(495) 234-36-61
На главную страницу блога Почта

Блог «Умные мелочи»

Система глобальной спутниковой навигации

Рубрика: (Путешествия) | Автор: moderator | Дата: 13-12-2013

Метки: , , , ,

Иногда новые технологии, изначально предназначавшиеся исключительно для военных целей, находят вполне мирные применения. И оружие превращается в свою противоположность – из средства уничтожения в инструмент созидания. В истории ХХ века подобных примеров сколько угодно. Например, большие пассажирские лайнеры, которые появились благодаря тяжёлой бомбардировочной авиации. Относительно небольшая переделка и – дальний реактивный бомбардировщик «Ту-16» превратился в легендарный пассажирский самолёт «Ту-104». То же происходило и с некоторыми компьютерными технологиями. Вездесущий Интернет возник из закрытой сети, объединяющий компьютеры военных исследовательских центров.

Спору нет, переделывать танк в трактор смысла большого нет (хотя такие примеры тоже есть). И из пушки ничего мирного, кроме разве что траурного лафета, не получится. Но в конце тысячелетия случилось так, что исключительно военная и, следует признать, весьма грозная технология вдруг стала мирной. И сегодня доступна всем, у кого есть в ней потребность.

Речь о системе GPS, которая была запущена в эксплуатацию в конце 80-х годов ХХ века и предназначалась для наведения на цель крылатых ракет, ориентирования в открытом океане военных кораблей и для нужд военной авиации США. В начале 90-х годов эта система была открыта и для свободного гражданского использования, правда, с некоторым ограничением точности работы.

Система GPS – это Global Positioning System или спутниковая навигационная система, состоящая из работающих в единой сети 24 спутников, находящихся на 6 орбитах высотой около 17 000 км над поверхностью Земли. Спутники постоянно движутся со скоростью около 3 километров в секунду, совершая два полных оборота вокруг планеты менее чем за 24 часа. На спутниках расположены радиопередатчики небольшой мощности (не более 50 ватт). Они постоянно транслируют на поверхность земли информационные радиосигналы. Эти сигналы улавливает приёмник GPS,  который находится в руках путешественника.

Все спутники пронумерованы – им присвоены номера от 1 до 32. Запас нумерации (спутников-то всего 24 штуки) нужен для запуска новых спутников и вывода с орбиты старых, отслуживших свой срок (к сведению – срок службы навигационного спутника 10 лет).

Радиоприёмник GPS получает со спутника его идентификационный номер (псевдослучайный код), точную дату, время и информацию о техническом состоянии спутника (эфимерис), и важную для работы системы информацию (альманах). Данные альманаха говорят о том, где в течение дня должны находиться все GPS-спутники. Каждый из них передает альманах, содержащий параметры своей орбиты, а также всех других спутников системы.

Одновременно приёмник улавливает сигналы от 3-5 спутников. Внутренние часы приёмника, синхронизированные по радиосигналу с часами спутника, это основной инструмент определения географических координат. Для определения местоположения приемник сравнивает время отправки сигнала со спутника со временем его получения на Земле. Эта разница во времени говорит приемнику о расстоянии до конкретного спутника. Учитывая информацию о расстоянии, измеренном до других спутников, приёмник GPS определяет свой местоположение.

Если приёмник улавливает сигналы только трёх спутников одновременно, он может определить географические координаты в двухмерной плоскости – только широту и долготу (это называется двухмерной фиксацией). Если спутников четыре и больше – появляется возможность определить и высоту. Постоянно отслеживая сигналы спутников, приёмник вычисляет направление и скорость движения.

Итак, в маленьком приборе, который использует информацию, передаваемую спутниками системы GPS, мы получаем – прибор для быстрого и безошибочного определения географических координат, широты, долготы и высоты над уровнем моря. Прибор для определения скорости движения (не имеет значения, передвигаемся мы пешком, на велосипеде, автомобиле или корабле). Точные часы и календарь (точней не бывает). Электронный компас, который никогда не ошибается. И это ещё не всё!

Продвигаясь по незнакомой местности, мы можем включить на приёмнике режим фиксации промежуточных точек маршрута (их может быть несколько сотен). Заблудились, поворачиваем назад и – приёмник укажет нам стрелкой обратный путь от одной промежуточной точки к другой, вплоть до начальной. Более того, вернувшись домой, мы можем нанести весь маршрут на карту, отметив на ней координаты всех промежуточных точек.

Приёмники GPS (это единственное, на что придётся потратиться, эксплуатация самой системы навигации бесплатна) выпускаются в самом разном исполнении. Есть простейшие карманные приборы – они умеют делать только то, о чём мы только что рассказали. Они похожи на сотовые телефоны с монохромным дисплеем, не бояться воды, питание получают от аккумуляторов или сменных элементов формата АА. Есть совсем крошечные приёмники, выполненные в виде наручных электронных часов (но у них слишком маленький экран). Есть приёмники, встроенные в сотовый телефон.

Следующий класс приёмников – карманные устройства с возможностью подключения к персональному компьютеру. Эти устройства умеют не только запоминать промежуточные точки маршрута, но и отображать их прямо на карте, которая выводится на дисплей. Карты можно загружать с компьютера, затем, по возвращению, снова выгружать их в память машины, же с проложенным маршрутом движения.

Для удобства экран приёмника может иметь большие размеры и отображать карту в цвете. Ещё удобней приёмники GPS, выполненные в виде модулей, подключаемых к карманным (и не только) компьютерам. Экран карманной машинки гораздо больше, чем экран приёмника GPS. И ориентироваться по нему легче (не говоря уже о том, что компьютер может использоваться и по другому назначению). Ещё наглядней маршрут движения отображается на экране ноутбука. К портативному компьютеру можно подключить тот же модуль для карманной машинки, причем и беспроводным способом – через беспроводной радиоинтерфейс Bluetooth (он применяется в сотовой телефонии для подключения гарнитур и в компьютерной технике для подключения периферийных устройств).

Есть и более «серьёзные» устройства, предназначенные для установки в салоне легкового или в кабине грузового автомобиля, катера (в этом случае питание поступает от бортовой сети). Специальные модели устанавливаются в пилотских кабинах самолётов, в рубках морских судов – везде, где нужно постоянно отслеживать параметры движения и знать свои точные координаты.

Даже самые простые, самые недорогие приёмники GPS оснащаются массой дополнительных функций. В них может быть будильник, календарь, игры (как в сотовых телефонах). Выпускаются особо защищённые модели, которые выдерживают падение в воду или погружение на глубину.

Вместе с географическими координатами система GPS способна работать и с топографическими данными. Если мы загрузим в память приёмника карту нашего города (например, Москвы), то на экране будет показана схема улицы, по которой мы движемся, контуры домов, магазинов, парков и так далее. Правда, для территории России таких загружаемых карт немного – доступны только карты крупных городов. А в Европе и Америке можно загрузить карты самых маленьких населённых пунктов или даже целых штатов (областей, регионов, провинций). Специальная программа для карманного компьютера или ноутбука позволяет прокладывать маршрут движения прямо во время движения. Стоит лишь указать на карте, отображаемой на экране компьютера, начальную и конечную точки, как программа на основе данных, полученных с навигационных спутников, рассчитает наиболее рациональный маршрут с учётом дорожных пробок или ремонтных работ. Во время движения эта система показывает стрелками, куда следует повернуть водителю автомобиля.

Самые совершенные навигационные компьютеры устанавливаются в автомобили прямо на заводе. Это часть электронного оснащения хорошей машины, которая, разумеется, повышает стоимость автомобиля, но и удобств водителю предоставляет немало. Водитель тяжёлого грузовика при помощи спутникового навигатора легко найдёт нужный склад в незнакомом городе. Путешествующий автомобилист разберётся с лабиринтом улиц в городе, в котором он никогда до этого не бывал. А таксист очень быстро и без особых проблем отыщет адрес дома, из которого поступил заказ на машину.

Выглядит фантастично, но всё перечисленное уже есть и уже работает. Причём система GPS активно развивается. Выпускаются всё новые приёмники – и простые, для массового использования (например, пешими и велотуристами, рыбаками и грибниками), и достаточно сложные (для ценителей высоких технологий, не пропускающих «горячих» новинок, и для профессионального применения на транспорте). Приёмники выпускаются различными компаниями, наиболее известная из которых – американская Garmin.

Но не стоит думать, что GPS поддерживается только в США. Подобная спутниковая система, ГЛОНАС, работает и у нас в России.

Насколько точна система GPS? Для открытого гражданского использования точность составляет 100 метров. Однако на практике этот показатель выше – на уровне 25-30 метров. Вполне достаточно, чтобы не заблудиться.




Оставить комментарий

 
По всем вопросам, связанным с работой сайта, обращайтесь по адресу: webmaster@elcode.ru