Global Positioning System (GPS) – система глобального позиционирования через спутниковую навигацию – сегодня одна из самых развивающихся технологий, которая находит применение в разных сферах. При этом технология GPS давно выросла из узкоспециализированного направления и некогда доступная лишь ученым и военным теперь используется как в бизнесе и производстве, так и обычными людьми для вполне обыденных целей.
Разработанная еще в 1950-е годы Министерством обороны США, система GPS являет собой очень сложную структуру, разобраться в которой может разве что специалист в этой области. Тем не менее, общие принципы работы доступны для понимания и обычному человеку.
В основе GPS лежит три основных сегмента:
— космический;
— управляющий;
— пользовательский.
Космический сегмент в настоящее время представлен 32 спутниками, находящимися на средней по удаленности орбите. Спутники транслируют радиосигнал, который перехватывается передатчиками на Земле. Сигнал позволяет определять в реальном времени местоположение объекта, оснащенного GPS-приемником (пользовательский сегмент), по трем координатам.
Управляющий сегмент включает в себя станции мониторинга, главную станцию управления и антенны, которые объединены в общую сеть на Земле.
Хотя проект изначально был разработан сугубо для военных целей, сегодня подавляющее большинство пользователей – гражданские лица. Практически любое современное мобильное устройство оснащено GPS-навигатором, не говоря уже о профессиональном оборудовании моряков, летчиков, спасателей, врачей, ученых и, конечно же, военных.
Технология глобального позиционирования прочно внедряется в повседневную жизнь благодаря своим преимуществам:
— простота для конечного пользователя. Не требуется быть экспертом, чтобы начать пользоваться приложением для смартфона с поддержкой GPS;
— дешевизна. Само обслуживание и запуски спутников, конечно, обходятся недешево, но большая распространенность технологии позволила удешевить услуги GPS. Практически все, что требуется сегодня, — приобрести устройство с GPS-приемником, себестоимость которого крайне невысока. Их встраивают в компьютеры и банкоматы, в телефоны и даже фотоаппараты;
— глобальный охват. Весь Земной шар, за исключением полюсов, охвачен сетью GPS;
— высокая точность. Сегодня усовершенствованные технологии позволяют определить место нахождения приемника или передатчика с точностью до одного метра;
— всепогодность. Качество работы GPS практически не зависит от погодных условий.
У GPS навигатора есть множество применений на суше, в воде и в воздухе. В основном GPS навигатор позволяет вам записывать или задавать точки месторасположения на земле и помогает продвигаться от и к этим точкам. GPS навигатор может использоваться везде, кроме мест, где нет приема сигнала, т.е. внутри помещений, в пещерах, парковках и прочих местах, находящихся под землей, а также под водой.
В воздухе и на воде GPS применяется в основном для навигации, на земле же применение более разнообразно. В различных целях GPS навигаторы используется учеными. Все большую часть своей работы геодезисты проделывают с использованием GPS навигатора, что значительно сокращает затраты на проведение разведывательных работ, а также обеспечивает потрясающую точность. В основном разведывательное оборудование обеспечивает точность до одного метра. Более дорогие системы могут обеспечить точность в пределах сантиметра! В сфере отдыха применение GPS навигатора настолько разнообразно, насколько многочисленны виды отдыха. GPS навигатор становится все популярнее среди туристов, охотников, скалолазов, лыжников и т.д. Если вы увлекаетесь видом спорта или какой-либо деятельностью, где вам необходимо отслеживать свое местоположение, прокладывать маршрут к определенному месту или знать. в каком направлении и как быстро вы движетесь, вы по достоинству оцените все преимущества GPS навигации.
GPS навигация быстро становится привычным делом и в автомобилях. Некоторые встроенные системы обеспечивают поддержку в экстренных ситуациях на дороге — нажатием кнопки передается текущее месторасположение автомобиля в диспетчерский центр. Более совершенные системы могут отображать на дисплее месторасположение машины по электронной карте, позволяя водителям контролировать маршрут движения и искать нужные адреса, рестораны, отели и прочие объекты. Некоторые GPS навигаторы даже могут автоматически создавать маршрут и поочередно выдавать направления движения до указанного пункта назначения.
Чтобы знать, как работает GPS навигация, не надо быть ученым. Все что вам нужно, это немного базовых знаний плюс желание изучить и понять мир GPS навигации. Не позволяйте понятиям вроде «псевдослучайный», «анти-спуфинг» и «псевдокод» запугать вас. Давайте знакомиться и осваивать наилучший инструмент навигации со времен изобретения компасса — GPS навигатор !
GPS (от англ. Global Positioning System) – спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположение объектов (см. Рисунок 1).
Проект был реализован и принадлежит военному ведомству США. Основной задачей проекта является определение текущих координат пользователя на поверхности Земли или в околоземном пространстве [4].
Идея создания спутниковой навигации родилась еще в 50-е годы. В тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские ученые во главе с Ричардом Кершнером (Richard Kershner), наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если вы точно знаете свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты (см. Рисунок 2).
Реализована эта идея была через 20 лет. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г. в США, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., таким образом, глобальная система позиционирования встала на вооружение. Стало возможным использовать GPS для точного наведения ракет на неподвижные, а затем и на подвижные объекты в воздухе и на Земле.
Первоначально глобальная система позиционирования, разрабатывалась как чисто военный проект. Но после того, как в 1983 г. был сбит вторгшийся в воздушное пространство Советского Союза самолет корейских авиалиний с 269 пассажирами на борту, президент США Рональд Рейган разрешил частичное использование системы навигации для гражданских целей. Но точность была уменьшена специальным алгоритмом.
Затем появилась информация о том, что некоторые компании расшифровали алгоритм уменьшения точности на частоте L1 и с успехом компенсируют эту составляющую ошибки, и в 2000 г. это загрубление точности было отменено указом президента США [2].
Ниже, в таблице представлена хронология развития GPS (см. Таблица 1).
Уже сейчас стали появляться первые GPS навигаторы, проводящие линии маршрута прямо по изображению с встроенной видеокамеры. Правда, работают они хуже некуда, сложно совместить неточный GPS-тег на карте с видеоизображением. Впрочем, это удалось сделать создателям Layar – браузера дополненной реальности. Он способен совмещать информационные карты с показаниями GSP приемника и компаса, накладывая результат на изображение с видеокамеры (см. Рисунок 3).
Чем же помогут в жизни GPS устройства обычному человеку (см. Рисунок 4)?
Лучшая программа городской навигации проложит вам маршрут к заданному адресу. А если хорошенько попросите, то и несколько маршрутов на выбор. Причем, если вы выбрали один, а по пути решили отклониться от рекомендаций, тут же, на ходу, маршрут будет пересчитан. Она же спрогнозирует ожидаемые скорость и время прибытия к точке назначения, проведет вас до места, всякий раз предупреждая заранее на экране (а если включите голосовой режим, то и голосом) о поворотах, разворотах и прочих сменах простого прямого движения. А еще, если вам предстоит какая-нибудь сложная развязка, автоматически увеличит ее изображение до полной внятности и обозначит, по какому из рукавов надо двигаться. Более того, некоторые программы (и прилагаемые к ним недорогие подписные сервисы) позволяют учитывать в расчетах данные о реальных пробках на дорогах и предлагать маршруты более, может быть, длинные, но в данный момент более быстрые. Правда, эти сервисы еще только-только начинают развиваться, и инфраструктура, призванная их обеспечить, еще не вполне налажена.
Если же речь идет о поездках за рулем в чужом городе, а того пуще — за границей, здесь без навигатора (подключенного к умной программе и снабженного самыми свежими картами, которые обычно часто обновляются через Интернет) попросту не обойтись [3].
Можно только предполагать, какое развитие получит навигация в будущем. Возможно все движение, в том числе и личный транспорт, будет управляться автоматическими компьютерными системами, и навигация будет контролировать перемещения, не давая сбиться с пути и предупреждая столкновения с другими объектами. Возможно, на смену GPS придет более совершенная технология, позволяющая получать сигнал на глубине нескольких километров и не теряющая точности от внешних факторов. Однако точно понятно, что развитие только начинается.
Загрузка...