Принципы работы GPS-навигаторов
Сегодня сильно быстрыми темпами развиваются и совершенствуются технологии для навигации с помощью систем глобального позиционирования. Каждому человеку доступны любые из многочисленных GPS-навигаторов - от самого простого до самого сложного и точного. С помощью GPS-устройств решаются и упрощаются многие задачи в различных отраслях деятельности человека.
Этот материал написан в качестве разовой справки, и все последующие материалы по GPS-приёмникам на нашем сайте будут на него ссылаться. Потом тот самый материал мы будем расширять и дополнять.
Глобальная организация позиционирования GPS - это система, позволяющая с точностью не меньше нескольких десятков метров установить местоположение объекта, то есть его широту, долготу и высоту над уровнем моря, а ещё ориентация и прыть его движения. Помимо того, с помощью GPS позволительно обусловить пора с точностью до 1 наносекунды.
GPS состоит из совокупности определённого количества искусственных спутников Земли и наземных станций слежения, объединённых в общую сеть. В качестве пользовательского оборудования служат персональные GPS-приёмники, способные принимать сигналы со спутников и по полученной информации вычислять своё местоположение.
 |
| Созвездие спутников GPS |
В состав спутниковой системы GPS входят как самое малое 24 искусственных спутника Земли, находящихся на различных круговых орбитах, плоскости которых разнесены по долготам сквозь 60 и наклонены к плоскости экватора на 55 . Отрезок времени обращения одного спутника составляет порядка 12 часов.
Регулярно спутники передают на Землю:
- свой статус (сообщение об исправности или неисправности)
- текущую дату
- текущее час
- данные альманаха (орбитальные данные всех спутников)
- точное момент отправки всей совокупности сообщений
- бортовые эфемериды (расчётные координаты своего положения в этот миг времени)
GPS-приёмник на основании полученной со спутников информации определяет пространство до каждого спутника и вычисляет свои координаты по законам геометрии. При этом для определения двух координат (широта и долгота) довольно принять сигналы с трёх спутников, а для определения высоты над поверхностью Земли - с четырёх.
С учётом распространения радиосигналов расстояние до спутников определяется по задержке времени приёма сообщения GPS-приёмником сравнительно времени отправки сообщения с борта спутника. Конечно, для точного определения этой задержки часы на спутниках и часы в GPS-приёмнике должны быть синхронны, что обеспечивается синхронизацией часов приёмника по информации, содержащейся, как указывалось выше, в сигналах спутников.
Основным источником погрешности в системе GPS было существование так называемого режима "ограниченного доступа". В этом режиме в сигналы спутников Министерством обороны США априорно вводилась погрешность, позволяющая предуготовлять местоположение с точностью 30-100 м, хотя принципиально аккуратность GPS-систем может добиваться нескольких сантиметров. С 1 мая 2000 года порядок "ограниченного доступа" был отключён. Ныне каждый дядя в всякий точке Земли может пользоваться этой системой. Другими источниками погрешности являются неудачная геометрия взаимного расположения спутников, многолучевое распространение радиосигналов (влияние переотражённых радиоволн на приёмник), ионосферные и атмосферные задержки сигналов и др.
Система GPS позволяет определить местоположение в любой точке на суше, на море и в околоземном пространстве.
Как уже упоминалось, изначально система GPS была разработана для военных целей. И все-таки посредством некоторое миг стало ясно, что эта система может весьма очень пособлять людям для достижения других, "гражданских" целей.
На нынешний день система GPS крайне обширно употребляется в решении навигационных и картографических (геодезических) целей.
Спутниковые методы определения пространственных координат нашли массовое использование в современных геодезических измерениях, в первую очередность благодаря системе GPS, стабильно работающей на протяжении всего своего существования и ставшей доступной широкому кругу гражданских пользователей. При всем при том всё чаще возникают обсуждения того, что дальнейшее повышение точности и надёжности определения пространственных координат в любой точке Земли может быть обеспечено только за счёт совместного использования различных глобальных навигационных спутниковых систем, таких, например, как российская ГЛОНАСС и разворачиваемая в Европе Galileo.
Несмотря на то что порядок развёртывания ГЛОНАСС в настоящее период не находится в полном функциональном состоянии, приём и совместная обработка сигналов ГЛОНАСС и NAVSTAR позволяют усилить производительность при выполнении спутниковых геодезических измерений в сложных условиях (например, городской застройки), когда цифра видимых спутников системы NAVSTAR сокращается. Потому в настоящее время многие разработчики аппаратуры пользователей создают спутниковые приёмники, способные трудиться в то же время с различными системами (например, группа Topcon Positioning System). Эти приёмники, в различие от приёмников GPS, принимающих только сигналы NAVSTAR, называют GNSS-приёмниками (Global Navigation Satellite System, аналог русского обозначения ГНСС), а используемые методы обработки - GNSS-технологиями.
Система GPS выглядит предпочтительнее для навигационных целей, чем ГЛОНАСС. Это связано с тем, что навигационных решений под ГЛОНАСС для обычных пользователей на практике не существует и рынок ГЛОНАСС покуда слабо развит.
Современные геодезические измерения нельзя представить без использования спутниковых технологий определения пространственных координат. Первые GPS-приёмники появились ещё в начале 1980-х годов. За время существования они претерпели серьёзные изменения, но неизменным остался технология определения координат. Главной особенностью современного развития геодезического оборудования является влечение упростить ход измерений и слить всё необходимое в одном приборе.
Итак, в зависимости от характера решаемых задач GPS-системы разрешается поделить на два класса - навигационные приёмники и системы геодезической точности.
Навигационные приёмники обеспечивают устойчивое определение текущих координат с точностью десятков метров и являются относительно недорогими устройствами. Приборы этого класса просты в эксплуатации, портативны, а время, необходимое для получения координат в точке, составляет секунды или единицы минут.
Геодезические GPS-системы являются существенно больше сложными устройствами, но они позволяют достигать точности привязки объекта до долей сантиметра, соответственно, цена таких систем существенно выше и может собирать десятки тысяч долларов.
Хотя повышение точности результатов желательно в любой раgботе, для задач привязки на местности различных объектов точность, обеспечиваемая навигационными приёмниками, является совершенно удовлетворительной, а в особенно критичных случаях может быть повышена за счёт проведения большого числа измерений и их последующей статистической обработки.
В целом весь спектр моделей GPS-приёмников по особенностям использования разрешено разделить на четыре большие группы.
- Персональные GPS-приёмники индивидуального применения. Эти модели отличаются малыми габаритами и широким набором сервисных функций: от базовых навигационных, охватывая вероятность формирования и расчёта маршрутов следования, до функции приёма и передачи электронной почты.
- Автомобильные GPS-приёмники, которые предназначены для установки в любом наземном транспортном средстве и имеют возможность подключения внешней приёмо-передающей аппаратуры для автоматической передачи параметров движения на диспетчерские пункты.
- Морские GPS-приёмники, оснащённые ультразвуковым эхолотом, а кроме того дополнительными сменными картриджами с картографической и гидрографической информацией для конкретных береговых районов.
- Авиационные GPS-приёмники, используемые для пилотирования летательных аппаратов, включая коммерческую авиацию.
Важно отметить, что применение GPS в навигационных целях узко связано с применением современных информационных технологий - компьютерных баз данных и Геоинформационных систем (ГИС).
Как не возбраняется понять, неблизко не все из вышеперечисленных устройств интересны нашим читателям, а, как следствие, и нам. Вследствие этого сложнейшие геодезические приборы мы учесть не будем. А своё чуткость сконцентрируем на персональных, автомобильных и, возможно, морских GPS-приёмниках, а также на аксессуарах для них.
По материалам: http://ferra.ru/online/networks/82266/
Опубликовано: 07 января 2010
Итоги деятельности Группы компаний «М2М телематика» за 2011 г.
GPSClub Итоги деятельности Группы компаний М2М телематика за 2011 г. GPSClub В 2011 году М2М телематика реализовала 300 000 навигационных устройств (навигаторы, чипсеты, навигационно-связное оборудование), из которых 150 тыс. приходится на ГЛОНАСС GPS -чипсеты разработки КБ ГеоСтар навигация (входит в Группу компаний М2М телематика ). Под брендом М2М телематика в ... Выручка ГК "М2М телематика" в 2011 году выросла в 2,5 раза Выручка М2М телематика выросла за 2011 год в 2,5 раза
