Де в житті людини застосовується система gps – Електронний навчально-методичний фонд «„Мережі та системи цифрового радіозв’язку і радіодоступу нового покоління» :: Державний Університет Телекомунікацій

Содержание

GPS

Супутник системи GPS на орбіті

GPS ( англ. Global Positioning System — Глобальна система позиціонування, читається Джи Пі Ес) — супутникова система навігації, яка забезпечує вимірювання відстані, часу і визначальна местоположеніe. Дозволяє в будь-якому місці Землі (не включаючи приполярні області), майже за любої погоди, а також в космічному просторі поблизу планети визначити місцеположення і швидкість об’єктів. Система розроблена, реалізована і експлуатується Міністерством оборони США.

Основний принцип використання системи — визначення місця розташування шляхом вимірювання відстаней до об’єкту від точок з відомими координатами — супутників. Відстань обчислюється за часом затримки розповсюдження сигналу від посилки його супутником до прийому антеною GPS-приймача. Тобто, для визначення тривимірних координат GPS-приймачу потрібно знати відстань до трьох супутників і час GPS системи. Таким чином, для визначення координат і висоти приймача використовуються сигнали як мінімум з чотирьох [1] супутників.


1. Історія

Ідея створення супутникової навігації народилася ще в 50-і роки. В той момент, коли СРСР був запущений перший штучний супутник Землі, американські вчені на чолі з Річардом Кершнер спостерігали сигнал, що виходить від радянського супутника і виявили, що завдяки ефекту Доплера частота сигналу збільшується при наближенні супутника і зменшується при його віддаленні. Суть відкриття полягала в тому, що якщо точно знати свої координати на Землі, то стає можливим виміряти положення і швидкість супутника, і навпаки, точно знаючи положення супутника, можна визначити власну швидкість і координати.

Реалізована ця ідея була через 20 років. У 1973 році була ініційована програма DNSS, пізніше перейменована в Navstar-GPS, а, потім, в GPS. Перший тестовий супутник виведений на орбіту 14 липня 1974 США, а останній з усіх 24 супутників, необхідних для повного покриття земної поверхні, був виведений на орбіту в 1993 р., таким чином, GPS встала на озброєння. Стало можливим використовувати GPS для точного наведення ракет на нерухомі, а потім і на рухомі об’єкти в повітрі і на землі.

Спочатку GPS — глобальна система позиціонування, розроблялася як чисто військовий проект. Але після того, як в 1983 вторгся в повітряний простір Радянського Союзу літак Корейських Авіаліній з 269 пасажирами на борту був збитий через дезорієнтації екіпажу в просторі, президент США Рональд Рейган з метою не допустити в майбутньому подібні трагедії дозволив часткове використання системи навігації для цивільних цілей. [2] Щоб уникнути застосування системи для військових потреб точність була зменшена спеціальним алгоритмом. [ уточнити ]

Потім з’явилася інформація про те, що деякі компанії розшифрували алгоритм зменшення точності на частоті L1 і з успіхом компенсують цю складову помилки. У 2000 р. це загрубленіе точності скасував своїм указом президент США Білл Клінтон. [3]

Супутники
Блок Період
запусків
Запуски супутників Працюють
зараз
Запу-
щено
Чи не
успішно
Гото-
вится
Заплані-
ровано
I 1978-1985 10 1 0 0 0
II 1989-1990 9 0 0 0 0
IIA 1990-1997 19 0 0 0 11
IIR 1997-2004 12 1 0 0 12
IIR-M 2005-2009 8 0 0 0 7
IIF 2010-2011 2 0 10 0 2
IIIA 2014 -? 0 0 0 12 0
Всього 59 2 10 12 31
(Останнє оновлення даних: 9 жовтня 2011)

Детальніше див en: list of GPS satellite launches


2. Технічна реалізація

2.1. Космічні супутники

Незапущених супутник, що експонується в музеї. Вид з боку антен.

Основою системи є навігаційні супутники, що рухаються навколо Землі з частотою 2 обороту на добу і рухаючись по 6-ти круговим орбітальним траєкторіях (по 4 супутника в кожній), висотою приблизно 20180 км. Супутники випромінюють відкриті для використання сигнали в діапазонах: L1 = 1575,42 МГц і L2 = 1227,60 МГц (починаючи з Блоку IIR-M), а моделі IIF будуть випромінювати також на L5 = 1176,45 МГц. Навігаційна інформація може бути прийнята антеною (зазвичай в умовах прямої видимості супутників) і оброблена за допомогою GPS-приймача.

Сигнал з кодом стандартної точності (C / A код — модуляція BPSK (1)), який передається в діапазоні L1 (і сигнал L2C (модуляція BPSK) в діапазоні L2 починаючи з апаратів IIR-M), поширюється без обмежень на використання. Спочатку використовується на L1 штучне загрубленіе сигналу (режим селективного доступу — SA) з травня 2000 року відключений. З 2007 року США остаточно відмовилися від методики штучного загрубления. Планується з запуском апаратів Блок III введення нового сигналу L1C (модуляція BOC (1,1)) в діапазоні L1. Він буде мати зворотну сумісність, поліпшену можливість простеження шляху і більшою мірою сумісний з сигналами Galileo L1.

Для військових користувачів додатково доступні сигнали в діапазонах L1/L2, модульовані перешкодостійким кріптоустойчивость P (Y) кодом (модуляція BPSK (10)). Починаючи з апаратів IIR-M введений в експлуатацію новий М-код (використовується модуляція BOC (15,10)). Використання М-коду дозволяє забезпечити функціонування системи в рамках концепції Navwar (навігаційна війна). М-код передається на існуючих частотах L1 і L2. Даний сигнал має підвищену завадостійкістю, і його досить для визначення точних координат (у випадку з P-кодом було необхідне отримання та коду C / A). Ще однією особливістю M-коду стане можливість його передачі для конкретної області діаметром у кілька сотень кілометрів, де потужність сигналу буде вище на 20 децибел. Звичайний сигнал М вже доступний в супутниках IIR-M, а вузьконаправлений буде доступний тільки за допомогою супутників GPS-III.

C запуском супутника блоку IIF введена нова частота L5 (1176.45 МГц). Цей сигнал також називають safety of life (охорона життя людини). Сигнал на частоті L5 могутніше на 3 децибела, ніж цивільний сигнал, і має смугу пропускання в 10 разів ширше. Сигнал зможуть використовувати в критичних ситуаціях, пов’язаних із загрозою для життя людини. Повноцінно сигнал буде використовуватися після 2014 року.

Тип супутника GPS-II GPS-IIA GPS-IIR GPS-IIRM GPS-IIF
Маса, кг 885 1500 2000 2000 2170
Термін життя 7.5 7.5 10 10 15
Бортове час Cs Cs Rb Rb Rb + Cs
Межспутнікових
зв’язок
+ + + +
Автономна
робота, днів
14 180 180 180 > 60
Антирадіаційна
захист
+ + +
Антена Покращена Покращена Покращена
Можливість настройки
на орбіті і потужність
бортового передавача
+ + + + + + + + + + +
Навігаційний
сигнал
L1: C / A + P
L2: P
L1: C / A + P
L2: P
L1: C / A + P
L2: P
L1: C / A + P + M
L2: C / A + P + M
L1: C / A + P + M
L2: C / A + P + M
L5: C

24 супутники забезпечують 100% працездатність системи в будь-якій точці земної кулі, але не завжди можуть забезпечити впевнений прийом і хороший розрахунок позиції. Тому, для збільшення точності позиціонування і резерву на випадок збоїв, загальне число супутників на орбіті підтримується в більшій кількості (31 апарат в березні 2010 року).


2.2. Наземні станції контролю космічного сегмента

Стеження за орбітальної угрупованням здійснюється з головною контрольної станції, розташованої на авіабазі ВПС США Schriever, штат Колорадо, США і за допомогою 10 станцій спостереження, з них три станції здатні посилати на супутники коректувальні дані у вигляді радіосигналів з ​​частотою 2000-4000 МГц. Супутники останнього покоління розподіляють отримані дані серед інших супутників.

3. Застосування GPS

Приймач сигналу GPS

Незважаючи на те, що спочатку проект GPS був направлений на військові цілі, сьогодні GPS все частіше використовуються в цивільних цілях. GPS-приймачі продають в багатьох магазинах, що торгують електронікою, їх вбудовують в мобільні телефони, смартфони, КПК і онбордери. Споживачам також пропонуються різні пристрої та програмні продукти, що дозволяють бачити своє місцезнаходження на електронній карті; мають можливість прокладати маршрути з урахуванням дорожніх знаків, дозволених поворотів і навіть пробок; шукати на карті конкретні будинки та вулиці, пам’ятки, кафе, лікарні, автозаправки та інші об’єкти інфраструктури.

  • Геодезія : за допомогою GPS визначаються точні координати точок та межі земельних ділянок
  • Картографія : GPS використовується в цивільній і військовій картографії
  • Навігація : із застосуванням GPS здійснюється як морська, так і дорожня навігація
  • Супутниковий моніторинг транспорту : за допомогою GPS ведеться моніторинг за положенням, швидкістю автомобілів, контроль за їх рухом
  • Стільниковий зв’язок : перші мобільні телефони з GPS з’явилися в 90-х роках. В деяких країнах, наприклад США це використовується для оперативного визначення місцезнаходження людини, що дзвонить 911. У Росії в 2010 році розпочато реалізацію аналогічного проекту — Ера-ГЛОНАСС.
  • Тектоніка, Тектоніка плит : за допомогою GPS ведуться спостереження рухів і коливань плит [4]
  • Активний відпочинок : є різні ігри, де застосовується GPS, наприклад, Геокешінга та ін
  • Геотегінгу : інформація, наприклад фотографії «прив’язуються» до координат завдяки вбудованим або зовнішнім GPS-приймачів

Висловлювалися пропозиції про інтеграцію систем Iridium і GPS. [5]


4. Точність

Типова точність сучасних GPS-приймачів в горизонтальній площині складає приблизно 6-8 метрів при хорошій видимості супутників і використанні алгоритмів корекції. На території США, Канади, Японії, КНР, Європейського Союзу та Індії є станції WAAS, EGNOS, MSAS і т. д. передають поправки для диференціального режиму, що дозволяє знизити похибку до 1-2 метрів на території цих країн. При використанні більш складних диференціальних режимів, точність визначення координат можна довести до 10 см. На жаль, точність будь СНС сильно залежить від відкритості простору, від висоти використовуваних супутників над горизонтом.

Найближчим часом всі апарати нинішнього стандарту GPS будуть замінені на більш нову версію GPS IIF, яка має ряд переваг, у тому числі вони більш стійкі до перешкод.

Але головне, що GPS IIF забезпечує набагато більш високу точність визначення координат. Якщо нинішні супутники забезпечують похибка 6 метрів, то нові супутники будуть здатні визначати місце розташування, як очікується, з точністю не менше 60-90 см. Якщо така точність буде не тільки для військових, а й для цивільних застосувань, то це приємна новина для власників GPS -навігаторів.

На жовтень 2011 року на орбіту виведені перші два супутники з нової версії: GPS IIF SV-1 запущений в 2010 році і GPS IIF-2 запущений 16 липня 2011.

Всього первісний контракт передбачав запуск 33 супутників GPS нового покоління, але потім через технічні проблеми початок запуску перенесли з 2006 року на 2010 рік, а кількість супутників зменшили з 33 до 12. Всі вони будуть виведені на орбіту в найближчим часом.

Підвищена точність супутників GPS нового покоління стала можливою завдяки використанню більш точних атомних годин. Оскільки супутники переміщаються зі швидкістю близько 14 000 км / год (3.874км / с) ( перша космічна швидкість на висоті 20 200 км), підвищення точності часу навіть в шостому знаку є критично важливим для тріангуляції.


5. Недоліки

Загальним недоліком використання будь радіонавігаційної системи є те, що при певних умовах сигнал може не доходити до приймача, або приходити зі значними спотвореннями або затримками. Наприклад, практично неможливо визначити своє точне місцезнаходження в глибині квартири всередині залізобетонного будинку, в підвалі або в тунелі навіть професійними геодезичними приймачами. Так як робоча частота GPS лежить в дециметровому діапазоні радіохвиль, рівень прийому сигналу від супутників може серйозно погіршитися під щільною листям дерев або через дуже великий хмарності. Нормальному прийому сигналів GPS можуть пошкодити перешкоди від багатьох наземних радіоджерел, а також від магнітних бур.

Невисока нахил орбіт GPS (приблизно 55) серйозно погіршує точність в приполярних районах Землі, так як супутники GPS невисоко піднімаються над горизонтом.

Суттєвою особливістю GPS вважається повна залежність умов отримання сигналу від міністерства оборони США.

Тепер [ коли? ] Міністерство оборони США вирішило почати повне оновлення системи GPS. Воно було заплановане досить давно, але почати реалізовувати цей проект вдалося лише зараз. В ході поновлення старі супутники замінять на нові, які розроблені і вироблені компаніями Lockheed Martin і Boeing. Стверджується , Що вони зможуть забезпечувати точність позиціонування з похибкою 0,5 метра.

Реалізація даної програми займе деякий [ яке? ] час. У Міністерстві оборони США стверджують [джерело не вказано 345 днів], що повністю завершити оновлення системи вдасться тільки через 10 років. Кількість супутників змінено не буде, їх як і раніше буде 30: 24 працюючих і 6 резервних.


6. Хронологія

1973 Рішення про розробку супутникової навігаційної системи
1974-1979 Випробування системи
1977 Прийом сигналу від наземної станції, що симулює супутник системи
1978-1985 Запуск одинадцяти супутників першої групи (Block I)
1979 Скорочення фінансування програми. Рішення про запуск 18 супутників замість запланованих 24.
1980 У зв’язку з рішенням згорнути програму використання супутників Vela системи відстеження ядерних вибухів, ці функції було вирішено покласти на супутники GPS. Старт перших супутників, оснащених сенсорами реєстрації ядерних вибухів.
1980-1982 Подальше скорочення фінансування програми
1983 Після загибелі літака компанії Korean Airline, збитого над територією СРСР, прийнято рішення про надання сигналу цивільним службам.
1986 Загибель космічного човника Space Shuttle «Challenger» призупинила розвиток програми, так як останній планувався для виведення на орбіту другої групи супутників. В результаті основним транспортним засобом була обрана ракета-носій «Дельта»
1988 Рішення про розгортання орбітального угрупування в 24 супутника. 18 супутників не в змозі забезпечити безперебійного функціонування системи.
1989 Активація супутників другої групи
1990-1991 Тимчасове відключення SA ( англ. selective availability — Штучно створюваної для неавторизованих користувачів округлення позиціонування до 100 метрів) у зв’язку з війною в Перській затоці і браком військових моделей приймачів. Включення SA 1 червня 1991.
08.12.1993 Повідомлення про первинну готовності системи ( англ. Initial Operational Capability ). В цьому ж році прийнято остаточне рішення про надання сигналу для безкоштовного користування цивільним службам і приватним особам
1994 Супутникове угрупування укомплектована
17.07.1995 Повна готовність системи ( англ. Full Operational Capability )
01.05.2000 Відключення SA для цивільних користувачів, таким чином точність визначення виросла з 100 до 20 метрів
26.06.2004 Підписання спільної заяви щодо забезпечення взаємодоповнюваності і сумісності Galileo і GPS 1
Грудень 2006 Російсько-американські переговори по співпраці в області забезпечення взаємодоповнюваності космічних навігаційних систем ГЛОНАСС і GPS.


Примітки


Література

  • Шебшаевіч В.С., Дмитрієв П.П., Іванцев Н.В. та ін; під ред. Шебшаевіча В.С. Мережеві супутникові радіонавігаційні системи — 2-е изд., Перераб. і доп .. — М .: Радіо і зв’язок, 1993. — 408 с. — ISBN 5-256-00174-4.
  • Козловський Є. Мистецтво позиціонування — www.vokrugsveta.ru/vs/article/2941/ / / Навколо світу. — М .: 2006. — № 12 (2795). — С. 204-280.

Що таке GPS і його різниця з A-GPS, історії навігаційних супутників і приймачів

GPS (Global Positioning System) – глобальна система позиціонування, або, кажучи простіше, віртуальна карта з можливістю дізнатися про своє місцезнаходження. Не варто плутати це поняття з GPRS (General Packet Radio Service) – надбудовою над технологією GSM для пакетної передачі даних, за допомогою якої здійснюється доступ до мобільного Інтернету.

Технологією GPS користуються не тільки автолюбителі і таксисти. Вона також популярна серед любителів помандрувати на природі, рибалок та просто людей, які ведуть активний спосіб життя і постійно ходять/їздять туди-сюди. Якщо комусь потрібно дізнатися, де він знаходиться, де розташована потрібна йому локація, з якою швидкістю він рухаєтеся і як скоро досягне мети, GPS прийде на допомогу.

Причина широкої популярності цієї технології криється в наступному:

  • зона дії покриває всю земну кулю;
  • технологія використовується не тільки в дорогих захищених GPS-трекерах, але і в порівняно дешевих GPS-навігаторах для автомобілів і навіть в смартфонах;
  • за користування GPS не потрібно платити.

Детальніше про GPS

GPS – скорочення від англійського поняття Global Positioning System, яке на українську перекладається як «глобальна система позиціонування». Цей проект був задуманий і реалізований військовим відомством США виключно у військових цілях, але пізніше став широко використовуватися і для цивільних потреб.

Основою системи GPS є 24 навігаційних супутника NAVSTAR, що становлять єдину мережу і розташовані на орбіті Землі таким чином, щоб з будь-якої точки земної кулі можна було отримати доступ як мінімум до 4 супутників.

24 навігаційних супутника NAVSTAR

24 навігаційних супутника NAVSTAR

Працездатність глобальної системи позиціонування контролюється з Землі станціями спостереження, що знаходяться на Гавайських островах, в місті Колорадо-Спрінгс (штат Колорадо), в атолі Кваджалейн і на островах Вознесіння і Дієго-Гарсія. Вся інформація, зібрана цими станціями, записується, а потім передається на командний пункт, який розташований на військовій базі ВПС США «Шрайвер» (Штат Колорадо). Тут проводиться коригування навігаційної інформації і орбіт супутників.

Обчислення координат GPS-трекера відбувається за наступним принципом. Від кожного навігаційного супутника що знаходиться в їх зоні доступу приймача проходить радіосигнал. Затримка проходження цього сигналу вимірюється, і на основі цих вимірів обчислюється відстань до кожного супутника. Місцезнаходження приймача обчислюється на основі вимірювання відстані від нього до всіх доступних супутників (в геодезії цей метод називається тріангуляцією), координати яких відомі і містяться в переданих ними сигналах.

Місцезнаходження приймача обчислюється на основі вимірювання відстані від нього до всіх доступних супутників

Місцезнаходження приймача обчислюється на основі вимірювання відстані від нього до всіх доступних супутників

GPS-приймач здатний не тільки визначати своє місце розташування, а й обчислювати швидкість руху, час, який потрібно витратити, щоб досягти призначеного місця, і показувати напрямок. Але це вже відноситься до можливостями не стільки самої системи GPS, скільки програмного забезпечення навігатора.

Про історію GPS і навігаційних супутники

Ідеєю створення системи супутникової навігації американці загорілися в далеких 1950-х, коли в СРСР був запущений перший штучний супутник Землі. У 1973-му була запущена програма DNSS, яка пізніше була перейменована в Navstar-GPS, а потім – просто в GPS. Перший супутник (тестовий) на орбіту був виведений в 1974 році.

Після виведення на орбіту першого радянського навігаційного супутника ГЛОНАСС (Глобальна навігаційна супутникова система) в 1982 році конгрес США виділив американським військовим кошти, щоб прискорити роботу. Перший робочий супутник GPS був запущений в лютому 1978 року, а функціонувати в повну силу система почала в кінці 1993-го, коли свої місця на орбіті Землі зайняли всі 24 супутника.

Кожен навігаційний супутник важить близько 900-1000 кг, а в довжину з розкритими сонячними батареями досягає 5 метрів. Середній термін служби супутника – 10 років. Після закінчення цього терміну на зміну випрацювавшому свій ресурс супутнику виводиться новий.

Супутник NAVSTAR

Супутник NAVSTAR

Про GPS-приймачі

Швидкість обчислення координат при включенні приймача, його чутливість і точність позиціонування визначаються чіпсетом, яким він оснащений. Чіпсети для GPS-пристроїв виготовляють кілька виробників, але найбільш поширеним є SiRFstarIII від компанії SiRf Technology.

Приймачі з чіпсетом SiRfstarIII відрізняються коротким часом холодного старту (кілька секунд) і можуть приймати сигнали одночасно від 20 супутників. Вони дуже чутливі і дозволяють визначати координати з високою точністю.

У чому різниця між GPS і A-GPS

У списку характеристик одних смартфонів вказується наявність GPS-модуля, інших – A-GPS. Чим же відрізняються ці модулі?

Пристрій зі звичайним GPS-приймачем при холодному старті (коли системою навігації довго не користувалися) супутники може шукати довго – час очікування часом досягає 10 і більше хвилин. Це пояснюється тим, що GPS-приймач шукає супутники, не маючи інформації про їх місцезнаходження.

При використанні A-GPS пристрій відразу ж отримує частину необхідної інформації за допомогою мережі GPRS/3G (трафік не більше 10 КБ). Таким чином, A-GPS являє собою програмну надбудову над GPS-приймачем, яка значно зменшує час пошуку супутників при холодному старті. Крім того, ця надбудова дозволяє збільшити точність визначення місцезнаходження в зонах зі слабким сигналом від супутників.

Є, однак, у A-GPS один невеликий мінус. На відміну від GPS, користуватися якою можна абсолютно безкоштовно, A-GPS доводиться оплачувати відповідно до встановленого вашим провайдером тарифу, оскільки вона споживає інтернет-трафік (хай і незначний).

Супутникова навігація — Вікіпедія

Супутникова система навігації (англ. GNSS — Global Navigation Satellite System) — комплексна електронно-технічна система, що складається з сукупності наземного та космічного обладнання та призначена для позиціонування в просторі (місцезнаходження в географічній системі координат) і в часі, а також визначення параметрів руху (швидкості, напрямку та ін.) для наземних, водних та повітряних об’єктів.

Загальні елементи супутникової системи навігації:

  • Орбітальна група, що складається з декількох (від 2 до 30) штучних супутників Землі, які випромінюють спеціальні радіосигнали;
  • Наземна система керування й контролю, що містить блоки вимірювання поточного положення супутників і передачі на них отриманих даних для корегування інформації про їх орбіти;
  • Приймальне клієнтське обладнання (геодезичні, картографічні або навігаційні GNSS-приймачі), що використовуються для визначення координат;
  • Опціонально: наземна система радіомаяків, що дозволяє значно підвищити точність визначення координат;
  • Опціонально: інформаційна радіосистема для передачі користувачам поправок, які також відчутно поліпшують позиціонування.

Принцип дії супутникових систем навігації заснований на вимірюванні відстані від антени на об’єкті, географічні координати якого необхідно отримати, до супутників, місцезнаходження яких у будь-який момент відоме з великою точністю. Таблиця положень усіх супутників (так званий «альманах») має бути в кожному приймачі супутникового сигналу до початку вимірювань. Як правило, приймач зберігає альманах у пам’яті з часу останнього вимикання і, якщо він не застарів, миттєво використовує його. Кожний супутник передає в своєму сигналі весь альманах. Таким способом, знаючи відстані до декількох супутників системи, за допомогою звичайних геометричних побудов на основі альманаху можна вирахувати положення об’єкта в просторі.

Метод вимірювання відстані від супутника до антени приймача базується на визначеності швидкості поширення радіохвиль. Для реалізації можливості вимірювання часу радіосигналу, що поширюється, кожний супутник навігаційної системи випромінює сигнали точного часу, використовуючи системну синхронізацію. При роботі супутникового приймача його годинник синхронізується з системним часом і при подальшому прийманні сигналів обчислюється затримка між часом випромінювання, що міститься в самому сигналі, і часом приймання сигналу. Маючи цю інформацію, навігаційний приймач вираховує координати антени. Вся решта параметрів руху (швидкість, курс, пройдена відстань) обчислюється на основі вимірювання часу, який об’єкт витратив на переміщення між двома або більше точками з координатами, визначеними попередніми обчисленнями.

Зараз працюють або готуються до розгортання такі системи супутникової навігації:

GPS[ред. | ред. код]

(Також відома під попередньою назвою «NAVSTAR»). Належить міністерству оборони США. Цей факт, на думку більшості держав, є її головним недоліком. Пристрої, що підтримують навігацію через GPS, є найпоширенішими в світі.

ГЛОНАСС[ред. | ред. код]

Належить міністерству оборони РФ. Система, за заявами розробників наземного обладнання, буде мати декілька технічних переваг порівняно з GPS. Після 1996 року супутникове угрупування зменшувалося, і до 2002 року система практично повністю занепала. Була повністю поновлена лише в кінці 2011 року. Відзначається малою розповсюдженістю клієнтського обладнання. До 2025 року передбачена глибока її модернізація.

Galileo[ред. | ред. код]

Європейська система, що перебуває на етапі створення супутникового угрупування, яке планується повністю розгорнути до 2020 року.

15 грудня 2016 року система Galileo розпочала свою роботу[1].

Бейдоу[ред. | ред. код]

Розгорнута Китаєм підсистема GNSS, призначена для використання тільки у цій країні. Особливість — невелика кількість супутників, що перебувають на геостаціонарній орбіті.

На 28 грудня 2012 року виведено на орбіту Землі 16 навігаційних супутників, 11 з яких використовується за призначенням.

Згідно з планами, до 2012 року вона мала покривати Азіатсько-Тихоокеанський регіон, а до 2020 року, коли кількість супутників буде збільшено до 35, система «Бейдоу» зможе працювати як глобальна. Реалізація цієї програми почалася 2000 року. Перший супутник вийшов на орбіту в 2007-му.

IRNSS[ред. | ред. код]

Індійська навігаційна супутникова система (в стані розробки). Пропонується для використання лише в цій країні. Перший супутник був запущений в 2008 році.

QZSS[ред. | ред. код]

Первісно японська QZSS була задумана у 2002 р. як комерційна система з набором послуг для мобільного зв’язку, мовлення й широкого використання для навігації в Японії та сусідніх районах Південно-Східної Азії. Перший запуск супутника для QZSS був запланований на 2008 р. В березні 2006 японський уряд оголосив, що перший супутник не буде призначений для комерційного використання й буде запущений цілком за бюджетні кошти для відпрацювання прийнятих рішень в інтересах забезпечення навігаційних завдань. Тільки після успішного закінчення іспитів першого супутника почнеться черговий етап і наступні супутники будуть повністю забезпечувати запланований раніше обсяг послуг.

В березні 2012 року мережа референтніх станцій, що складає наземний компонент навігаційної системи GNSS, запрацювала і в Україні[2].

Чим відрізняється gPS від A-GPS 2020

Різниця між GPS і A-GPS

Одна з двох найбільших глобальних систем позиціонування через супутник — GPS — може бути задіяна в стандартному форматі або ж у вигляді сервісу A- GPS. У чому основні особливості цих технологій?

Зміст статті

  • Факти про GPS
  • Факти про A-GPS
  • Порівняння
  • Таблиця

Факти про GPS

Система GPS призначена для визначення географічних координат об’єкту, на якому розміщені приймач, навігатор або інший пристрій, здатне приймати сигнали GPS з супутника. Дана система передбачає використання стандарту WGS 84, що дозволяє в тривимірному вимірюванні визначати координати об’єкта на поверхні Землі з точністю до 2 см. Крім того, навігація по технології GPS дозволяє також вимірювати швидкість переміщення приймача або аналогічного йому девайса по поверхні Землі.

до змісту ↑

Факти про A-GPS

Технологія A-GPS доповнює стандарт GPS відразу в декількох аспектах. В першу чергу — в частині прискорення роботи використовуваних в навігації приймачів. Справа в тому, що визначення координат тільки через супутники передбачає значне навантаження на апаратні ресурси даного пристрою. Але якщо дати приймачу можливість задіяти допоміжні джерела визначення свого місця розташування (ті, що застосовуються в інфраструктурі A-GPS), то він буде працювати помітно швидше.

GPS-навігатор, що підтримує технологію A-GPS, завантажується значно швидше тих девайсів, що не сумісні з відповідним стандартом.Крім того, A-GPS дозволяє відчутно поліпшити стабільність безперервного відстеження координат приймача: сигнал із супутника не завжди стійкий (особливо в умовах міста), і залучення допоміжних каналів визначення місця розташування навігатора в цьому сенсі може стати критичною умовою виконання приймачем своїх призначених для користувача функцій.

Які конкретно допоміжні канали для визначення координат навігатора задіюються при використанні технології A-GPS? Як правило, це мобільний інтернет — за технологією 3G або 4G. У ряді випадків підійде зв’язок і через Wi-Fi.

Якщо 3G, 4G або Wi-Fi-канали недоступні, то визначення координат може здійснюватися через базові станції стільникових операторів. Правда, такий мет

GPS як працює? Принципи роботи GPS-навігатора

Сьогодні ми поговоримо про те, що таке GPS, якпрацює ця система. Приділимо увагу розвитку даної технології, її функціональних особливостей. Також обговоримо, яку роль в роботі системи відіграють інтерактивні карти.

Історія появи GPS

Історія появи глобальної системипозиціонування, або визначення координат, почалася в США ще в далеких 50-х роках під час запуску першого радянського супутника в космос. Бригада американських вчених, які стежили за запуском, помітила, що при віддаленні супутник рівномірно змінює свою частоту сигналу. Після глибокого аналізу даних вони прийшли до висновку, що за допомогою супутника, якщо говорити більш детально, то його розташування і видаваного сигналу, можна точно визначити знаходження і швидкість пересування людини на землі, як і навпаки, швидкість і знаходження супутника на орбіті при визначенні точних координат людини. До кінця сімдесятих років Міноборони США запустило систему GPS в своїх цілях, а ще через кілька років вона стала доступна для цивільного застосування. Система GPS як працює зараз? Точно так, як і працювала в той час, за тими ж принципами і основам.

мережа супутників

Понад двадцять чотирьох супутників, що знаходяться нанавколоземній орбіті, передають радіосигнали прив’язки. Кількість супутників варіюється, але на орбіті завжди знаходиться потрібне їх число для забезпечення безперебійної роботи, плюс деякі з них є в запасі, щоб в разі поломки перших прийняти їх функції на себе. Так як термін служби кожного з них приблизно близько 10 років, проводиться запуск нових, модернізованих версій. Обертання супутників відбувається по шести орбітах навколо Землі на висоті менш 20 тисяч км, воно утворює взаємопов’язану мережу, якою управляють станції GPS. Знаходяться останні на тропічних островах і пов’язані з основним координаційним центром в США.

Як працює GPS-навігатор?

Завдяки цій мережі можна дізнатися місцезнаходженняза допомогою обчислення затримки проходження сигналу від супутників, і за допомогою цієї інформації визначити координати. Система GPS як працює зараз? Як і будь-яка мережа навігації в просторі — вона абсолютно безкоштовна. Вона з високою ефективністю працює при будь-яких погодних умовах і в будь-який час доби. Єдина покупка, яка повинна у вас бути, це сам GPS-навігатор або пристрій, який підтримує функції GPS. Власне, принцип роботи навігатора будується на давно використовуваної простою схемою навігації: якщо точно знаєте місце, де знаходиться маркерний об’єкт, найбільш підходящий на роль орієнтиру, і відстань від нього до вас, намалюйте коло, на якій точкою позначте ваше місце розташування. Якщо радіус кола великий, то замініть її прямою лінією. Проведіть кілька таких смуг від можливого вашого розташування в сторону маркерів, точка перетину прямих позначить ваші к

GPS як працює? Принципи роботи GPS-навігатора

Toggle navigation

AJESHASHOK

  • Контакти

Популярне

фінанси

облік МПЗ

бізнес

види Угод

Автомобілі

УАЗ-469

хобі

куля орігамі

бізнес

склад грунту

бізнес

Ринок збуту

їжа та напої

Салат з грибами

бізнес

Темп зростання

бізнес

види ринків

Духовний розвиток

Камінь султаном: магічні властивості

Мистецтво та розваги

Кріс Норман: біографія, особисте життя, фото

Духовний розвиток

Значення тату «трикутник»: глибокий сенс в маленькій картинці

фінанси

Фінансовий облік

GPS. Прошлое, настоящее и будущее глазами обывателя / Habr

Введение

В настоящее время, когда современные телефоны стали в десятки раз мощнее первых суперкомпьютеров, когда появились первые iPhone, iPad и множество устройств на Android мы получили новую идеологию применения этих ресурсов. Карманные гаджеты теперь не просто уменьшенные до размеров ладони компьютеры, а инструменты, позволяющие пользователю при помощи одного пальца управлять целыми сферами его жизни – всеми сферами, в которые проник Интернет: общением, развлечениями, путешествиями, поиском информации…
Список можно продолжать до бесконечности. Во многом вплетению Интернета в нашу жизнь поспособствовала GPS-навигация. Теперь, когда почти у каждого в кармане лежит GPS-приемник, множество сервисов получило возможность улучшить нашу жизнь. Однако рассмотрим сначала историю происхождения GPS.

1. История появления и развития навигационной технологии

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).

Таблица 1- Хронология развития GPS

Дата Событие
1973 Решение о разработке спутниковой навигационной системы
1974—1979 Испытание системы
1977 Прием сигнала от наземной станции, симулирующей спутник системы
1978—1985 Запуск одиннадцати спутников первой группы (Block I)
1979 Сокращение финансирования программы. Решение о запуске 18 спутников вместо запланированных 24
1980 В связи с решением свернуть программу использования спутников Vela системы отслеживания ядерных взрывов, эти функции было решено возложить на спутники GPS. Старт первых спутников, оснащенных сенсорами регистрации ядерных взрывов
1980—1982 Дальнейшее сокращение финансирования программы
1983 После гибели самолета компании Korean Airline, сбитого над территорией СССР, принято решение о предоставлении сигнала гражданским службам
1986 Гибель космического челнока Space Shuttle «Challenger» приостановила развитие программы, так как последний планировался для вывода на орбиту второй группы спутников. В результате основным транспортным средством была выбрана ракета-носитель «Дельта»
1988 Решение о развертывании орбитальной группировки в 24 спутника. 18 спутников не в состоянии обеспечить бесперебойного функционирования системы
1989 Активация спутников второй группы
1990—1991 Временное отключение SA (англ. selective availability — искусственно создаваемой для неавторизированных пользователей округления определения местоположения до 100 метров) в связи с войной в Персидском заливе и нехваткой военных моделей приемников. Включение SA 1 Июня 1991 года
8.12.1993 Сообщение о первичной готовности системы. В этом же году принято окончательное решение о предоставлении сигнала для бесплатного пользования гражданским службам и частным лицам
1994 Спутниковая группировка укомплектована
17.07.1995 Полная готовность системы
1.05.2000 Отключение SA для гражданских пользователей, таким образом, точность определения выросла со 100 до 20 метров
26.06.2004 Подписание совместного заявления по обеспечению взаимодополняемости и совместимости Galileo и GPS
Декабрь 2006 Российско-американские переговоры по сотрудничеству в области обеспечения взаимодополняемости космических навигационных систем ГЛОНАСС и GPS

2. GPS сегодня

2.1. GPS – игры

Революцию геотаргетинговых сервисов, то есть построенных вокруг определения местоположения чего-либо (пользователя или точки на карте), можно было предсказать еще до появления новомодных смартфонов. Люди начали сходить с ума по GPS‑навигации сразу же, как только она получила распространение. 1 мая 2000 года пресс-служба Белого Дома объявила о том, что прекращено преднамеренное ухудшение точности гражданских приемников системы GPS, а уже 3 мая один из фанатов GPS Дейв Улмер решил проверить точность навигации. Он назвал эту идею «большой американской охотой на тайник при помощи GPS» и через Интернет сообщил о ней другим пользователям. Замысел был очень прост: где-то в лесу прячется контейнер, и регистрируются его географические координаты. Другие игроки должны найти «клад» при помощи своих GPS‑приемников. Правило для нашедшего: возьми какие-то вещи, оставь что-то свое. Улмер поместил собственный контейнер (черное ведро) недалеко от Портленда. Вместе с журналом, где участники могли отметить свое посещение, и карандашом он оставил небольшие подарки: видеокассеты, книги, диски и рогатку. В течение трех дней тайник был найден двумя игроками, которые прочитали о нем в сети. Другие энтузиасты начали размещать собственные тайники и публиковать их координаты, поддержав начинание. Как и многие другие идеи в Интернете, новая игра очень быстро завоевала популярность и со временем получила новое название – геокэшинг. Сайт Geocaching.com по сей день остается популярным ресурсом для геокэшеров всего мира, а в России действует ресурс geocaching.su. Российский вариант немного отличается от западного: тайники в отечественной версии игры рекомендуется создавать в местах, которые имеют историческое, культурное или природное значение [1].

2.2. GPS-метки

На основе геокэшинга были реализованы идеи GPS меток. Сервис foursquare предлагает пользователям отмечать на карте интересные места, бары, кафе, театры, в прочем, все, что может заинтересовать других. Благодаря этому сервису гораздо проще найти бар, где недавно отметился твой друг, нежели прибегать к Интернет-поиску. Однако и у foursquare есть не менее успешные аналоги, как русские – AlterGeo, так и зарубежные – Gowalla. Так же подобные сервисы развиваются и внутри социальных сетей: в Facebook – Places, в ВКонтакте – места, позволяющие отметиться в каком-либо месте и отметить друзей, которые находятся рядом с тобой. Можно предположить, что «Места» будут пронизывать почти весь мир.

2.3. Виртуальная реальность

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).

Однако это всего лишь браузер, а не навигатор, то есть о точке можно знать только расстояние, разделяющее вас, а вот как до нее пройти и что между вами находится, узнать не получится.

Интересное приложение выпустил сайт «Вокруг света». Оно способно определять местоположение и автоматически начинает рассказ о ближайшей достопримечательности. Радует и то, что присутствует ручной режим и, в случае ошибки GPS, можно выбрать интересующий объект вручную.

2.4. GPS – карты

Конечно же, нельзя не упомянуть о главных потребителях данной технологии – о мобильных картах. Google Maps, предустановленные в каждом приличном смартфоне, и «Яндекс. Карты», располагающие более точной на сегодня картой России, сражаются за наш рынок, то и дело добавляя новые функции и сервисы, становясь качественнее и сложнее. Трехмерный вид и быстрая векторная карта у Google против более грамотной навигации и более точной растровой карты у «Яндекса». Безусловное лидерство в отображении загруженности дорог и автомобильной маршрутизации, а также едва не ставшие «геотаргетинговым twitter’ом» пользовательские комментарии на карте у «Яндекса» против недавно запустившегося режима полноценного автомобильного навигатора у Google. Более грамотный поиск по русскоязычным названиям у «Яндекса» против пешеходной маршрутизации с учетом общественного транспорта у Google. Выбирать можно бесконечно, но в итоге у каждого пользователя стоят обе карты. Стоит «Яндексу» выпустить автомобильный навигатор внутри карт, аналогичный Google, и это навсегда изменит рынок GPS-навигации, дав нам на выбор два бесплатных, оперативно обновляющихся и компактных навигатора. А это сделает привычные GPS навигаторы архаизмом [1].

3. Кому это нужно?

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].

Заключение

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.

Список используемой литературы

1. Банин, Д. На карту поставлено все / Д. Банин, Р. Китаев // Испытатель. — 2011. — № 3. — С. 21-25.
2. История создания систем спутниковой навигации [Электронный ресурс] / Неизвестный автор // Как работает система GPS. — 2009. — Режим доступа: www.glonax.ru/history-gps.html
3. Козловский, Е. Искусство позиционирования / Е. Козловский // Вокруг света. — М.: 2006. — № 12. — С. 204-280.
4. Сетевые спутниковые радионавигационные / В. Шебшаевич [и др.]. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1993. — 408 с.: ил.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *