navigare gps ce. GPS într-un smartphone: ce este și cum funcționează? Când va înlocui „Gondola zburătoare” un avion obișnuit

Acesta este un computer și un receptor incluse într-o carcasă comună. Receptorul primește semnale de la sateliții aflați pe orbită, iar computerul, la rândul său, decodifică aceste semnale și indică locația receptorului. GPS a fost lansat în 1977. A fost lansat de dezvoltatorii programului în sine - americanii. Sistemul GPS a fost folosit până în 1983 doar de armată, iar după aceea a devenit disponibil pentru utilizare de către oamenii obișnuiți.

Mulți proprietari de navigatoare GPS au observat că în locurile în care există un număr mare de structuri și clădiri înalte, dispozitivul caută sateliți destul de mult timp. Soluția la această problemă a fost sistemul A-GPS.

Luați în considerare ce este A-GPS și când este necesar.

Având în vedere că acest sistem este destul de tânăr (debutul său a fost în 2001), întrebarea ce este A-GPS este în prezent relevantă. Ca și GPS-ul, a fost dezvoltat în SUA. A-GPS este un sistem care accelerează activitatea receptorului GPS în determinarea poziției. Acest sistem folosește semnalul care emană de la turnurile celulare, respectiv, cu cât vizibilitatea dispozitivului acestor turnuri este mai mare, cu atât precizia determinării distanței este mai mare. La fiecare căutare inițială a sateliților, A-GPS oferă navigatorului locația celor mai apropiați sateliți prin servere speciale. Aflați ce este A-GPS , devine clar că, cu ajutorul lui, munca GPS-navigator va deveni mult mai eficientă. Într-adevăr, datorită lucrului în comun a două dispozitive, determinarea locației este accelerată uneori.

După ce ați decis ce sunt A-GPS și navigatorul GPS, ar trebui să acordați atenție trackerului GPS. Acest dispozitiv este conceput pentru a monitoriza mișcarea obiectului prin satelit, pe care este „instalat” acest mic dispozitiv electronic. Tracker-ul GPS este un fel de „bug” care poate fi ascuns cu ușurință, de exemplu, într-o mașină, și astfel să urmărească toate mișcările ulterioare ale acestui obiect.

Practic, un tracker GPS include 2 dispozitive: un receptor GPS și un modem GSM. Cu ajutorul, el are capacitatea de a determina coordonatele mișcării și vitezei, apoi transmite aceste date observatorului prin canalul GPRS (prin comunicare celulară).

După ce ați învățat totul despre navigatori din articolul nostru, puteți achiziționa în siguranță acest dispozitiv, deoarece într-un oraș modern, mai ales dacă este pur și simplu imposibil să faceți fără această tehnologie.

Așa cum se întâmplă adesea în cazul proiectelor de înaltă tehnologie, inițiatorii dezvoltării și implementării GPS-ului (Global Positioning System - global positioning system) au fost militarii. Proiectul de rețea de satelit pentru determinarea coordonatelor în timp real oriunde în lume s-a numit Navstar (Sistem de navigație cu cronometrare și cronometrare - sistem de navigație pentru determinarea timpului și a distanței), în timp ce abrevierea GPS a apărut mai târziu, când sistemul a început să fie utilizat nu numai în apărare, dar și în scopuri civile.

Primii pași pentru implementarea rețelei de navigație au fost făcuți la mijlocul anilor șaptezeci, în timp ce exploatarea comercială a sistemului în forma sa actuală a început în 1995. În prezent, sunt în funcțiune 28 de sateliți, repartizați uniform pe orbite cu o altitudine de 20.350 km (24 de sateliți sunt suficienți pentru funcționarea completă).

Mergând puțin înainte, voi spune că un moment cu adevărat cheie în istoria GPS-ului a fost decizia președintelui SUA de a anula așa-numitul regim de acces selectiv (SA – disponibilitate selectivă) de la 1 mai 2000 – eroare introdusă artificial. în semnale de satelit pentru funcționarea incorectă a receptoarelor GPS civile. De acum înainte, terminalul de amatori poate determina coordonatele cu o precizie de câțiva metri (anterior, eroarea era de zeci de metri)! Figura 1 prezintă erori de navigare înainte și după dezactivarea modului de acces selectiv (date ).

Să încercăm să înțelegem în termeni generali cum funcționează sistemul de poziționare globală și apoi să atingem o serie de aspecte ale utilizatorului. Luarea în considerare va începe cu principiul determinării intervalului, care stă la baza funcționării sistemului de navigație spațială.

Algoritm pentru măsurarea distanței de la punctul de observare la satelit.

Gama se bazează pe calcularea distanței de la întârzierea în timp a propagării unui semnal radio de la un satelit la un receptor. Dacă cunoașteți timpul de propagare a unui semnal radio, atunci este ușor să calculați calea pe care a parcurs-o prin simpla înmulțire a timpului cu viteza luminii.

Fiecare satelit al sistemului GPS generează continuu unde radio de două frecvențe - L1=1575.42MHz și L2=1227.60MHz. Puterea transmițătorului este de 50, respectiv 8 wați. Semnalul de navigare este un cod PRN (cod pseudonumăr aleatoriu) cu defazare. PRN este de două tipuri: primul, codul C / A (codul de achiziție grosier - codul grosier) este utilizat în receptoarele civile, al doilea cod P (codul de precizie - codul exact), este utilizat în scopuri militare și, de asemenea, uneori, pentru rezolvarea problemelor de geodezie și cartografie. Frecvența L1 este modulată atât cu codul C/A, cât și cu codul P, frecvența L2 există doar pentru transmiterea codului P. Pe lângă cele descrise, există și un cod Y, care este un cod P criptat (în timp de război, sistemul de criptare se poate schimba).

Perioada de repetare a codului este destul de mare (de exemplu, pentru un cod P este de 267 de zile). Fiecare receptor GPS are propriul său oscilator, care funcționează la aceeași frecvență și modulează semnalul după aceeași lege ca și oscilatorul satelitului. Astfel, din timpul de întârziere dintre aceleași secțiuni ale codului primit de la satelit și generat independent, este posibil să se calculeze timpul de propagare a semnalului și, în consecință, distanța până la satelit.

Una dintre principalele dificultăți tehnice ale metodei descrise mai sus este sincronizarea ceasurilor pe satelit și în receptor. Chiar și o mică eroare conform standardelor obișnuite poate duce la o eroare uriașă în determinarea distanței. Fiecare satelit poartă la bord un ceas atomic de înaltă precizie. Este clar că este imposibil să instalezi așa ceva în fiecare receptor. Prin urmare, pentru a corecta erorile de determinare a coordonatelor din cauza erorilor ceasului încorporat în receptor, se utilizează o anumită redundanță a datelor necesare pentru legarea neechivocă la teren (mai multe despre aceasta mai târziu).

Pe lângă semnalele de navigație în sine, satelitul transmite continuu diferite tipuri de informații de serviciu. Receptorul primește, de exemplu, efemeride (date precise pe orbita satelitului), o prognoză a întârzierii de propagare a unui semnal radio în ionosferă (deoarece viteza luminii se modifică la trecerea prin diferite straturi ale atmosferei), precum și informații despre performanța satelitului (așa-numitul „almanah”, care conține actualizări la fiecare 12,5 minute informații despre starea și orbitele tuturor sateliților). Aceste date sunt transmise la 50 biți/s pe frecvențele L1 sau L2.

Principii generale pentru determinarea coordonatelor folosind GPS.

Baza ideii de a determina coordonatele unui receptor GPS este de a calcula distanța de la acesta la mai mulți sateliți, a căror locație este considerată cunoscută (aceste date sunt conținute în almanahul primit de la satelit). În geodezie, metoda de calcul a poziției unui obiect prin măsurarea distanței acestuia față de punctele cu coordonate date se numește trilaterație. Fig2.

Dacă se cunoaște distanța A până la un satelit, atunci coordonatele receptorului nu pot fi determinate (acesta poate fi situat în orice punct al sferei cu raza A, descris în jurul satelitului). Fie cunoscută distanța B a receptorului față de al doilea satelit. În acest caz, determinarea coordonatelor nu este, de asemenea, posibilă - obiectul se află undeva pe un cerc (arată cu albastru în Fig. 2), care este intersecția a două sfere. Distanța C până la al treilea satelit reduce incertitudinea în coordonate la două puncte (indicate prin două puncte albastre îndrăznețe în Fig. 2). Acest lucru este deja suficient pentru a determina fără ambiguitate coordonatele - adevărul este că dintre cele două locații posibile ale receptorului, doar una este situată pe suprafața Pământului (sau în imediata apropiere a acestuia), iar a doua, falsă, se dovedește să fie fie adânc în interiorul Pământului, fie foarte sus deasupra suprafeței acestuia. Astfel, teoretic, pentru navigația tridimensională, este suficientă cunoașterea distanțelor de la receptor la trei sateliți.

Cu toate acestea, viața nu este atât de simplă. Considerațiile de mai sus au fost făcute pentru cazul în care distanțele de la punctul de observare la sateliți sunt cunoscute cu acuratețe absolută. Desigur, oricât de sofisticați sunt inginerii, întotdeauna are loc o eroare (cel puțin în funcție de sincronizarea inexactă a ceasurilor receptorului și satelitului indicată în secțiunea anterioară, dependența vitezei luminii de starea atmosferei etc. .). Prin urmare, pentru a determina coordonatele tridimensionale ale receptorului, nu sunt implicați trei, ci cel puțin patru sateliți.

După ce a primit un semnal de la patru (sau mai mulți) sateliți, receptorul caută punctul de intersecție al sferelor corespunzătoare. Dacă nu există un astfel de punct, procesorul receptor începe să-și corecteze ceasul prin aproximări succesive până când atinge intersecția tuturor sferelor într-un punct.

Trebuie remarcat faptul că acuratețea determinării coordonatelor este asociată nu numai cu un calcul precis al distanței de la receptor la sateliți, ci și cu magnitudinea erorii în setarea locației sateliților înșiși. Pentru a controla orbitele și coordonatele sateliților, există patru stații de urmărire la sol, sisteme de comunicații și un centru de control controlat de Departamentul de Apărare al SUA. Stațiile de urmărire monitorizează în mod constant toți sateliții din sistem și transmit date pe orbitele lor către centrul de control, unde sunt calculate elemente de traiectorie rafinate și corecții ale ceasului satelitului. Acești parametri sunt introduși în almanah și transmiși către sateliți, care, la rândul lor, trimit aceste informații către toți receptorii operaționali.

În plus față de cele enumerate, există o mulțime de sisteme speciale care măresc acuratețea navigației - de exemplu, schemele speciale de procesare a semnalului reduc erorile cauzate de interferențe (interacțiunea unui semnal satelit direct cu unul reflectat, de exemplu, de la clădiri). Nu vom aprofunda în caracteristicile funcționării acestor dispozitive, pentru a nu complica inutil textul.

După desființarea modului de acces selectiv descris mai sus, receptorii civile sunt „legați de teren” cu o eroare de 3-5 metri (înălțimea se determină cu o precizie de aproximativ 10 metri). Cifrele de mai sus corespund recepției simultane a unui semnal de la 6-8 sateliți (majoritatea dispozitivelor moderne au un receptor cu 12 canale care vă permite să procesați simultan informații de la 12 sateliți).

Reducerea calitativă a erorii (până la câțiva centimetri) în măsurarea coordonatelor permite modul așa-numitei corecție diferențială (DGPS - Differential GPS). Modul diferențial constă în utilizarea a două receptoare - unul este fixat într-un punct cu coordonate cunoscute și se numește „bază”, iar al doilea, ca și înainte, este mobil. Datele primite de receptorul de bază sunt folosite pentru a corecta informațiile colectate de rover. Corectarea poate fi efectuată atât în ​​timp real, cât și cu prelucrarea datelor „offline”, de exemplu, pe un computer.

De obicei, receptorul de bază este un receptor profesional deținut de o companie de navigație sau topografie. De exemplu, în februarie 1998, lângă Sankt Petersburg, NavGeoCom a instalat prima stație de sol GPS diferențială din Rusia. Puterea emițătorului stației este de 100 wați (frecvență 298,5 kHz), ceea ce face posibilă utilizarea DGPS la o distanță de până la 300 km de stație pe mare și până la 150 km pe uscat. Pe lângă receptoarele de bază terestre, sistemul de servicii diferențiale bazat pe satelit OmniStar poate fi utilizat pentru corecția diferențială GPS. Datele pentru corectare sunt transmise de la mai mulți sateliți geostaționari ai companiei.

De menționat că principalii clienți ai corecției diferențiale sunt serviciile geodezice și topografice - pentru un utilizator privat DGPS nu prezintă interes din cauza costului ridicat (pachetul de servicii OmniStar în Europa costă mai mult de 1.500 USD pe an) și a echipamentelor voluminoase. Și este puțin probabil ca în viața de zi cu zi să apară situații când trebuie să-ți cunoști coordonatele geografice absolute cu o eroare de 10-30 cm.

În încheierea părții care vorbește despre aspectele „teoretice” ale funcționării GPS-ului, voi spune că Rusia, în cazul navigației spațiale, și-a mers pe drumul său și își dezvoltă propriul GLONASS (Global Navigation Satellite System). Dar, din cauza lipsei investițiilor adecvate, doar șapte sateliți sunt în prezent pe orbită din cei douăzeci și patru necesari pentru funcționarea normală a sistemului...

Scurte note subiective ale unui utilizator de GPS.

S-a întâmplat că, în al nouăzeci și șaptelea an, am aflat de la o revistă posibilitatea de a-mi determina locația folosind un dispozitiv portabil de dimensiunea unui telefon mobil. Cu toate acestea, perspectivele minunate trasate de autorii articolului au fost rupte fără milă de prețul aparatului de navigație menționat în text - aproape 400 de dolari!

Un an și jumătate mai târziu (în august 1998), soarta m-a adus la un mic magazin de sport din orașul american Boston. Care a fost surpriza și bucuria mea când pe una dintre ferestre am observat din greșeală mai multe navigatoare diferite, dintre care cele mai scumpe costau 250 de dolari (modelele simple erau oferite pentru 99 de dolari). Desigur, nu mai puteam părăsi magazinul fără dispozitiv, așa că am început să chinuiesc vânzătorii cu privire la caracteristicile, avantajele și dezavantajele fiecărui model. Nu am auzit nimic inteligibil de la ei (și în niciun caz pentru că nu știu bine engleza), așa că a trebuit să-mi dau seama de totul. Și ca urmare, așa cum se întâmplă adesea, a fost achiziționat cel mai avansat și mai scump model - Garmin GPS II +, precum și o carcasă specială pentru acesta și un cablu pentru alimentare de la priza de brichetă a mașinii. Magazinul mai avea două accesorii pentru dispozitivul meu de acum - un dispozitiv pentru atașarea unui navigator la ghidonul unei biciclete și un cablu pentru conectarea la un PC. Pe ultimul l-am întors de mult în mâini, dar, până la urmă, am decis să nu îl cumpăr din cauza prețului considerabil (puțin peste 30 de dolari). După cum sa dovedit mai târziu, nu am cumpărat cablul corect, deoarece toată interacțiunea dispozitivului cu computerul se reduce la „crema” din computerul rutei parcurse (și, de asemenea, cred, coordonatele din în timp real, dar există anumite îndoieli cu privire la acest lucru), și chiar și atunci condiția achiziționării de software de la Garmin. Din păcate, nu există posibilitatea de a încărca hărți în dispozitiv.

Nu voi oferi o descriere detaliată a dispozitivului meu, fie și doar pentru că a fost deja întrerupt (cei care doresc să se familiarizeze cu caracteristicile tehnice detaliate pot face acest lucru). Voi observa doar ca greutatea navigatorului este de 255 de grame, dimensiunile sunt 59x127x41 mm. Datorită secțiunii transversale triunghiulare, dispozitivul este extrem de stabil pe masă sau pe bordul mașinii (velcro este inclus pentru o fixare mai puternică). Alimentarea este furnizată de la patru baterii AA (aceștia rezistă doar 24 de ore de funcționare continuă) sau de la o sursă externă. Voi încerca să vă povestesc despre principalele caracteristici ale dispozitivului meu, pe care cred că le au marea majoritate a navigatorilor de pe piață.

La prima vedere, GPS II+ poate fi confundat cu un telefon mobil lansat acum câțiva ani. Privind cu atenție, observi o antenă neobișnuit de groasă, un afișaj uriaș (56x38 mm!) și un număr mic de taste conform standardelor telefonice.

Când dispozitivul este pornit, începe procesul de colectare a informațiilor de la sateliți și pe ecran apare o animație simplă (un glob care se rotește). După inițializarea inițială (care durează câteva minute într-un loc deschis), pe afișaj apare o hartă primitivă a cerului cu numărul de sateliți vizibili, iar lângă ea este o histogramă care indică nivelul semnalului de la fiecare satelit. În plus, eroarea de navigare este indicată (în metri) - cu cât dispozitivul vede mai mulți sateliți, cu atât determinarea coordonatelor este mai precisă, desigur.

Interfața GPS II+ este construită pe principiul „întoarcerii” paginilor (există chiar și un buton PAGE special pentru aceasta). „Pagina satelit” a fost descrisă mai sus și, pe lângă aceasta, există o „pagină de navigare”, „hartă”, „pagină de întoarcere”, „pagină de meniu” și o serie de altele. Trebuie remarcat faptul că dispozitivul descris nu este rusificat, dar chiar și cu o cunoaștere slabă a limbii engleze, puteți înțelege funcționarea acestuia.

Pagina de navigare afișează: coordonatele geografice absolute, distanța parcursă, vitezele de mișcare instantanee și medii, altitudinea, timpul de mișcare și, în partea de sus a ecranului, o busolă electronică. Trebuie să spun că înălțimea este determinată cu o eroare mult mai mare decât două coordonate orizontale (există chiar și o notă specială în manualul de utilizare pe acest subiect), care nu permite utilizarea GPS-ului, de exemplu, pentru a determina înălțimea parapantelor. Dar viteza instantanee este calculată extrem de precis (în special pentru obiectele care se mișcă rapid), ceea ce face posibilă utilizarea dispozitivului pentru a determina viteza snowmobilelor (ale căror vitezometre tind să se afle semnificativ). Pot da „sfaturi proaste” - atunci când închiriez o mașină, opriți-i vitezometrul (pentru ca acesta să numere mai puțini kilometri - până la urmă, plata este adesea proporțională cu kilometrajul) și determinați viteza și distanța parcursă folosind GPS (din fericire, este poate măsura atât în ​​mile, cât și în kilometri).

Viteza medie este determinată de un algoritm oarecum ciudat - timpul inactiv (când viteza instantanee este zero) nu este luat în calcul în calcule (în opinia mea, ar fi mai logic să împărțim pur și simplu distanța parcursă la timpul total de călătorie , dar creatorii GPS II + s-au ghidat după alte considerații).

Distanța parcursă este afișată pe „hartă” (memoria aparatului este suficientă pentru 800 de kilometri - cu un kilometraj mai mare, cele mai vechi semne sunt șterse automat), așa că dacă doriți, puteți vedea schema rătăcirilor dumneavoastră. Scara hărții se schimbă de la zeci de metri la sute de kilometri, ceea ce este, fără îndoială, extrem de convenabil. Cel mai remarcabil lucru este că în memoria dispozitivului există coordonatele principalelor așezări ale lumii întregi! SUA, desigur, sunt prezentate mai detaliat (de exemplu, toate zonele din Boston sunt prezente pe hartă cu nume) decât Rusia (localizarea doar a unor orașe precum Moscova, Tver, Podolsk etc. este indicată aici). Imaginați-vă, de exemplu, că vă îndreptați de la Moscova la Brest. Găsiți „Brest” în memoria navigatorului, apăsați butonul special „GO TO”, iar direcția locală a mișcării dvs. apare pe ecran; direcția globală către Brest; numărul de kilometri (în linie dreaptă, desigur) rămași până la destinație; viteza medie și ora estimată de sosire. Și așa oriunde în lume - chiar și în Republica Cehă, chiar și în Australia, chiar și în Thailanda ...

La fel de utilă este așa-numita funcție return. Memoria dispozitivului vă permite să înregistrați până la 500 de puncte cheie (waypoints). Utilizatorul poate denumi fiecare punct la propria discreție (de exemplu, DOM, DACHA etc.), sunt prevăzute și diverse pictograme pentru afișarea informațiilor pe afișaj. Prin activarea funcției de întoarcere la punct (oricare dintre cele preînregistrate), proprietarul navigatorului primește aceleași opțiuni ca în cazul descris mai sus cu Brest (adică distanța până la punct, ora estimată de sosire și toate altfel). De exemplu, am avut un astfel de caz. Ajunși la Praga cu mașina și instalându-ne într-un hotel, eu și prietenul meu am mers în centrul orașului. Lăsând mașina în parcare, ne-am dus la plimbare. După o plimbare fără scop de trei ore și o cină la un restaurant, ne-am dat seama că nu ne amintim unde am lăsat mașina. Afară e noapte, suntem pe una dintre străduțele unui oraș necunoscut... Din fericire, înainte de a părăsi mașina, am notat locația acesteia în navigator. Acum, apăsând câteva butoane de pe dispozitiv, am aflat că mașina se afla la 500 de metri de noi, iar după 15 minute deja ascultam muzică liniștită, îndreptându-ne cu mașina spre hotel.

Pe lângă trecerea la marcajul înregistrat în linie dreaptă, ceea ce nu este întotdeauna convenabil în condiții de oraș, Garmin oferă funcția TrackBack - revenirea pe propria cale. În linii mari, curba de mișcare este aproximată printr-o serie de secțiuni drepte, iar semnele sunt plasate la punctele de rupere. Pe fiecare secțiune dreaptă, navigatorul ghidează utilizatorul către cea mai apropiată etichetă, iar când este atinsă, trece automat la următoarea etichetă. O funcție extrem de convenabilă atunci când conduceți o mașină pe teren necunoscut (semnalul de la sateliți, desigur, nu trece prin clădiri, prin urmare, pentru a obține date despre coordonatele dvs. în condiții dens construite, trebuie să căutați un sau loc mai puțin deschis).

Nu voi aprofunda mai departe în descrierea capacităților dispozitivului - credeți-mă că, pe lângă cele descrise, are și o mulțime de loțiuni plăcute și necesare. O schimbare a orientării afișajului merită ceva - puteți utiliza dispozitivul atât în ​​poziție orizontală (mașină), cât și verticală (pietonală) (vezi Fig. 3).

Unul dintre principalele farmece ale GPS-ului pentru utilizator, consider absența oricărei taxe pentru utilizarea sistemului. A cumpărat o dată dispozitivul - și bucurați-vă!

Concluzie.

Cred că nu este nevoie să enumerăm domeniile de aplicare ale sistemului considerat de poziționare globală. Receptoarele GPS sunt încorporate în mașini, telefoane mobile și chiar ceasuri de mână! Recent am dat peste un mesaj despre dezvoltarea unui cip care combină un receptor GPS în miniatură și un modul GSM - se propune echiparea zgardelor pentru câini cu dispozitive bazate pe acesta, astfel încât proprietarul să poată găsi cu ușurință un câine pierdut printr-o rețea celulară.

Dar în orice butoi de miere există o muscă în unguent. În acest caz, legile ruse acționează ca acestea din urmă. Nu voi discuta în detaliu aspectele legale ale utilizării navigatoarelor GPS în Rusia (se poate găsi ceva despre acest lucru), voi observa doar că dispozitivele de navigație de înaltă precizie teoretic (care, fără îndoială, sunt chiar și receptoare GPS de amatori) sunt interzise. aici, iar proprietarii lor așteaptă confiscarea dispozitivului și o amendă considerabilă.

Din fericire pentru utilizatori, în Rusia severitatea legilor este compensată de opționalitatea implementării lor - de exemplu, un număr mare de limuzine cu o antenă de spălat de receptoare GPS pe capacul portbagajului circulă în jurul Moscovei. Toate navele maritime mai mult sau mai puțin serioase sunt echipate cu GPS (și o întreagă generație de iahtisti a crescut deja, având dificultăți în navigarea în spațiu folosind o busolă și alte mijloace tradiționale de navigație). Sper ca autoritățile să nu pună o spiță în roțile progresului tehnic și să legalizeze în curând folosirea receptoarelor GPS în țara noastră (au anulat permisiunile pentru telefoane mobile), dar și să dea voie pentru desecretificare și replicare. hărți detaliate ale zonei necesare pentru utilizarea deplină a sistemelor de navigație auto.

Aproape toate smartphone-urile moderne sunt echipate cu un cip GPS. Modulul de navigare este prezent și în majoritatea tabletelor care rulează sistemul de operare Android. Cu toate acestea, nu toți utilizatorii sunt conștienți de faptul că cipul este adesea dezactivat implicit. Drept urmare, astfel de oameni sunt surprinși că fotografiile nu sunt geoetichetate, iar Google Now nu arată traseul către casă. Din fericire, puteți activa GPS-ul pe tabletă și pe smartphone fără niciun efort.

De ce ai nevoie de GPS?

Cu zeci de ani în urmă, sateliții GPS erau disponibili doar armatei. Dar americanii și-au dat seama rapid că cipurile de navigație, aplicațiile și hărțile pot face mulți bani. Drept urmare, oamenii obișnuiți au avut acces la tehnologie - a fost necesar doar să achiziționeze dispozitivul corespunzător. Inițial, acestea erau GPS-navigatoare specializate. Și acum modulul de navigare a scăzut serios în dimensiune și, prin urmare, poate fi integrat chiar și într-un smartphone obișnuit.

Semnalul GPS vă ajută să înțelegeți unde vă aflați în lume acum. Acest lucru este util din mai multe motive:

• Aplicația de navigare vă va ajuta să nu vă pierdeți în pădure;
• Cu navigare, puteți naviga chiar și într-un oraș necunoscut;
• Puteți găsi cu ușurință adresa de care aveți nevoie;
• Sunteți salvat de blocajele de trafic - serviciul Blocajele de trafic ajută la evitarea acestora;
• Diverse aplicații vă arată restaurante și mall-uri din apropiere;
• GPS-ul ajută la determinarea vitezei de mișcare.

Într-un cuvânt, un cip de navigație poate fi foarte util. Dar va trebui să plătiți pentru utilizarea lui. Dacă decideți să activați GPS-ul pe Android, atunci pregătiți-vă pentru un consum mai mare de energie. Acest lucru este cel mai vizibil pe dispozitivele mai vechi, unde nu există suport pentru tehnologia A-GPS. De asemenea, la cele ieftine există o problemă cu primirea semnalului GPS. Al nostru va ajuta să ne apropiem de soluția sa.

Activare GPS

Dar destule versuri... Să aflăm cum să activăm GPS-ul pe un telefon Android. Acest lucru se face foarte simplu:

Pasul 1. Accesați meniul dispozitivului și atingeți pictograma " Setări».

Pasul 2. Aici selectați " Locație».

Pasul 3. Click pe " Modul».

Pasul 4. Selectați modul locație " Conform tuturor surselor" sau " Prin sateliți GPS».

Pe smartphone-urile care rulează versiuni mai recente de Android, GPS-ul poate fi activat prin panoul de notificări. Pentru a face acest lucru, pur și simplu activați butonul GPS(poate avea un nume diferit în funcție de producător). Făcând o apăsare lungă pe acest element, puteți merge la setările locației și puteți modifica alți parametri. De exemplu, activați modul de economisire a energiei sau precizia ridicată.

Notă: pe smartphone-uri și alte articole, numele articolelor pot diferi. De exemplu, secțiunea „ Locație"poate avea un nume" Geodate».

Aproape fiecare telefon modern are deja un modul receptor GPS încorporat, cu ajutorul căruia este posibil să vă determinați cu exactitate locația pe planeta Pământ. Pentru a funcționa și a determina cu precizie locația GPS, nu sunt necesare internetul și turnurile de rețea mobilă. Sistemul poate funcționa chiar și în mijlocul deșertului departe de civilizație. Știm că acest lucru este posibil datorită sateliților - dar cum funcționează exact?

Baza sistemului GPS sunt sateliții de navigație care se deplasează în jurul Pământului în 6 traiectorii orbitale circulare (4 sateliți fiecare), la o altitudine de 20180 km. Sateliții GPS se rotesc în jurul Pământului în 12 ore, greutatea lor pe orbită este de aproximativ 840 kg, dimensiunile lor sunt de 1,52 m lățime și 5,33 m lungime, inclusiv panouri solare care generează 800 de wați de putere.

24 de sateliți oferă 100% operabilitate a sistemului de navigație GPS oriunde în lume. Numărul maxim posibil de sateliți care funcționează simultan în sistemul NAVSTAR este limitat la 37. Există aproape întotdeauna 32 de sateliți pe orbită, 24 principali și 8 de rezervă în caz de defecțiune.

Deoarece se știe că fiecare dintre sateliți face două rotații în jurul planetei pe zi, devine ușor să calculăm că viteza de mișcare a acestora este de aproximativ 14.000 km/h. Însăși locația sateliților, precum și înclinarea orbitelor lor, nu este deloc întâmplătoare: aceștia sunt amplasați astfel încât cel puțin patru sateliți să poată fi văzuți din orice punct deschis al planetei - acesta este numărul minim necesar pentru a determina locația unui obiect pe Pământ. De ce exact patru și cum funcționează?

Pentru a măsura o distanță foarte mare, putem trimite un semnal și măsura timpul necesar pentru ca acesta să ajungă la punctul dorit sau să sară de el și să ne ajungă din nou (principalul este să știm exact viteza semnalului). În al doilea caz, timpul va trebui împărțit la două, deoarece semnalul a parcurs de două ori distanța. Această metodă se numește ecolocație, iar domeniul de aplicare a acesteia este foarte larg: de la studierea formei fundului mării (aici semnalul este ultrasunete) și se termină cu radare (semnalul sunt unde electromagnetice).

Problema este că atunci când folosim această metodă, trebuie să știm din timp unde se află receptorul. În cazul unui sistem GPS, tu care stai pe Pământ ești receptorul semnalului. Satelitul nu are idee despre locația ta, nu știe unde te afli și nu va ști niciodată, așa că trimite un semnal pe întreaga suprafață a planetei de sub el deodată. În acest semnal, el codifică informații despre locul în care se află, precum și la ce oră, conform propriului ceas, a fost trimis semnalul și aici se termină munca lui.

Modulul GPS din mâinile dumneavoastră a primit coordonatele satelitului și informații despre ora la care a fost trimis semnalul. Software-ul de pe telefonul tău înmulțește viteza semnalului (adică viteza luminii) cu diferența dintre momentul în care a fost primit și momentul în care a fost trimis, calculând astfel distanța până la fiecare satelit. Dacă ceasul modulului ar fi perfect sincronizat cu ceasurile tuturor sateliților, atunci ar fi nevoie de încă doi sateliți pentru a determina locația folosind așa-numita triangulație.

Pentru a înțelege cum funcționează triangulația, să trecem o secundă în două dimensiuni. Imaginează-ți două puncte dintr-un avion, situate la o distanță cunoscută unul de celălalt, să spunem 5 metri. Știți, de asemenea, că un punct nou se află, la rândul său, la distanțe cunoscute față de primii doi - de exemplu, 3 și, respectiv, 4 metri. Pentru a găsi acest nou punct, puteți desena două cercuri cu raze de 3 și 4 metri și centrate pe primul și, respectiv, al doilea punct. Cele două cercuri rezultate se intersectează în exact două puncte, dintre care unul va fi cel dorit.

Să revenim la spațiul 3D. Acum avem deja nevoie de trei puncte de referință, care sunt sateliții noștri, și vom „desena” în jurul lor nu cercuri, ci sfere. Toate cele trei sfere deodată, în cazul general, vor avea două puncte de intersecție, dar unul dintre ele este situat „deasupra” locației sateliților, foarte sus în spațiu - în mod clar nu avem nevoie de el. Dar a doua este doar locația ta.

Pentru a măsura locația în spațiu, trebuie să cunoașteți ora exactă și să aveți un instrument precis pentru a o măsura.

Adevărata sarcină este complicată de faptul că ora de pe ceasul telefonului tău nu se potrivește cu cea a sateliților, iar ceasul tău este mai puțin precis cu câteva ordine de mărime. În general, timpul creează câteva complexități suplimentare în rezolvarea acestei probleme. De exemplu, sateliții sunt supuși efectelor distorsiunii temporale relativiste și gravitaționale. De fapt, viteza ceasului, conform teoriei relativității, depinde, printre altele, de forța gravitației în punctul în care se află ceasul, precum și de viteza mișcării lor.

La o altitudine de 20.000 de kilometri deasupra Pământului, gravitația este destul de slabă, iar sateliții zboară, așa cum ne-am dat seama deja, destul de repede. Datorită sumei acestor efecte, ceasul trebuie ajustat cu un total de 38 de milisecunde pe zi. Dacă se pare că acest lucru nu este suficient, permiteți-mi să vă reamintesc că un semnal electromagnetic care se mișcă cu viteza luminii va parcurge aproximativ 11.000 km în acest timp - aproximativ aceasta și poate exista o eroare în determinarea coordonatelor.

A doua problemă este acuratețea ceasului în sine. La vitezele semnalului indicate, fiecare milion de secundă măsurată cu o eroare poate cauza erori mari. Din această cauză, sateliții în format mai vechi nu vă permit să determinați locația foarte precis și pot „înșela” până la 10 metri. Din 2010, noi sateliți echipați cu ceasuri atomice au fost lansati pentru a le înlocui pe vechii, iar eroarea acestora a scăzut la 1 metru.

O altă modalitate de a rezolva problema este prin stații speciale de corectare a solului. Ele sunt utilizate pe teritoriul unor țări, iar principiul muncii lor este următorul: luând date despre locația unui obiect, le corectează și, ca urmare, utilizatorul gadgetului primește informații mai fiabile despre propria sa locație. .

Cu cât sunt mai multe surse de semnal, cu atât rezultatul măsurării este mai precis, motiv pentru care va fi mai ușor să navigați folosind un navigator într-o metropolă decât într-un deșert.

Cu toate acestea, ceasurile atomice sunt voluminoase și costisitoare, așa că este nevoie de un alt satelit pentru a rezolva problema timpului receptorului. De asemenea, transmite informații despre locația sa și momentul în care a fost trimis semnalul. Și acum spațiul nostru devine nu tridimensional, ci patrudimensional. Necunoscutele sunt latitudinea, longitudinea, altitudinea și ora receptorului la momentul în care au fost trimise semnalele. Trebuie să determinăm poziția în aceste patru dimensiuni, pentru care, prin analogie cu spațiile bidimensionale și tridimensionale, avem nevoie de exact patru sateliți.

Desigur, în realitate este bine când poți „prinde” un semnal dintr-un număr mai mare de surse, iar în orașele mari și zonele populate nu este nicio problemă cu asta: poți vedea cu ușurință o duzină de sateliți în același timp, ceea ce va oferă o precizie suficient de mare pentru uz casnic.

Cu toate acestea, căutarea inițială a sateliților nu este o sarcină ușoară. În dispozitivele mai vechi, dispozitivul ar putea dura mult timp, până la câteva minute, pentru a capta și analiza semnalul de la numărul necesar de obiecte spațiale. Apoi s-a numit „pornire la rece”, iar pentru a accelera procesul, au venit cu ideea de a obține date despre locația actuală a corpurilor cerești de pe Internet. Dar la deplasarea receptorului pe o distanță lungă (zeci de kilometri) sau cu o inactivitate foarte lungă, „pornirea la rece” trebuia reluată. În dispozitivele moderne, modulul se întoarce periodic pe el însuși, actualizând informații, astfel încât această problemă nu mai există.

Apropo, până în 2000, acuratețea pentru civili a fost artificial scăzută și era permis să aflăm locația cuiva nu mai aproape de 100 de metri de cea reală. Deoarece GPS-ul a fost creat, finanțat și susținut de Departamentul de Apărare al SUA, armata dorea să aibă un anumit avantaj. Odată cu dezvoltarea și introducerea din ce în ce mai activă a tehnologiei în viața populației civile, această restricție artificială a fost eliminată.

Satelitul nu primește date despre niciun dispozitiv GPS de pe suprafața Pământului și în spațiul aerian, deci serviciul este gratuit. Pur și simplu nu vom putea afla cine îl folosește în mod specific. Se pare că rețeta pentru rezolvarea unei probleme universale cu numele de cod „Unde sunt?” extrem de simplu: comunicare unidirecțională și calcule matematice simple.

Astăzi, domeniul de aplicare al sistemului de poziționare globală GPS este destul de extins. Din ce în ce mai mult, receptoarele GPS sunt încorporate în telefoanele mobile și comunicatoare, mașini, ceasuri și chiar zgarda pentru câini. Oamenii se obișnuiesc cu o astfel de binecuvântare precum navigarea prin GPS și nu va trece mult până când nu se vor mai putea descurca fără ea. De aceea, merită să spuneți câteva cuvinte despre deficiențele GPS-ului.

Dezavantajele navigației prin GPS sunt că, în anumite condiții, semnalul poate să nu ajungă la receptorul GPS, așa că este aproape imposibil să vă determinați locația exactă adânc într-un apartament din interiorul unei clădiri din beton armat, într-un subsol sau într-un tunel.

Frecvența de funcționare a GPS-ului este în domeniul undelor radio decimetrice, astfel încât nivelul de recepție a semnalului de la sateliți se poate deteriora sub frunzișul dens al copacilor, în zonele cu dezvoltare urbană densă sau din cauza norilor grei, iar acest lucru va afecta precizia de poziționare.

Furtunile magnetice și sursele radio terestre pot interfera, de asemenea, cu recepția GPS normală.

Hărțile concepute pentru navigarea prin GPS devin rapid depășite și pot să nu fie exacte, așa că trebuie să aveți încredere nu numai în datele receptorului GPS, ci și în proprii ochi.

Este de remarcat în special faptul că funcționarea sistemului global de navigație GPS este complet dependentă de Departamentul de Apărare al SUA și nu se poate fi sigur că în orice moment SUA nu va activa interferența (SA - disponibilitate selectivă) sau chiar nu va opri complet. sectorul GPS civil atât într-o anumită regiune, cât și în general vorbind. Au existat deja precedente.

Sistemul GPS are o alternativă mai puțin populară și binecunoscută sub forma sistemelor de navigație GLONASS (Rusia) și Galileo (UE), iar fiecare dintre aceste sisteme urmărește să se răspândească.