|
За нами следят… или GPS-навигация
(страница 1 из 2)
Алена Приказчикова
lmf@computery.ru
 Все, наверное, видели американские фильмы, в которых полиция или федеральное бюро засекает местоположение преступников в тот момент, когда они разговаривают по своим мобильным телефонам. Действительно, системы сотовой связи позволяют вычислить координаты человека, пользующегося мобильником, относительно ближайших сотовых ретрансляторов и с помощью определенной аппаратуры отобразить положение объекта на карте. Однако существует более простая и теперь доступная всем система определения координат человека - Global Positioning System (GPS, также известная как NAVSTAR) – спутниковая навигационная система или система глобального позиционирования.
Как работает GPS, любопытные могут вкратце прочитать во врезке, но нормальному человеку это знать не обязательно, как не обязательно и знать электронику или программирование при работе с бытовым компьютером. Пользоваться GPS просто и удобно – приобретя GPS-устройство (будь-то сотовый телефон, карту в компьютер или даже наручные часы), вам остается лишь раскрыть пошире глаза и прочесть свои координаты, а если позволяет устройство, то и разглядеть свое местоположение на карте местности. Для чего это нужно? Чтобы ориентироваться в пространстве, оценивать расстояние до интересующих вас объектов и видеть, как эффективно преодолеть это расстояние. Другими словами, при поездках на автомобиле, оснащенном GPS по городу или между городами, вы всегда видите, где находитесь. Вы можете прокладывать маршруты с учетом всех светофоров и прочих складок местности, а при должной инфраструктуре (нам, до этого, правда, пока далеко) – объезжать пробки, места ремонтных работ и т. п.
Кроме этого, зная адрес (телефон) другого человека, зарегистрированного в сети GPS и разрешившего вам доступ к его координатам, вы можете наблюдать за его перемещениями на той же карте, на которой видите свои координаты, тем самым всегда будучи в курсе, где находится этот человек. Очень удобно – можно, например, подарить жене (или мужу GPS-телефон на день рождения и всегда быть в курсе, куда она ходит.
Что умеет GPS
Важной частью любого GPS-навигатора является обычный радиоприемник, работающий на фиксированной частоте и принимающий сигналы от спутника. Способ радиообмена между спутниками и GPS-премником достаточно необычен. Дело в том, что все спутники вещают одновременно на одной и той же частоте. Для того, чтобы GPS-приемник мог определить, от какого конкретно спутника исходит данная информация, бортовые передатчики посылают в составе своего сигнала стандартный идентификационный код, который сравнивается с кодами, находящимися в памяти приемника. Поэтому независимо от того, сколько и каких спутников находятся в поле зрения приемника, последний может без труда идентифицировать источники сигналов. Такой подход не только упрощает схему GPS-приемника, но и, несмотря слабый радиосигнал, позволяет использовать малогабаритные приемные антенны.
Стандартный GPS-приемник умеет:
- Рассчитывать координаты с точностью от 15 до 100 метров;
- Определять направление (азимут) и дистанцию до известного ему или указанного пользователем координатного пункта, а также скорость перемещения владельца, если приемник постоянно включен;
- Определять направление на истинный и магнитный северный полюс;
- Показывать время;
- Отображать пройденный путь даже в "спящем" состоянии (пользуясь этими данными, вы также сможете без труда вернуться обратно);
- Запоминать до 200 точек и до 20 пройденных маршрутов;
- Определять восход / заход солнца, восход / заход луны и ее фазы.
Для того, чтобы от GPS был какой-то толк, необходимо иметь при себе хорошую карту с нанесенной на нее координатной сеткой. Это поможет быстро и точно определять на карте свое местоположение. Еще удобнее пользоваться наладонным компьютером (к примеру, Palm), в котором установлено соответствующее программное обеспечение, с помощью которого можно хранить в памяти отсканированные и откалиброванные карты, получать координаты любой указанной на них точки и сохранять их, а также видеть на экране и регистрировать на карте текущее местоположение и направление движения.
Зачем еще
нужен GPS?
- в качестве навигационного оборудования
(в авиации, морских службах,
автомобилях);
- как источник точного времени (наука);
- для помощи в поисковых работах (у
различных спасательных служб,
милиции и пожарных);
- для сбора информации о состоянии леса,
почвы, водоемов, миграциях животных и
т. п. (специалистами, работающими в
области природных ресурсов);
- для общего картографирования и сбора
данных с применением
геоинформационных систем (ГИС), для
отслеживания транспорта, состояния
дорог и управления ресурсами
коммунального хозяйства и систем
жизнеобеспечения города, контроля за
строительством и т. п. (в городской
инфраструктуре). |
Недостатки GPS
В этом месте нужно перейти и к недостаткам GPS, которых, как и в любой технологии, всегда с избытком хватает. Во-первых, есть такая штука, которая называется геометрия спутников, которая сильно влияет на точность данных. Для того, чтобы данные отличались достоверностью, необходимо, чтобы спутники располагались не на одной линии, а в разных сторонах горизонта – юг, запад, север, восток.
Во-вторых, система GPS подвержена специфическим ошибкам при прохождении сигнала. Явление это называется многолучевой интерференцией и в переводе на язык родных осин это мудрое слово означает, что сигнал не любит складки рельефа и прочие препятствия. В естественных условиях за препятствие сойдет гора, в городе - высокие здания... Чем дольше задерживается сигнал, тем большая погрешность образуется, поскольку приемник принимает создавшуюся "виртуальную удаленность" спутника за настоящую.
Сигнал также может задерживаться из-за атмосферной нестабильности (при прохождении сигнала через ионосферу и тропосферу скорость его распространения становится меньше скорости света) или сбоя часов принимающего устройства. Ведь код должен генерироваться одновременно и на передающем, и на принимающем устройстве. Если точный ход часов нарушен (а случается это только у принимающего устройства, поскольку на спутнике установлены атомные высокоточные часы), то может возникнуть погрешность.
Изначально система GPS, как и все в этом мире, была создана для военных целей. Но! Сопровождение военного комплекса является прерогативой в любом государстве, поэтому гражданским пользователям достались... Ну, не то чтобы обьедки, но нечто похожее. Министерством Обороны США было установлено ограничение по точности определения координат для гражданских служб и частных пользователей, которое получило название Selective Availability (избирательный доступ). GPS стандартной точности была предназначена для граждан (код L1). Точность передачи сигнала при этом регулировалась так называемой дифференциальной коррекцией, и погрешность в 100 м считалась вполне нормальным явлением. Использовалось два принимающих устройства: одно, координаты которого были точно известны, определяло погрешности спутникового сигнала и выполняло роль базовой станции - другое, являясь как бы передвижным приемником, суммировало данные в точках с неизвестными координатами. Затем данные сравнивались и обрабатывались для получения конечных результатов. GPS высокой точности использовалась в военных целях (код L2). Однако в мае текущего года L2 был открыт и для гражданского пользования. Таким образом, сегодняшние бытовые GPS-устройства могут определять координаты с точностью до 5 метров.
|
