GPS-навигаторы - компасы современного мира

Человеку всегда было необходимо знать свои координаты в пространстве и уметь их определять. Ради этого выдумывались всевозможные приборы. В настоящее время самыми современными аналогами компаса являются GPS-навигаторы. С помощью новейших компьютерных технологий эти приборы помогут определить местонахождение практически в любой точке земного шара, а также точно указать оптимальный маршрут до необходимой точки.

История создания спутниковой навигации.

GPS-навигаторы - это детище военных технологий. Именно в военной сфере было так необходимо точное определение координат - своих и противника.

GPS переводится как Global Positioning System. На деле это глобальная спутниковая система, которая была создана Министерством Обороны США и изначально называлась Navstar. Она родилась в 1973 году. Как следует из названия, система позволяет определить координаты объекта в любой точке земного шара.

Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 50-е годы. В тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские учёные во главе с Ричардом Кершнером, 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 точно знать свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника. И наоборот - точно зная положение спутника можно определить собственную скорость и координаты.

В 1978 году был запущен первый навигационный спутник, и проект NAVSTAR из теории перешел в практическую отрасль. В 1983 году свершился прорыв - система спутниковой навигации стала доступна рядовым гражданам. В момент выхода из тени сложное название NAVSTAR было заменено на простое - GPS. Массовое "бытовое" использование спутниковой навигации началось относительно недавно, с середины 90-х.

Как же работает данная технология?

Основой системы GPS являются навигационные спутники, движущиеся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой) на высоте 20 тысяч километров. Наземная часть системы GPS состоит из десяти станций слежения по всему миру.

Основой идеи определения координат GPS-приемника является вычисление расстояния от него до нескольких спутников, расположение которых считается известным. Определение местоположения GPS-приёмника в пространстве осуществляется на базе алгоритма измерения расстояния от точки наблюдения до спутника. Основная проблема при вычислении расстояния до спутника системы GPS связана с синхронизацией часов на спутнике и в приемнике. Даже мизерная погрешность может привести к огромной ошибке в определении расстояния.

Сегодня область применения системы глобального позиционирования GPS достаточно обширна. Всё чаще GPS-приемники встраивают в мобильные телефоны и коммуникаторы, в автомобили, часы и даже в собачьи ошейники. Люди привыкают к такому благу как GPS навигация, и пройдёт совсем немного времени, как они уже не смогут обойтись без неё.

Все бытовые устройства, связанные с навигацией, можно разделить на GPS-приемники и GPS-навигаторы. GPS-приемник - это устройство, которое не может выводить на дисплей полученные от спутника сигналы, т.е. не переводит сигналы в отображаемую информацию. Возможности GPS-навигатора гораздо шире. Он не только получает информацию от спутников, но еще и способен переводить полученные данные в информацию, которую и выводит на дисплей. Все современные модели GPS-навигаторов и приемников можно классифицировать по назначению на четыре группы: персональные (личные), автомобильные, авиационные и морские. Наиболее распространенными являются GPS-приемники личного применения.

GPS для личного пользования отличают относительно небольшие размеры и малый вес, а также множество полезных функций, таких как: расчет и создание маршрута, расчет скорости и времени движения, прием-получение e-mail, воспроизведение музыки в формате MP3 и другое. Подобные функции есть у многих автомобильных навигаторов, например у Garmin nuvi.


Портативные размеры личных GPS-навигаторов вполне объяснимы. Они часто используются теми, кто ходит в походы и их приходится постоянно носить с собой, не расставаясь. Устройства имеют влагозащищенный корпус, который крайне сложно поцарапать или сломать, а некоторые модели выдерживают даже погружение в воду на достаточно продолжительное время. Нужно отметить, что стоимость такого типа устройств может существенно различаться и составлять от ста до тысячи долларов. Стоимость определяется мощностью устройства, его дополнительными функциями, размером батареи и особенностями корпуса.

Как правило, чтобы продлить время работы устройства без подзарядки, создатели жертвуют второстепенными характеристиками. Например, жидкокристаллические дисплеи в таких устройствах в целях экономии энергии делаются чёрно-белыми. GPS-навигаторы личного назначения могут быть с поддержкой картографических возможностей и без нее. Более дешевые модели обычно не имеют поддержки карт, а потому могут использоваться только для сохранения путевых точек. Более дорогие модели предполагают загрузку картографических данных, а потому имеют больший объем памяти и расширенные функции.

У GPS навигации есть и свои недостатки, поэтому не стоит всецело полагаться на удобство спутникового компаса, несмотря на все его удобства.

Недостатки GPS.

Недостатками GPS навигации является то, что при определённых условиях сигнал может не доходить до GPS-приёмника, поэтому практически невозможно определить своё точное местонахождение. К примеру, в глубине квартиры, внутри железобетонного здания, в подвале или в тоннеле. Рабочая частота GPS находится в дециметровом диапазоне радиоволн, поэтому уровень приёма сигнала от спутников может ухудшиться под плотной листвой деревьев, в районах с плотной городской застройкой или из-за большой облачности, а это скажется на точности позиционирования. Магнитные бури и наземные радиоисточники тоже способны помешать нормальному приёму сигналов GPS.

Карты, предназначенные для GPS навигации, быстро устаревают и могут быть неточными, поэтому нужно верить не только данным GPS-приёмника, но и своим собственным глазам. Особенно стоит отметить, что работа глобальной системы навигации GPS полностью зависима от министерства обороны США и нельзя, быть уверенным в том, что в любой момент времени США не включит помеху или вообще полностью не отключит гражданский сектор GPS как в отдельно взятом регионе, так и вообще.

Правда у американской системы позиционирования появились и аналоги: европейский (Galileo) и российский ГЛОНАСС. В последнее время они получают всё большее распространение и скоро могут быть вполне состоятельными конкурентами американской системе позиционирования.

Так или иначе, GPS-навигация очень полезна и необходима даже в быту. С её помощью человек не заблудится. Если заблудиться в городе достаточно сложно, то для менее населённой местности GPS-навигаторы превращаются в необходимую вещь. Разброс цен на данную продукцию, как уже отмечалось, довольно велик.  Для выбора навигатора, нужно тщательно изучить все свойства и характеристики выбираемых моделей, чтобы не забыть нужное и не переплатить за лишнее.



Источник: DailyComm