navegación gps qué. GPS en un smartphone: ¿qué es y cómo funciona? ¿Cuándo reemplazará la "góndola voladora" a un avión regular?

Esta es una computadora y un receptor encerrados en un estuche común. El receptor recibe señales de los satélites en órbita y la computadora, a su vez, decodifica estas señales e indica la ubicación del receptor. GPS fue lanzado en 1977. Fue lanzado por los desarrolladores del programa en sí: los estadounidenses. El sistema GPS fue utilizado hasta 1983 solo por militares, y luego estuvo disponible para uso de la gente común.

Muchos propietarios de navegadores GPS han notado que en lugares donde hay una gran cantidad de estructuras y edificios altos, el dispositivo busca satélites durante bastante tiempo. La solución a este problema fue el sistema A-GPS.

Considere qué es A-GPS y cuándo se necesita.

Dado que este sistema es bastante joven (su debut fue en 2001), la pregunta de qué es A-GPS es relevante en la actualidad. Al igual que el GPS, se desarrolló en los EE. UU. A-GPS es un sistema que acelera el trabajo del receptor GPS en la determinación de la posición. Este sistema utiliza la señal que emana de las torres celulares, respectivamente, cuanto mayor sea la visibilidad del dispositivo de estas torres, mayor será la precisión en la determinación de la distancia. Con cada búsqueda inicial de satélites, A-GPS proporciona al navegador la ubicación de los satélites más cercanos a través de servidores especiales. Aprender qué es A-GPS , queda claro que con su ayuda, el trabajo del navegador GPS será mucho más eficiente. De hecho, gracias al trabajo conjunto de dos dispositivos, la determinación de la ubicación se acelera en ocasiones.

Una vez que haya decidido qué son A-GPS y navegador GPS, debe prestar atención al rastreador GPS. Este dispositivo está diseñado para monitorear el movimiento de un objeto vía satélite, en el que se "instala" este pequeño dispositivo electrónico. Un rastreador GPS es un tipo de "error" que se puede ocultar fácilmente, por ejemplo, en un automóvil y, por lo tanto, rastrear todos los movimientos posteriores de este objeto.

Básicamente, un rastreador GPS incluye 2 dispositivos: un receptor GPS y un módem GSM. Con la ayuda, tiene la capacidad de determinar las coordenadas de movimiento y velocidad, y luego transmitir estos datos al observador a través del canal GPRS (a través de comunicación celular).

Habiendo aprendido todo sobre los navegadores de nuestro artículo, puede comprar este dispositivo de manera segura, porque en una ciudad moderna, especialmente si es simplemente imposible prescindir de esta tecnología.

Como suele ser el caso con los proyectos de alta tecnología, los iniciadores del desarrollo y la implementación del GPS (Global Positioning System - sistema de posicionamiento global) fueron los militares. El proyecto de red satelital para determinar coordenadas en tiempo real en cualquier parte del mundo se denominó Navstar (Sistema de navegación con sincronización y sincronización - sistema de navegación para determinar tiempo y rango), mientras que la abreviatura GPS apareció más tarde, cuando el sistema comenzó a usarse no solo en defensa, sino también para fines civiles.

Los primeros pasos para el despliegue de la red de navegación se dieron a mediados de los años setenta, mientras que la operación comercial del sistema en su forma actual comenzó en 1995. Actualmente, 28 satélites están en funcionamiento, distribuidos uniformemente en órbitas con una altitud de 20 350 km (24 satélites son suficientes para un funcionamiento completo).

Adelantándome un poco, diré que un momento verdaderamente clave en la historia del GPS fue la decisión del presidente de los Estados Unidos de cancelar el llamado régimen de acceso selectivo (SA - disponibilidad selectiva) a partir del 1 de mayo de 2000, un error introducido artificialmente. en señales satelitales para el funcionamiento inexacto de los receptores GPS civiles. ¡De ahora en adelante, el terminal amateur puede determinar las coordenadas con una precisión de varios metros (anteriormente, el error era de decenas de metros)! La Figura 1 muestra errores en la navegación antes y después de deshabilitar el modo de acceso selectivo (datos).

Tratemos de entender en términos generales cómo funciona el sistema de posicionamiento global y luego toquemos una serie de aspectos del usuario. La consideración comenzará con el principio de determinar el rango, que subyace en la operación del sistema de navegación espacial.

Algoritmo para medir la distancia desde el punto de observación hasta el satélite.

El alcance se basa en el cálculo de la distancia desde el tiempo de retardo de la propagación de una señal de radio desde un satélite hasta un receptor. Si conoce el tiempo de propagación de una señal de radio, entonces es fácil calcular la ruta que ha recorrido simplemente multiplicando el tiempo por la velocidad de la luz.

Cada satélite del sistema GPS genera continuamente ondas de radio de dos frecuencias - L1=1575.42MHz y L2=1227.60MHz. La potencia del transmisor es de 50 y 8 vatios, respectivamente. La señal de navegación es un código PRN con clave de cambio de fase (código de número pseudoaleatorio). El PRN es de dos tipos: el primero, el código C/A (código de adquisición gruesa - código grueso) se usa en receptores civiles, el segundo código P (código de precisión - código exacto), se usa con fines militares, y también, en ocasiones, para la resolución de problemas de geodesia y cartografía. La frecuencia L1 se modula con C/A y código P, la frecuencia L2 existe solo para transmitir el código P. Además de los descritos, también hay un código Y, que es un código P encriptado (en tiempos de guerra, el sistema de encriptación puede cambiar).

El período de repetición del código es bastante grande (por ejemplo, para un código P es de 267 días). Cada receptor GPS tiene su propio oscilador, operando a la misma frecuencia y modulando la señal de acuerdo a la misma ley que el oscilador del satélite. Así, a partir del tiempo de retardo entre las mismas secciones del código recibidas del satélite y generadas de forma independiente, es posible calcular el tiempo de propagación de la señal y, en consecuencia, la distancia al satélite.

Una de las principales dificultades técnicas del método descrito anteriormente es la sincronización de relojes en el satélite y en el receptor. Incluso un pequeño error según los estándares ordinarios puede conducir a un gran error al determinar la distancia. Cada satélite lleva a bordo un reloj atómico de alta precisión. Está claro que es imposible instalar tal cosa en cada receptor. Por lo tanto, para corregir errores en la determinación de las coordenadas debido a los errores del reloj integrado en el receptor, se usa cierta redundancia en los datos necesarios para vincularlos sin ambigüedades al terreno (más sobre esto más adelante).

Además de las propias señales de navegación, el satélite transmite continuamente varios tipos de información de servicio. El receptor recibe, por ejemplo, efemérides (datos precisos de la órbita del satélite), una previsión del retraso de propagación de una señal de radio en la ionosfera (ya que la velocidad de la luz cambia al atravesar distintas capas de la atmósfera), así como información sobre el rendimiento del satélite (el llamado "almanaque", que contiene actualizaciones cada 12,5 minutos de información sobre el estado y las órbitas de todos los satélites). Estos datos se transmiten a 50 bit/s en las frecuencias L1 o L2.

Principios generales para la determinación de coordenadas mediante GPS.

La base de la idea de determinar las coordenadas de un receptor GPS es calcular la distancia de este a varios satélites, cuya ubicación se considera conocida (estos datos están contenidos en el almanaque recibido del satélite). En geodesia, el método de calcular la posición de un objeto midiendo su distancia desde puntos con coordenadas dadas se llama trilateración. Figura 2.

Si se conoce la distancia A a un satélite, entonces no se pueden determinar las coordenadas del receptor (se puede ubicar en cualquier punto de la esfera con radio A, descrita alrededor del satélite). Sea conocida la distancia B del receptor al segundo satélite. En este caso, la determinación de las coordenadas tampoco es posible: el objeto está en algún lugar de un círculo (que se muestra en azul en la Fig. 2), que es la intersección de dos esferas. La distancia C al tercer satélite reduce la incertidumbre en las coordenadas a dos puntos (indicados por dos puntos azules en negrita en la Fig. 2). Esto ya es suficiente para determinar sin ambigüedades las coordenadas: el hecho es que de las dos posibles ubicaciones del receptor, solo una está ubicada en la superficie de la Tierra (o muy cerca de ella), y la segunda, falsa, resulta estar en lo profundo de la Tierra o muy alto sobre su superficie. Así, teóricamente, para la navegación en tres dimensiones basta con conocer las distancias del receptor a tres satélites.

Sin embargo, la vida no es tan simple. Las consideraciones anteriores se hicieron para el caso en que las distancias desde el punto de observación hasta los satélites se conocen con absoluta precisión. Eso sí, por muy sofisticados que sean los ingenieros, siempre se produce algún error (al menos según la imprecisa sincronización de los relojes del receptor y del satélite indicada en el apartado anterior, la dependencia de la velocidad de la luz con el estado de la atmósfera, etc. .). Por lo tanto, para determinar las coordenadas tridimensionales del receptor, no están involucrados tres, sino al menos cuatro satélites.

Habiendo recibido una señal de cuatro (o más) satélites, el receptor busca el punto de intersección de las esferas correspondientes. Si no existe tal punto, el procesador receptor comienza a corregir su reloj por aproximaciones sucesivas hasta lograr la intersección de todas las esferas en un punto.

Cabe señalar que la precisión en la determinación de las coordenadas está asociada no solo con un cálculo preciso de la distancia del receptor a los satélites, sino también con la magnitud del error al establecer la ubicación de los propios satélites. Para el control de las órbitas y coordenadas de los satélites, existen cuatro estaciones terrestres de seguimiento, sistemas de comunicaciones y un centro de control controlado por el Departamento de Defensa de EE.UU. Las estaciones de rastreo monitorean constantemente todos los satélites en el sistema y transmiten datos sobre sus órbitas al centro de control, donde se calculan los elementos de trayectoria refinados y las correcciones del reloj del satélite. Estos parámetros se ingresan en el almanaque y se transmiten a los satélites que, a su vez, envían esta información a todos los receptores operativos.

Además de los enumerados, hay muchos sistemas especiales que aumentan la precisión de la navegación; por ejemplo, los esquemas especiales de procesamiento de señales reducen los errores por interferencia (interacción de una señal de satélite directa con una reflejada, por ejemplo, de edificios). No profundizaremos en las características del funcionamiento de estos dispositivos, para no complicar innecesariamente el texto.

Después de la abolición del modo de acceso selectivo descrito anteriormente, los receptores civiles están "atados al terreno" con un error de 3 a 5 metros (la altura se determina con una precisión de unos 10 metros). Las cifras anteriores corresponden a la recepción simultánea de una señal de 6-8 satélites (la mayoría de los dispositivos modernos tienen un receptor de 12 canales que le permite procesar simultáneamente la información de 12 satélites).

Reducir cualitativamente el error (hasta varios centímetros) en la medición de coordenadas permite el modo de la llamada corrección diferencial (DGPS - GPS diferencial). El modo diferencial consiste en el uso de dos receptores: uno está fijo en un punto con coordenadas conocidas y se denomina "base", y el segundo, como antes, es móvil. Los datos recibidos por el receptor base se utilizan para corregir la información recopilada por el móvil. La corrección se puede llevar a cabo tanto en tiempo real como con procesamiento de datos "fuera de línea", por ejemplo, en una computadora.

Por lo general, el receptor base es un receptor profesional propiedad de una empresa de navegación o topografía. Por ejemplo, en febrero de 1998, cerca de San Petersburgo, NavGeoCom instaló la primera estación terrestre GPS diferencial de Rusia. La potencia del transmisor de la estación es de 100 vatios (frecuencia 298,5 kHz), lo que permite utilizar DGPS a una distancia de hasta 300 km de la estación por mar y hasta 150 km por tierra. Además de los receptores base terrestres, el sistema de servicio diferencial basado en satélite de OmniStar se puede utilizar para la corrección diferencial de GPS. Los datos para la corrección se transmiten desde varios satélites geoestacionarios de la empresa.

Cabe señalar que los principales clientes de la corrección diferencial son los servicios geodésicos y topográficos: para un usuario privado, DGPS no tiene interés debido al alto costo (el paquete de servicios OmniStar en Europa cuesta más de $ 1,500 por año) y el equipo voluminoso. Y es poco probable que surjan situaciones en la vida cotidiana en las que necesite conocer sus coordenadas geográficas absolutas con un error de 10-30 cm.

Como conclusión de la parte que habla de los aspectos "teóricos" del funcionamiento del GPS, diré que Rusia, en el caso de la navegación espacial, ha seguido su propio camino y está desarrollando su propio GLONASS (Global Navigation Satellite System). Pero debido a la falta de inversiones adecuadas, solo siete satélites están actualmente en órbita de los veinticuatro necesarios para el funcionamiento normal del sistema...

Breves notas subjetivas de un usuario de GPS.

Dio la casualidad de que me enteré de la posibilidad de determinar mi ubicación utilizando un dispositivo portátil del tamaño de un teléfono celular en el año noventa y siete de una revista. Sin embargo, las maravillosas perspectivas dibujadas por los autores del artículo fueron rotas sin piedad por el precio del aparato de navegación mencionado en el texto: ¡casi 400 dólares!

Un año y medio después (en agosto de 1998), el destino me llevó a una pequeña tienda de deportes en la ciudad estadounidense de Boston. Cuál fue mi sorpresa y alegría cuando en una de las ventanas noté accidentalmente varios navegadores diferentes, el más caro de los cuales costaba $ 250 (los modelos simples se ofrecían por $ 99). Por supuesto, ya no podía salir de la tienda sin el dispositivo, así que comencé a torturar a los vendedores sobre las características, ventajas y desventajas de cada modelo. No escuché nada inteligible de ellos (y de ninguna manera porque no sé bien el inglés), así que tuve que resolver todo yo mismo. Y como resultado, como suele suceder, se compró el modelo más avanzado y costoso: Garmin GPS II +, así como un estuche especial para él y un cable para la alimentación del encendedor de cigarrillos del automóvil. La tienda tenía dos accesorios más para mi dispositivo actual: un dispositivo para conectar un navegador al manillar de una bicicleta y un cable para conectarlo a una PC. El último lo di vuelta en mis manos por mucho tiempo, pero, al final, decidí no comprarlo por el considerable precio (poco más de $30). Como resultó más tarde, no compré el cable del todo correctamente, porque toda la interacción del dispositivo con la computadora se reduce a la "crema" en la computadora de la ruta recorrida (y también, creo, las coordenadas en en tiempo real, pero hay ciertas dudas al respecto), y aun así condición de adquirir software de Garmin. Desafortunadamente, no hay posibilidad de cargar mapas en el dispositivo.

No daré una descripción detallada de mi dispositivo, aunque solo sea porque ya ha sido descontinuado (aquellos que quieran familiarizarse con las características técnicas detalladas pueden hacerlo). Solo notaré que el peso del navegador es de 255 gramos, las dimensiones son de 59x127x41 mm. Debido a su sección transversal triangular, el dispositivo es extremadamente estable sobre la mesa o el salpicadero del coche (se incluye velcro para una fijación más fuerte). La alimentación se suministra con cuatro pilas AA (solo duran 24 horas de funcionamiento continuo) o una fuente externa. Intentaré hablaros de las principales características de mi dispositivo, que creo que tienen la gran mayoría de navegadores del mercado.

A primera vista, el GPS II+ puede confundirse con un teléfono móvil lanzado hace un par de años. Con solo mirar de cerca, nota una antena inusualmente gruesa, una pantalla enorme (¡56x38 mm!) Y una pequeña cantidad de teclas para los estándares de los teléfonos.

Cuando se enciende el dispositivo, comienza el proceso de recopilación de información de los satélites y aparece una animación simple (un globo giratorio) en la pantalla. Después de la inicialización inicial (que toma un par de minutos en un lugar abierto), aparece un mapa primitivo del cielo en la pantalla con los números de satélites visibles, y al lado hay un histograma que indica el nivel de señal de cada satélite. Además, se indica el error de navegación (en metros): cuantos más satélites vea el dispositivo, más precisa será la determinación de las coordenadas, por supuesto.

La interfaz GPS II+ se basa en el principio de "pasar" páginas (incluso hay un botón PÁGINA especial para esto). La "página de satélite" se describió anteriormente y, además, hay una "página de navegación", "mapa", "página de retorno", "página de menú" y muchas otras. Cabe señalar que el dispositivo descrito no está rusificado, pero incluso con un conocimiento deficiente del inglés, puede comprender su funcionamiento.

La página de navegación muestra: coordenadas geográficas absolutas, distancia recorrida, velocidades de movimiento instantáneas y promedio, altitud, tiempo de movimiento y, en la parte superior de la pantalla, una brújula electrónica. Debo decir que la altura se determina con un error mucho mayor que dos coordenadas horizontales (incluso hay una nota especial en el manual de usuario sobre este tema), lo que no permite usar el GPS, por ejemplo, para determinar la altura de los parapentes. Pero la velocidad instantánea se calcula con extrema precisión (especialmente para objetos que se mueven rápidamente), lo que hace posible usar el dispositivo para determinar la velocidad de las motos de nieve (cuyos velocímetros tienden a mentir significativamente). Puedo dar un "mal consejo": cuando alquile un automóvil, apague el velocímetro (para que cuente menos kilómetros; después de todo, el pago a menudo es proporcional al kilometraje) y determine la velocidad y la distancia recorrida usando GPS (afortunadamente, puede medir tanto en millas como en kilómetros).

La velocidad promedio está determinada por un algoritmo un tanto extraño: el tiempo de inactividad (cuando la velocidad instantánea es cero) no se tiene en cuenta en los cálculos (en mi opinión, sería más lógico simplemente dividir la distancia recorrida por el tiempo total de viaje , pero los creadores de GPS II+ se guiaron por algunas otras consideraciones).

La distancia recorrida se muestra en el "mapa" (la memoria del dispositivo es suficiente para 800 kilómetros; con un mayor kilometraje, las marcas más antiguas se borran automáticamente), por lo que, si lo desea, puede ver el esquema de sus viajes. La escala del mapa cambia de decenas de metros a cientos de kilómetros, lo que sin duda es muy conveniente. ¡Lo más notable es que en la memoria del dispositivo hay coordenadas de los principales asentamientos de todo el mundo! Los EE. UU., por supuesto, se presentan con más detalle (por ejemplo, todos los distritos de Boston están presentes en el mapa con nombres) que Rusia (aquí se indica la ubicación de solo ciudades como Moscú, Tver, Podolsk, etc.). Imagina, por ejemplo, que vas de Moscú a Brest. Encuentre "Brest" en la memoria del navegador, presione el botón especial "IR A" y la dirección local de su movimiento aparecerá en la pantalla; dirección global a Brest; el número de kilómetros (en línea recta, por supuesto) que faltan hasta el destino; velocidad media y tiempo estimado de llegada. Y así, en cualquier parte del mundo, incluso en la República Checa, incluso en Australia, incluso en Tailandia...

Igualmente útil es la llamada función de retorno. La memoria del dispositivo le permite grabar hasta 500 puntos clave (waypoints). El usuario puede nombrar cada punto a su propia discreción (por ejemplo, DOM, DACHA, etc.), también se proporcionan varios íconos para mostrar información en la pantalla. Al activar la función de regreso al punto (cualquiera de los pregrabados), el propietario del navegador obtiene las mismas opciones que en el caso descrito anteriormente con Brest (es decir, distancia al punto, tiempo estimado de llegada y todo más). Por ejemplo, tuve un caso así. Llegando a Praga en coche y instalándonos en un hotel, mi amigo y yo nos dirigimos al centro de la ciudad. Dejando el auto en el estacionamiento, salimos a caminar. Después de una caminata sin rumbo de tres horas y una cena en un restaurante, nos dimos cuenta de que no recordábamos en absoluto dónde habíamos dejado el coche. Afuera es de noche, estamos en una de las callejuelas de una ciudad desconocida... Afortunadamente, antes de dejar el auto, anoté su ubicación en el navegador. Ahora, presionando un par de botones en el dispositivo, descubrí que el automóvil estaba a 500 metros de nosotros, y después de 15 minutos ya estábamos escuchando música tranquila, dirigiéndonos en automóvil al hotel.

Además de moverse a la marca registrada en línea recta, lo que no siempre es conveniente en las condiciones de la ciudad, Garmin ofrece la función TrackBack: regresar por su propio camino. En términos generales, la curva de movimiento se aproxima mediante una serie de secciones rectas y se colocan marcas en los puntos de ruptura. En cada tramo recto, el navegador guía al usuario a la etiqueta más cercana y, cuando la alcanza, cambia automáticamente a la siguiente etiqueta. Una función extremadamente conveniente cuando conduce un automóvil en un terreno desconocido (la señal de los satélites, por supuesto, no pasa a través de los edificios, por lo tanto, para obtener datos sobre sus coordenadas en condiciones densamente construidas, debe buscar un más o lugar menos abierto).

No profundizaré más en la descripción de las capacidades del dispositivo; créame que, además de las descritas, también tiene muchas lociones agradables y necesarias. Un cambio de orientación de la pantalla vale algo: puede usar el dispositivo tanto en posición horizontal (automóvil) como vertical (peatón) (consulte la Fig. 3).

Uno de los principales encantos del GPS para el usuario, considero la ausencia de pago por el uso del sistema. Compró una vez el dispositivo, ¡y disfrútelo!

Conclusión.

Creo que no es necesario enumerar las áreas de aplicación del sistema de posicionamiento global considerado. ¡Los receptores GPS están integrados en automóviles, teléfonos celulares e incluso relojes de pulsera! Recientemente me encontré con un mensaje sobre el desarrollo de un chip que combina un receptor GPS en miniatura y un módulo GSM: se propone equipar los collares para perros con dispositivos basados ​​en él para que el propietario pueda encontrar fácilmente a un perro perdido a través de una red celular.

Pero en cualquier barril de miel hay una mosca en el ungüento. En este caso, las leyes rusas actúan como esto último. No discutiré en detalle los aspectos legales del uso de navegadores GPS en Rusia (algo sobre esto se puede encontrar), solo señalaré que teóricamente los dispositivos de navegación de alta precisión (que, sin duda, son incluso receptores GPS aficionados) están prohibidos aquí, y sus propietarios están esperando la confiscación del dispositivo y una multa considerable.

Afortunadamente para los usuarios, en Rusia, la severidad de las leyes se compensa con la opcionalidad de su implementación; por ejemplo, una gran cantidad de limusinas con una antena de lavado de receptores GPS en la tapa del maletero circulan por Moscú. Todas las embarcaciones marinas más o menos serias están equipadas con GPS (y toda una generación de navegantes ya ha crecido, teniendo dificultades para navegar en el espacio usando una brújula y otras ayudas de navegación tradicionales). Espero que las autoridades no pongan un palo en las ruedas del progreso técnico y pronto legalicen el uso de los receptores GPS en nuestro país (han cancelado los permisos para los celulares), y también den el visto bueno para desclasificar y replicar mapas detallados del área necesarios para el pleno uso de los sistemas de navegación para automóviles.

Casi todos los teléfonos inteligentes modernos están equipados con un chip GPS. El módulo de navegación también está presente en la mayoría de las tabletas que ejecutan el sistema operativo Android. Sin embargo, no todos los usuarios saben que el chip suele estar desactivado de forma predeterminada. Como resultado, estas personas se sorprenden de que las fotos no estén geoetiquetadas y que Google Now no muestre la ruta a la casa. Afortunadamente, puede activar el GPS en su tableta y teléfono inteligente sin ningún esfuerzo.

¿Por qué necesitas GPS?

Hace décadas, los satélites GPS solo estaban disponibles para los militares. Pero los estadounidenses se dieron cuenta rápidamente de que los chips de navegación, las aplicaciones y los mapas podían generar mucho dinero. Como resultado, la gente común tuvo acceso a la tecnología; solo fue necesario adquirir el dispositivo apropiado. Inicialmente, estos eran navegadores GPS especializados. Y ahora el módulo de navegación ha disminuido considerablemente de tamaño y, por lo tanto, puede integrarse incluso en un teléfono inteligente común.

La señal GPS ayuda a comprender en qué parte del mundo se encuentra ahora. Esto es útil por varias razones:

• La aplicación de navegación te ayudará a no perderte en el bosque;
• Con la navegación, puede navegar incluso en una ciudad desconocida;
• Puede encontrar fácilmente la dirección que necesita;
• Se salva de los atascos de tráfico: el servicio de atascos de tráfico ayuda a evitarlos;
• Varias aplicaciones te muestran restaurantes y centros comerciales cercanos;
• El GPS ayuda a determinar la velocidad del movimiento.

En una palabra, un chip de navegación puede resultar muy útil. Pero tendrás que pagar por su uso. Si decide activar el GPS en Android, prepárese para un mayor consumo de energía. Esto es más notorio en dispositivos más antiguos, donde no hay soporte para la tecnología A-GPS. También en los económicos hay un problema con la recepción de una señal de GPS. El nuestro ayudará a acercarse a su solución.

activación GPS

Pero basta de letras... Veamos cómo habilitar el GPS en un teléfono Android. Esto se hace de manera muy simple:

Paso 1. Vaya al menú del dispositivo y toque el icono " Ajustes».

Paso 2. Aquí seleccione " Ubicación».

Paso 3. Haga clic en " Modo».

Paso 4. Seleccione el modo de ubicación " Según todas las fuentes" o " Por satélites GPS».

En los teléfonos inteligentes que ejecutan versiones más recientes de Android, el GPS se puede habilitar a través del panel de notificaciones. Para hacer esto, simplemente active el botón GPS(puede tener un nombre diferente dependiendo del fabricante). Al presionar prolongadamente este elemento, puede ir a la configuración de ubicación y cambiar otros parámetros. Por ejemplo, habilite el modo de ahorro de energía o alta precisión.

Nota: en teléfonos inteligentes y algunos otros artículos, los nombres de los artículos pueden diferir. Por ejemplo, la sección " Ubicación"puede tener un nombre" Geodatos».

Casi todos los teléfonos modernos ya tienen un módulo receptor GPS incorporado, con el que es posible determinar con precisión su ubicación en el planeta Tierra. Para trabajar y determinar con precisión la ubicación del GPS, no se requieren torres de Internet y redes móviles. El sistema puede funcionar incluso en medio del desierto lejos de la civilización. Sabemos que esto es posible gracias a los satélites, pero ¿cómo funciona exactamente?

La base del sistema GPS son los satélites de navegación que se mueven alrededor de la Tierra en 6 trayectorias orbitales circulares (4 satélites en cada una), a una altitud de 20180 km. Los satélites GPS dan la vuelta a la Tierra en 12 horas, su peso en órbita es de unos 840 kg, sus dimensiones son de 1,52 m de ancho y 5,33 m de largo, incluidos los paneles solares que generan 800 vatios de potencia.

24 satélites proporcionan el 100% de operatividad del sistema de navegación GPS en cualquier parte del mundo. El número máximo posible de satélites que operan simultáneamente en el sistema NAVSTAR está limitado a 37. Casi siempre hay 32 satélites en órbita, 24 principales y 8 de respaldo en caso de falla.

Como se sabe que cada uno de los satélites da dos vueltas alrededor del planeta por día, se hace fácil calcular que la velocidad de su movimiento es de aproximadamente 14.000 km/h. La ubicación misma de los satélites, así como la inclinación de sus órbitas, no es en modo alguno accidental: están ubicados de modo que al menos cuatro satélites puedan verse desde cualquier punto abierto del planeta; este es el número mínimo necesario para determinar la ubicación de un objeto en la Tierra. ¿Por qué exactamente cuatro y cómo funciona?

Para medir alguna distancia muy larga, podemos enviar una señal y medir el tiempo que tarda en llegar al punto deseado o rebotar en él y volver a alcanzarnos (lo principal es saber exactamente la velocidad de la señal). En el segundo caso, habrá que dividir el tiempo por dos, ya que la señal ha recorrido el doble de distancia. Este método se denomina ecolocalización, y el rango de su aplicación es muy amplio: desde el estudio de la forma del fondo marino (aquí la señal son los ultrasonidos) hasta los radares (la señal son las ondas electromagnéticas).

El problema es que al usar este método, debemos saber de antemano dónde se encuentra el receptor. En el caso de un sistema GPS, eres tú quien está parado en la Tierra quien es el receptor de la señal. El satélite no tiene idea de tu ubicación, no sabe dónde estás y nunca lo sabrá, por lo que envía una señal a toda la superficie del planeta debajo de él a la vez. En esta señal codifica información sobre dónde se encuentra, así como a qué hora, según su propio reloj, se envió la señal, y aquí es donde termina su trabajo.

El módulo GPS en sus manos ha recibido las coordenadas del satélite y la información sobre la hora en que se envió la señal. El software de su teléfono multiplica la velocidad de la señal (es decir, la velocidad de la luz) por la diferencia entre la hora en que se recibió y la hora en que se envió, calculando así la distancia a cada satélite. Si el reloj del módulo estuviera perfectamente sincronizado con los relojes de todos los satélites, se necesitarían dos satélites más para determinar la ubicación mediante la llamada triangulación.

Para entender cómo funciona la triangulación, saltemos a dos dimensiones por un segundo. Imagina dos puntos en un plano, ubicados a una distancia conocida entre sí, digamos 5 metros. También sabe que algún punto nuevo está, a su vez, a distancias conocidas de los dos primeros, por ejemplo, 3 y 4 metros, respectivamente. Para encontrar este nuevo punto, puedes dibujar dos círculos con radios de 3 y 4 metros y centrados en el primer y segundo punto, respectivamente. Los dos círculos resultantes se cortan exactamente en dos puntos, uno de los cuales será el deseado.

Volvamos al espacio 3D. Ahora ya necesitamos tres puntos de referencia, que son nuestros satélites, y "dibujaremos" alrededor de ellos no círculos, sino esferas. Las tres esferas a la vez, en el caso general, tendrán dos puntos de intersección, pero uno de ellos está ubicado "por encima" de la ubicación de los satélites, muy alto en el espacio; claramente no lo necesitamos. Pero el segundo es solo su ubicación.

Para medir la ubicación en el espacio, debe saber la hora exacta y tener una herramienta precisa para medirla.

La tarea real se complica por el hecho de que la hora en el reloj de su teléfono no coincide con la de los satélites, y su reloj es varios órdenes de magnitud menos preciso. En términos generales, el tiempo crea varias complejidades adicionales para resolver este problema. Por ejemplo, los satélites están sujetos a los efectos de la distorsión del tiempo relativista y gravitacional. De hecho, la velocidad del reloj, según la teoría de la relatividad, depende, entre otras cosas, de la fuerza de la gravedad en el punto donde se encuentra el reloj, así como de la velocidad de su movimiento.

A una altitud de 20,000 kilómetros sobre la Tierra, la gravedad es bastante débil y los satélites vuelan, como ya hemos descubierto, con bastante rapidez. Debido a la suma de estos efectos, el reloj debe ajustarse un total de 38 milisegundos por día. Si parece que esto no es suficiente, déjame recordarte que una señal electromagnética que se mueve a la velocidad de la luz viajará aproximadamente 11,000 km durante este tiempo, aproximadamente esto y puede haber un error en la determinación de las coordenadas.

El segundo problema es la precisión del propio reloj. A las velocidades de señal indicadas, cada millonésima de segundo medida con un error puede causar grandes errores. Debido a esto, los satélites de formato más antiguo no le permiten determinar la ubicación con mucha precisión y pueden "engañar" hasta 10 metros. Desde 2010, se han lanzado nuevos satélites equipados con relojes atómicos para reemplazar a los antiguos, y su error ha disminuido a 1 metro.

Otra forma de resolver el problema es a través de estaciones especiales de corrección de terreno. Se utilizan en el territorio de algunos países y el principio de su trabajo es el siguiente: tomando datos sobre la ubicación de un objeto, los corrigen y, como resultado, el usuario del dispositivo recibe información más confiable sobre su propia ubicación. .

Cuantas más fuentes de señal, más preciso será el resultado de la medición, por lo que será más fácil navegar con un navegador en una metrópolis que en un desierto.

Sin embargo, los relojes atómicos son voluminosos y costosos, por lo que se necesita otro satélite para resolver el problema del tiempo del receptor. También transmite información sobre su ubicación y el momento en que se envió la señal. Y ahora nuestro espacio se vuelve no tridimensional, sino tetradimensional. Las incógnitas son la latitud, la longitud, la altitud y la hora del receptor en el momento en que se enviaron las señales. Necesitamos determinar la posición en estas cuatro dimensiones, para lo cual, por analogía con los espacios bidimensionales y tridimensionales, necesitamos exactamente cuatro satélites.

Eso sí, en realidad es bueno cuando puedes “captar” una señal de un mayor número de fuentes, y en las grandes ciudades y zonas pobladas no hay problema con esto: puedes ver fácilmente una docena de satélites al mismo tiempo, lo que proporcionar una precisión lo suficientemente alta para uso doméstico.

Sin embargo, la búsqueda inicial de satélites tampoco es una tarea fácil. En dispositivos más antiguos, el dispositivo podría tardar mucho tiempo, hasta varios minutos, en captar y analizar la señal de la cantidad necesaria de objetos espaciales. Luego se llamó "arranque en frío", y para acelerar el proceso, se les ocurrió la idea de obtener datos sobre la ubicación actual de los cuerpos celestes de Internet. Pero al mover el receptor una larga distancia (decenas de kilómetros) o con una inactividad muy larga, el "arranque en frío" tuvo que volver a hacerse. En los dispositivos modernos, el módulo se enciende periódicamente, actualizando la información, por lo que este problema ya no existe.

Por cierto, hasta el año 2000, la precisión para los civiles era artificialmente baja, y se permitía averiguar la ubicación de uno a no menos de 100 metros de la real. Debido a que el GPS fue creado, financiado y respaldado por el Departamento de Defensa de los EE. UU., los militares querían tener cierta ventaja. Con el desarrollo y la introducción cada vez más activa de tecnología en la vida de la población civil, se eliminó esta restricción artificial.

El satélite no recibe datos sobre ningún dispositivo GPS en la superficie de la Tierra y en el espacio aéreo, por lo que el servicio es gratuito. Simplemente no podremos averiguar quién lo usa específicamente. Resulta que la receta para resolver un problema universal cuyo nombre en código es "¿Dónde estoy?" extremadamente simple: comunicación unidireccional y cálculos matemáticos simples.

Hoy en día, el alcance del sistema de posicionamiento global GPS es bastante amplio. Cada vez más, los receptores GPS se integran en teléfonos móviles y comunicadores, automóviles, relojes e incluso collares para perros. La gente se está acostumbrando a una bendición como la navegación GPS, y no pasará mucho tiempo antes de que ya no puedan prescindir de ella. Por eso vale la pena decir algunas palabras sobre las deficiencias del GPS.

Las desventajas de la navegación GPS son que, bajo ciertas condiciones, es posible que la señal no llegue al receptor GPS, por lo que es casi imposible determinar su ubicación exacta en lo profundo de un apartamento dentro de un edificio de hormigón armado, en un sótano o en un túnel.

La frecuencia operativa del GPS está en el rango de ondas de radio de decímetros, por lo que el nivel de recepción de la señal de los satélites puede deteriorarse bajo el denso follaje de los árboles, en áreas con un desarrollo urbano denso o debido a nubes densas, y esto afectará la precisión del posicionamiento.

Las tormentas magnéticas y las fuentes de radio terrestres también pueden interferir con la recepción normal del GPS.

Los mapas diseñados para la navegación GPS se vuelven obsoletos rápidamente y pueden no ser precisos, por lo que debe confiar no solo en los datos del receptor GPS, sino también en sus propios ojos.

Vale la pena señalar especialmente que la operación del sistema de navegación GPS global depende completamente del Departamento de Defensa de los EE. UU. y no se puede estar seguro de que en cualquier momento los EE. UU. no activen la interferencia (SA - disponibilidad selectiva) o incluso que la apaguen por completo. el sector del GPS civil tanto en una región en particular como en términos generales. Ya ha habido precedentes.

El sistema GPS tiene una alternativa menos popular y conocida en forma de sistemas de navegación GLONASS (Rusia) y Galileo (UE), y cada uno de estos sistemas busca generalizarse.