Система спутниковой навигации GPS – принцип, схема, применение. Смотреть что такое "GPS" в других словарях

Статьи и Лайфхаки

У большинства обладателей мобильных телефонов появлялся вопрос, что такое gps в телефоне ? Раньше все разговоры по сотовому телефону начинались с вопроса «Где находишься?». А сегодня определение месторасположения пользователя на виртуальной карте стало реальным благодаря объединению знаний в математике, физике и других технических науках. Поэтому при рассуждении для многих в число программ непременно попадут приложения, работающие с системой GPS.

Для чего нужен gps в мобильном телефоне?

С помощью спутника можно определить расстояние до требуемого объекта (gps-приёмник сначала получает сведения о местонахождении спутника, а потом от него принимает информацию с координатами объекта). Кроме того, появляется социальный аспект – человек может, общаясь с друзьями и родственниками, добровольно отметить, где он в текущий момент находится.

Благодаря прочному союзу Интернета и спутниковой навигации упростились загрузки файлов - пользователь может в течение нескольких секунд показать свое местоположение как на карте, так и в конкретном заведении. При этом человек может пригласить к себе друзей, разослав сообщения с указанием своего точного месторасположения.

Телефон с gps модулем при правильной настройке программы можно использовать как обычный навигатор при путешествиях по России и иным странам (при поиске ближайших кинотеатров, музеев и магазинов).

Преимущества и недостатки мобильного телефона, оснащенного gps

Что такое gps в телефоне для современных пользователей? Спутниковая навигация в устройстве – обыденное явление даже для не очень дорогостоящих моделей. Регулярное определение своих координат с использованием электронных карт необходимо людям тех профессий, для которых важно уметь ориентироваться в неизвестной местности (курьерам, водителям). Для пользователей, которые проводят будни на рабочем месте, а выходные дни – дома, gps является непотребной функцией, значительно повышающей стоимость аппарата. Для оправдания оснащения мобильного телефона функцией gps разработчики создают разнообразные геосоциальные сервисы, к примеру, возможность вставить в файл координаты местонахождения съемки. Да и вообще - много чего или смартфоном, оснащенным данной системой.

Современными разработчиками намного упрощена система загрузки файлов, все операции осуществляются чрезвычайно быстро. Телефон, оснащенный gps, не сложен в эксплуатации, работает без сбоев и удобен в использовании. При этом он имеет различные настройки и возможность сохранения пройденных маршрутов.

Недостатки гаджета: без доступа к Интернету устройство не может определить требуемые координаты, да и за скорость выполняемых функций пользователи вынуждены дорого платить, в особенности, если они находятся за рубежом.

Система слежения очень может пригодиться на охоте, особенно, если происходит она в незнакомых местах или в крупных лесных и горных массивах. Кроме того, возможности GPS-слежения позволят контролировать передвижения вашего четвероногого помощника и не потерять его в угодьях.

Что такое GPS

Если сильно не углубляться в специальные термины и детали, то глобальная система позиционирования Global Positioning System – GPS оказывается очень простой. Помните школьную задачку – из пункта А в пункт Б выехал автомобиль со скоростью 100 км/час…Вот GPS и является тем способом, который простым измерением расстояния и времени, потраченного на его преодоление, может определить точное местонахождение передвигающегося предмета или человека.

Для точного определения своих координат не человеку достаточно знать расстояние до трех каких-либо пунктов. В Случае GPS эти три пункта-ориентира – космические спутники.

Немного истории

Первые спутники системы Вооруженные силы США начали размещать на орбите в 1974 году. От Земли они на расстоянии почти 1900 километров. Изначальное количество их было 6 и возросло до 24 в 1994 году. Этого оказалось достаточно, чтобы можно было вычислить местоположение чего-либо или кого-либо в любой точке планеты, включая Антарктиду. Первая система имела аббревиатуру DNSS. Сейчас группа этих спутников носит название NAVSTAR (акроним Navigation Timing and Ranging), а сама система переименована в GPS (не путать с GPRS, которая работает только через Интернет). На 2015 год она включает 29 спутников, 5 из которых – запасные. Они подключаются, когда какой-нибудь из основных выходит из строя или на время замены устаревших новыми, более современными технологически моделями.

Спутники не очень большие – от 1 до 2 тонн каждый, размеры не более 5 метров с развернутыми солнечными батареями, движутся они по 4 штуки на 6 орбитах. Скорость их такова, что за сутки каждый облетает Землю по 2 раза. Орбиты расположены таким образом, что 4 из спутников постоянно могут принимать сигналы из любой точки на планете.

Принцип работы системы GPS

В систему входит также единый центр управления в американском городе Колорадо Спрингс и еще 5 подчиненных пунктов по всему миру, предназначенных только для приема сигналов и мониторинга работы системы GPS. Задача центра управления – проверка соответствия передвижения спутников заданной им орбите. Если какой-то из них отклоняется – то через радиосвязь подается сигнал и с помощью ракетных двигателей, установленных на каждом из спутников, его отправляют на место.

Бесконечно вращаясь вокруг Земли, спутники в унисон ведут радиопередачу на одной частоте – 1,57542 Ггц, к которой подключаются ежесекундно сотни миллионов GPS-приемников в машинах, на кораблях, в карманах пользователей и даже на собачьих и кошачьих ошейниках.

Вообще-то спутники GPS транслируют два сигнала – L1 и L2. Изначально они имели разное назначение. Сигнал L1 предназначался только для гражданского пользования, и в намеренно была заложена погрешность на точность определения координат с разбросом в 100 метров. Сигнал L2 имеет назначения высокоточной навигации авиации и флота, а также, для применения в военных целях. Но с развитием технологий и потребностями гражданских пользователей в более высокой точности в 2002 году было принято решение дать доступ к L2 и гражданским лицам. Хотя в системе предусмотрена возможность в случае надобности моментально поменять код и закрыть доступ к военной системе GPS.

Что примечательно, этой высокоточной навигацией абоненты могут пользоваться бесплатно, а оплачивать надо только стоимость самих устройств.

Как и в стандарте цифровой беспроводной связи CDMA, которую изначально американцы также разработали для военных нужд, в GPS используется принцип «псевдослучайной последовательности», или еще одно название – псведошумовой сигнал. Он отличается такими характеристиками как защита от естественных и искусственных помех, возможность мгновенного оправления и принятия огромных объемов информации от множества объектов. А еще, эти сигналы не требуют большой мощности передаточных и приемных устройств ни на спутниках, ни на аппаратах абонентов.

Скорость, с которой распространяется сигнал, равна скорости света. То есть, если спутник находится прямо над головой, то сигнал с орбиты дойдет чуть меньше чем за 0,06 секунды. При такой скорости погрешность в вычислении координат будет составлять почти 3 километра. Конечно, такая точность не интересует ни гражданских, ни военных, поэтому на каждый спутник установлены и синхронизированы с другими высокоточные атомные часы, дающие погрешность всего в одну наносекунду (0,000000001 секунды) против 0,0001 секунды в обычных электронных часах. На каждом спутнике установлены по 4 такие атомные часы (про запас) и такая точность позволяет допускать погрешность в координатах 3-5 метров.

Как работает GPS-навигатор

Это высокотехнологичное устройство, размером не больше мобильного телефона – приемник и компьютер в одном корпусе. Приемник принимает сигналы с орбиты, а программа его расшифровывает и производит все нужные вычисления, выдавая пользователю нужную информацию.

В GPS-навигатор встроены также высокоточные часы, но не атомные (их стоимость – 75 тысяч долларов), а кварцевые, погрешность которых учитывается при компьютерных расчетах, и производится их корректировка.

Все модели навигаторов GPS отображают на экране текущее его место положения, географические координаты точки, а также траекторию пройденного пути от предыдущей отмеченной точки (все эти данные сохраняются в памяти компьютера). Кроме того, все приборы двух последних поколений имеют несколько страниц, на которых отображается разная информация: положение спутников относительно точки расположения прибора, карту с пройденным путем, страничку навигации с указанием самого короткого и удобного пути к выбранной точке. Это может быть сделано различными способами: стрелочкой на экране путевого компьютера или голосовыми предупреждениями. При этом программа учитывает скорость передвижения и отмечает уже пройденное расстояние.

В программе уже заложена часть совместимых с ним карт, но производители рекомендуют загружать более точные в стране использования прибора, что позволяет получать не только географические координаты, но и отметку на карте конкретной местности, что гораздо удобнее и нагляднее.

В чем особенности автомобильных GPS-навигаторов

По принципу действия они практически ничем не отличаются, просто оснащены дополнительным оборудованием: креплением для передней панели автомобиля, шнуром питания в прикуривателе и разъемом для выносной антенны. Последний момент очень важен, так как в салоне часть неба закрыта крышей — и сигнал от части спутников не достигает приемного устройства. Кроме того, именно в автомобильных навигаторах чаще всего предусмотрена функция голосовых подсказок, а также, возможность прокладывания и расчета маршрута только по заданной конечной точке, в автоматическом режиме, без участия человека.

Эта функция удобная и необходимая в условиях передвижения на незнакомой местности и позволяет сгенерировать весь маршрут, конечной точкой которого может быть конкретный город, улица и даже дом.

Но эта функция поддерживается только при загрузке определенных карт с подробной информацией о дорогах, развязках, знаках. При этом программа сама выбирает из всех возможных вариантов маршрута тот, который будет самым коротким, комфортным для автомобиля и максимально пролегающим по качественным дорогам.

На карте при этом фиксируются путевые точки (отправная и конечная) а также точки POI – точки интереса. Они хранятся в памяти устройства и недоступны для редактирования пользователем. Точки POI – это координаты АЗС, полицейские посты, СТО, магазины, кафе и рестораны, отели, кемпинги, развлекательные заведения и пр. Библиотеку POI можно пополнять, но только с фирменных CD, с информацией о конкретных регионах и городах. Последние версии с библиотеками точек интереса содержат не только точный адрес и название, но и номер телефона заведения или учреждения.

GPS-навигатор на охоте – есть ли в нем потребность?

Система слежения очень может пригодиться на охоте, особенно, если происходит она в незнакомых местах или в крупных лесных и горных массивах. В азарте поиска и преследования дичи охотник может потерять ориентиры и заблудиться. Или же охотник получил ранение и не имеет возможность самостоятельно передвигаться. Сколько раз уже находили останки охотников (даже промысловиков), которые так и не нашли выход из тайги. Часто в таких диких местах мобильная связь недоступна, зато поисковые службы могут определить местонахождение потерявшегося или раненого человека по сигналу GPS-трекера (более простой, бюджетный вариант, работающий через сотовую связь) или навигатора (независимое устройство). Кроме того, навигатор поможет найти кратчайший путь до нужной точки: например, до охотничьей базы или ближайшей дороги.

GPS-ошейники для собак

Еще одно, наверное, чаще всего используемый функционал системы позиционирование – контроль за местоположением собаки на охоте.

Она может убежать за дичью и потерять любую связь с охотником, а может стать в крепкую стойку и найти ее в высокой траве или зарослях будет крайне сложно. Каждый охотник наверняка вспомнит такой случай в своей практике, когда приходится по несколько часов рыскать по угодьям, свистя и срывая голос, в поисках пропавшего помощника. Специальный ошейник с трекером раз и навсегда избавит от этой проблемы. Мы не будет описывать все системы – а их более 10-ти от разных производителей, просто предоставляем советы охотников, которые уже испытали несколько доступных в нашей стране вариантов и рекомендуют выбирать модели:

в которых есть двухсторонняя связь;
встроено устройство экономии энергии;
зарядка аккумулятора действует больше 24 часов;
корпус устройства должен быть водонепроницаем;
есть возможность слежения в режиме реального времени;
есть кнопка подачи тревожного сигнала (дай Бог, чтобы никогда не пригодилась).

Такие модели незначительно дороже, но они того стоят, особенно если вы собираетесь на серьезную охоту.

Немного юмора

Чтобы 100%-но найти утку, надо ее поймать и прикрепить навигатор — теперь трофей точно будет ваш

Возможности устройства — обнаружены 8 белых грибов и 1 лисица

Видео

Видеосюжет о возможностях навигатора

Как выбрать навигатор

Навигатор для охоты и рыбалки

Для большинства из нас, живущих размеренной жизнью, ежедневно курсируя между квартирой и местом работы или учебы, функция GPS в телефоне представляется не слишком нужной опцией, которая используется производителем для того, чтобы повысить стоимость аппарата.

Но стоит встать перед проблемой поиска дома в малознакомом районе, как тут же понимаешь всю пользу GPS.

Что такое GPS в телефоне или планшете?

GPS, или глобальная система позиционирования – это сеть, состоящая из нескольких десятков спутников, «висящих» над поверхностью Земли на постоянных орбитах. Эти спутники предназначены для приема и передачи позиционирующих сигналов, благодаря которым можно с высокой точностью определять свое местоположение, отслеживать перемещение людей и грузов, прокладывать маршрут в незнакомой местности.

Наиболее важна функция GPS для тех, в чьи обязанности входят длительные поездки либо перемещение в пределах города: курьеров, экспедиторов, водителей дальних рейсов и т.д.

С помощью встроенной в ваш телефон или планшет функции GPS вы без труда определите свое местоположение на карте города или в загородной местности, сможете проложить наиболее удобный маршрут до нужной улицы или дома и никогда не заблудитесь, даже гуляя по совершенно незнакомому городу. Кроме того, по дороге вы можете и прикреплять к ним координаты тех мест, где они сделаны.

Современные интернет-сервисы на основе GPS предлагают множество услуг, связанных с определением вашего местоположения. Вам предложат посетить ближайшее кафе, кинотеатр или клуб, разослать приглашения друзьям с просьбой присоединиться к вам в том месте, где вы сейчас находитесь и т.д.

С помощью некоторых сервисов вы сможете найти новых друзей и единомышленников, которые проживают или сейчас находятся ближе всего к вашему местопребыванию, или познакомиться с парнями или девушками, которые настроены . Количество сервисов, использующих GPS, постоянно растет, как и разнообразие предлагаемых ими услуг.

Что такое A-GPS?

Нередко в районах, где расположено большое количество высотных зданий, работа GPS существенно замедляется и теряет точность. Небоскребы закрывают прямую видимость для спутников, и радиосигналы либо совсем не проходят, либо проходят с искажениями.

Для того, чтобы улучшить качество позиционирования в больших городах, была создана система А-GPS, которая использует позиционирование с помощью станций сотовой связи. Чем больше вокруг вас станций, тем точнее будет выполнено позиционирование.

Определение местоположения происходит с помощью специально выделенных серверов, куда поступают сигналы со станций связи для обработки. Для того, чтобы пользоваться А-GPS, необходимо наличие выхода в интернет, поэтому использовать эту функцию могут, помимо телефонов, только планшеты, в которых имеется слот для сим-карты.

В планшетах без сим-карт А-GPS будет работать только при подключении к Wi-Fi. Кроме того, за придется заплатить по тарифу вашего сотового оператора.

Чем лучше пользоваться?

В каждом случае пользователь сам определяет, что для него будет лучше и удобнее, ориентируясь на различия между GPS и А-GPS.

1. В городе, где число сотовых станций велико, А-GPS работает быстрее и точнее, чем GPS. В загородной местности, напротив, лучше использовать GPS.

2. А-GPS потребляет во время работы и в режиме ожидания меньше энергии, а значит, меньше «садит» аккумулятор. Это важно для тех, у кого не всегда есть возможность подзарядки.

3. А-GPS использует интернет-трафик, а значит, предоставляется не бесплатно.

4. Без сети интернета А-GPS не работает, в отличие от GPS, поэтому телефон или планшет с А-GPS не может использоваться как навигатор в дальней поездке.

Глобальная система позиционирования – Global Positioning System – появилась в 50-е благодаря запуску спутника. Когда первый советский спутник вышел на орбиту, американцы обратили внимание: при отдалении он равномерно меняет частоту сигнала. Ученые проанализировали данные и поняли, что спутниковый сигнал позволяет точно определить координаты объектов на земле, а также скорость их передвижения. Первыми систему GPS взяли на вооружение военные: Министерство обороны запустило спутниковую навигацию в своих целях, но уже через несколько лет она стала доступна гражданским.

Сейчас на околоземной орбите находятся 24 спутника, которые передают сигналы привязки. Число спутников периодически меняется, но всегда остается достаточным, чтобы поддерживать бесперебойную работу Global Positioning System. На случай форс-мажора предусмотрены запасные спутники, и каждое десятилетие на орбиту выходят новые, модернизированные космические аппараты, потому что ничто не должно нарушить режим работы GPS.

Спутники вращаются по шести орбитам, образуя взаимосвязанную сеть. Ею управляют специальные станции GPS, которые расположены в тропиках, но связаны с координационным центром в Соединенных Штатах. Благодаря этой сети вы можете узнать точные координаты человека, машины или самолета со скоростью прохождения сигнала от спутников, то есть практически мгновенно, а точность показаний не зависит от погодных условий и времени суток. При этом само по себе использование Global Positioning System – бесплатное, и единственное, что нужно, чтобы пользоваться этой навигационной системой, – навигатор или другое устройство, поддерживающее функцию джипиэс.

Принцип работы GPS

В основе технологии – простой навигационный принцип маркерных объектов, который использовался задолго до появления GPS. Маркерный объект – это ориентир, координаты которого точно известны. Для определения координат объекта нужно знать также расстояние от него до маркерного объекта, тогда можно провести на карте линии в сторону маркеров от возможного местоположения: точка пересечения этих линий и будет координатами.

Спутники на околоземной орбите играют в GPS роль маркерных объектов. Они быстро вращаются, но их местоположение постоянно отслеживается, а в каждом навигаторе есть приемник, настроенный на нужную частоту. Спутники посылают сигналы, в которых закодирован большой объем информации, включая точное время. Данные точного времени – одни из самых важных для определения географических координат: ориентируясь на разницу между отдачей и приемом радиосигнала, спутники вычисляют расстояние между собой и навигатором.

Как работает GPS в смартфонах

Навигаторы – один из самых востребованных товаров на рынке гаджетов, по популярности их обгоняют только смартфоны. Но и в смартфоны производители встраивают чипы GPS, чтобы устройство могло выполнять функции навигатора. Однако здесь пользователя может подстерегать ловушка, потому что в погоне за прибылью производители допускают умышленные или случайные неточности в описании своего товара, позволяя покупателям перепутать технологии GPS и AGPS.

Джипиэс – бесплатная навигационная система высокой точности. Подписки на нее нет и быть не может, потому что американцы позволяют пользоваться своими спутниками для навигации безвозмездно. Владельцы смартфонов если и оплачивают, то только приложения или карты. У приемников GPS есть небольшие минусы: они работают только на улице, а из-за плохой погоды могут возникнуть проблемы с приемом сигнала от спутника, но эти недостатки решили с помощью технологии A-GPS (не путать с AGPS). Суть в том, что сигнал от приемника перенаправляют на сервер, на котором содержится вся информация о положении спутников, поэтому трудностей с приемом сигнала не существует. A-GPS используют все современные автомобильные навигаторы.

Но существует также сотовая навигация AGPS – она работает только в зоне покрытия сотовой сети и определяет местоположение с точностью до 500 м. Она менее точная в сравнении с GPS, дает общее представление о месте, где вы находитесь, зато предлагает спутниковую карту окрестностей. Важно, чтобы была подключена услуга мобильного интернета, а на счету оставались деньги. С сервисом AGPS работают Google Maps. Зачастую возможностей сотовой навигации достаточно, но ее все равно не стоит путать с точной и бесплатной системой GPS.

Виды GPS-устройств

Самое простое навигационное устройство – внешний приемник. Он обращается к спутникам и принимает от них сигнал, но чтобы вы могли воспользоваться информацией, приемник нужно подключить к другому устройству – например, смартфону или ноутбуку, благо, он совместим со всеми востребованными гаджетами и программами. В крайнем случае вам потребуется карта. Приемники GPS используют пешеходные туристы: устройство недорогое, а для расшифровки информации, которую оно принимает, можно пользоваться даже обычной туристической картой местности. Нужно лишь, чтобы на нее была наложена навигационная сетка.

Но самое востребованное сегодня GPS-устройство – это автомобильный навигатор. Он намного сложнее и функциональнее приемника: навигатор больше похож на уменьшенную версию компьютера. Весь необходимый софт уже установлен производителем, операционная система закрытая. К навигации прибавляют много дополнительных функций, включая выход в интернет.

Отдельный класс устройств – смартфоны со встроенными приемниками GPS. Не путайте их с моделями, использующими сотовую навигацию! Система работает на смартфонах не так гладко, как на самостоятельных устройствах. Не все модели позволяют поставить полноценный навигационный софт, а если пользоваться онлайн-решениями, то функция станет недоступна при отключении интернета, и тогда исчезнет одно из преимуществ технологии: постоянный доступ. Однако смартфоны со спутниковой навигацией подходят для пешеходов – ориентироваться удобно и данные точные, поэтому вы не заблудитесь даже в непроходимой чаще.

Практически все современные смартфоны оснащаются GPS-чипом. Навигационный модуль присутствует и в большинстве планшетных компьютеров, функционирующих под управлением операционной системы Android. Однако далеко не все пользователи знают о том, что зачастую по умолчанию работа чипа отключена. В результате такие люди удивляются тому, что на фотографиях нет геометок, а сервис Google Now не показывает маршрут до дома. К счастью, включить GPS на планшете и смартфоне можно без каких-либо трудозатрат.

Зачем нужен GPS?

Десятки лет назад GPS-спутники были доступны только военным. Но американцы быстро смекнули, что на навигационных чипах, приложениях и картах можно делать большие деньги. В результате доступ к технологии получили обычные люди - нужно было лишь обзавестись соответствующим устройством. Изначально это были специализированные GPS-навигаторы. А сейчас навигационный модуль серьезно уменьшился в размерах, в связи с чем его можно встроить даже в рядовой смартфон.

GPS сигнал помогает понять, в какой точке земного шара вы сейчас находитесь. Это полезно по нескольким причинам:

Навигационное приложение поможет не заблудиться в лесу;
С навигацией можно ориентироваться даже в незнакомом городе;
Вы легко находите нужный вам адрес;
Вы спасаетесь от заторов - избегать их помогает сервис «Пробки»;
Различные приложения показывают вам близлежайшие забегаловки и торговые центры;
GPS помогает определить скорость передвижения.

Словом, навигационный чип может быть весьма полезен. Но за его использование придется расплатиться. Если вы решили включить GPS на Андроиде, то готовьтесь к более высокому энергопотреблению. Сильнее всего это заметно на старых девайсах, где нет поддержки технологии A-GPS. Также на недорогих и старых смартфонах есть проблема с приемом сигнала GPS. Приблизиться к её решению поможет наша .

Активация GPS

Но довольно лирики… Давайте же выясним, как включить GPS на телефоне под управлением Android. Делается это очень просто:

1. Перейдите в меню устройства и тапните по иконке «Настройки ».

2. Здесь выберите пункт «Местоположение ».

3. Нажмите на пункт «Режим ».

4. Выберите режим определения местоположения «По всем источникам » или «По спутникам GPS ».

Обратите внимание: на смартфонах Samsung и некоторых других названия пунктов могут отличаться. Например, раздел «Местоположение » может иметь название «Геоданные ».