| |
NAVSTAR GPS (Global Positioning System)
или попросту GPS – это система спутниковой
навигации. Система эта состоит из трех частей (сегментов).
Космическая часть
системы состоит из 24 искусственных спутников Земли, которые вращаются
вокруг неё на высоте 17 000 км. Орбиты их заданы таким образом, что
пользователь системы GPS на поверхности Земли в
любой момент времени может получить на свой приемник (GPS
навигатор) сигналы как минимум от четырех из этих спутников. Каждый из
спутников передает радиосигнал малой мощности, который и принимает ваш
навигатор. Из-за малой мощности этого сигнала очень важно иметь при
навигации хороший обзор неба, так как здания, горы, массивные объекты будут
искажать (отражать) сигнал спутника или совсем не пропустят его. Гражданские
навигаторы принимают сигнал на частоте 1575,42 МГц. Другие частоты, на
которых передают спутники системы – для военных, они защищены от
гражданского доступа (строительство спутников, их запуск на орбиту,
поддержание всей системы в рабочем состоянии осуществляются за счет бюджета
Министерства обороны США).
Наземная часть
системы состоит из пяти наземных станций и контролирует спутники
GPS системы, при необходимости сообщая им
корректировочные данные по орбитам и системному времени.
Пользовательская часть
системы GPS – это пользователи со своими
приемниками (навигаторами).
Как все это работает.
Для того, чтобы вычислить
свое точное положение на поверхности Земли навигатор должен получить
информацию от четырех спутников системы. Три спутника определят долготу и
широту пользователя, четвертый спутник добавит информацию по высоте над
уровнем моря. Помимо этого навигатор старается поймать сигналы еще
нескольких «запасных» спутников, информация от них пойдет в работу, если
будет утерян сигнал какого-либо спутника первой четверки.
Информация, получаемая от
спутников навигатором состоит из:
Альманах – в нем
данные о расположении спутника, зту информацию навигатор сохраняет в памяти
и сопоставляет с аналогичными параметрами других спутников. Данные альманаха
навигатор постоянно обновляет, так как спутники перемещаются по орбите и их
координаты меняются.
Эфемерис – это
данные о местоположении спутника, откорректированные с помощью наземных
станций слежения и контроля. Эта информация обновляется реже, раз в
четыре-шесть часов.
Расстояние до спутника
– определяется по времени, которое затратил сигнал на прохождение от
спутника до пользователя (скорость передаваемого сигнала, умноженная на
время, необходимое сигналу, чтобы пройти от спутника до навигатора, равна
расстоянию). При этом навигатор использует данные атомных часов спутников,
сопоставляя их со своими внутренними часами и вычисляя погрешности с помощью
своей вычислительной программы.
После получения всей нужной
информации от спутников навигатор рассчитывает положение пользователя в
трехмерном пространстве и сообщает текущую широту, долготу и высоту над
уровнем моря.
Остальная получаемая от
GPS навигатора информация зависит от его типа.
Самые простые навигаторы
предназначены для того, чтобы вернуться туда, откуда пришел. Их нужно
включить в начальной точке маршрута, они вычислят местоположение
пользователя и сохранят информацию в памяти. Дальнейшее зависит от действий
путешественника – если навигатор оставлен включенным, он запишет в свою
память весь маршрут (трек), если выключить его и включить снова в конце
маршрута он покажет только новое положение пользователя. Придя в конечную
точку маршрута, можно выбрать функцию «возвращения» и стрелка электронного
компаса будет показывать направление на начальную точку маршрута. Эти
навигаторы чаще используют охотники, рыбаки, любители активного отдыха,
которым не нужна точная привязка к электронной карте, а главное – просто
иметь возможность найти обратную дорогу. Впрочем, вы всегда можете
использовать такой навигатор с бумажной картой и компасом, что очень
расширит его возможности. Кроме направления такой навигатор сообщит вам
расстояние до «базы», скорость вашего движения, время, состояние заряда
батарей и т.д.
Более сложные навигаторы
имеют встроенную электронную карту, и чем навигатор сложнее, тем более
подробной может быть его карта. Тут уже многое зависит от
программного обеспечения, есть очень подробные «гражданские» карты для США и
Западной Европы, и, к сожалению, очень мало хороших, подробных карт для
России. На самые простые (базовые) карты нанесены точки, обозначающие
крупные города мира и базовую информацию для морской навигации. В
зависимости от объема памяти и сложности навигатора, пользователь может
вносить в базовую карту дополнительную информацию в виде путевых точек и
треков. Такими точками можно обозначить населенные пункты, заправки,
кемпинги, базовые и временные лагеря. Сохраненные в памяти треки могут
обозначить на базовой карте лесные дороги, реки вашей местности и т.д.
Усложняясь, карты включают
в себя более подробную информацию об автомобильных трассах, городах,
поселках. Подробные электронные карты уже могут содержать информацию о
рельефе местности, городских улицах, номерах домов.
|
|
