GPS ve A-GPS teknolojileri - çalışma prensipleri, avantajları ve dezavantajları. GPS ve A-GPS: Bir tablet için hangisi daha iyi

Ne olduğunu açıklayarak başlayalım A-GPS ve nasıl farklıdır Küresel Konumlama Sistemi. Çoğu durumda, cep telefonlarının iç mekanlarda veya gökdelenler arasında güvenilir sinyal alımı sağlamak için yeterince iyi bir alıcısı yoktur. Burası sözde A-GPS, diğer cep telefonlarının çoğunda basitçe denir Küresel Konumlama Sistemi.

A-GPS(İng. Assisted GPS) koordinatların belirlenmesini hızlandıran bir sistem GPS alıcısı

için en büyük sorun Küresel Konumlama Sistemi alıcı sözde "soğuk başlangıç". Şu anda uydu araması gerçekleşiyor. Dış etkenlere bağlı olarak başlama süreci gecikebilir, bu da sadece rahatsızlık vermekle kalmaz, aynı zamanda artan enerji tüketimine de yol açar. teknoloji A-GPS sadece bu problemle başa çıkmaya yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda hayatı biraz basitleştirir Küresel Konumlama Sistemi alıcı.

durumunda iPhone bu, mevcut konumun kullanılarak belirleneceği anlamına gelir. Küresel Konumlama Sistemi, Wi-Fi ve hücresel operatörlerin istasyonları (zanaatkarlar elma tüm bunlar için beklenmedik yerlerde bulunan sadece 2 anten kullanmayı başardı - kameranın etrafında bir halka, bir ses jakı, ekranın etrafında metal bir çerçeve vb. Tüm bu veriler yardımcı sunucu tarafından işlenecektir. Avantajın yattığı yer burasıdır. A-GPSön Küresel Konumlama Sistemi: birincisi çok daha hızlı çalışır ve ikincisi, uydu ararken "soğuk başlatma" sırasında "yavaşlar". her zamanki ile Küresel Konumlama Sistemi Konumlandırma alıcısı ile, konumu almak için birkaç güçlü sinyale ve biraz zamana ihtiyacınız vardır. saat A-GPS yardımcı sunucunun kendisi telefonunuza en yakın uyduların nerede olduğunu söyler, böylece arama süresini azaltır. Ayrıca, bu yaklaşım daha fazla pil tasarrufu sağlar.

Diğer birçok telefondan farklı olarak, A-GPS içinde iPhone doğada ve aslında dünyanın herhangi bir yerinde bir uydu sinyalinin yakalandığı herhangi bir yerde kullanmanıza izin verecek olan ağa bağlantı olmadan çalışacak (ancak, ihtiyacınız olacağını unutmayın) Google Haritalar, önceden indirmeniz gerekecek).

Şu anda ne kadar hızlı olduğu bilinmiyor A-GPS pili boşaltacaktır: iPhone Konumlandırma sistemini gerektiğinde otomatik olarak açıp kapatacak ve bu da pilden tasarruf sağlayacaktır. Aktif çalışması ile (sürekli pozisyon takibi vb.) yine de oldukça fazla tüketeceği varsayılmaktadır.

Ne kadar iyi olduğunu anlamak Küresel Konumlama Sistemi içinde olacak iPhone, en ilginç olana geçiyoruz - navigasyona. İşte burada elma her zaman olduğu gibi repertuarında. Şimdiki versiyonu SDK için kullanımını yasaklar navigasyon gerçek zamanlı olarak ("Gerçek Zamanlı Rota Rehberliği"). Ama hepsi kötü değil, dev Küresel Konumlama Sistemi sanayi tom tom zaten iPhone için bir navigasyon cihazı üzerinde çalıştıklarını belirtti. Görünüşe göre, büyük şirketler bir şekilde kullanmak için izin almak zorundalar. SDK bireysel olarak. Böylece, dönüş için ek masraflar bizi bekliyor iPhone kullanım için kabul edilebilir gezgin. Ama görünüşe göre buna alışık değiliz :-).

Günümüzde navigasyon basit, gerekli ve inanılmaz derecede popüler bir hizmettir. Navigatörler mobil pazardaki neredeyse en sıcak ürün olmakla kalmıyor (yalnızca her yerde bulunan telefonlar onlardan daha iyi performans gösteriyor), aynı zamanda birçok akıllı telefon son birkaç yılda kendi GPS ve A-GPS çiplerini aldı - ve kullanıcılar buna o kadar alıştı ki "navigasyonsuz bir akıllı telefon"un artık onları en hafif tabirle şaşırttığını söylüyorlar. Bütün bunlar elbette çok sevindirici (ilerleme! uygarlık!), ancak tek bir sorun var: üreticiler mallarını satmak için o kadar çok çalışıyorlar ki, genellikle hüsnükuruntulara kapılarak alıcıları mallarının özellikleriyle değil, özellikleriyle cezbediyorlar. kutularda büyük sözler. Bu yazımızda sizlere bu kelimelerin ne anlama geldiğini ve aslında ne tür bir navigasyonun gerçekleştiğini anlatacağız.

Teknoloji: nasıl çalışır?

Aslında bugüne kadar, mobil teknoloji kullanıcılarının taş ormanda kaybolmamalarını sağlayan sadece iki teknoloji var: uydu ve hücresel navigasyon. Birincisi, Amerikalı bilim adamları tarafından ABD ordusu için icat edilen ve daha sonra Şükran Günü tarafından dünyanın geri kalanına bağışlanan küresel bir uydu konumlandırma sistemi olan GPS'in kendisi. İkincisi AGPS'dir (A-GPS ile karıştırılmamalıdır), bir hücresel şebeke kapsama alanındaysanız yaklaşık konumunuzu (500 metre doğrulukla) belirlemenizi sağlayan bir hücresel iletişim teknolojisidir.

GPS her şeyden önce iyidir, çünkü doğrudur (konumunuzu beş metrelik bir doğrulukla belirler) ve tamamen ücretsizdir (tür Amerikalılar herkesin uydularını kullanmasına izin verir). Tabii ki, belirli navigasyon programları ve haritalar için ödeme yapmanız gerekecek - ancak bu ücret bir kerelik bir ücret olacak ve doğada GPS hizmetlerine abonelik yok. GPS, yalnızca açık havada ve çoğunlukla açık havada çalıştığı için kötüdür - gökyüzü bulutluysa, iş için gereken uydu sayısını bulmak oldukça zordur. Bulutlarla savaşmak için özel bir A-GPS (Yardımlı GPS) teknolojisi icat edildi: bu teknolojiyi kullanarak, gökyüzüne sinyal göndermek yerine, navigatör, uyduların konumu hakkında bilgi indirdiği belirli bir sunucuya bağlandı, ve bu koordinatları kullanarak onları çok daha hızlı buldu. Bugün A-GPS, bir araba navigatörünün herhangi bir GPS alıcısının vazgeçilmez bir arkadaşıdır. GPS hizmetiyle çalışan en popüler haritalar: iGo, Avtosputnik, Navitel, Be-On-Road.

Hücresel sistem AGPS (Alternatif Küresel Konum Sistemi), elbette, bir nesnenin haritadaki konumunun çok daha az doğru bir şekilde belirlenmesini sağlar, ancak kesinlikle hava durumuna ve binanın derinlik derecesine bağlı değildir. Ana şey, akıllı telefonunuzun şebekeyi yakalaması, numaranızın bağlı bir GPRS servisine sahip olması ve hesabınızda hala para olması. AGPS'nin çalışma prensibi, bir uydu navigasyon sisteminin çalışma prensibine benzer: bir akıllı telefon, birkaç (en az üç) baz istasyonundan sinyal alır ve her birinin sinyal gücüne ve konumlarını dikkate alarak, koordinatlarınızı hesaplar. Ucuz ve neşeli: Elbette AGPS ile hiçbir yere gidemezsiniz ama kesinlikle haritada kaybolmazsınız. AGPS hizmetiyle çalışan en popüler haritalar: Google Haritalar, Yandex.Haritalar.

Cihazlar: ne olur?

Mevcut tüm GPS navigasyon cihazlarının en basiti harici bir GPS alıcısıdır. Kendi başına sadece uydularla iletişim kurar ve aslında herhangi bir navigasyon sağlamaz. Ancak onu hemen hemen her cihaza (dizüstü bilgisayar, PDA, telefon veya akıllı telefon) bağlayabilir ve ardından doğru yazılımla navigasyon yapabilir ve hedefinize gidebilirsiniz. Alıcılar özellikle dar dağ veya orman yollarını yıpranmış yollara tercih eden turistler için kullanışlıdır: alıcılar diğer cihazların aksine bir haritaya bağlı değildir ve dilerlerse size taranmış bir grafik kağıdı boyunca bir üzerine bindirilmiş navigasyon ızgarası. Tabii ki, ihtiyacınız olan bölge için bir tane bulursanız.

Bugün en popüler navigasyon cihazı bir araba GPS navigatörüdür. Esasen tescilli bir işletim sistemi çalıştıran küçük bir dokunmatik ekranlı bilgisayardır. Navigasyon programı, üretici tarafından navigatöre zaten yüklenmiştir ve lisansları ihlal etmeden onu değiştirmek genellikle imkansızdır. Navigasyonun kendisine ek olarak, araba gezginleri genellikle çok daha fazlasını yapabilir: müzik çalabilir, film gösterebilir, e-kitaplar ve resimlerle çalışabilir ve hatta İnternet'e bağlanabilir.

Son zamanlarda, piyasada yeni bir cihaz sınıfı ortaya çıktı - yerleşik bir GPS alıcısına sahip akıllı telefonlar. Bir yandan, bu cihazlar son derece kullanışlıdır: arayabilir ve size yolu söyleyebilirler ve birçok başka şey yapabilirler. Öte yandan, bu tür cihazların yazılım bileşeni hala çok zayıf: Çalışmak için sürekli bir İnternet bağlantısı gerektiren navigasyon programları olarak çoğunlukla Nokia Haritalar veya Google Haritalar gibi “çevrimiçi çözümler” kullanılıyor (ancak bazı akıllı telefonlar aynı zamanda aşağıdakilerle de donatılabilir: gerçek bir navigasyon yazılımı). Evet ve bu tür akıllı telefonlar yayalar için araç navigasyonundan daha uygundur - küçük bir ekranları vardır, harita zayıf görünür ve hafifçe söylemek gerekirse, geniş vatanımızın haritalarında her şey kötü. Sadece şehri dolaşıyorsunuz.

Son navigasyon cihazı türü, hücresel navigasyona (AGPS) sahip akıllı telefonlardır. Yerleşik bir GPS çipi yoktur. Sadece yanlarında bir kağıt harita taşımak istemeyenler için uygundurlar - rota yönlendirmesi veya hatta konumunuzun doğru bir şekilde belirlenmesini sağlamazlar. Ancak, uzun bir yolculuk sırasında kendinizi uzayda yönlendirmenize veya görüşme yaptığınız yoldan geçenlerin hiçbirinin duymadığı, özellikle göze çarpmayan bir şerit bulmanıza yardımcı olmakta harikalar.

Ne yazık ki, doğada ideal bir harita yoktur (sadece herkesin ideal hakkında kendi fikirleri olduğu için), bu yüzden önce neden bir navigatöre ihtiyaç duyduğunuzu ve onunla ne yapacağınızı anlamalısınız: bir tür yürüyüş için uygundur. Araç navigasyonu için cihazlar ve haritalar - diğeri, yaya navigasyonu için - üçüncü. Ek olarak, kartografik veritabanının kendisine de dikkat etmeniz gerekir: en güzel görünen program birdenbire şehrinizin haritasına sahip olmayabilir ve haritaların en “kentsel”i size çevre yolunun hemen arkasındaki beyaz noktaları gösterecektir. Genel olarak, ne söylenirse söylensin, ancak yine de seçim sürecine biraz zaman ayırmanız gerekiyor. Navigasyon için bir haritanın nasıl seçileceğini “Navigasyon haritaları nedir?” makalesinde okuyabilirsiniz.

Beğendin mi?
Arkadaşlarına söyle!

2 yıl önce

Tabletler için teknik özellikler listesindeki "GPS" zaten kabul edildi. Ve hiçbir modern model onsuz yapamaz. Ancak GPS modülleri farklı tiplerde olabilir ve bu nedenle farklı işlevler sunarlar. Farklılıklar nelerdir ve hangisini seçmek daha iyidir?

Böylece, A-GPS (yardımcı küresel konumlandırma sistemi), geleneksel GPS'i yükselten ve bir şekilde iyileştiren bir teknoloji. A-GPS, daha az pil gücü tüketirken cihazın konumunu hızlı bir şekilde belirlemenizi sağlar. Ayrıca, A-GPS ile ulaşılması zor alanlarda - örneğin iç mekanlarda, bir metropolün kalabalık sokaklarında ve hatta tünellerde - bir sinyal yakalanabilir. Nasıl?

teknoloji

Konumunuzu belirlemenin ne kadar süreceği, bu alıcıda saklanan almanak ve efemerisin ne kadar güncel olduğuna bağlıdır. Almanak, bir GPS sinyali aracılığıyla iletilir ve uydu yörüngelerinin parametreleri hakkındaki bilgilerin bir özetidir. İkinci veri türü (efemeris), saat parametrelerinin yanı sıra uydu yörüngelerinin düzeltilmesidir, bunlar olmadan koordinatları hiç belirlemek imkansız olurdu. Efemeris döngüsel olarak iletilir - uydular her 30 saniyede bir alıcılara veri gönderir.

Geleneksel bir GPS alıcısı kullanırken, konumu belirleme hızı, ne kadar süre kapalı kaldığına bağlı olacaktır: ne kadar uzun süre iletişimsiz kalırsanız, modülün hata yapmamak için o kadar fazla bilgi toplaması gerekir. hesaplamalar. Bu nedenle, etkinlik olmadan 6 saat yaklaşık bir dakika beklemenize neden olacak ve birkaç gün "çevrimdışı" 12 dakikaya kadar zaman alacaktır.

Almanak ve efemerisin ne kadar alakalı olduğuna bağlı olarak GPS'in "soğuk", "ılık" ve "sıcak" başlangıçları vardır.

Geleneksel bir GPS modülü bu verileri doğrudan uydulardan alır, A-GPS “aracılar” aracılığıyla çalışır.

Değişikliklerin özü

Gecikmeye ek olarak, geleneksel GPS de çok fazla güç tüketir. Bu nedenle, Google Haritalar'a gömülü, pilin nasıl oturduğunu fark edemezsiniz. Bu sorunların her ikisi de A-GPS tarafından çözülür, ancak yalnızca çok önemli bir koşul altında: İnternet erişimi varsa. Ne yazık ki, A-GPS algoritmaları, tablet için veri sağlayan uzak bir sunucuya bağlantı olmadan çalışmayacaktır.

3G kartlı tabletler ve SIM kartlı phabletler için, konum doğruluğunun 20 m'ye ulaşabileceği baz operatör istasyonları kullanılır.Bölgede ne kadar fazla baz istasyonu (büyük şehirler için tipiktir) o kadar doğru olur. navigatör verileri olacaktır. Modül, cihazınızın konumu hakkında hızlı bir şekilde veri alabilmesi sayesindedir.

Karşılaştırmak

Mantıken, A-GPS geleneksel bir GPS modülünden daha iyidir: tabletin konum doğruluğu, veri işleme hızı ve orta düzeyde pil tüketimi, bu teknolojiyi her yerde yaygın hale getirmiş olmalıdır. Bununla birlikte, A-GPS, ekonomik tabletler arasında (özellikle Çin'de üretilenler) sık görülen bir durumdur, amiral gemisi modellerinde ise geleneksel GPS bulunur. Amaç ne?

Yukarıda bahsedildiği gibi, A-GPS teknolojisi operatörün ağına bağlantı gerektirir - tüm tabletlerde SIM kart yuvası yoktur ve her zaman açık bir Wi-Fi bölgesinde bulunmazlar. Ayrıca, A-GPS ile konum hesaplamak her zaman trafiği kullanır. Evet, önemsizdir ve bazı operatörler navigasyon için gerekli verileri ücretsiz sağlar, ancak sonuçta nerede olduğunuzu bulma arzusu için her zaman ödeme yapma riski vardır.

Modeller ve fiyatlar

Yalnızca Wi-Fi kullanmayı planlıyorsanız ve 3G faturalarını ödemeye hazırsanız, A-GPS'li modelleri güvenle alabilirsiniz. Bir SIM kartın varlığı durumu önemli ölçüde değiştirir: avantajlarla dolu bir cihaz elde edersiniz. Örneğin, Apple iPad mini 3 Wi-Fi + Cellular: navigasyon sistemi hızlı ve doğru çalışıyor.

Veya başka bir örnek: bazı konfigürasyonlarda, aynı Asus MeMO Pad 7 A-GPS ile birlikte gelir, ancak SIM kart için yuva yoktur. Model, güç kategorisinde en uygun fiyatlı olanlardan biri ancak konumunuzu ancak Wi-Fi'niz varsa belirleyebiliyor. Yani, bir navigatör olarak kesinlikle bir araba için uygun olmadığını söyleyelim.

Lütfen, çevrimiçi mağazaların aslan payının, belirli bir tablette hangi modülün olduğunu belirtmediğini unutmayın: GPS'in yanında bir "onay" var - ve hepsi bu. Markalı tabletler için endişelenmenize gerek yoksa teknik özellikler listesindeki “GPS” tam olarak GPS modülü anlamına gelir. O zaman "devlet çalışanları" ile daha dikkatli olmanız gerekir - ihtiyacınız olanı kesinlikle satın alamazsınız.

Yüksek teknoloji projelerinde sıklıkla olduğu gibi, GPS'in (Küresel Konumlandırma Sistemi - küresel konumlandırma sistemi) geliştirilmesi ve uygulanmasının başlatıcıları askeriydi. Dünyanın herhangi bir yerindeki gerçek zamanlı koordinatları belirlemek için uydu ağı projesine Navstar (Zamanlama ve zamanlamalı navigasyon sistemi - zaman ve menzili belirlemek için navigasyon sistemi) adı verildi, GPS kısaltması daha sonra, sistem kullanılmaya başladığında ortaya çıktı. savunmada değil, aynı zamanda sivil amaçlar için de.

Navigasyon ağının devreye alınması için ilk adımlar yetmişli yılların ortalarında atılırken, sistemin mevcut haliyle ticari işletmesi 1995 yılında başladı. Şu anda, 20.350 km yükseklikte yörüngelere eşit olarak dağılmış 28 uydu çalışıyor (tam işlevli çalışma için 24 uydu yeterlidir).

Biraz ileride, GPS tarihinde gerçekten önemli bir anın, ABD Başkanı'nın 1 Mayıs 2000'den itibaren sözde seçici erişim (SA - seçici kullanılabilirlik) rejimini iptal etme kararı olduğunu söyleyeceğim - yapay olarak tanıtılan bir hata sivil GPS alıcılarının yanlış çalışması için uydu sinyallerine. Artık amatör terminal, koordinatları birkaç metre hassasiyetle belirleyebilir (önceden hata onlarca metreydi)! Şekil 1, seçici erişim modunun (veri) devre dışı bırakılmasından önceki ve sonraki gezinme hatalarını göstermektedir.

Genel olarak küresel konumlandırma sisteminin nasıl çalıştığını anlamaya çalışalım ve ardından bir dizi kullanıcı yönüne değinelim. Değerlendirme, uzay seyrüsefer sisteminin işleyişinin temelini oluşturan menzili belirleme ilkesiyle başlayacaktır.

Gözlem noktasından uyduya olan mesafeyi ölçmek için algoritma.

Menzil, bir radyo sinyalinin bir uydudan bir alıcıya yayılmasının zaman gecikmesinden olan mesafenin hesaplanmasına dayanır. Bir radyo sinyalinin yayılma süresini biliyorsanız, o zaman basitçe zamanı ışık hızıyla çarparak kat ettiği yolu hesaplamak kolaydır.

GPS sisteminin her uydusu sürekli olarak iki frekansta radyo dalgaları üretir - L1=1575.42MHz ve L2=1227.60MHz. Verici gücü sırasıyla 50 ve 8 watt'tır. Navigasyon sinyali, faz kaydırma anahtarlı bir PRN kodudur (Sözde Rastgele Sayı kodu). PRN iki tiptir: birincisi, C / A kodu (Kaba Edinme kodu - kaba kod) sivil alıcılarda kullanılır, ikincisi P kodu (Hassas kod - kesin kod), askeri amaçlar için kullanılır ve ayrıca, bazen, jeodezi ve haritacılık problemlerini çözmek için. L1 frekansı hem C/A hem de P-kodu ile modüle edilir, L2 frekansı sadece P-kodunu iletmek için mevcuttur. Açıklananlara ek olarak, şifreli bir P kodu olan bir Y kodu da vardır (savaş zamanında şifreleme sistemi değişebilir).

Kod tekrar süresi oldukça uzundur (örneğin, bir P kodu için 267 gündür). Her GPS alıcısının, aynı frekansta çalışan ve sinyali uydunun osilatörüyle aynı yasaya göre modüle eden kendi osilatörü vardır. Böylece, uydudan alınan ve bağımsız olarak oluşturulan kodun aynı bölümleri arasındaki gecikme süresinden, sinyal yayılma süresini ve buna bağlı olarak uyduya olan mesafeyi hesaplamak mümkündür.

Yukarıda açıklanan yöntemin ana teknik zorluklarından biri, uydudaki ve alıcıdaki saatlerin senkronizasyonudur. Sıradan standartlara göre küçük bir hata bile, mesafeyi belirlemede büyük bir hataya yol açabilir. Her uydu, gemide yüksek hassasiyetli bir atom saati taşır. Her alıcıya böyle bir şey takmanın imkansız olduğu açıktır. Bu nedenle, alıcıda yerleşik olarak bulunan saatin hatalarından kaynaklanan koordinatları belirlemedeki hataları düzeltmek için, araziye açık bir şekilde bağlanmak için gerekli olan verilerde bir miktar fazlalık kullanılır (bunun hakkında daha sonra bilgi verilecektir).

Navigasyon sinyallerine ek olarak, uydu sürekli olarak çeşitli hizmet bilgilerini iletir. Alıcı, örneğin, efemeris (uydunun yörüngesi hakkında doğru veriler), iyonosferdeki bir radyo sinyalinin yayılma gecikmesinin bir tahminini (atmosferin farklı katmanlarından geçerken ışığın hızı değiştiğinden) ve ayrıca alır. uydunun performansı hakkında bilgi ("almanac" olarak adlandırılır, tüm uyduların durumu ve yörüngeleri hakkında her 12,5 dakikada bir güncellemeler içerir). Bu veriler, L1 veya L2 frekanslarında 50 bit/sn'de iletilir.

GPS kullanarak koordinat belirlemenin genel ilkeleri.

Bir GPS alıcısının koordinatlarını belirleme fikrinin temeli, ondan konumu bilinen kabul edilen birkaç uyduya olan mesafeyi hesaplamaktır (bu veriler uydudan alınan almanakta bulunur). Jeodezide, bir cismin belirli koordinatlara sahip noktalara olan uzaklığını ölçerek konumunu hesaplama yöntemine trilaterasyon denir. İncir. 2.

A mesafesinin bir uyduya olan uzaklığı biliniyorsa, alıcının koordinatları belirlenemez (kürenin herhangi bir noktasında, uydu çevresinde tanımlanan A yarıçaplı herhangi bir noktasında bulunabilir). Alıcının ikinci uydudan B mesafesi bilinsin. Bu durumda, koordinatların belirlenmesi de mümkün değildir - nesne, iki kürenin kesişimi olan bir daire (Şekil 2'de mavi ile gösterilmiştir) üzerinde bir yerdedir. Üçüncü uyduya olan C mesafesi, koordinatlardaki belirsizliği iki noktaya düşürür (Şekil 2'de iki koyu mavi nokta ile gösterilir). Bu, koordinatları kesin olarak belirlemek için zaten yeterlidir - gerçek şu ki, alıcının iki olası konumundan yalnızca biri Dünya yüzeyinde (veya ona yakın) bulunur ve ikincisi, yanlıştır. ya Dünya'nın derinliklerinde ya da yüzeyinden çok yüksekte olmak. Dolayısıyla teorik olarak üç boyutlu navigasyon için alıcıdan üç uyduya olan mesafeleri bilmek yeterlidir.

Ancak, hayat o kadar basit değil. Yukarıdaki hususlar, gözlem noktasından uydulara olan mesafelerin mutlak doğrulukla bilindiği durum için yapılmıştır. Elbette mühendisler ne kadar bilgili olurlarsa olsunlar, her zaman bazı hatalar meydana gelir (en azından önceki bölümde belirtilen alıcı ve uydu saatlerinin yanlış senkronizasyonu, ışık hızının atmosferin durumuna bağımlılığı vb. .). Bu nedenle, alıcının üç boyutlu koordinatlarını belirlemek için üç değil, en az dört uydu yer almaktadır.

Dört (veya daha fazla) uydudan bir sinyal alan alıcı, karşılık gelen kürelerin kesişme noktasını arar. Böyle bir nokta yoksa, alıcı işlemci, tüm kürelerin bir noktada kesişimini elde edene kadar ardışık yaklaşımlarla saatini düzeltmeye başlar.

Koordinatları belirleme doğruluğunun, yalnızca alıcıdan uydulara olan mesafenin kesin olarak hesaplanmasıyla değil, aynı zamanda uyduların konumunun ayarlanmasındaki hatanın büyüklüğü ile de ilişkili olduğuna dikkat edilmelidir. Uyduların yörüngelerini ve koordinatlarını kontrol etmek için ABD Savunma Bakanlığı tarafından kontrol edilen dört yer izleme istasyonu, iletişim sistemleri ve bir kontrol merkezi bulunmaktadır. Takip istasyonları, sistemdeki tüm uyduları sürekli olarak izler ve yörüngelerindeki verileri, rafine yörünge elemanlarının ve uydu saat düzeltmelerinin hesaplandığı kontrol merkezine iletir. Bu parametreler almanakta girilir ve uydulara iletilir, bu da bu bilgileri tüm çalışan alıcılara gönderir.

Listelenenlere ek olarak, navigasyonun doğruluğunu artıran birçok özel sistem vardır - örneğin, özel sinyal işleme şemaları, parazitten kaynaklanan hataları azaltır (doğrudan bir uydu sinyalinin, örneğin binalardan yansıyan bir sinyalle etkileşimi). Metni gereksiz yere karmaşıklaştırmamak için bu cihazların işleyişinin özelliklerini incelemeyeceğiz.

Yukarıda açıklanan seçici erişim modunun kaldırılmasından sonra, sivil alıcılar 3-5 metrelik bir hatayla "araziye bağlanır" (yükseklik yaklaşık 10 metrelik bir doğrulukla belirlenir). Yukarıdaki rakamlar, 6-8 uydudan eşzamanlı bir sinyal alımına karşılık gelir (çoğu modern cihaz, aynı anda 12 uydudan gelen bilgileri işlemenize izin veren 12 kanallı bir alıcıya sahiptir).

Koordinatların ölçümündeki hatayı (birkaç santimetreye kadar) kalitatif olarak azaltmak, sözde diferansiyel düzeltme (DGPS - Diferansiyel GPS) moduna izin verir. Diferansiyel mod, iki alıcının kullanılmasından oluşur - biri bilinen koordinatlara sahip bir noktada sabitlenir ve "taban" olarak adlandırılır ve ikincisi, daha önce olduğu gibi hareketlidir. Baz alıcı tarafından alınan veriler, gezici tarafından toplanan bilgileri düzeltmek için kullanılır. Düzeltme, hem gerçek zamanlı olarak hem de örneğin bir bilgisayarda "çevrimdışı" veri işleme ile gerçekleştirilebilir.

Tipik olarak, temel alıcı, bir navigasyon veya ölçme şirketi tarafından sahip olunan profesyonel bir alıcıdır. Örneğin, Şubat 1998'de, St. Petersburg yakınlarında NavGeoCom, Rusya'nın ilk diferansiyel GPS yer istasyonunu kurdu. İstasyonun verici gücü 100 watt'tır (frekans 298.5 kHz), bu da DGPS'yi istasyondan deniz yoluyla 300 km'ye ve karadan 150 km'ye kadar kullanmayı mümkün kılar. Karasal baz alıcılara ek olarak, OmniStar'ın uydu tabanlı diferansiyel servis sistemi, GPS diferansiyel düzeltmesi için kullanılabilir. Düzeltme için veriler, şirketin çeşitli coğrafi uydularından iletilir.

Diferansiyel düzeltmenin ana müşterilerinin jeodezik ve topografik hizmetler olduğuna dikkat edilmelidir - özel bir kullanıcı için DGPS, yüksek maliyet (Avrupa'daki OmniStar hizmet paketinin maliyeti yılda 1.500 dolardan fazla) ve hacimli ekipman nedeniyle ilgi çekici değildir. Mutlak coğrafi koordinatlarınızı 10-30 cm'lik bir hatayla bilmeniz gerektiğinde günlük yaşamda durumların ortaya çıkması pek olası değildir.

GPS'in işleyişinin "teorik" yönlerini anlatan bölümün sonunda, uzay navigasyonu durumunda Rusya'nın kendi yoluna gittiğini ve kendi GLONASS'ını (Küresel Navigasyon Uydu Sistemi) geliştirdiğini söyleyeceğim. Ancak uygun yatırımın olmaması nedeniyle, sistemin normal çalışması için gerekli olan yirmi dört uydudan yalnızca yedi tanesi yörüngede şu anda...

Bir GPS kullanıcısının kısa öznel notları.

Öyle oldu ki doksan yedinci yılda bir cep telefonu büyüklüğünde giyilebilir bir cihaz kullanarak konumumu belirleme olasılığını bir dergiden öğrendim. Ancak makalenin yazarları tarafından çizilen harika perspektifler, metinde belirtilen navigasyon cihazının fiyatı - neredeyse 400 dolar - acımasızca kırıldı!

Bir buçuk yıl sonra (Ağustos 1998'de), kader beni Amerikan şehri Boston'daki küçük bir spor mağazasına getirdi. Pencerelerden birinde yanlışlıkla en pahalısı 250 dolara mal olan birkaç farklı gezgini fark ettiğimde sürprizim ve sevincim neydi (basit modeller 99 dolara teklif edildi). Tabii ki artık cihaz olmadan mağazadan çıkamazdım, bu yüzden satıcılara her modelin özellikleri, avantajları ve dezavantajları hakkında işkence etmeye başladım. Onlardan anlaşılır bir şey duymadım (ve kesinlikle iyi İngilizce bilmediğim için de değil), bu yüzden her şeyi kendim çözmem gerekiyordu. Ve sonuç olarak, sık sık olduğu gibi, en gelişmiş ve pahalı model satın alındı ​​- Garmin GPS II + ve bunun için özel bir durum ve otomobilin çakmak soketinden güç için bir kablo. Mağazada şu anki cihazım için iki aksesuar daha vardı - bisiklet gidonuna navigasyon cihazı takmak için bir cihaz ve bir PC'ye bağlanmak için bir kablo. Sonuncuyu uzun bir süre elimde çevirdim, ancak sonunda, önemli fiyat nedeniyle (30 doların biraz üzerinde) satın almamaya karar verdim. Daha sonra ortaya çıktığı gibi, kabloyu tam olarak satın almadım, çünkü cihazın bilgisayarla tüm etkileşimi, seyahat edilen rotanın bilgisayarındaki “krem” e iniyor (ve ayrıca, sanırım, koordinatlar). gerçek zamanlı, ancak bununla ilgili bazı şüpheler var) ve o zaman bile Garmin'den yazılım satın alma durumu. Ne yazık ki cihaza harita yükleme imkanı yok.

Üretimi durdurulduğu için cihazımın ayrıntılı bir açıklamasını vermeyeceğim (detaylı teknik özelliklerle tanışmak isteyenler bunu yapabilir). Sadece navigatörün ağırlığının 255 gram olduğunu, boyutlarının 59x127x41 mm olduğunu belirteceğim. Üçgen kesiti sayesinde cihaz, masada veya arabanın ön panelinde son derece dengelidir (daha güçlü bir sabitleme için Velcro dahildir). Güç, dört adet AA pilden (yalnızca 24 saat kesintisiz çalışma süresine sahiptir) veya harici bir kaynaktan sağlanır. Piyasadaki navigatörlerin büyük çoğunluğunda olduğunu düşündüğüm cihazımın temel özelliklerinden bahsetmeye çalışacağım.

İlk bakışta GPS II+, birkaç yıl önce piyasaya sürülen bir cep telefonu ile karıştırılabilir. Sadece yakından baktığınızda, alışılmadık derecede kalın bir anten, büyük bir ekran (56x38 mm!) ve telefon standartlarına göre az sayıda tuş dikkatinizi çekiyor.

Cihaz açıldığında uydulardan bilgi toplama işlemi başlar ve ekranda basit bir animasyon (dönen küre) belirir. İlk başlatmadan sonra (açık bir yerde birkaç dakika sürer), ekranda görünen uyduların sayısını gösteren ilkel bir gökyüzü haritası belirir ve yanında her uydudan gelen sinyal seviyesini gösteren bir histogram bulunur. Ek olarak, navigasyon hatası gösterilir (metre cinsinden) - cihaz ne kadar fazla uydu görürse, elbette koordinatların belirlenmesi o kadar doğru olur.

GPS II+ arayüzü, sayfaları "çevirme" ilkesi üzerine inşa edilmiştir (bunun için özel bir SAYFA düğmesi bile vardır). "Uydu sayfası" yukarıda açıklanmıştır ve bunun yanında bir "navigasyon sayfası", "harita", "dönüş sayfası", "menü sayfası" ve bir dizi diğerleri vardır. Açıklanan cihazın Ruslaştırılmadığına dikkat edilmelidir, ancak yetersiz İngilizce bilgisine sahip olsanız bile çalışmasını anlayabilirsiniz.

Navigasyon sayfası şunları görüntüler: mutlak coğrafi koordinatlar, kat edilen mesafe, anlık ve ortalama hareket hızları, yükseklik, hareket süresi ve ekranın üst kısmında elektronik bir pusula. Yüksekliğin, örneğin yamaç paraşütçülerinin yüksekliğini belirlemek için GPS kullanımına izin vermeyen iki yatay koordinattan (kullanım kılavuzunda bu konuda özel bir not bile var) çok daha büyük bir hata ile belirlendiğini söylemeliyim. Ancak anlık hız son derece doğru bir şekilde hesaplanır (özellikle hızlı hareket eden nesneler için), bu da cihazın kar motosikletlerinin (hızölçerleri önemli ölçüde yalan söyleme eğiliminde olan) hızını belirlemek için kullanılmasını mümkün kılar. "Kötü tavsiye" verebilirim - bir araba kiralarken, hız göstergesini kapatın (böylece daha az kilometre sayar - sonuçta, ödeme genellikle kilometre ile orantılıdır) ve GPS kullanarak kat edilen hızı ve mesafeyi belirleyebilirim (neyse ki, hem mil hem de kilometre cinsinden ölçebilir).

Ortalama hız biraz garip bir algoritma ile belirlenir - boşta kalma süresi (anlık hız sıfır olduğunda) hesaplamalarda dikkate alınmaz (bence kat edilen mesafeyi toplam seyahat süresine bölmek daha mantıklı olur) , ancak GPS II + yaratıcıları diğer bazı hususlar tarafından yönlendirildi).

Kat edilen mesafe "haritada" görüntülenir (cihazın hafızası 800 kilometre için yeterlidir - daha yüksek kilometre ile, en eski işaretler otomatik olarak silinir), böylece dilerseniz gezintilerinizin şemasını görebilirsiniz. Haritanın ölçeği, şüphesiz son derece uygun olan onlarca metreden yüzlerce kilometreye kadar değişiyor. En dikkat çekici şey, cihazın hafızasında tüm dünyadaki ana yerleşim yerlerinin koordinatlarının bulunmasıdır! ABD, elbette, Rusya'dan (burada yalnızca Moskova, Tver, Podolsk, vb. Gibi şehirlerin konumu belirtilir) daha ayrıntılı olarak (örneğin, Boston'ın tüm bölgeleri adlarla birlikte bulunur) sunulmaktadır. Örneğin, Moskova'dan Brest'e gittiğinizi hayal edin. Navigatörün hafızasında "Brest" i bulun, özel "GİT" düğmesine basın ve hareketinizin yerel yönü ekranda belirir; Brest'e küresel yön; varış noktasına kalan kilometre sayısı (elbette düz bir çizgide); ortalama hız ve tahmini varış zamanı. Ve böylece dünyanın herhangi bir yerinde - hatta Çek Cumhuriyeti'nde, hatta Avustralya'da, hatta Tayland'da bile ...

Aynı derecede faydalı olan sözde dönüş işlevidir. Cihazın hafızası, 500'e kadar anahtar noktayı (yol noktaları) kaydetmenize izin verir. Kullanıcı her noktayı kendi takdirine göre adlandırabilir (örneğin, DOM, DACHA, vb.), ayrıca ekranda bilgileri görüntülemek için çeşitli simgeler sağlanır. Navigatörün sahibi, noktaya (önceden kaydedilmiş olanlardan herhangi biri) geri dönme işlevini açarak, Brest ile yukarıda açıklanan durumda olduğu gibi aynı seçenekleri elde eder (yani, noktaya olan mesafe, tahmini varış süresi ve her şey). Başka). Mesela benim böyle bir durumum vardı. Prag'a arabayla gelip bir otele yerleşerek arkadaşımla birlikte şehir merkezine gittik. Arabayı otoparka bırakıp yürüyüşe çıktık. Bir restoranda üç saatlik amaçsız bir yürüyüş ve akşam yemeğinden sonra arabayı nerede bıraktığımızı hatırlamadığımızı fark ettik. Dışarıda gece, tanımadığınız bir şehrin küçük sokaklarından birindeyiz... Neyse ki arabadan inmeden önce navigasyon cihazına yerini yazdım. Şimdi cihazda bir iki tuşa basarak arabanın bizden 500 metre uzakta olduğunu öğrendim ve 15 dakika sonra çoktan sessiz müzik dinleyerek arabayla otele doğru yola koyulduk.

Şehir koşullarında her zaman uygun olmayan düz bir çizgide kaydedilen işarete hareket etmenin yanı sıra Garmin, TrackBack işlevini sunar - kendi yolunuz boyunca geri döner. Kabaca söylemek gerekirse, hareket eğrisine bir dizi düz bölümle yaklaşılır ve kırılma noktalarına işaretler yerleştirilir. Navigatör, her düz bölümde kullanıcıyı en yakın etikete yönlendirir ve ulaşıldığında otomatik olarak bir sonraki etikete geçer. Tanıdık olmayan bir arazide araba sürerken son derece kullanışlı bir işlev (uydulardan gelen sinyal elbette binalardan geçmez, bu nedenle yoğun yapı koşullarında koordinatlarınız hakkında veri elde etmek için daha fazlasını aramalısınız). veya daha az açık yer).

Cihazın yeteneklerinin açıklamasını daha fazla incelemeyeceğim - açıklananlara ek olarak, aynı zamanda birçok hoş ve gerekli losyona sahip olduğuna inanın. Ekran yönünün bir değişikliği bir şeye değer - cihazı hem yatay (araba) hem de dikey (yaya) konumda kullanabilirsiniz (bkz. Şekil 3).

Kullanıcı için GPS'in ana cazibelerinden biri, sistemi kullanmak için herhangi bir ücret olmamasını düşünüyorum. Cihazı bir kez satın aldı - ve keyfini çıkarın!

Çözüm.

Düşünülen küresel konumlandırma sisteminin uygulama alanlarını sıralamaya gerek olmadığını düşünüyorum. GPS alıcıları arabalara, cep telefonlarına ve hatta kol saatlerine yerleştirilmiştir! Son zamanlarda, minyatür bir GPS alıcısını ve bir GSM modülünü birleştiren bir çipin geliştirilmesi hakkında bir mesajla karşılaştım - sahibinin bir hücresel ağ üzerinden kayıp bir köpeği kolayca bulabilmesi için köpek tasmalarının buna dayalı cihazlarla donatılması önerildi.

Ancak herhangi bir bal fıçısında merhemde bir sinek vardır. Bu durumda, Rus yasaları ikincisi olarak hareket eder. Rusya'da GPS navigasyon cihazları kullanmanın yasal yönlerini ayrıntılı olarak tartışmayacağım (bununla ilgili bir şeyler bulunabilir), sadece teorik olarak yüksek hassasiyetli navigasyon cihazlarının (şüphesiz amatör GPS alıcıları bile) yasak olduğunu not edeceğim. burada ve sahipleri cihaza el konulmasını ve hatırı sayılır bir para cezası bekliyor.

Neyse ki, kullanıcılar için, Rusya'da yasaların ciddiyeti, uygulamalarının isteğe bağlılığı ile telafi ediliyor - örneğin, Moskova çevresinde bagaj kapağı sürücüsünde bir yıkayıcı GPS alıcısı olan çok sayıda limuzin. Tüm az ya da çok ciddi deniz gemileri GPS ile donatılmıştır (ve bir pusula ve diğer geleneksel navigasyon araçlarını kullanarak uzayda gezinmekte zorluk çeken bütün bir yatçılar nesli zaten büyümüştür). Yetkililerin teknik ilerlemenin çarklarına bir şey koymayacağını ve yakında ülkemizde GPS alıcılarının kullanımını yasallaştıracaklarını (cep telefonları için izinleri iptal ettiler) ve ayrıca sınıflandırmayı kaldırmak ve çoğaltmak için devam edeceklerini umuyorum. araç navigasyon sistemlerinin tam kullanımı için gerekli alanın ayrıntılı haritaları.