Բաժանորդագրվեք նորություններին: GPS - տեխնոլոգիայի ակնարկ

Սմարթֆոնները վաղուց դադարել են լինել պարզ հավաքողներ: Նրանք բազմաթիվ նոր հնարավորություններ բացեցին իրենց տերերի համար։

Առաջին տեղում գերարագ ինտերնետ հասանելիությունն է և հաղորդակցությունը սոցիալական ցանցերում և ակնթարթային մեսենջերներում։ Սակայն GPS-ի դիրքավորումը ոչ պակաս պահանջարկ ունի, ինչը մենք հիմա մանրամասն կքննարկենք:

Ինչ է GPS-ը:

GPS-ը նավիգացիոն համակարգ է, որը որոշում է սմարթֆոնի գտնվելու վայրը, կառուցում երթուղիներ և թույլ է տալիս գտնել ցանկալի օբյեկտը քարտեզի վրա։

Գրեթե յուրաքանչյուր ժամանակակից գաջեթ ունի ներկառուցված GPS մոդուլ: Սա ալեհավաք է, որը հարմարեցված է GPS-ի աշխարհագրական դիրքի արբանյակային ազդանշանին: Այն ի սկզբանե մշակվել է ԱՄՆ-ում՝ ռազմական նպատակներով, սակայն հետագայում դրա ազդանշանը հասանելի է դարձել բոլորին։ Գաջեթի GPS մոդուլը ուժեղացուցիչով ընդունող ալեհավաք է, սակայն այն չի կարող ազդանշան փոխանցել: Արբանյակներից ազդանշան ստանալով՝ սմարթֆոնը որոշում է իր գտնվելու վայրի կոորդինատները։

Գրեթե յուրաքանչյուր ժամանակակից մարդ առնվազն մեկ անգամ օգտագործել է GPS նավիգացիան սմարթֆոնի կամ պլանշետի վրա: Դրա անհրաժեշտությունը ցանկացած պահի կարող է առաջանալ տարբեր մասնագիտությունների և տարբեր տեսակի զբաղմունքների տեր մարդկանց մոտ։ Դա անհրաժեշտ է վարորդների, առաքիչների, որսորդների, ձկնորսների և նույնիսկ սովորական հետիոտների համար, ովքեր հայտնվում են անծանոթ քաղաքում: Նման նավարկության շնորհիվ դուք կարող եք որոշել ձեր գտնվելու վայրը, քարտեզի վրա գտնել ցանկալի օբյեկտը, կառուցել երթուղի և, եթե ունեք մուտք դեպի ինտերնետ, խուսափել խցանումներից:

Անցանց քարտեզներ GPS-ի համար

Google-ն իր Android օպերացիոն համակարգի համար մշակել է հատուկ գեոլոկացիոն հավելված՝ Google Maps: Այն արագ գտնում է արբանյակները, մշակում է երթուղիներ դեպի օբյեկտներ և առաջարկում այլընտրանքներ: Ցավոք, եթե բջջային ցանցի ծածկույթ չկա, Google Maps-ը չի աշխատում, քանի որ աշխարհագրական քարտեզները ներբեռնվում են ինտերնետի միջոցով:

Անցանց նավիգացիայի համար լավագույն միջոցը ներբեռնելն է այն հավելվածները, որոնք աջակցում են օֆլայն քարտեզներին, ինչպիսիք են Maps.me-ը, Navitel-ը և 2GIS-ը: Կարող եք նաև տեղադրել «Քարտեզներ. տրանսպորտ և նավարկություն» հավելվածը Google Քարտեզների համար:

Այս դեպքում դուք ստիպված չեք լինի ծախսել ինտերնետ տրաֆիկ՝ քարտեզներ ներբեռնելու համար. դրանք միշտ կլինեն ձեր սարքում՝ անկախ գտնվելու վայրից: Սա հատկապես ճիշտ է, երբ դուք գտնվում եք արտերկրում, քանի որ ինտերնետ հասանելիության համար ռոումինգի արժեքը շատ բարձր է:

Ինչպե՞ս միացնել GPS-ը Android-ում:

Android օպերացիոն համակարգում GPS մոդուլի ակտիվացումը հնարավոր է երկու եղանակով.

• Վերևի վարագույր: Սահեցրեք էկրանին ներքև և բացվող ընտրացանկում կտտացրեք «Գտնվելու վայրը», «Geolocation» կամ «Geodata» կոճակը (կախված Android տարբերակից):
• Android-ի կարգավորումներում գտեք նմանատիպ տարրերի տարրը և վանդակը տեղափոխեք «Միացված» դիրք:

Սմարթֆոնի նավիգացիոն համակարգի ակտիվ աշխատանքի ընթացքում նրա մարտկոցի լիցքը սկսում է բավական ակտիվ սպառվել, ուստի արժե հոգ տանել էներգիայի լրացուցիչ աղբյուրների մասին։ Օրինակ՝ մեքենա վարելիս պետք է օգտագործել մեքենայի լիցքավորիչ, իսկ հեծանիվով կամ ոտքով ճանապարհորդելիս.

Հարկ է նաև հիշել, որ արբանյակային ազդանշանի հուսալի ընդունումը հնարավոր է բաց տարածքներում, այնպես որ, երբ դուք գտնվում եք սենյակում կամ թունելում, աշխարհագրական դիրքն անհնար է դառնում: Ամպամած եղանակը նույնպես ազդեցություն ունի՝ ամպերի պատճառով սարքին ավելի երկար է տևում արբանյակների որոնումը և ավելի քիչ ճշգրիտ որոշում դրա կոորդինատները:

Ոչ վաղ անցյալում GPS-ը միակ աշխարհագրական համակարգն էր, ուստի Android-ի վաղ տարբերակներում միայն այն էր նշվում, և ծառայության ակտիվացման կոճակը այդպես էր կոչվում։ 2010 թվականից ռուսականն ամբողջությամբ գործում է, իսկ 2012 թվականից՝։

Ինչպես հաճախ է պատահում բարձր տեխնոլոգիական նախագծերի հետ, զինվորականները նախաձեռնեցին GPS (Global Positioning System) համակարգի մշակումն ու ներդրումը: Երկրագնդի ցանկացած վայրում իրական ժամանակում կոորդինատները որոշելու համար արբանյակային ցանցի նախագիծը կոչվում էր Navstar (Նավիգացիոն համակարգ ժամանակի և միջակայքի հետ - նավիգացիոն համակարգ ժամանակի և միջակայքի որոշման համար), մինչդեռ GPS հապավումը հայտնվեց ավելի ուշ, երբ համակարգը սկսեց կիրառվել: ոչ միայն պաշտպանական, այլեւ քաղաքացիական նպատակներով։

Նավիգացիոն ցանցի տեղակայման առաջին քայլերը ձեռնարկվել են յոթանասունականների կեսերին, իսկ ներկայիս տեսքով համակարգի առևտրային շահագործումը սկսվել է 1995 թվականին: Ներկայումս գործում է 28 արբանյակ՝ հավասարաչափ բաշխված 20350 կմ բարձրության ուղեծրերում (24 արբանյակները բավարար են լիարժեք գործունակության համար)։

Մի փոքր առաջ նայելով, ես կասեմ, որ GPS-ի պատմության մեջ իսկապես առանցքային պահ էր ԱՄՆ նախագահի որոշումը՝ վերացնել այսպես կոչված ընտրովի մուտքի (SA - ընտրովի հասանելիություն) ռեժիմը 2000 թվականի մայիսի 1-ին, արհեստականորեն ներմուծված սխալ: արբանյակային ազդանշանների մեջ քաղաքացիական GPS ընդունիչների ոչ ճշգրիտ աշխատանքի համար: Այսուհետ սիրողական տերմինալը կարող է որոշել կոորդինատները մի քանի մետր ճշգրտությամբ (նախկինում սխալը տասնյակ մետր էր)! Նկար 1-ը ցույց է տալիս նավարկության սխալները ընտրովի մուտքի ռեժիմը (տվյալներ) անջատելուց առաջ և հետո: Նկ. 1:

Փորձենք ընդհանուր առմամբ հասկանալ, թե ինչպես է աշխատում գլոբալ դիրքավորման համակարգը, այնուհետև կանդրադառնանք օգտվողների մի շարք ասպեկտների: Եկեք սկսենք մեր դիտարկումը միջակայքի որոշման սկզբունքով, որն ընկած է տիեզերական նավիգացիոն համակարգի գործունեության հիմքում:

Դիտակետից արբանյակ հեռավորությունը չափելու ալգորիթմ.

Տարածքը հիմնված է արբանյակից մինչև ստացող ռադիոազդանշանի տարածման ժամանակային ուշացումից հեռավորությունը հաշվարկելու վրա: Եթե ​​դուք գիտեք ռադիոազդանշանի տարածման ժամանակը, ապա նրա անցած ճանապարհը կարելի է հեշտությամբ հաշվարկել՝ պարզապես ժամանակը բազմապատկելով լույսի արագությամբ:

Յուրաքանչյուր GPS արբանյակ շարունակաբար առաջացնում է երկու հաճախականության ռադիոալիքներ՝ L1=1575,42 ՄՀց և L2=1227,60 ՄՀց: Հաղորդիչի հզորությունը համապատասխանաբար 50 և 8 Վտ է: Նավիգացիոն ազդանշանը PRN-ի (Pseudo Random Number code) ֆազային փոփոխվող կեղծ պատահական կոդ է: Գոյություն ունի PRN-ի երկու տեսակ՝ առաջինը՝ C/A կոդը (Coarse Acquisition code) օգտագործվում է քաղաքացիական ընդունիչներում, երկրորդ P ծածկագիրը (Precision code)՝ ռազմական նպատակներով, ինչպես նաև երբեմն՝ գեոդեզիայի և քարտեզագրության խնդիրների լուծման համար։ . L1 հաճախականությունը մոդուլացվում է ինչպես C/A, այնպես էլ P-կոդով, L2 հաճախականությունը գոյություն ունի միայն P-կոդը փոխանցելու համար: Բացի նկարագրվածներից, կա նաև Y-կոդ, որը կոդավորված P-կոդ է (պատերազմի ժամանակ գաղտնագրման համակարգը կարող է փոխվել):

Կոդի կրկնման ժամկետը բավականին երկար է (օրինակ, P-կոդի համար այն 267 օր է)։ Յուրաքանչյուր GPS ընդունիչ ունի իր սեփական գեներատորը, որն աշխատում է նույն հաճախականությամբ և մոդուլավորում է ազդանշանը նույն օրենքի համաձայն, ինչ արբանյակային գեներատորը: Այսպիսով, արբանյակից ստացված կոդի նույնական հատվածների միջև ուշացման ժամանակից հնարավոր է հաշվարկել ազդանշանի տարածման ժամանակը և, հետևաբար, արբանյակից հեռավորությունը:

Վերը նկարագրված մեթոդի հիմնական տեխնիկական դժվարություններից մեկը արբանյակի և ստացողի ժամացույցների համաժամացումն է: Նույնիսկ սովորական չափանիշներով չնչին սխալը կարող է հանգեցնել հեռավորության որոշման հսկայական սխալի: Յուրաքանչյուր արբանյակ ունի բարձր ճշգրտության ատոմային ժամացույցներ: Հասկանալի է, որ ամեն մի ընդունիչում հնարավոր չէ նման բան տեղադրել։ Հետևաբար, ստացողի մեջ ներկառուցված ժամացույցի սխալների պատճառով կոորդինատների որոշման սխալները շտկելու համար օգտագործվում է միանշանակ գեորենֆերանսի համար անհրաժեշտ տվյալների որոշ ավելորդություն (այս մասին ավելին մի փոքր ուշ):

Բացի նավիգացիոն ազդանշաններից, արբանյակը շարունակաբար փոխանցում է ծառայության տարբեր տեսակի տեղեկատվություն: Ստացողը ստանում է, օրինակ, էֆեմերիս (արբանյակի ուղեծրի մասին ճշգրիտ տվյալներ), իոնոլորտում ռադիոազդանշանի տարածման հետաձգման կանխատեսում (քանի որ լույսի արագությունը փոխվում է մթնոլորտի տարբեր շերտերով անցնելիս), ինչպես նաև տեղեկատվություն արբանյակի աշխատանքի մասին (այսպես կոչված «ալմանախ», որը թարմացվում է յուրաքանչյուր 12,5 րոպեն մեկ տեղեկատվություն բոլոր արբանյակների կարգավիճակի և ուղեծրերի մասին): Այս տվյալները փոխանցվում են 50 bps արագությամբ L1 կամ L2 հաճախականություններով:

GPS-ի միջոցով կոորդինատների որոշման ընդհանուր սկզբունքներ.

GPS ընդունիչի կոորդինատները որոշելու գաղափարի հիմքում ընկած է հաշվարկել հեռավորությունը դրանից մինչև մի քանի արբանյակներ, որոնց գտնվելու վայրը համարվում է հայտնի (այս տվյալները պարունակվում են արբանյակից ստացված ալմանախում): Գեոդեզիայում օբյեկտի դիրքի հաշվարկման մեթոդը՝ տրված կոորդինատներով կետերից նրա հեռավորությունը չափելով, կոչվում է եռալերացիա։ Նկ2.

Եթե ​​հայտնի է A-ից մեկ արբանյակի հեռավորությունը, ապա ստացողի կոորդինատները հնարավոր չէ որոշել (այն կարող է տեղակայվել արբանյակի շուրջ նկարագրված A շառավղով ոլորտի ցանկացած կետում): Թող հայտնի լինի ստացողի B հեռավորությունը երկրորդ արբանյակից: Այս դեպքում կոորդինատների որոշումը նույնպես հնարավոր չէ. օբյեկտը գտնվում է ինչ-որ տեղ շրջանագծի վրա (կապույտ պատկերված է նկար 2-ում), որը երկու ոլորտների հատումն է։ C հեռավորությունը երրորդ արբանյակից նվազեցնում է կոորդինատների անորոշությունը մինչև երկու կետ (նկար 2-ում նշված է երկու հաստ կապույտ կետերով): Սա արդեն բավական է կոորդինատները միանշանակորեն որոշելու համար. փաստն այն է, որ ստացողի գտնվելու վայրի երկու հնարավոր կետերից միայն մեկը գտնվում է Երկրի մակերևույթի վրա (կամ դրա անմիջական հարևանությամբ), իսկ երկրորդը՝ կեղծ։ , պարզվում է, որ գտնվում է կա՛մ Երկրի խորքում, կա՛մ նրա մակերևույթից շատ բարձր: Այսպիսով, տեսականորեն եռաչափ նավիգացիայի համար բավական է իմանալ ստացողից մինչև երեք արբանյակ հեռավորությունները։

Այնուամենայնիվ, կյանքում ամեն ինչ այնքան էլ պարզ չէ. Վերոնշյալ նկատառումները արվել են այն դեպքի համար, երբ բացարձակ ճշգրտությամբ հայտնի են դիտակետից արբանյակների հեռավորությունները։ Իհարկե, անկախ նրանից, թե որքան բարդ են ինժեներները, միշտ ինչ-որ սխալ է տեղի ունենում (առնվազն նախորդ բաժնում նշված ընդունիչի և արբանյակային ժամացույցների ոչ ճշգրիտ համաժամացման, լույսի արագության կախվածությունը մթնոլորտի վիճակից, և այլն): Հետևաբար, ստացողի եռաչափ կոորդինատները որոշելու համար ներգրավված են ոչ թե երեք, այլ առնվազն չորս արբանյակներ:

Չորս (կամ ավելի) արբանյակներից ազդանշան ստանալով՝ ստացողը փնտրում է համապատասխան ոլորտների հատման կետը։ Եթե ​​այդպիսի կետ չկա, ապա ստացողի պրոցեսորը սկսում է կարգավորել իր ժամացույցը՝ օգտագործելով հաջորդական մոտարկումներ, մինչև հասնի բոլոր ոլորտների հատման մեկ կետում։

Հարկ է նշել, որ կոորդինատների որոշման ճշգրտությունը կապված է ոչ միայն ստացողից մինչև արբանյակներ հեռավորության ճշգրիտ հաշվարկի, այլև հենց արբանյակների գտնվելու վայրը նշելու սխալի մեծության հետ: Արբանյակների ուղեծրերը և կոորդինատները վերահսկելու համար կան չորս ցամաքային հետևող կայաններ, կապի համակարգեր և կառավարման կենտրոն, որը վերահսկվում է ԱՄՆ պաշտպանության նախարարության կողմից: Հետևող կայանները մշտապես վերահսկում են համակարգի բոլոր արբանյակները և դրանց ուղեծրերի մասին տվյալները փոխանցում կառավարման կենտրոն, որտեղ հաշվարկվում են նորացված հետագծի տարրերը և արբանյակային ժամացույցի ուղղումները: Նշված պարամետրերը մուտքագրվում են ալմանախ և փոխանցվում արբանյակներին, և նրանք, իրենց հերթին, այս տեղեկատվությունը ուղարկում են բոլոր գործող ընդունիչներին:

Բացի թվարկվածներից, կան բազմաթիվ հատուկ համակարգեր, որոնք մեծացնում են նավիգացիայի ճշգրտությունը, օրինակ, ազդանշանի մշակման հատուկ սխեմաները նվազեցնում են միջամտության սխալները (ուղղակի արբանյակային ազդանշանի փոխազդեցությունը ազդանշանի հետ, օրինակ՝ շենքերից) . Մենք չենք խորանա այս սարքերի աշխատանքի առանձնահատկությունների մեջ, որպեսզի անհարկի չբարդացնենք տեքստը:

Վերը նկարագրված ընտրովի մուտքի ռեժիմը չեղարկելուց հետո քաղաքացիական ընդունիչները «կողպվում են տեղանքին» 3-5 մետր սխալով (բարձրությունը որոշվում է մոտ 10 մետր ճշգրտությամբ): Տրված թվերը համապատասխանում են 6-8 արբանյակներից ազդանշանի միաժամանակյա ընդունմանը (ժամանակակից սարքերի մեծ մասն ունի 12-ալիքային ընդունիչ, որը թույլ է տալիս միաժամանակ մշակել 12 արբանյակից ստացվող տեղեկատվությունը):

Այսպես կոչված դիֆերենցիալ ուղղման ռեժիմը (DGPS - Differential GPS) թույլ է տալիս որակապես նվազեցնել կոորդինատների չափման սխալը (մինչև մի քանի սանտիմետր): Դիֆերենցիալ ռեժիմը բաղկացած է երկու ընդունիչներից. մեկը անշարժ է հայտնի կոորդինատներով կետում և կոչվում է «բազա», իսկ երկրորդը, ինչպես նախկինում, շարժական է: Բազային ստացողի ստացած տվյալները օգտագործվում են շարժական սարքի կողմից հավաքագրված տեղեկատվությունը շտկելու համար: Ուղղումը կարող է իրականացվել ինչպես իրական ժամանակում, այնպես էլ «օֆլայն» տվյալների մշակման ժամանակ, օրինակ՝ համակարգչով:

Որպես կանոն, որպես բազային օգտագործվում է պրոֆեսիոնալ ընդունիչ, որը պատկանում է նավիգացիոն ծառայությունների մատուցման մեջ մասնագիտացած կամ գեոդեզիայով զբաղվող ընկերությանը: Օրինակ՝ 1998 թվականի փետրվարին Սանկտ Պետերբուրգի մոտ NavGeoCom ընկերությունը տեղադրեց Ռուսաստանի առաջին դիֆերենցիալ GPS ցամաքային կայանը։ Կայանի հաղորդիչի հզորությունը 100 Վտ է (հաճախականությունը 298,5 կՀց), որը թույլ է տալիս օգտագործել DGPS կայանից ծովով մինչև 300 կմ և ցամաքով մինչև 150 կմ հեռավորության վրա։ Բացի ցամաքային բազայի ընդունիչներից, OmniStar արբանյակային դիֆերենցիալ սպասարկման համակարգը կարող է օգտագործվել GPS տվյալների դիֆերենցիալ ուղղման համար: Ուղղման համար տվյալները փոխանցվում են ընկերության մի քանի գեոստացիոնար արբանյակներից:

Հարկ է նշել, որ դիֆերենցիալ ուղղման հիմնական հաճախորդները գեոդեզիական և տեղագրական ծառայություններն են. մասնավոր օգտատիրոջ համար DGPS-ը հետաքրքրություն չի ներկայացնում բարձր արժեքի պատճառով (Եվրոպայում OmniStar ծառայությունների փաթեթն արժե ավելի քան $1,500 տարեկան) և մեծության պատճառով: սարքավորումները։ Եվ քիչ հավանական է, որ առօրյա կյանքում այնպիսի իրավիճակներ ստեղծվեն, երբ դուք պետք է իմանաք ձեր բացարձակ աշխարհագրական կոորդինատները 10-30 սմ սխալով:

GPS-ի գործարկման «տեսական» ասպեկտների մասին պատմող հատվածի ավարտին կասեմ, որ Ռուսաստանը տիեզերագնացության դեպքում գնացել է իր ճանապարհը և մշակում է սեփական GLONASS համակարգը (Global Navigation Satellite System): Բայց պատշաճ ներդրումների բացակայության պատճառով այս պահին ուղեծրում կա միայն յոթ արբանյակ՝ քսանչորսից, որոնք անհրաժեշտ են համակարգի բնականոն գործունեության համար...

Համառոտ սուբյեկտիվ նշումներ GPS օգտագործողի կողմից:

Պարզապես պատահեց, որ ես իմացա իմ գտնվելու վայրը որոշելու հնարավորության մասին բջջային հեռախոսի չափի կրելի սարքի միջոցով 1997 թվականին ինչ-որ ամսագրից: Այնուամենայնիվ, հոդվածի հեղինակների գծած հիանալի հեռանկարները անխնա ջախջախվեցին տեքստում նշված նավիգացիոն սարքի գնով՝ գրեթե 400 դոլար:

Մեկուկես տարի անց (1998թ. օգոստոսին) ճակատագիրը ինձ բերեց ամերիկյան Բոստոն քաղաքի սպորտային փոքրիկ խանութ։ Պատկերացրեք իմ զարմանքն ու ուրախությունը, երբ պատուհաններից մեկի վրա պատահաբար նկատեցի մի քանի տարբեր նավիգատորներ, որոնցից ամենաթանկն արժեր 250 դոլար (պարզ մոդելները առաջարկվում էին 99 դոլարով): Իհարկե, ես այլևս չէի կարող խանութից դուրս գալ առանց սարքի, ուստի սկսեցի տանջել վաճառողներին յուրաքանչյուր մոդելի բնութագրերի, առավելությունների և թերությունների մասին: Ես նրանցից հասկանալի ոչինչ չլսեցի (և ամենևին էլ, որովհետև ես լավ չգիտեմ անգլերեն), ուստի ստիպված էի ինքս դա պարզել: Եվ արդյունքում, ինչպես հաճախ է պատահում, գնվել է ամենաառաջադեմ և թանկարժեք մոդելը՝ Garmin GPS II+, ինչպես նաև դրա համար նախատեսված հատուկ պատյան և սնուցման լարը մեքենայի կրակայրիչի վարդակից։ Խանութն ուներ ևս երկու աքսեսուար իմ այժմյան սարքի համար՝ նավիգատորը հեծանիվի ղեկին ամրացնելու սարք և ԱՀ-ին միանալու լար: Վերջինիս հետ երկար խաղացի, բայց ի վերջո որոշեցի չգնել բարձր գնի պատճառով (30 դոլարից մի փոքր ավելի): Ինչպես պարզվեց ավելի ուշ, ես լարը լիովին ճիշտ չէի գնել, քանի որ սարքի ամբողջ փոխազդեցությունը համակարգչի հետ հանգում է նրան, որ համակարգիչ անցած երթուղին «խամրեցնի» (ինչպես նաև, կարծում եմ, իրական ժամանակում կոորդինատները , բայց այս հարցում որոշակի կասկածներ կան), և նույնիսկ այդ դեպքում ենթակա է Garmin-ից ծրագրային ապահովման գնման: Ցավոք, սարքում քարտեզները բեռնելու տարբերակ չկա:

Ես չեմ տա իմ սարքի մանրամասն նկարագրությունը, եթե միայն այն պատճառով, որ այն արդեն դադարեցվել է (նրանք, ովքեր ցանկանում են ծանոթանալ մանրամասն տեխնիկական բնութագրերին, կարող են դա անել): Նշեմ միայն, որ նավիգատորի քաշը 255 գրամ է, չափսերը՝ 59x127x41 մմ։ Իր եռանկյուն խաչմերուկի շնորհիվ սարքը չափազանց կայուն է սեղանի կամ մեքենայի վահանակի վրա (ավելի ապահով տեղադրման համար ներառված է Velcro): Էլեկտրաէներգիան մատակարարվում է չորս AA մարտկոցներից (դրանք տևում են միայն 24 ժամ շարունակական աշխատանքի համար) կամ արտաքին աղբյուրից: Ես կփորձեմ խոսել իմ սարքի հիմնական հնարավորությունների մասին, որոնք, կարծում եմ, ունեն շուկայի նավիգատորների ճնշող մեծամասնությունը:

Առաջին հայացքից GPS II+-ը կարելի է շփոթել մի քանի տարի առաջ թողարկված բջջային հեռախոսի հետ: Հենց որ ուշադիր նայեք, նկատում եք անսովոր հաստ ալեհավաք, հսկայական էկրան (56x38 մմ!) և փոքր թվով ստեղներ՝ հեռախոսային ստանդարտներով:

Երբ սարքը միացնում եք, սկսվում է արբանյակներից տեղեկատվության հավաքման գործընթացը, և էկրանին հայտնվում է պարզ անիմացիա (պտտվող գլոբուս): Սկզբնական սկզբնավորումից հետո (որը բաց վայրում տևում է մի քանի րոպե), էկրանին հայտնվում է երկնքի պարզունակ քարտեզ՝ տեսանելի արբանյակների թվերով, իսկ կողքին՝ հիստոգրամ, որը ցույց է տալիս յուրաքանչյուր արբանյակից ազդանշանի մակարդակը: Բացի այդ, նշվում է նավիգացիոն սխալը (մետրերով) - որքան շատ արբանյակներ տեսնի սարքը, այնքան ավելի ճշգրիտ կլինեն կոորդինատները, իհարկե:

GPS II+ ինտերֆեյսը կառուցված է էջերը «շրջելու» սկզբունքով (դրա համար նույնիսկ կա հատուկ PAGE կոճակ): «Արբանյակային էջը» նկարագրված է վերևում, և դրանից բացի կա «նավարկության էջ», «քարտեզ», «վերադարձի էջ», «մենյուի էջ» և մի շարք այլ տարբերակներ։ Հարկ է նշել, որ նկարագրված սարքը ռուսաֆիկացված չէ, բայց նույնիսկ անգլերենի վատ իմացության դեպքում կարող եք հասկանալ դրա աշխատանքը։

Նավիգացիոն էջը ցուցադրում է բացարձակ աշխարհագրական կոորդինատները, անցած հեռավորությունը, ակնթարթային և միջին արագությունը, բարձրությունը, ճանապարհորդության ժամանակը և էկրանի վերևում էլեկտրոնային կողմնացույց: Պետք է ասել, որ բարձրությունը որոշվում է շատ ավելի մեծ սխալով, քան երկու հորիզոնական կոորդինատները (այս մասին նույնիսկ հատուկ նշում կա օգտագործողի ձեռնարկում), որը թույլ չի տալիս GPS-ի օգտագործումը, օրինակ՝ պարապլաներների կողմից բարձրությունը որոշելու համար։ . Բայց ակնթարթային արագությունը հաշվարկվում է չափազանց ճշգրիտ (հատկապես արագ շարժվող օբյեկտների համար), ինչը հնարավորություն է տալիս սարքի միջոցով որոշել ձնագնացների արագությունը (որոնց արագաչափերը հակված են զգալիորեն պառկել): Ես կարող եմ ձեզ «վատ խորհուրդներ» տալ. երբ մեքենա եք վարձում, անջատեք դրա արագաչափը (այնպես, որ այն ավելի քիչ կիլոմետր հաշվի, ի վերջո, վճարումը հաճախ համաչափ է վազքին), և որոշեք անցած արագությունն ու հեռավորությունը GPS-ի միջոցով ( բարեբախտաբար, այն կարող է չափել ինչպես մղոններով, այնպես էլ կիլոմետրերով):

Շարժման միջին արագությունը որոշվում է փոքր-ինչ տարօրինակ ալգորիթմով. անգործության ժամանակը (երբ ակնթարթային արագությունը զրոյական է) հաշվի չի առնվում հաշվարկներում (ավելի տրամաբանական է, իմ կարծիքով, դա կլինի ուղղակի բաժանել անցած տարածությունը: ճանապարհորդության ընդհանուր ժամանակը, սակայն GPS II+-ի ստեղծողները առաջնորդվել են որոշ այլ նկատառումներով):

Անցած հեռավորությունը ցուցադրվում է «քարտեզի» վրա (սարքի հիշողությունը տևում է 800 կիլոմետր, ավելի շատ վազքով, ամենահին նշանները ավտոմատ կերպով ջնջվում են), այնպես որ, ցանկության դեպքում, կարող եք տեսնել ձեր թափառումների օրինակը: Քարտեզի մասշտաբները տատանվում են տասնյակ մետրից մինչև հարյուրավոր կիլոմետրեր, ինչը, անկասկած, չափազանց հարմար է։ Ամենաուշագրավն այն է, որ սարքի հիշողությունը պարունակում է աշխարհի հիմնական բնակավայրերի կոորդինատները: ԱՄՆ-ն, իհարկե, ավելի մանրամասն է ներկայացված (օրինակ՝ քարտեզի վրա անուններով ներկայացված են Բոստոնի բոլոր տարածքները), քան Ռուսաստանը (այստեղ նշված է միայն այնպիսի քաղաքների գտնվելու վայրը, ինչպիսիք են Մոսկվան, Տվերը, Պոդոլսկը և այլն)։ Պատկերացրեք, օրինակ, որ Մոսկվայից գնում եք Բրեստ։ Նավիգատորի հիշողության մեջ գտեք «Brest», սեղմեք հատուկ «GO TO» կոճակը, և ձեր շարժման տեղական ուղղությունը կհայտնվի էկրանին. համաշխարհային ուղղություն դեպի Բրեստ; մինչև նպատակակետ մնացած կիլոմետրերի քանակը (իհարկե ուղիղ գծով). միջին արագությունը և ժամանման գնահատված ժամանակը: Եվ այսպես, աշխարհի ցանկացած կետում, նույնիսկ Չեխիայում, նույնիսկ Ավստրալիայում, նույնիսկ Թաիլանդում...

Ոչ պակաս օգտակար է, այսպես կոչված, վերադարձի ֆունկցիան։ Սարքի հիշողությունը թույլ է տալիս գրանցել մինչև 500 հիմնական կետեր (ճանապարհային կետեր): Օգտագործողը կարող է անվանել յուրաքանչյուր կետ իր հայեցողությամբ (օրինակ՝ DOM, DACHA և այլն), ինչպես նաև տրամադրվում են տարբեր պատկերակներ՝ էկրանին տեղեկատվություն ցուցադրելու համար։ Միացնելով կետ վերադառնալու գործառույթը (նախապես գրանցվածներից որևէ մեկը) նավիգատորի սեփականատերը ստանում է նույն հնարավորությունները, ինչ վերը նկարագրված Բրեստի դեպքում (այսինքն՝ հեռավորությունը դեպի կետ, ժամանման գնահատված ժամանակը և ամեն ինչ։ ուրիշ): Օրինակ՝ ես նման դեպք եմ ունեցել. Մեքենայով ժամանելով Պրահա և տեղավորվելով հյուրանոցում՝ ընկերոջս հետ գնացինք քաղաքի կենտրոն։ Մեքենան թողեցինք կայանատեղիում ու գնացինք թափառելու։ Երեք ժամ աննպատակ քայլելուց և ռեստորանում ընթրելուց հետո մենք հասկացանք, որ բացարձակապես չենք հիշում, թե որտեղ ենք թողել մեքենան: Դրսում գիշեր է, մենք անծանոթ քաղաքի փոքրիկ փողոցներից մեկում ենք... Բարեբախտաբար, մինչ մեքենան թողնելը, ես նավիգատորում գրեցի դրա գտնվելու վայրը։ Հիմա սարքի մի երկու կոճակ սեղմելով՝ պարզեցի, որ մեքենան մեզանից 500 մետր հեռավորության վրա է կանգնած, և 15 րոպե անց մենք արդեն հանգիստ երաժշտություն էինք լսում՝ մեքենայով դեպի հյուրանոց գնալիս։

Բացի ուղիղ գծով գրանցված նիշին անցնելուց, ինչը միշտ չէ, որ հարմար է քաղաքի պայմաններում, Garmin-ն առաջարկում է TrackBack ֆունկցիան՝ վերադառնալ ձեր սեփական ճանապարհով: Կոպիտ ասած՝ շարժման կորը մոտավոր է մի շարք ուղիղ հատվածներով, իսկ բեկման կետերում դրվում են նշաններ։ Յուրաքանչյուր ուղիղ հատվածում նավարկիչը օգտվողին տանում է դեպի մոտակա նշանը, և դրան հասնելուն պես այն ավտոմատ կերպով անցնում է հաջորդ նշանին: Չափազանց հարմար գործառույթ անծանոթ տարածքում վարելիս (արբանյակների ազդանշանը, իհարկե, չի անցնում շենքերի միջով, ուստի խիտ կառուցված պայմաններում ձեր կոորդինատների վերաբերյալ տվյալներ ստանալու համար պետք է քիչ թե շատ փնտրել բաց տեղ):

Ես ավելի չեմ գնա սարքի հնարավորությունների նկարագրությանը. հավատացեք ինձ, նկարագրվածներից բացի, այն ունի նաև շատ հաճելի և անհրաժեշտ հարմարանքներ: Արժե պարզապես փոխել էկրանի կողմնորոշումը. սարքը կարող եք օգտագործել ինչպես հորիզոնական (մեքենա) այնպես էլ ուղղահայաց (հետիոտնի) դիրքերում (տես նկ. 3):

Օգտատիրոջ համար GPS-ի գլխավոր առավելություններից մեկը համարում եմ համակարգից օգտվելու համար որևէ վճարի բացակայությունը։ Ես գնել եմ սարքը մեկ անգամ և վայելել այն:

Եզրակացություն.

Կարծում եմ՝ կարիք չկա թվարկել դիտարկվող գլոբալ դիրքավորման համակարգի կիրառման ոլորտները։ GPS ընդունիչները ներկառուցված են մեքենաների, բջջային հեռախոսների և նույնիսկ ժամացույցների մեջ: Վերջերս ես հանդիպեցի մի հաղորդագրության մասին չիպի մշակման մասին, որը միավորում է մանրանկարչական GPS ընդունիչն ու GSM մոդուլը. առաջարկվում է շների օձիքները սարքավորել դրա վրա հիմնված սարքերով, որպեսզի սեփականատերը կարողանա հեշտությամբ գտնել կորած շանը բջջային ցանցի միջոցով: .

Բայց մեղրի ամեն տակառի մեջ մի ճանճ կա քսուքի մեջ։ Այս դեպքում վերջինիս դերը խաղում են ռուսական օրենքները։ Ես մանրամասնորեն չեմ քննարկի Ռուսաստանում GPS նավիգատորների օգտագործման իրավական ասպեկտները (այս մասին ինչ-որ բան կարելի է գտնել), ես միայն նշեմ, որ տեսականորեն բարձր ճշգրտության նավիգացիոն սարքերը (որոնք, անկասկած, նույնիսկ սիրողական GPS ընդունիչներ են) մեր երկրում արգելված են, և դրանց տերերին կսպառնա սարքի առգրավում և զգալի տուգանք։

Բարեբախտաբար օգտատերերի համար, Ռուսաստանում օրենքների խստությունը փոխհատուցվում է դրանց կատարման կամայականությամբ, օրինակ՝ հսկայական թվով լիմուզիններ՝ GPS ընդունիչի ալեհավաքով, բեռնախցիկի կափարիչով շարժվող Մոսկվայի շուրջը: Բոլոր քիչ թե շատ լուրջ ծովային նավերը հագեցված են GPS-ով (և արդեն մեծացել է զբոսանավերի մի ամբողջ սերունդ, ովքեր դժվարանում են ճանապարհ գտնել՝ օգտագործելով կողմնացույց և նավարկության այլ ավանդական միջոցներ): Հուսով եմ, որ իշխանությունները տեխնոլոգիական առաջընթացի անիվների մեջ չեն դնի և մոտ ապագայում կօրինականացնեն GPS ընդունիչների օգտագործումը մեր երկրում (չեղարկել են բջջային հեռախոսների թույլտվությունները), ինչպես նաև թույլ կտան. Ավտոմեքենաների նավիգացիոն համակարգերի լիարժեք օգտագործման համար անհրաժեշտ տեղանքի մանրամասն քարտեզների գաղտնազերծում և կրկնօրինակում.

GPS-ը արբանյակային նավիգացիոն համակարգ է, որը չափում է հեռավորությունը, ժամանակը և որոշում գտնվելու վայրը: Թույլ է տալիս որոշել օբյեկտների գտնվելու վայրը և արագությունը Երկրի վրա ցանկացած վայրում (առանց բևեռային շրջանների), գրեթե ցանկացած եղանակին, ինչպես նաև մոլորակի մոտ գտնվող արտաքին տարածության մեջ: Համակարգը մշակվել, ներդրվել և շահագործվել է ԱՄՆ պաշտպանության նախարարության կողմից:

GPS-ի համառոտ բնութագրերը

ԱՄՆ պաշտպանության նախարարության արբանյակային նավիգացիոն համակարգը GPS է, որը նաև կոչվում է NAVSTAR: Համակարգը բաղկացած է 24-ից նավիգացիոն արհեստական ​​երկրային արբանյակներ (NES), վերգետնյա հրամանատարա-չափիչ համալիր և սպառողական սարքավորումներ։ Այն գլոբալ, բոլոր եղանակային պայմանների, նավիգացիոն համակարգ է, որն ապահովում է բարձր ճշգրտությամբ օբյեկտների կոորդինատների որոշումը մերձերկրյա եռաչափ տարածության մեջ։ GPS արբանյակները տեղադրված են միջին բարձրության վեց ուղեծրերում (բարձրությունը 20183 կմ) և ունեն 12 ժամ ուղեծրային շրջան, ուղեծրային հարթությունները տեղակայված են 60° ընդմիջումներով և թեքված են դեպի հասարակածը 55° անկյան տակ։ Յուրաքանչյուր ուղեծրում կա 4 արբանյակ։ 18 արբանյակները նվազագույն թիվն է՝ ապահովելու առնվազն 4 արբանյակների տեսանելիությունը Երկրի յուրաքանչյուր կետում:

Համակարգի օգտագործման հիմնական սկզբունքը տեղանքը որոշելն է՝ չափելով հեռավորությունները դեպի օբյեկտ հայտնի կոորդինատներով կետերից՝ արբանյակներից: Հեռավորությունը հաշվարկվում է ազդանշանի տարածման ձգձգման ժամանակով՝ արբանյակի կողմից այն ուղարկելուց մինչև GPS ընդունիչի ալեհավաքով այն ստանալը: Այսինքն, եռաչափ կոորդինատները որոշելու համար GPS ընդունիչը պետք է իմանա երեք արբանյակների հեռավորությունը և GPS համակարգի ժամանակը: Այսպիսով, ստացողի կոորդինատները և բարձրությունը որոշելու համար օգտագործվում են առնվազն չորս արբանյակների ազդանշաններ:

Համակարգը նախատեսված է օդանավերի և նավերի նավարկություն ապահովելու և ժամանակը որոշելու համար բարձր ճշգրտությամբ. Այն կարող է օգտագործվել երկչափ նավիգացիոն ռեժիմում՝ Երկրի մակերևույթի օբյեկտների նավիգացիոն պարամետրերի 2D որոշում) և եռաչափ ռեժիմում՝ 3D (Երկրի մակերևույթից բարձր օբյեկտների նավիգացիոն պարամետրերի չափում): Օբյեկտի եռաչափ դիրքը գտնելու համար անհրաժեշտ է չափել առնվազն 4 NIS նավիգացիոն պարամետրերը, իսկ երկչափ նավիգացիայի համար՝ առնվազն 3 NIS: GPS-ն օգտագործում է կեղծ հեռահար մեթոդ՝ դիրքը որոշելու համար և կեղծ շառավղային արագության մեթոդ՝ օբյեկտի արագությունը գտնելու համար:

Ճշգրտությունը բարելավելու համարՈրոշման արդյունքները հարթվում են Kalman ֆիլտրի միջոցով: GPS արբանյակները նավիգացիոն ազդանշաններ են փոխանցում երկու հաճախականությամբ՝ F1 = 1575,42 և F2 = 1227,60 ՄՀց: Ճառագայթման ռեժիմ՝ շարունակական կեղծ աղմուկի մոդուլյացիայով: Նավիգացիոն ազդանշանները հանրային C/A ծածկագիր են (դասընթաց և ձեռքբերում), որը փոխանցվում է միայն F1 հաճախականությամբ, և պաշտպանված P ծածկագիր (ճշգրիտ ծածկագիր), որը թողարկվում է F1, F2 հաճախականությունների վրա:

GPS-ում յուրաքանչյուր NIS ունի իր ուրույն C/A կոդը և եզակի P ծածկագիրը: Այս տեսակի արբանյակային ազդանշանի բաժանումը կոչվում է կոդերի բաժանում: Այն թույլ է տալիս ինքնաթիռի սարքավորումներին ճանաչել, թե որ արբանյակին է պատկանում ազդանշանը, երբ դրանք բոլորը փոխանցում են նույն հաճախականությամբ: GPS-ն ապահովում է հաճախորդների սպասարկման երկու մակարդակ. - հանրությանը հասանելի: Ծառայության PPS մակարդակը տրամադրվում է ԱՄՆ ռազմական և դաշնային ծառայություններին, իսկ SPS-ը տրամադրվում է զանգվածային քաղաքացիական սպառողներին: Բացի նավիգացիոն ազդանշաններից, արբանյակը պարբերաբար փոխանցում է հաղորդագրություններ, որոնք պարունակում են տեղեկատվություն արբանյակի կարգավիճակի, դրա էֆեմերիայի, համակարգի մասին: ժամանակը, իոնոլորտային ուշացման կանխատեսումը և կատարողականի ցուցանիշները: Ներքին GPS սարքավորումը բաղկացած է ալեհավաքից և ստացողի ցուցիչից: PI-ն ներառում է ընդունիչ, համակարգիչ, հիշողության միավորներ, կառավարման և ցուցադրման սարքեր: Հիշողության բլոկները պահում են անհրաժեշտ տվյալները, ծրագրերը խնդիրների լուծման և ստացողի ցուցիչի աշխատանքը վերահսկելու համար: Կախված նպատակից՝ օգտագործվում են երկու տեսակի բեռնատար սարքավորումներ՝ հատուկ և զանգվածային սպառողի համար: Հատուկ սարքավորումները նախատեսված են հրթիռների, ռազմական ինքնաթիռների, նավերի և հատուկ նավերի կինեմատիկական պարամետրերը որոշելու համար: Օբյեկտի պարամետրերը գտնելիս այն օգտագործում է P և C/A կոդերը։ Այս սարքավորումն ապահովում է գործնականում շարունակական որոշումներ ճշգրտություն. օբյեկտի գտնվելու վայրը— 5+7 մ, արագությունը — 0,05+0,15 մ/վ, ժամանակը — 5+15 վրկ.

GPS նավիգացիոն արբանյակային համակարգի հիմնական կիրառությունները.

• Գեոդեզիա. GPS-ի միջոցով որոշվում են հողամասերի կետերի և սահմանների ճշգրիտ կոորդինատները
• Քարտեզագրություն. GPS-ն օգտագործվում է քաղաքացիական և ռազմական քարտեզագրության մեջ
• Նավիգացիա. GPS-ն օգտագործվում է ինչպես ծովային, այնպես էլ ճանապարհային նավիգացիայի համար
• Տրանսպորտի արբանյակային մոնիտորինգ. GPS-ի միջոցով վերահսկվում է տրանսպորտային միջոցների դիրքն ու արագությունը, վերահսկվում է դրանց շարժումը
• Բջջային. GPS-ով առաջին բջջային հեռախոսները հայտնվել են 90-ականներին։ Որոշ երկրներում, օրինակ՝ ԱՄՆ-ում, սա օգտագործվում է 911 զանգահարող անձի գտնվելու վայրը արագ որոշելու համար։
• Տեկտոնիկա, թիթեղների տեկտոնիկա. GPS-ի օգտագործում՝ թիթեղների շարժումներն ու թրթռումները դիտարկելու համար
• Ակտիվ հանգիստ. կան տարբեր խաղեր, որոնք օգտագործում են GPS, օրինակ՝ Geocaching և այլն։
• Geotagging. տեղեկատվությունը, օրինակ՝ լուսանկարները, «կապված» են կոորդինատների հետ՝ ներկառուցված կամ արտաքին GPS ընդունիչների շնորհիվ:

Սպառողների կոորդինատների որոշում

Դիրքորոշում ըստ արբանյակների հեռավորությունների

Տեղադրության կոորդինատները հաշվարկվում են արբանյակների չափված հեռավորությունների հիման վրա: Տեղադրությունը որոշելու համար պահանջվում է չորս չափում: Երեք չափերը բավական են, եթե դուք կարող եք վերացնել անհավանական լուծումները որոշ այլ հասանելի միջոցներով: Մեկ այլ չափում պահանջվում է տեխնիկական պատճառներով:

Արբանյակից հեռավորության չափում

Արբանյակից հեռավորությունը որոշվում է՝ չափելով այն ժամանակի քանակը, որն անհրաժեշտ է ռադիոազդանշանի արբանյակից մեզ հասնելու համար: Ե՛վ արբանյակը, և՛ ստացողը ստեղծում են միևնույն կեղծ պատահական ծածկագիրը խիստ միաժամանակ՝ ընդհանուր ժամանակային սանդղակով: Եկեք որոշենք, թե որքան ժամանակ է պահանջվել արբանյակից ստացվող ազդանշանը մեզ հասնելու համար՝ համեմատելով դրա կեղծ պատահական կոդի ուշացումը ստացողի կոդի հետ:

Կատարյալ ժամանակի ապահովում

Ճշգրիտ ժամանակացույցը առանցքային է արբանյակների հեռավորությունները չափելու համար: Արբանյակները ճշգրիտ են ժամանակի մեջ, քանի որ նրանք ունեն ատոմային ժամացույցներ: Ստացողի ժամացույցը կարող է կատարյալ չլինել, քանի որ դրա շեղումը կարելի է վերացնել եռանկյունաչափական հաշվարկների միջոցով: Այս հնարավորությունը ստանալու համար անհրաժեշտ է չափել չորրորդ արբանյակի հեռավորությունը։ Չորս չափումների անհրաժեշտությունը որոշվում է ստացողի դիզայնով:

Արբանյակի դիրքի որոշում արտաքին տարածության մեջ:

Մեր կոորդինատները հաշվարկելու համար մենք պետք է իմանանք և՛ արբանյակների հեռավորությունները, և՛ դրանց գտնվելու վայրը արտաքին տարածությունում: GPS արբանյակներն այնքան բարձր են շարժվում, որ նրանց ուղեծրերը շատ կայուն են և հնարավոր է կանխատեսել մեծ ճշգրտությամբ: Հետևող կայանները մշտապես չափում են ուղեծրերի փոքր փոփոխությունները, և այդ փոփոխությունների մասին տվյալները փոխանցվում են արբանյակներից:

Իոնոսֆերային և մթնոլորտային ազդանշանների ուշացումներ:

Գոյություն ունեն երկու մեթոդ, որոնք կարող են օգտագործվել սխալը նվազագույնի հասցնելու համար: Նախ, մենք կարող ենք կանխատեսել, թե ինչպիսին կլինի արագության բնորոշ փոփոխությունը սովորական օրվա ընթացքում, միջին իոնոլորտային պայմաններում, և այնուհետև ուղղում կիրառենք մեր բոլոր չափումների վրա: Բայց, ցավոք, ամեն օր չէ, որ սովորական է։ Մեկ այլ մեթոդ է համեմատել տարբեր կրիչի հաճախականություններ ունեցող երկու ազդանշանների տարածման արագությունները: Եթե ​​համեմատենք GPS ազդանշանի երկու տարբեր հաճախականության բաղադրիչների տարածման ժամանակը, ապա կարող ենք պարզել, թե ինչպիսի դանդաղում է տեղի ունեցել: Այս ուղղման մեթոդը բավականին բարդ է և օգտագործվում է միայն ամենաառաջադեմ, այսպես կոչված, «երկակի հաճախականության» GPS ընդունիչներում:

Բազմուղի:

Սխալի մեկ այլ տեսակ է «բազմուղի» սխալները: Դրանք առաջանում են, երբ արբանյակից հաղորդվող ազդանշանները բազմիցս արտացոլվում են շրջակա օբյեկտներից և մակերեսներից՝ մինչև ընդունիչին հասնելը:

Ճշգրտությունը նվազեցնող երկրաչափական գործոն:

Լավ ընդունիչները հագեցած են հաշվողական պրոցեդուրաներով, որոնք վերլուծում են բոլոր դիտելի արբանյակների հարաբերական դիրքերը և դրանցից ընտրում չորս թեկնածուի, այսինքն. լավագույն դիրքավորված չորս արբանյակներ:

Արդյունքում GPS ճշգրտությունը:

Արդյունքում առաջացած GPS սխալը որոշվում է տարբեր աղբյուրներից ստացված սխալների գումարով: Յուրաքանչյուրի ներդրումը տատանվում է՝ կախված մթնոլորտային պայմաններից և սարքավորումների որակից: Բացի այդ, ճշգրտությունը կարող է միտումնավոր կրճատվել ԱՄՆ պաշտպանության նախարարության կողմից՝ GPS արբանյակների վրա այսպես կոչված S/A ռեժիմի (Ընտրովի հասանելիություն) տեղադրման արդյունքում։ Այս ռեժիմը նախատեսված է կանխելու պոտենցիալ հակառակորդին մարտավարական առավելություն ստանալ GPS-ի դիրքավորման հարցում: Երբ և եթե այս ռեժիմը միացված է, այն ստեղծում է GPS-ի ընդհանուր սխալի ամենակարևոր բաղադրիչը:

Եզրակացություն:

Չափումների ճշգրտությունը GPS-ի օգտագործումը կախված է ստացողի դիզայնից և դասից, արբանյակների քանակից և գտնվելու վայրից (իրական ժամանակում), իոնոսֆերայի և Երկրի մթնոլորտի վիճակից (ծանր ամպեր և այլն), միջամտության առկայությունից և այլ գործոններից: «Կենցաղային» GPS սարքերը, «քաղաքացիական» օգտվողների համար, ունեն չափման սխալ ±3-5 մ-ից մինչև ±50 մ և ավելի միջակայքում (միջինում իրական ճշգրտությունը, նվազագույն միջամտությամբ, եթե նոր մոդելները, ±5-15 մետր է: պլանում): Առավելագույն հնարավոր ճշգրտությունը հասնում է +/- 2-3 մետր հորիզոնական: Բարձրությունը՝ ±10-50 մ-ից մինչև ±100-150 մետր: Բարձրաչափը ավելի ճշգրիտ կլինի, եթե դուք չափորոշեք թվային բարոմետրը մոտակա կետով հայտնի ճշգրիտ բարձրությամբ (օրինակ՝ սովորական ատլասից) հարթ տեղանքի կամ հայտնի մթնոլորտային ճնշմամբ (եթե այն շատ արագ չի փոխվում, երբ եղանակը փոփոխություններ): «Գեոդեզիական դասի» բարձր ճշգրտության հաշվիչներ - ավելի ճշգրիտ երկու-երեք կարգով (մինչև մեկ սանտիմետր, պլանով և բարձրությամբ): Չափումների իրական ճշգրտությունը որոշվում է տարբեր գործոններով, օրինակ՝ համակարգի սպասարկման տարածքում մոտակա բազային (ուղղիչ) կայանից հեռավորությունը, բազմապատկությունը (մի կետում կրկնվող չափումների/կուտակումների քանակը), աշխատանքի համապատասխան որակի վերահսկումը, մակարդակը։ մասնագետի վերապատրաստում և գործնական փորձ: Նման բարձր ճշգրտության սարքավորումները կարող են օգտագործվել միայն մասնագիտացված կազմակերպությունների, հատուկ ծառայությունների և զինվորականների կողմից:

Նավիգացիայի ճշգրտությունը բարելավելու համարԽորհուրդ է տրվում օգտագործել GPS ընդունիչ բաց տարածությունում (մոտակայքում շենքեր կամ ծառեր չկան) բավականին հարթ տեղանքով և միացնել լրացուցիչ արտաքին ալեհավաք: Շուկայավարման նպատակներով նման սարքերին վերագրվում է «կրկնակի հուսալիություն և ճշգրտություն» (նկատի ունի միաժամանակ օգտագործվող երկու արբանյակային համակարգերը՝ Glonass և Gypies), սակայն պարամետրերի իրական բարելավումը (կոորդինատների որոշման ճշգրտության բարձրացում) կարող է կազմել մինչև մի քանի տասնյակ տոկոս: Հնարավոր է միայն տաք-տաք մեկնարկի ժամանակի և չափման տևողության նկատելի կրճատում

GPS-ի չափումների որակը վատանում է, եթե արբանյակները գտնվում են երկնքում խիտ ճառագայթով կամ մեկ գծի վրա և «հեռու»՝ հորիզոնի մոտ (այս ամենը կոչվում է «վատ երկրաչափություն») և կա ազդանշանային միջամտություն (բարձրահարկ շենքեր): ազդանշանի արգելափակում, մոտակայքում գտնվող ծառեր, զառիթափ լեռներ՝ արտացոլելով ազդանշանը): Երկրի ցերեկային կողմում (ներկայումս լուսավորված է Արեգակի կողմից) - իոնոսֆերային պլազմայի միջով անցնելուց հետո ռադիոազդանշանները թուլանում և աղավաղվում են մեծության կարգով ավելի ուժեղ, քան գիշերային կողմում: Գեոմագնիսական փոթորկի ժամանակ, արեգակնային հզոր բռնկումներից հետո, հնարավոր են արբանյակային նավիգացիոն սարքավորումների աշխատանքի ընդհատումներ և երկարատև ընդհատումներ։

GPS-ի իրական ճշգրտությունը կախված է GPS ընդունիչի տեսակից և տվյալների հավաքագրման և մշակման առանձնահատկություններից: Որքան շատ ալիքներ (պետք է լինի առնվազն 8) նավիգատորում, այնքան ավելի ճշգրիտ և արագ են որոշվում ճիշտ պարամետրերը: Ինտերնետի միջոցով «օժանդակ A-GPS տեղորոշման սերվերի տվյալներ» ստանալիս (փաթեթային տվյալների փոխանցման միջոցով, հեռախոսներում և սմարթֆոններում), քարտեզի վրա կոորդինատների և գտնվելու վայրի որոշման արագությունը մեծանում է.

WAAS (Wide Area Augmentation System, Ամերիկյան մայրցամաքում) և EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Services, Եվրոպայում) - դիֆերենցիալ ենթահամակարգեր, որոնք փոխանցվում են գեոստացիոնարի միջոցով (36 հազար կմ ցածր լայնություններում մինչև 40 հազար կիլոմետր միջին և բարձր լայնություններում): արբանյակներ, որոնք ուղղում են տեղեկատվությունը GPS ընդունիչներին (ուղղումները ներկայացված են): Նրանք կարող են բարելավել ռովերի (դաշտ, շարժական ընդունիչ) դիրքավորման որակը, եթե մոտակայքում տեղակայված լինեն և գործեն գետնի վրա հիմնված բազային ուղղիչ կայանները (ստացիոնար հղման ազդանշանի ընդունիչներ, որոնք արդեն ունեն բարձր ճշգրտության կոորդինատային հղում): Այս դեպքում դաշտային և բազային ընդունիչները պետք է միաժամանակ հետևեն նույնանուն արբանյակներին:

Չափման արագությունը բարձրացնելու համարԽորհուրդ է տրվում օգտագործել արտաքին ալեհավաքով բազմալիք (8 ալիք կամ ավելի) ընդունիչ: Պետք է տեսանելի լինեն առնվազն երեք GPS արբանյակներ: Որքան շատ լինեն, այնքան լավ արդյունք: Անհրաժեշտ է նաև երկնքի լավ տեսանելիություն (բաց հորիզոն)։ Ստացող սարքի արագ, «տաք» (առաջին վայրկյանների ընթացքում) կամ «ջերմ մեկնարկ» (ժամանակին կես րոպե կամ մեկ րոպե) հնարավոր է, եթե այն պարունակում է արդի, թարմ ալմանախ: Այն դեպքում, երբ նավիգատորը երկար ժամանակ չի օգտագործվել, ստացողը ստիպված է լինում ստանալ ամբողջական ալմանախը և, երբ այն միացված է, կկատարվի սառը մեկնարկ (եթե սարքը աջակցում է AGPS, ապա ավելի արագ՝ մինչև մի քանի վայրկյան): Միայն հորիզոնական կոորդինատները (լայնություն/երկայություն) որոշելու համար կարող են բավարար լինել երեք արբանյակների ազդանշանները: Եռաչափ (բարձրությամբ) կոորդինատներ ստանալու համար անհրաժեշտ է առնվազն չորս կոորդինատ։ Մեր սեփական, ներքին նավիգացիոն համակարգի ստեղծման անհրաժեշտությունը պայմանավորված է նրանով, որ GPS-ը ամերիկյան է, պոտենցիալ հակառակորդներ, ովքեր կարող են ցանկացած պահի, իրենց ռազմական և աշխարհաքաղաքական շահերից ելնելով, ընտրովի անջատել, «խցանել», փոփոխել այն ցանկացած տարածաշրջանում կամ ավելացնել արհեստական: , կոորդինատների համակարգված սխալ (այս ծառայության օտարերկրյա սպառողների համար), որը միշտ առկա է խաղաղ ժամանակ։

Տարածքի թղթային քարտեզները փոխարինվել են էլեկտրոնային քարտեզներով, որոնց վրա նավիգացիան իրականացվում է GPS արբանյակային համակարգի միջոցով։ Այս հոդվածից դուք կիմանաք, թե երբ է հայտնվել արբանյակային նավիգացիան, ինչ է այն այժմ և ինչ է սպասում նրան մոտ ապագայում:

Առաջին նախադրյալները

Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ ԱՄՆ-ի և Մեծ Բրիտանիայի նավատորմերը ունեին հզոր հաղթաթուղթ՝ LORAN նավիգացիոն համակարգը՝ օգտագործելով ռադիոփարոսներ: Ռազմական գործողությունների ավարտին «արևմտամետ» երկրների քաղաքացիական նավերը ստացան իրենց տրամադրության տակ եղած տեխնոլոգիաները։ Մեկ տասնամյակ անց ԽՍՀՄ-ը գործարկեց իր պատասխանը՝ ռադիոփարոսների վրա հիմնված Չայկա նավիգացիոն համակարգը մինչ օրս գործում է։

Սակայն ցամաքային նավարկությունն ունի զգալի թերություններ. անհարթ տեղանքը դառնում է խոչընդոտ, իսկ իոնոլորտի ազդեցությունը բացասաբար է անդրադառնում ազդանշանի փոխանցման ժամանակի վրա: Եթե ​​նավիգացիոն ռադիոփարոսի և նավի միջև հեռավորությունը չափազանց մեծ է, կոորդինատների որոշման սխալը կարող է չափվել կիլոմետրերով, ինչը անընդունելի է:

Ռազմական նպատակներով վերգետնյա ռադիոփարոսները փոխարինվեցին արբանյակային նավիգացիոն համակարգերով, որոնցից առաջինը՝ American Transit-ը (նավսաթի մեկ այլ անվանում), գործարկվել է 1964 թվականին։ Ցածր ուղեծրով վեց արբանյակներ ապահովել են կոորդինատների որոշման ճշգրտությունը մինչև երկու հարյուր մետր:

1976 թվականին ԽՍՀՄ-ը գործարկեց նմանատիպ ռազմական նավիգացիոն համակարգ՝ Cyclone, իսկ երեք տարի անց՝ քաղաքացիական, որը կոչվում էր Cicada: Վաղ արբանյակային նավիգացիոն համակարգերի մեծ թերությունն այն էր, որ դրանք կարող էին օգտագործվել միայն մեկ ժամվա կարճ ժամանակահատվածում: Ցածր ուղեծրով արբանյակները, և նույնիսկ փոքր քանակությամբ, չկարողացան ապահովել ազդանշանային լայն ծածկույթ։

GPS ընդդեմ. ԳԼՈՆԱՍՍ

1974 թվականին ԱՄՆ բանակը ուղեծիր դուրս բերեց այն ժամանակվա նոր NAVSTAR նավիգացիոն համակարգի առաջին արբանյակը, որը հետագայում վերանվանվեց GPS (Global Positioning System): 1980-ականների կեսերին GPS տեխնոլոգիան թույլատրվեց օգտագործել քաղաքացիական նավերը և ինքնաթիռները, բայց երկար ժամանակ նրանք կարողացան ապահովել շատ ավելի քիչ ճշգրիտ դիրքավորում, քան ռազմականները: Քսանչորրորդ GPS արբանյակը, որը վերջինն է պահանջվում Երկրի մակերեւույթն ամբողջությամբ ծածկելու համար, արձակվել է 1993 թվականին։

1982 թվականին ԽՍՀՄ-ը ներկայացրեց իր պատասխանը՝ դա GLONASS (Գլոբալ նավիգացիոն արբանյակային համակարգ) տեխնոլոգիան էր։ Վերջնական 24-րդ GLONASS արբանյակը ուղեծիր մտավ 1995 թվականին, սակայն արբանյակների կարճ ծառայության ժամկետը (երեքից հինգ տարի) և նախագծի համար անբավարար ֆինանսավորումը համակարգը դուրս բերեցին գործողությունից գրեթե մեկ տասնամյակ: Ամբողջ աշխարհում GLONASS ծածկույթը հնարավոր եղավ վերականգնել միայն 2010թ.

Նման խափանումներից խուսափելու համար և՛ GPS-ը, և՛ GLONASS-ն այժմ օգտագործում են 31 արբանյակ՝ 24 հիմնական և 7 պահեստային, ինչպես ասում են՝ ամեն դեպքում։ Ժամանակակից նավիգացիոն արբանյակները թռչում են մոտ 20 հազար կմ բարձրության վրա և կարողանում են օրական երկու անգամ պտտվել Երկրի վրա։

Ինչպես է աշխատում GPS-ը

GPS ցանցում դիրքավորումն իրականացվում է ընդունիչից մինչև մի քանի արբանյակ հեռավորությունը չափելով, որոնց գտնվելու վայրը ճշգրիտ հայտնի է տվյալ պահին: Արբանյակից հեռավորությունը չափվում է ազդանշանի ուշացումը լույսի արագությամբ բազմապատկելով:
Առաջին արբանյակի հետ շփումը տեղեկատվություն է տալիս միայն ընդունիչի հնարավոր տեղակայման տիրույթի մասին: Երկու գնդերի հատումը կտա շրջանագիծ, երեքը` երկու կետ, իսկ չորսը` միակ ճիշտ կետը քարտեզի վրա: Մեր մոլորակը ամենից հաճախ օգտագործվում է որպես ոլորտներից մեկը, որը թույլ է տալիս դիրքավորվել չորս արբանյակների փոխարեն միայն երեքի վրա։ Տեսականորեն GPS դիրքորոշման ճշգրտությունը կարող է հասնել 2 մետրի (գործնականում սխալը շատ ավելի մեծ է):

Յուրաքանչյուր արբանյակ ստացողին ուղարկում է տեղեկատվության մեծ փաթեթ՝ ճշգրիտ ժամանակը և դրա ուղղումը, ալմանախը, էֆեմերիսի տվյալները և իոնոլորտային պարամետրերը: Ճշգրիտ ժամանակային ազդանշան է պահանջվում դրա ուղարկման և ստացման միջև ուշացումը չափելու համար:

Նավիգացիոն արբանյակները հագեցված են բարձր ճշգրտության ցեզիումի ժամացույցներով, մինչդեռ ընդունիչները հագեցած են շատ ավելի քիչ ճշգրիտ քվարցային ժամացույցներով: Հետեւաբար, ժամանակը ստուգելու համար կապ է հաստատվում լրացուցիչ (չորրորդ) արբանյակի հետ։

Բայց ցեզիումի ժամացույցները կարող են նաև սխալվել, ուստի դրանք ստուգվում են գետնին տեղադրված ջրածնային ժամացույցների հետ: Յուրաքանչյուր արբանյակի համար ժամանակի ուղղումը անհատապես հաշվարկվում է նավիգացիոն համակարգի կառավարման կենտրոնում, որը հետագայում ճշգրիտ ժամանակի հետ միասին ուղարկվում է ստացողին:

Արբանյակային նավիգացիոն համակարգի մեկ այլ կարևոր բաղադրիչ ալմանախն է, որը արբանյակային ուղեծրի պարամետրերի աղյուսակ է գալիք ամսվա համար: Ալմանախը, ինչպես նաև ժամանակի ուղղումը, հաշվարկվում են կառավարման կենտրոնում։

Արբանյակները փոխանցում են նաև առանձին էֆեմերիայի տվյալներ, որոնց հիման վրա հաշվարկվում են ուղեծրի շեղումները։ Եվ հաշվի առնելով, որ լույսի արագությունը ոչ մի տեղ հաստատուն չէ, բացի վակուումից, պետք է հաշվի առնել իոնոլորտում ազդանշանի ուշացումը։

GPS ցանցում տվյալների փոխանցումն իրականացվում է խիստ երկու հաճախականությամբ՝ 1575,42 ՄՀց և 1224,60 ՄՀց: Տարբեր արբանյակներ հեռարձակվում են նույն հաճախականությամբ, սակայն օգտագործում են CDMA կոդերի բաժանումը: Այսինքն՝ արբանյակային ազդանշանը պարզապես աղմուկ է, որը հնարավոր է վերծանել միայն համապատասխան PRN կոդ ունենալու դեպքում։

Վերոնշյալ մոտեցումը թույլ է տալիս բարձր աղմուկի անձեռնմխելիություն և նեղ հաճախականության տիրույթի օգտագործում: Այնուամենայնիվ, երբեմն GPS ընդունիչները դեռ պետք է երկար ժամանակ փնտրեն արբանյակներ, ինչը պայմանավորված է մի շարք պատճառներով։

Նախ, ստացողը սկզբում չգիտի, թե որտեղ է արբանյակը, հեռանում է, թե մոտենում, և որքան է նրա ազդանշանի հաճախականությունը: Երկրորդ, արբանյակի հետ շփումը հաջողված է համարվում միայն այն դեպքում, երբ նրանից ստացվում է տեղեկատվության ամբողջական փաթեթ։ GPS ցանցում տվյալների փոխանցման արագությունը հազվադեպ է գերազանցում 50 bps-ը: Եվ հենց որ ազդանշանն ընդհատվում է ռադիոխափանման պատճառով, որոնումը նորից սկսվում է։

Արբանյակային նավիգացիայի ապագան

Այժմ GPS-ն ու GLONASS-ը լայնորեն օգտագործվում են խաղաղ նպատակներով և, ըստ էության, փոխանակելի են։ Վերջին նավիգացիոն չիպերն աջակցում են ինչպես կապի ստանդարտներին, այնպես էլ միանում են այն արբանյակներին, որոնք առաջինն են գտնվել:

Ամերիկյան GPS-ը և ռուսական GLONASS-ը հեռու են աշխարհում միակ արբանյակային նավիգացիոն համակարգերից։ Օրինակ, Չինաստանը, Հնդկաստանը և Ճապոնիան սկսել են տեղակայել իրենց արբանյակային համակարգերը, որոնք կոչվում են համապատասխանաբար BeiDou, IRNSS և QZSS, որոնք կգործեն միայն իրենց երկրներում և, հետևաբար, պահանջում են համեմատաբար փոքր թվով արբանյակներ:

Բայց, հավանաբար, ամենամեծ հետաքրքրությունը Galileo նախագծին է, որը մշակվում է Եվրամիության կողմից և պետք է գործարկվի մինչև 2020 թվականը ամբողջ հզորությամբ: Սկզբում Galileo-ն մտահղացվել էր որպես զուտ եվրոպական ցանց, սակայն Մերձավոր Արևելքի և Հարավային Ամերիկայի երկրներն արդեն ցանկություն են հայտնել մասնակցել դրա ստեղծմանը։ Այսպիսով, «երրորդ ուժը» շուտով կարող է հայտնվել համաշխարհային CLO շուկայում։ Եթե ​​այս համակարգը համատեղելի է գոյություն ունեցողների հետ, և, ամենայն հավանականությամբ, դա կլինի, սպառողները միայն կշահեն՝ արբանյակների որոնման արագությունը և դիրքավորման ճշգրտությունը պետք է մեծանան:

GPS-ը (կարճ՝ Գլոբալ դիրքորոշման համակարգ) արբանյակային նավիգացիոն համակարգ է, որը գործում է WGS 84 գլոբալ կոորդինատային համակարգում: GPS-ը թույլ է տալիս որոշել Երկրի գրեթե ցանկացած կետում գտնվող օբյեկտների գտնվելու վայրը և արագությունը: Հետաքրքիր է, որ համակարգը մշակվել և ներդրվել է ԱՄՆ պաշտպանության նախարարության կողմից, սակայն ներկայումս օգտագործվում է քաղաքացիական նպատակներով: Ռուսաստանը ստեղծել է իր արբանյակային նավիգացիոն համակարգը, որը կոչվում է և մենք արդեն գրել ենք այդ մասին։ Համակարգերն աշխատում են նույն կերպ, սակայն GLONASS արբանյակներն ավելի կայուն են:

Որոշ ժամանակ առաջ GPS-ը հազվադեպ էր օգտագործվում հեռախոսներում, և, հետևաբար, դա մի տեսակ հետաքրքրասիրություն էր, որը կարող էր զարմացնել մարդկանց։ Սակայն այդ օրերը վաղուց անցել են, և այսօր դուք պետք է քրտնաջան աշխատեք գտնել սմարթֆոն, որը չի աջակցում GPS-ին:

Ինչու՞ է ձեզ անհրաժեշտ GPS-ը ձեր հեռախոսում/սմարթֆոն/պլանշետում:

GPS-ը հիմնականում օգտագործվում է սարքի գտնվելու վայրը որոշելու համար: Ելնելով դրանից՝ օգտատերը կարող է հասկանալ, թե որտեղ է գտնվում տվյալ պահին։ Նավիգացիոն քարտեզները, որոնք օգտագործվում են, օրինակ, մեքենաների սիրահարների կողմից, հիմնված են այս սկզբունքի վրա։ Եվ ինտերնետի հետ միասին՝ քարտեզները կարող են ցույց տալ ոչ միայն սարքի գտնվելու վայրը և դեպի նպատակ տանող ճանապարհը, այլև երթևեկության գերբեռնվածությունը: Վառ օրինակ է Yandex.Maps-ը:

GPS-ով սմարթֆոններն օգտագործում են ոչ միայն սովորական ավտոմոբիլիստները, դրանք շատ տարածված են սուրհանդակների, ինչպես նաև տաքսու վարորդների շրջանում, հատկապես, երբ խոսքը վերաբերում է մեծ քաղաքներին:

Տեղորոշման գործառույթն օգտագործվում է որոշ ծառայություններում: Օրինակ, սոցիալական ցանցում դուք կարող եք տեղադրել լուսանկար և նշել կոորդինատները, որտեղ այն հենց նոր է նկարահանվել: Կան ծառայություններ, որոնք թույլ են տալիս նշել ձեր գտնվելու վայրը ոչ թե պարզ քարտեզների վրա, այլ խանութում կամ սրճարանում՝ այս կերպ օգտատերը կարող է ուղարկել իր հաղորդագրությունը ընկերներին և հրավիրել նրանց։

Կան նույնիսկ ծանոթությունների ծառայություններ՝ հիմնված օգտատիրոջ ներկայիս գտնվելու վայրի վրա: Այսպիսով, օգտատերը նշում է, թե որտեղ է գտնվում և քարտեզի վրա տեսնում է այլ օգտատերերի։ Օրինակ՝ օգտատերերը կարող են ծանոթանալ միմյանց հետ, եթե քարտեզի վրա գտնվում են մոտակայքում:

Կա՞ն արդյոք GPS-ի թերություններ:

GPS-ը որպես այդպիսին թերություն չունի, բայց հարկ է հիշել, որ գտնվելու վայրը միշտ չէ, որ կարող է հուսալի լինել, քանի որ կան սխալների սահմաններ: Ավելի ճշգրիտ դիրքորոշման համար կարող եք միաժամանակ օգտագործել երկու նավիգացիոն համակարգերը՝ GPS և GLONASS, հատկապես, որ երկուսն էլ օգտագործվում են բազմաթիվ սարքերում:

Հակառակ դեպքում, GPS-ն ունի ամուր առավելություններ։ Բացի այդ, համակարգն իրականում չի ազդում սարքի արժեքի վրա, ինչը կարելի է տեսնել սմարթֆոնների արժեքի մեջ. նույնիսկ ամենաէժան սարքերը հագեցած են GPS-ով: