповещения.

Система оснащена LTE-модулем, FULL HD камерой, а также разъемами, дающими возможность подключать камеры для видеонаблюдения.

Сложности синхронизации - фото 41 - изображение 41

X-Keeper Invis DUOS

Спутниковое устройство даст возможность вернуть угнанную машину. Маленькие размеры позволяют незаметно поместить трекер в машину без подключения к проводке. Имеются две сим-карты различных операторов, а также резервные каналы передачи. Маяк рассчитан на 3,5 года автономной работы

Важное достоинство прибора – наличие защиты от сканирования, потому потенциальным угонщикам сложнее его найти

Третий маркер - фото 42 - изображение 42

StarLine M17

Маячок может использоваться в машинах, грузовиках, яхтах и прочих транспортных средствах. Он имеет водонепроницаемый корпус и оснащенный наномембраной микрофон, что дает возможность помещать его на кузов либо в салон машины.

Трекер можно подключить к сети автомобиля. После отключения питания он продолжит работать автономно. Прибор оснащен зоной охраны и одним каналом управления. В комплекте имеется датчик движения, микрофон для прослушивания, три сим-карты. Благодаря повышенной чувствительности и применение всех систем сразу обеспечивает эффективный онлайн-мониторинг.

Одна частота - изображение 43 - изображение 43

Navixy M7

Эта модель оснащена водонепроницаемым и пылезащитным магнитным корпусом, дающим возможность надежного крепления к металлическим деталям машины. Имеется трехмерный акселерометр. Режим работы устройства непрерывный и интервальный. Из минусов нужно отметить то, что модель недешевая и довольно габаритная.

Назначение GPS трекеров как защита машины от угона

GPS-карты - изображение 44 - изображение 44

Стабильность функционирования маяков обеспечивают сопряженные в устройстве GPS приемники с GSM модемами. Координаты места нахождения авто определяются по спутниковым сигналам ГЛОНАС и других совместимых систем. С помощью маячков контролируется скорость движущихся машин.

Контроль положения автотранспорта на местности, его скорости производится в режиме реального времени. Передача данных между трекерами и спутниковой системой выполняется по GPRS-каналам мобильной связи. Надежность работы, своевременность передачи сигналов маяком поддерживается SIM-картой мобильного оператора в регионе, встроенной в устройство.

Поставляемые производителями в 2017, 2018 годах лучшие приборы, имеют повышенные функциональные возможности. Дополнительная комплектация позволяет снимать с датчиков сведения об оставшемся топливе, его расходе, моторесурс, другие показатели. От комплектации зависит цена маячка.

Лучшие устройства, устанавливаемые на авто, используются для предотвращения угонов. Параметры машины контролируются, управляются смартфоном, данные поступают при помощи СМС сообщений. Функциональные возможности систем трекинга:

  • Информация передается в режиме GSM / GPRS;
  • Маршрут записывается на microSD карту;
  • Маяк оповещает об отключении источника питания;
  • Блокируется двигатель;
  • Ставят на охрану и снимают с охраны.

Системы трекинга дистанционно управляют электронной начинкой автотранспорта. Владелец авто, командой СМС, может отключить мотор в процессе движения.

GPS-автомаяк что это и зачем он нужен

GPS-маяк – это приемно-передающий прибор слежения, который через подключение к одноименной спутниковой системе может определять географические координаты собственного местонахождения. Такие устройства, как правило, компактны, что объясняется спецификой их работы. Основная задача – это предотвратить возможный угон автомобиля или другого транспортного средства.

Принцип действия

GPS-маяки работают на базе мощностей одноименной системы. Они осуществляют обмен данными о своем нахождении между спутником и приспособлением для контроля и вывода. Это может быть телефон либо компьютер. Несмотря на то, что функционирование таких устройств может показаться сложным, на самом деле взаимодействовать с ними весьма просто.

Работа маяка может отличаться с учетом режима, который был выбран. Перед установкой его можно запрограммировать на отслеживание авто и отправку сообщений о нахождении машины в автоматическом режиме с установленной периодичностью. Другой вариант – запрос местоположения маячка самостоятельно, через звонок или сообщение на номер сим-карты, которая установлена в гаджете.

В обоих вариантах определение местонахождения происходит так:

  • На спутник отправляется сигнал от маяка.
  • Через спутник определяется местонахождение источника сигнала.
  • На маяк со спутника поступает обратный сигнал.
  • Маяк направляет данные о том, где он находится, на устройство вывода.

Местоположение может передаваться как в виде отметки на карте, так и в виде географических координат. Таким образом, пользователь может сам подобрать оптимальный вариант.

Дополнительное GPS-оборудование - изображение 45 - изображение 45

Виды и функции

Маяк может использоваться и в качестве самостоятельной системы охраны, и как часть сигнализации. Помимо системы GPS устройства могут работать и с другими, что делает процесс поиска проще, точнее и результативнее. Трекеры обычно компактны, поскольку их должно быть легко скрыть от злоумышленников. Некоторые из них по размеру напоминают банковские карты.

Маяки разделяются на две основных категории:

  1. комбинированные;
  2. с автономным питанием.

Автономные маячки работают от встроенной батареи. Они чуть больше по размеру ввиду наличия батареи. Такие устройства могут работать до трех лет. Срок эксплуатации зависит от частоты подачи сигнала о расположении. 1-2 раз в день будет вполне достаточно. У автономных маяков есть свои особенности работы, например, когда температура воздуха будет ниже -10ºС, они садятся быстрее.

Комбинированные маяки работают и от батареи, и от бортовой сети машины. Обычно основной источник – это электрическая цепь, а батарея – лишь вспомогательный. Непрерывная подача напряжения не нужна – достаточно включить устройство на короткий срок, оно зарядится и будет работать.

У таких устройств срок эксплуатации дольше, поскольку менять батарею не надо. При отсутствии внешнего питания маяк будет подавать сигнал еще примерно 40 дней. Этого хватит для обнаружения угнанной машины.

Область применения

GPS-маяки направлены на то, чтобы контролировать местонахождение машины и функций, которые она выполняет. Они могут применяться для других видов транспорта: грузовиков, мотоциклов, яхт, катеров. Маячок на автомобиль дает возможность следить за машиной, узнать начало маршрута, а также отыскать и вернуть авто в случае ее угона (действия при угоне описаны здесь). Устройство будет полезно как для частных автовладельцев, так и для предпринимателей юридических лиц, работа которых связана с автомобилями, страхованием и лизингом.

Мнение эксперта Евгений Романов Юрист, специализируется на защите прав в областях, связанных с ПДД, страхованием и спорами с ГИБДД.

Нередко водители заменяют маячки дешевыми сотовыми телефонами. Но это не лучший вариант, поскольку злоумышленник легко может обнаружить устройство.

Как работают GPS трекеры?

Путешествия без проблем - изображение 46 - изображение 46

GPS трекеры — это высокоточные устройства, главной целью которых является быстрая и точная передача информации о местоположении. Благодаря им, даже в случае кражи, вы можете легко найти свой автомобиль. GPS передатчики позволяют определить точное его местоположение и гарантируют высокий уровень безопасности. Стоит знать, что популярность GPS-трекеров обусловлена популярностью спутниковой системы, которая впервые использовалась во времена холодной войны. В самом начале американцы использовали Transit. Русские располагали системой под названием Парус. Так началась история GPS.

В настоящее время, GPS-передатчик не является для большинства из нас сюрпризом. Мы располагаем целым рядом возможностей, которые позволяют подключить GPS как в автомобиле, так и на мобильном телефоне. Отслеживание транспортных средств и электронных персональных устройств еще никогда не было таким простым!

Что такое GPS трекеры?

Внимательно изучая тему GPS-трекеров, стоит обратить внимание на возможности, предоставляемые этими устройствами таких незаметных размеров. Прежде всего, следует особо отметить возможность точного определения местоположения транспортного средства, в котором установлены GPS-устройства. Вы можете контролировать местонахождение вашего автомобиля. Кроме того, GPS трекеры предлагают ряд дополнительных функций и возможностей для самих водителей. Они часто используются для оптимального планирования маршрута следования, создания отчетов, позволяющих контролировать использование служебного транспорта сотрудников.

Или если ваш ребенок-подросток только что получил водительские права и хочет впервые сесть за руль автомобиля, установленный GPS-трекер позволит вам эффективно определить, где находится его автомобиль. Конечно, если речь идет не о слежке за детьми, а о заботе об их безопасности и чувстве родительской ответственности.С помощью GPS-трекеров также можно получить информацию о текущем уровне расхода топлива и о стиле вождения водителей.

Принцип работы gps - фото 47 - изображение 47

Принцип работы GPS трекеров

Они работают по принципу, аналогичному навигации. Для того чтобы уточнить точное слежение за транспортным средством или мобильным телефоном, они используют несколько спутниковых систем, таких как: американский GPS и русский ГЛОНАСС. Локационные устройства работают, измеряя время, когда радиосигнал со спутников достигает приемника. Зная скорость электромагнитной волны и точное время отправки сигнала, можно рассчитать расстояние от приемника до спутников. GPS-сигнал содержит информацию о расположении спутников в небе (так называемый альманах) и их теоретическом пути и отклонениях от него (эфемериды). GPS-приемник обновляет эту информацию в своей памяти, а затем использует ее для определения расстояния до каждого спутника.

Принцип работы gps - фотография 48 - изображение 48

Сигнал транслируется на спутник — как это?

Сигнал, излучаемый каждым спутником, передается по радиоволне. Он содержит необходимые параметры, такие как время, в которое он был передан, и текущее орбитальное положение спутника. По мнению экспертов, чем больше спутников мы сможем найти в радиусе действия GPS-приемника, тем точнее сможем определить местоположение конкретного локатора.Для того, чтобы предоставить информацию о положении установленного устройства в транспортном средстве, оно отправляется по сети GSM.

Подводя итог, можно сказать, что GPS трекеры — это современные устройства небольших размеров, которые успешно используются для точного определения местоположения, слежения за человеком, транспортным средством или электронным оборудованием. GPS трекеры позволяют эффективно использовать автомобильную навигацию и измерять рельеф местности. Дальность действия системы GPS остается широко доступной по всему миру.

На видео: GPS трекер | как отследить человека без интернета?

Принципы работы GPS навигатора

Принцип работы gps - фото 49 - изображение 49

Сегодня мы поговорим о том, что такое GPS, как работает эта система. Уделим внимание развитию данной технологии, ее функциональным особенностям. Также обсудим, какую роль в работе системы играют интерактивные карты.

История появления GPS

Принцип работы gps - изображение 50 - изображение 50

История появления глобальной системы позиционирования, или определения координат, началась в США еще в далеких 50-х годах при запуске первого советского спутника в космос. Бригада американских ученых, следивших за запуском, заметила, что при отдалении спутник равномерно меняет свою частоту сигнала. После глубокого анализа данных они пришли к выводу, что при помощи спутника, если говорить более подробно, то его расположения и издаваемого сигнала, можно точно определить нахождение и скорость передвижения человека на земле, как и наоборот, скорость и нахождение спутника на орбите при определении точных координат человека. К концу семидесятых годов Минобороны США запустило систему GPS в своих целях, а еще через несколько лет она стала доступна для гражданского применения. Система GPS как работает сейчас? Точно так, как и работала в то время, по тем же принципам и основам.

Сеть спутников

Принцип работы gps - фотография 51 - изображение 51

Более двадцати четырех спутников, находящихся на околоземной орбите, передают радиосигналы привязки. Количество спутников варьируется, но на орбите всегда находится нужное их число для обеспечения бесперебойной работы, плюс некоторые из них есть в запасе, чтобы в случае поломки первых принять их функции на себя. Так как срок службы каждого из них приблизительно около 10 лет, производится запуск новых, модернизированных версий. Вращение спутников происходит по шести орбитам вокруг Земли на высоте менее 20 тысяч км, оно образует взаимосвязанную сеть, которой управляют станции GPS. Находятся последние на тропических островах и связаны с основным координационным центром в США.

Как работает GPS-навигатор?

Принцип работы gps - изображение 52 - изображение 52

Благодаря этой сети можно узнать местонахождение при помощи вычисления задержки прохождения сигнала от спутников, и при помощи этой информации определить координаты. Система GPS как работает сейчас? Как и любая сеть навигации в пространстве - она совершенно бесплатна. Она с высокой эффективностью работает при любых погодных условиях и в любое время суток. Единственная покупка, которая должна у вас быть, это сам GPS-навигатор или устройство, которое поддерживает функции GPS. Собственно, принцип работы навигатора строится на давно используемой простой схеме навигации: если точно знаете место, где находится маркерный объект, наиболее подходящий на роль ориентира, и расстояние от него до вас, нарисуйте окружность, на которой точкой обозначьте ваше месторасположение. Если радиус окружности велик, то замените ее прямой линией. Проведите несколько таких полос от возможного вашего расположения в сторону маркеров, точка пересечения прямых обозначит ваши координаты на карте. Вышеупомянутые спутники в таком случае как раз и играют роль этих маркерных объектов с расстоянием от вашего месторасположения около 18 тысяч км. Хотя вращение их по орбите и происходит с огромной скоростью, местоположение постоянно отслеживается. В каждом навигаторе установлен GPS-приемник, который запрограммирован на нужную частоту и находится в прямом взаимодействии со спутником. В каждом радиосигнале содержится определенное количество закодированной информации, которая включает в себя ведомости о техническом состоянии спутника, местонахождении его на орбите Земли и часовом поясе (точное время). К слову, информация о точном времени и является наиболее нужной для получения данных о ваших координатах: происходящее вычисление отрезка времени между отдачей и приемом радиосигнала умножается на скорость самой радиоволны и путем недолговременных подсчетов рассчитывается расстояние между вашим навигационным прибором и спутником на орбите.

Сложности синхронизации

Принцип работы gps - изображение 53 - изображение 53

Исходя из этого принципа навигации, можно предположить, что для точного определения ваших координат могут понадобиться всего два спутника, на основе сигналов которых легко будет найти точку пересечения, и в итоге — место, где вы находитесь. Но, к сожалению, технические причины требуют применения еще одного спутника как маркера. Главная проблема заключается в часах GPS-приемника, что не позволяет провести достаточную синхронизацию со спутниками. Причиной этому является разница в отображении времени (на вашем навигаторе и в космосе). На спутниках присутствуют дорогие высококачественные часы на атомной основе, что позволяет им вести подсчет времени с предельной точностью, тогда как на обычных приемниках такие хронометры применить попросту невозможно, так как габариты, стоимость, сложность в эксплуатации не позволили бы применять их повсюду. Даже малая ошибка в 0.001 секунды может сместить координаты более чем на 200 км в сторону!

Третий маркер

Принцип работы gps - фото 54 - изображение 54

Так что разработчики решили оставить обычную технологию кварцевых часов в GPS-навигаторах и пойти по другому пути, если говорить точнее - использовать вместо двух ориентиров-спутников — три, соответственно, столько же линий для последующего пересечения. Решение проблемы строится на гениально простом выходе: при пересечении всех линий с трех обозначенных маркеров, даже при возможных неточностях, создается зона в форме треугольника, за центр которого берется его середина - ваше расположение. Также это позволяет выявить отличие во времени приемника и всех трех спутников (для которых отличие будет одинаковым), что позволяет скорректировать пересечение линий ровно в центре, проще говоря — это определяет ваши координаты GPS.

Одна частота

Принцип работы gps - фотография 55 - изображение 55

Следует также заметить, что все спутники посылают на ваше устройство информацию на одной частоте, и это довольно необычно. Как работает GPS-навигатор и как воспринимает всю информацию корректно, если все спутники беспрерывно и одновременно посылают на него информацию? Все довольно-таки просто. Передатчики на спутнике для определения себя посылают в радиосигнале еще и стандартную информацию, в которой находится зашифрованный код. Он сообщает максимум характеристик спутника и заносится в базу данных вашего устройства, что потом позволяет сверять данные со спутника с базой данных навигатора. Даже при большом количестве спутников в зоне досягаемости очень быстро и легко их можно определить. Все это упрощает всю схему и позволяет использовать в GPS-навигаторах меньшие по размеру и более слабые антенны приема, что удешевляет и уменьшает дизайн и габариты устройств.

GPS-карты

Карты GPS загружаются на ваше устройство отдельно, так как вы сами влияете на выбор местности, по которой хотите передвигаться. Система всего лишь устанавливает ваши координаты на планете, а уже функцией карт является воссоздание на экране графической версии, на которую наносятся координаты, что и позволяет вам ориентироваться на местности. GPS как работает в данном случае? Бесплатно, это так и продолжает оставаться в таком статусе, карты в некоторых интернет-магазинах (и не только) все же платные. Зачастую для прибора с GPS-навигатором создаются отдельные приложения для работы с картами: как платные, так и бесплатные. Разновидность карт приятно удивляет и позволяет настроить дорогу из точки A в точку Б максимально информативно и со всеми удобствами: какие достопримечательности вы будете проезжать, кратчайший путь до пункта назначения, голосовой помощник, указывающий направление и другие.

Дополнительное GPS-оборудование

Применяется система GPS не только для указания вам нужного пути. Она позволяет производить слежку за объектом, на котором может находиться так называемый маячок, или GPS-трекер. Состоит он из самого приемника сигналов и передатчика на основе gsm, 3gp или иных протоколов связи для передачи информации о расположении объекта в сервисные центры, осуществляющие контроль. Применяются они во многих отраслях: охранной, медицинской, страховой, транспортной и многих других. Также существуют автомобильные трекеры, которые подключаются исключительно к автомобилю.

Путешествия без проблем

Принцип работы gps - изображение 56 - изображение 56

С каждым днем значения карты и бессменного компаса уходят все дальше в прошлое. Современные технологии позволяют человеку проложить дорогу для своего странствия с минимальными потерями времени, усилий и средств, при этом увидеть наиболее захватывающие и интересные места. То, что было фантастикой около столетия назад, сегодня стало реальностью, и воспользоваться этим может практически каждый: от военных, моряков и пилотов самолетов до туристов и курьеров. Сейчас большую популярность набирает и использование этих систем для коммерческой, развлекательной, рекламной отраслей, где каждый предприниматель может указать себя на глобальной карте мира, и его будет совсем нетрудно найти. Надеемся, что эта статья помогла всем, кто интересуется тем, GPS - как работает, по какому принципу происходит определение координат, какие его сильные и слабые стороны.

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 193)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты