Что такое gps приемник

Что такое gps приемник

"GPS" — это первые буквы английских слов "Global Positioning System" — глобальная система местоопределения. GPS состоит из 24 искуственных спутников Земли, сети наземных станций слежения за ними и неограниченного количества пользовательских приемников-вычислителей. "GPS" предзначенна для определения текущих координат пользователя на поверхности Земли или в околоземном пространстве. Спутники постоянно движутся со скоростью около 3 км/сек, совершая два полных оборота вокруг планеты менее чем за 24 часа. Спутниковая система GPS известна также под другим названием – NAVSTAR. Первый GPS спутник был запущен в феврале 1978 г. Вес каждого спутника около 800 кг, размер более 5 м, включая солнечные батареи. На борту каждого спутника установлены атомные часы, обеспечивающие точность 10-9 сек, вычислительно кодирующее устройство и передатчик мощностью 50 Вт, излучающий на частоте 1575.42 МГц. Каждый спутник рассчитан на работу примерно в течение 10 лет. Новые спутники изготавливаются и запускаются на орбиту по мере необходимости. Орбиты спутников располагаются примерно между 60 градусами северной и южной широты. Этим достигается то, что сигнал хотя бы от некоторых спутников может приниматься повсеместно в любое время. Даже на полюсах можно "увидеть" спутники. Стоимость постройки и запуска 24 спутников — 12 миллиардов долларов.

Что такое GPS приёмник?

GPS приёмник или GPS навигатор – это прибор, позволяющий определить ваше местоположение в любой точке: на суше, на море и в околоземном пространстве. В зависимости от области применения, диапазон которой довольно широк, а также от стоимости, которая может колебаться от сотен до нескольких тысяч долларов, исполнение GPS-приемников также весьма разнообразно. В целом весь спектр моделей можно разделить на четыре большие группы:

Портативные GPS приемники индивидуального применения.Эти модели отличаются малыми габаритами и широким набором сервисных функций: от базовых навигационных, включая возможность формирования и расчета маршрутов следования, до функции приема и передачи электронной почты.
Автомобильные GPS приемники, которые предназначены для установки в любом наземном транспортном средстве и имеют возможность подключения внешней приемо-передающей аппаратуры для автоматической передачи параметров движения на диспетчерские пункты.
Морские GPS приемники, оснащенные ультразвуковым эхолотом, а также дополнительными сменными картриджами с картографической и гидрографической информацией для конкретных береговых районов.
Авиационные GPS приемники, используемые для пилотирования летательных аппаратов, включая коммерческую авиацию.

Какая информация содержится в сигнале GPS?

Сигнал, передаваемый каждым спутником, содержит:

  • "псевдослучайный код" (PRN — pseudo-random code);
  • эфимерис (ephimeris);
  • альманах (almanach).

Псевдослучайный код PRN служит для идентификации передающего спутника. Все они пронумерованы от 1 до 32 и этот номер показывается на экране GPS-приемника во время его работы. Почему же количество PRN-номеров больше, чем число спутников (24)? Это облегчает обслуживание GPS-сети: новый спутник может быть запущен, проверен и введен в эксплуатацию еще до того, как старый выйдет из строя. Такому спутнику просто будет присвоен новый номер (от 1 до 32).

  • состояние спутника (рабочее или нерабочее),
  • текущая дата и время.

Без этого Ваш GPS приемник не знал бы, в частности, какой сегодня день и сколько сейчас времени. Альманах говорит о том, где в течение дня должны находиться все GPS-спутники. Каждый из них передает альманах, содержащий параметры своей орбиты, а также всех других спутников системы. Теперь, если сказать упрощённо, каждый спутник передает сигнал, который, образно говоря, означает следующее: “Я – спутник № Х, сейчас мое положение Y, это сообщение было послано во время Z”. Конечно, это – сильное упрощение, но поможет понять идею. Ваш GPS-приемник получает это сообщение и запоминает эфимерис и альманах для дальнейшего использования. Эта же информация используется для установки или коррекции часов приемника.

Как GPS приёмник определяет координаты?

Для определения местоположения GPS приемник сравнивает время отправки сигнала со спутника со временем его получения на Земле. Эта разница во времени говорит приемнику о расстоянии до конкретного спутника. Если добавить к этому информацию о расстоянии, измеренном до нескольких других спутников, то можно триангулировать свое местоположение. Имея сигналы от минимум трех спутников, он может определить широту и долготу – это называется двумерной фиксацией. Если же спутников четыре или более, то GPS приемник может определить положение в 3-х мерном пространстве, т.е. указать широту, долготу и высоту над уровнем моря. Постоянно отслеживая Ваше местоположение в течение некоторого времени, приемник также может рассчитать скорость и направление Вашего движения.

Как GPS-приемник определяет расстояние до спутников? Поскольку скорость распространения радиосигналов постоянна и равна скорости света, расстояние до спутников определяется по задержке времени приема сообщения GPS-приемником относительно времени отправки сообщения с борта спутника. Конечно, для точного определения этой задержки часы на спутниках и часы в GPS-приемнике должны быть синхронны, что обеспечивается синхронизацией часов приемника по информации, содержащейся, как указывалось выше, в сигналах спутников.

Что влияет на точность определения координат?

Одним из важнейших преимуществ GPS перед существовавшими ранее наземными системами является всепогодность. Независимо от того, для каких целей Вы используете навигацию, GPS приемник готов показать Ваше местоположение — и именно тогда, когда вам это надо. Ранее основным источником погрешностей было наличие, так называемого, режима "ограниченного доступа" SA. В этом режиме в сигналы спутников Министерством обороны США априорно вводилась погрешность, позволяющая определять местоположение с точностью 30 — 100 м, хотя принципиально точность GPS системы гораздо выше. С 1 мая 2000 года режим "ограниченного доступа" был отключён.

Читайте также:  Лучший планшет на виндовс 2018

Другим фактором, влияющим на точность GPS, является геометрия спутников. Понятие “геометрия спутников” означает то, как они расположены относительно друг друга и GPS-приемника. Если, например, приемник “видит” четыре спутника и все четыре расположены в северном и западном направлениях, то спутниковая геометрия скорее плохая. Причем вплоть до того, что приемник вообще не сможет определить местоположение. Почему? Потому что все расстояния, измеренные до спутников, будут лежать в одном глобальном направлении. Это означает, что триангуляция будет плохой и что область пересечения построенных прямых будет довольно большой (т.е. область вероятного положения будет занимать значительное пространство и точно указать координаты невозможно). В этом случае, даже если приемник выдает некоторые значения координат, их точность не будет достаточно хороша (возможно, 100 – 150 м).

Если же эти четыре спутника будут находиться в разных направлениях, то точность значительно возрастет. Геометрия спутников становится особенно важной при использовании GPS приемника в автомобиле, среди высоких зданий, в горах или в глубоких ущельях. Если сигналы от некоторых спутников оказываются экранированы, то точность определения местоположения будет зависеть от оставшихся “видимыми” спутников (а от их количества – возможность провести расчеты вообще). Чем большая часть неба заслонена искусственными или естественными предметами, тем более сложно определить положение.

Другим источником ошибок является переотражение спутникового сигнала от различных объектов. (В быту мы встречаемся с эти явлением в виде появления раздвоенного изображения на экране телевизора.) В случае GPS переотражение возникает при взаимодействии сигнала со зданиями или рельефом местности до того, как он достигнет приемной антенны. Такому сигналу требуется больше времени для достижения приемника, чем прямому. Это увеличение времени заставляет приемник считать, что спутник находится на большем расстоянии, чем на самом деле и это увеличивает ошибку при определении положения. Такие переотражения, если происходят, то могут добавить около 5 м в общую ошибку.

GPS — это система с широкими возможностями и многочисленными областями применения. Приобретение наиболее подходящего приемника GPS требует тщательного анализа того, как он будет использоваться, какого вида информация необходима и что позволяют средства, выделенные на его покупку.

Вот вопросы, на которые необходимо ответить прежде, чем принять решение:

  • Что действительно необходимо: — эпизодические по времени местоопределения, или управление непрерывным движением автомобиля, корабля, самолета?
  • Необходимо ли точно измерять скорость, например, при таких операциях, как настройка гоночной яхты или оценка характеристик автомобильного двигателя?
  • Что является более важным: экономия средств или точность?
  • Является ли энергопотребление приобретаемого приемника важным фактором?
  • Будет ли приемник применяться при повышенных скоростях и ускорениях?

При большом разнообразии приемников на современном рынке имеет смысл обрисовать основные их типы, а также принципы построения, преимущества и недостатки, им присущие. Можно выделить две обширные группы. В первой окажутся приемники, работающие по принципу последовательного, т.е. поочередного слежения за спутниками рабочего созвездия. Во второй — те, которые отслеживают 4 или более спутников одновременно, т.е. как бы параллельно. Внутри каждой из этих групп существует большое разнообразие приемников разного назначения.

Приемники последовательного слежения

Для вычисления точного положения все приемники GPS должны получать информацию по крайней мере от 4-х спутников. При последовательном слежении для этого используется единственный канал, автоматически переключаемый на прием и обработку сигналов поочередно каждого из спутников созвездия. Такие приемники обычно содержат меньше электронных устройств и потому дешевле и потребляют меньше энергии. К сожалению, непрерывная коммутация единственного канала может оказаться серьезной помехой процессу вычисления координат и тем самым ухудшить точность их определения. К этой группе относятся одноканальные приемники с малым энергопотреблением, обычные одноканальные приемники, быстродействующие мультиплексные одноканальные приемники более поздней разработки и двухканальные приемники.

Одноканальные приемники с малым энергопотреблением

Эти устройства проектируются как очень портативные и поэтому обычно работают на батарейках. Для ограничения потребления они производят определение координат один раз в минуту и затем самостоятельно выключаются.

Для индивидуального использования пешими туристами или при плавании на небольших судах такие приемники являются наилучшим компромиссом. Их точность в большинстве случаев выше, чем точность системы LORAN, и работают они в любой точке земного шара.

Их основные недостатки — это меньшая по сравнению с другими приемниками точность, ограниченные интерфейсные возможности и грубое измерение скорости движения. Поскольку система отключается между измерениями, она не может обеспечить непрерывность, требуемую для точного вычисления скорости. Кроме того, такие приемники обычно снабжаются малопотребляющими устройствами отсчета времени (которые должны работать непрерывно), поэтому их часы недостаточно точны.

Одноканальные приемники

Эти устройства также используют один канал для измерения дальностей до всех спутников рабочего созвездия, но они не ограничены по энергопотреблению. Обычный одноканальный приемник может оставаться включенным постоянно и, следовательно, быть несколько более точным, а также измерять скорость с хорошей точностью по крайней мере до тех пор, пока нет значительных ускорений или резких изменений курса. Поскольку единственный канал используется и для приема сигналов нескольких спутников, и для вычислений дальностей, такие приемники не могут применяться при непрерывном местоопределении.

Читайте также:  Как защитить айфон от царапин

Кроме того, по техническим причинам нестабильность часов приемника прямо влияет на точность измерений скорости. Например, если в целях уменьшения стоимости приемника в нем используется недорогой опорный генератор, то они выдают величины скоростей, которым не следует полностью доверять.

Быстродействующие мультиплексные одноканальные приемники

Этот вариант очень похож на обычные одноканальные приемники, но в них переключение от спутника к спутнику происходит гораздо быстрее. Настолько, что оказывается возможным практически одновременно и выполнять измерения дальностей, и следить за сигналами спутников, т.е. работать как бы в непрерывном режиме. Приемники, построенные по этому варианту, менее чувствительны к неточности хода часов.

К сожалению, такой подход требует более сложных схемных решений и доводит стоимость почти до стоимости двухканального последовательного приемника, значительно более гибкого и точного.

Двухканальные приемники последовательного слежения

Добавление второго канала значительно расширяет возможности GPS-приемника. Во-первых, вдвое улучшается отношение сигнал/шум системы. В свою очередь это означает, что появляется возможность улавливать спутниковые сигналы при более неблагоприятных условиях и отслеживать спутники, находящиеся ближе к горизонту. Поскольку один канал может быть использован только для обработки информации о координатах местоположения, а второй только для поиска и захвата сигналов очередного спутника, двухканальный приемник не прерывает измерений и вычислений.

Сами определения координат и скорости могут быть гораздо более точными, поскольку, в хорошем двухканальном приемнике используются вычислительные алгоритмы, исключающие влияние неточности хода его часов.

Недостатком двухканального варианта является то, что его реализация может быть более дорогой, и что приемник будет потреблять большую мощность.

Интересно, что в некоторых современных приемниках так широко используются большие интегральные схемы, что увеличение их стоимости от добавки второго канала оказывается незначительным по сравнению со стоимостью хороших часов.

Несмотря на это, двухканальные приемники обычно стоят больше, чем их одноканальные двойники. Это объясняется тем, что пользователи, которые хотят иметь точность и непрерывное функционирование двухканального приемника, обычно хотят иметь и более устойчивое к внешним воздействиям конструктивное оформление приемника, и более совершенные органы управления и отображения информации.

Приемники параллельного (непрерывного) слежения

Приемники, которые отслеживают 4 или более спутников одновременно, могут выдавать мгновенные положение и скорость. Это очень ценно для применения на высокодинамичных объектах и при высокоточных измерениях. Эти устройства часто используются в геодезии и для научных целей. Они могут иметь от 4-х до 10. 12 и даже до 24-х каналов слежения.

Кроме очевидного преимущества — непрерывного измерения координат местоположения и скорости, эти многоканальные приемники могут также упростить проблему с GDOP. Вместо того, чтобы строить вычисления на основе сигналов четырех наилучшим образом расположенных спутников, некоторые из этих систем обрабатывают совместно сигналы всех видимых в настоящий момент спутников. Применение к этой избыточной информации соответствующих алгоритмов обработки позволяет получить абсолютный минимум коэффициента увеличения ошибок местоопределения GDOP.

Для 4-х канального приемника отношение сигнал/шум в два раза выше, чем для двухканального, и в четыре раза выше, чем для одноканального. Кроме того, проводя взаимную относительную синхронизацию каналов, можно устранить любые межканальные временные сдвиги, которые могли бы повлиять на точность местоопределения.

Недостатком этого типа систем, является увеличение их размеров, стоимости и потребляемой мощности.

Другие соображения

Помимо преимуществ и недостатков тех или иных архитектур GPS-приемников существует ряд дополнительных соображений, которые необходимо принять во внимание.

Некоторые новейшие системы обеспечивают получение беспрецедентных точностей, отслеживая и псевдослучайный код и несущую частоту. Такая методика, названная "слежение с помощью несущего" ("carrier-aided tracking"), дает возможность с большой точностью определять момент появления заднего фронта псевдослучайного кода. А это обеспечивает более точные измерения временных интервалов, что в свою очередь трансформируется в более точные местоопределения.

Все ещё существуют приемники, в которые предварительно, т.е. до того, как они начнут вычисления, необходимо вводить приблизительные значения текущего времени и координат. Хорошие современные приемники начинают работать и без этого, т.е. определяют свое положение в любом месте на земном шаре из "холодного состояния". Эту способность называют "anywhere fix" (досл. — автономный старт в произвольном месте).

При покупке приемника следует обратить внимание и на его пользовательский интерфейс. Есть устройства, обращение с которыми для неспециалиста оказывается слишком сложным. Другие кроме широты и долготы не выдают никакой дополнительной информации и не могут быть подсоединены к компьютерам и другим системам.

Современные, более совершенные приемники, обрабатывая основные спутниковые данные сложными методами, выдают значительно большее количество информации и представляют ее более наглядным образом на экранах с высокой разрешающей способностью, например, накладывая на электронные цифровые карты.

Таким образом, хотя все приемники и имеют дело с одними и теми же данными GPS, используют они их по-разному.

И, конечно, надежность является еще одним существенным критерием при оценке любого прибора, с которым предстоит отправиться в море или дальнее путешествие.

Потребление мощности и сопровождающий его нагрев приемника, являются так же важными, подлежащими постоянному контролю параметрами. Статистика показывает, что количество отказов возрастает в два раза при каждых семи градусах увеличения температуры.

Читайте также:  Как полностью сбросить телефон самсунг

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

В современное время техника продолжает развиваться и в мир приходят новые технологии, которые позволяют осуществлять контроль и оптимизацию ресурсов на предприятии. Разнообразное навигационное оборудование иногда сбивает с толку обывателя. Самый простой вопрос о том, что такое GPS приемник и как им пользоваться, порой, требует объяснения. Одноканальные приемники GPS позволяют осуществлять захват спутника и осуществлять слежение и передачу информации о состоянии спутника. Одноканальные приемники используются для осуществления слежения за разными спутниками в одно и тоже время. Для того, чтоб разобраться, что такое GPS приемник, необходимо рассмотреть принцип его работы.

Оглавление

  1. Возьми с собой навигатор
  2. Удобные навигаторы
  3. Установка в автомобиль
  4. Морская навигация

Использование многоканальных спутников обеспечивает большую продуктивность, чем одноканальный. Стационарные GPS приемники позволяют проводить беспрепятственное слежение. факторов для понижения эффективности устройства не наблюдается. Чем большее число каналов у системы, тем выше эффективность передачи сигналов.

Возьми с собой навигатор

Использование портативных навигаторов позволяет легко ориентироваться в любых условиях, а также отслеживать пройденное расстояние. Некоторые модели оснащены функцией загрузки карт, в зависимости от модели — память устройства может достигать от 8 до 24 мб. Карта области в нашей стране может занимать от 1-го до 4 мб. При этом предусматриваются функции электронного компаса и др, в зависимости от модели. Таким образом можно заключить, что такой GPS приемник является многофункциональным оборудованием.

Использование карманного навигатора представляется удобным в туристических походах, охоте либо рыбалке, если вы хотите приобрести устройство для работы на рыбалке либо охоте, следует внимательно подойти к этому вопросу и отдать предпочтение влагостойким, чем устройствам с объемной памятью. А лучше чтобы ваше устройство совмещало в себе и те и другие признаки.тогда, зная, что такое GPS приемник, можно будет планировать свое передвижение с максимальным комфортом.

Удобные навигаторы

Карманные навигаторы, как правило, обладают большим по размеру экраном, а также возможностью транспортировки и оснащения выносной антенной, для транспортировки используются специальные чехлы с возможностью крепления на поясе.

Установка в автомобиль

В современных автомобилях можно использовать любые навигаторы, с функцией поддержки картографии. Подобные приборы располагаются на приборной панели автомобиля, оснащаются выносной антенной. Экран устройства, в зависимости от модели может быть цветным или черно – белым. Зная что такое GPS приемник и как им пользоваться, можно с легкостью перемещаться по новым городам и даже странам.

Морская навигация

Владельцы катеров и яхт не могут обойтись без качественной навигации. Оборудование может быть объединено в специальную сеть, которая использует модуль, локатор и картплоттер. Система поддерживает стандарт карт с-мап. Речные и морские карты более качественны и считаются более недоступными. Среди разнообразия приборов можно найти различные модели, устройство и функции которых весьма разнообразны.

Середина прошлого века ознаменована покорением человека звездного пространства. Тысячи гениальных идей и революционных разработок воплотились в действующую программу изучения космоса. Противостояние двух мировых стран-магнатов — СССР и США — позволило аккумулировать все интеллектуальные резервы для глобального прорыва в освоении Вселенной. Одним из результатов этой активности является разработка навигационной системы, ядром которой выступает gps приемник.

Изначально GPS-навигация была разработана Министерством обороны США для военных целей. Суть ее заключается в определении точных географических координат местоположения антенны приёмника вне зависимости от расстояния и статичности положения объекта. Иными словами, gps приемник фиксирует и транслирует данные о нахождении предмета путём измерения моментов времени приема синхронизированного сигнала от навигационных спутников до потребителя. Сфера применения этой разработки в настоящее время так велика, что назвать ее исключительно военной технологией довольно сложно. Геодезия, картография, спутниковый мониторинг транспорта, сотовая связь — это лишь часть направлений жизнедеятельности общества, в которых используется gps приемник. Широкомасштабные возможности спутниковой навигации нашли применение, как в профессиональных, так и бытовых аппаратах.

Примером может послужить трекер. Это небольшое устройство для дистанционного слежения за объектом (автомобилями, людьми и т.д.). С помощью спутниковой системы позиционирования GPS-трекер вычисляет координаты и скорость движения, мгновенно транслируя полученную информацию наблюдателю. Дополнительно основа — gps приемник — может быть оборудована комплектом, предназначенным для связи с водителем или "прослушивания" салона. Активно применяются трекеры в противоугонном контроле автомобиля, а портативная версия используется в качестве «дистанционной няни» для детей (в любой момент можно отследить их местонахождение, положив мини gps приемник в карман или прикрепив к поясу).

Основные критерии GPS-продукта?

Существует шкала характеристик, по которой можно выбрать оптимальный gps приемник для повседневного использования. К ним относятся:

  • • стабильность работы генератора;
  • • чувствительность GPS-чипсета;
  • • диапазонность модема;
  • • картографическая наполненность;
  • • наличие мультимедиа;
  • • противоударность, водонепроницаемость.

Таким образом, автомобильный навигатор можно назвать ярким примером трансформации военной разработки в мирный продукт жизнедеятельности.

Адрес: Россия, г. Москва, ул. Гостиничная д.4 кор.9, офис 4/16;
Телефоны: 8 (499)390-04-77; +7 (963)640-78-78; +7 (906) 736-71-46
Звоните c 10-00 до 22-00, без выходных.

Ссылка на основную публикацию
Что значит загрузочная флешка
Что такое загрузочная флешка / 8 способов создать загрузочную флешку Что такое загрузочная флешка / 8 способов создать загрузочную флешку...
Чему равна сумма бесконечно убывающей геометрической прогрессии
ЧИСЛОВЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ VI § l48. Сумма бесконечно убывающей геометрической прогрессии До сих пор, говоря о суммах, мы всегда предполагали, что...
Чем стереть автомобильную краску
Автомобили настолько плотно вошли в нашу жизнь, что большинство людей не представляет свою жизнь без персонального транспортного средства. Машина —...
Что значит заблокировать сообщение в телефоне
Текстовые сообщения очень удобны – ведь с их помощью вы можете получить информацию от другого абонента даже в тот момент,...
Adblock detector