Gps - малко терминология

Преди десет години, трудно може да се повярва, че всеки човек може да си купите евтин джобно устройство, което се основава на напреднали космически технологии определя точно местоположението на всяка точка на земното кълбо. Струваше ми се, че известен в продължение на няколко века, компас и карта ще останат вечни сътрудници на тези, които са на път. Днес ние виждаме как националните GPS-навигатори не се използва само от почти всички моряци и пилоти любители, но и са широко използвани в навигационни системи за автомобили, както и все по-често придружава любителите на природата в различните им пътувания.

Какво е GPS?

GPS - е съкращение на името на глобалната навигационна спътникова система за позициониране Глобалната позиционираща система. GPS-система се състои от редица специално проектирани ниска орбита спътници, които се използват за определяне на точните координати.

Принципът за определяне на координати включва едновременно измерване на разстояния до няколко спътника с известни параметри на орбитите им по всяко време и за всяка следваща изчисляване на промените в разстоянието от неговия произход, трябва да има поне три такива сателити.

Първоначално навигационна система GPS е разработен, както често се случва, за военни цели, но постепенно стана ясно, че той може да се прилага успешно и за решаване на редица граждански приложения, като например морски и автомобилната навигация, които ще бъдат обсъдени по отделно.

Как GPS работи

Над планетата на височина от 20 000 км орбита 24 спътника NAVSTAR на американската система. Предизвикателството за всички тези спътници - непрекъснато предаване на идентификационния си номер и точния час, че се брои от атомен часовник, монтирани на всеки сателит. Ако излъчване на сигнала с помощта на фазова модулация, чието използване във връзка с типа на разширяване на спектъра на сигнала позволява използването на предаватели сравнително ниска мощност, за да се отървете от много смущения при преодоляване на доста голямо разстояние от спътника на GPS-приемника, докато преминава през слоеве на атмосферата, както и много други естествени и изкуствени шум които възникват в пътя на сигнала.

За да се определи координатите на всяка точка в пространството, че е необходимо да се знае координатите на най-малко три сателита, а разстоянието от спътника до желаната точка. Ако всичко това ви е известно, в точката на пресичане на трите сфери на революция формира радиусите си на дълги разстояния от спътника на GPS-приемника, е местоположението на точка в пространството. Чрез прости математически изчисления, тази информация се превръща в който и да е координатна система. Единствената задача остава - да разберете разстоянието от спътника на GPS-приемника. Траекториите на всички спътници са проектирани с голяма прецизност за десетилетия напред, т.е. във всеки даден момент го знае къде и какво спътника е. Това е необходимо за точна синхронизация на време с конвенционалните спътници GPS-приемник часовник. Веднага след като е синхронизирано времето, тя започва директно определяне на разстоянието до спътниците. Друго училище, разбира се, знаете, че, знаейки, скоростта и времето, винаги можете да намерите далечината. Скоростта на разпространение на сигнала, отново, е известен предварително, с достатъчна точност, графът време не е трудно, тъй като Той е известен с точност атомен часовник, по кое време на сигнала е изпратен до спътника и колко той е получил GPS-приемник. Всички неизвестното намерен, е да се измери разстоянието от няколко стотин пъти, за да се постигне желаната точност.

Предвид гореизложеното, ние виждаме, че за определянето на точното място в двумерен пространство (т.е. дължина и ширина) трябва да получи сигнали от поне 3 сателита. За щастие, броят на GPS сателити е достатъчно голям, дори и днес, до всяка точка на света, за да се определи не само двуизмерен, но триизмерни координати - географска ширина, дължина и височина. Той трябва да получи сигнали от поне 4 спътника. В същото време, толкова повече спътници "виждат" си GPS-приемник, толкова по-добре може да определи координатите на местоположение - до максимално допустимата граница, определена от точността на системата. От това, по-специално, от това следва, че точността на GPS-навигатор е намалена, ако сигналите от няколко спътника са под закрилата на теренни характеристики (топография, дървета с плътна зеленина, високи сгради и т.н.).

Начин на трафика между спътниците и GPS-приемник също е доста необичайно. Факт е, че всички спътници излъчват едновременно на една и съща честота. За GPS-приемник може да се определи от кое сателитна се основава на тази информация, на борда предавател изпраща сигнал, като част от стандартната му идентификационен код, който се сравнява с кодовете, които са в паметта на приемника. По този начин, независимо от това колко и кои спътници са в зрителното поле на приемника на, последният може лесно да се установят източниците на сигнали. Този подход не само опростява GPS-приемник верига, но въпреки ниското ниво на радиосигнали, те могат да бъдат използвани в малък размер приемната антена.

Известно е, че сателитни GPS-система се обръща и се контролира от Министерството на отбраната на САЩ, който е запазен изключително за крайната точността на своите военни цели. За този спътник предава сигнал се кодира с помощта на специална P-код, който може да се декодира само от военните GPS-приемници. В допълнение към времеви сигнали от сателитните атомните часовници се добавя случайна грешка, че нарушава получените стойности координират. В резултат на това на точността на GPS-приемници цивилни се влошава през няколко пъти в сравнение с военните. Ако някога е имало никаква възможност за проследяване, които искате да получавате сателитни сигнали, GPS-навигация със сигурност ще бъдат платени. Но като се има предвид, че в момента развитието на науката е невъзможно по принцип, както и факта, че след стартирането на спътниците практика няма разходи за поддръжка по тях в изправност не се изисква, системата остава и ще остане безплатно.

Някои терминология

Като се има предвид спецификациите на приемник, можете да видите различни термини, като например студен старт или топъл старт (студен и топъл старт). Какво означават тези понятия?

В студено време и началото на приемника координати са известни с някои ограничения, както и алманах и ефемеридата не са известни.

Когато топлина стартови времена, координати и алманах са известни, отново, с ограничения. Ефемериди от минимум 3 сателита е известно, след последния приемника.

Какво е алманаха и ефемеридата? Нека се опитаме да разберем, но в ред. Спътниците непрекъснато предават два типа данни: алманах и ефемериди.

Алманах - данни за орбитите на всички спътници. Всеки спътник предава алманах за всички спътници. Тези данни не винаги са точни и актуализирани около веднъж на всеки няколко месеца.
Ефемериди - относително по-точни данни за орбита на сателита. Часовникът се регулира поотделно за всеки спътник, което е много важно за най-точно позициониране и всеки спътник се излъчва само собствените си ефемеридата. Надеждността на тези данни се определя особеностите на даден сателит, а данните са от значение за кратко време - от 30 минути до 4-6 часа. Всеки има собствено индикатор ефемеридата да ти кажа колко време данните ще бъдат валидни. Satellite ефемериди предава на всеки 30 секунди. Този интервал от време е избран за GPS-приемници имат време да получи и обработи информацията.

Когато включите на GPS-приемника, той започва да търси сателити, където, според него, те трябва да бъдат. Това становище се основава на алманаха и текущото време, както и въз основа на тези данни, приемникът избира спътниците за първоначално търсене. Ефемериди, получена от всеки сателит се вижда приемник се проверяват за точност и пълнота на информацията, за да се определи координатите.

Ако захранването на приемника е изключено и веднага се обърнат, ефемериди ще се считат за валидни, и приемника бързо ще намерите най-сателити, тъй като не е необходимо да се актуализират данните. Тази ситуация се нарича "топъл" старт. Ако не е актуална ефемеридата, GPS-приемник ще започне отново да се съберат нови ефемеридата за всички спътници със стари данни, въпреки че в действителност, Приемници за постоянно събират пресни ефемеридата.

Помислете за ситуация, в която в момента на включване на "свежи" приемници ефемеридата бяха по-малко от три сателита - в този случай определянето на координатите на мястото ще бъде невъзможно, докато най-малко един допълнителен спътника да бъдат уловени.

Ако приемникът е в движение, например, в кола, в колекцията ефемеридата ще отнеме повече време, отколкото при постоянна място, а ако GPS-приемник, за да заведа в разстояние на няколко стотин километра разстояние, или ако той слезе от точното време, ефемериди ще бъдат ненадеждни и приемника се опитва да намери сателитите, където те не са.

При закупуване на GPS-приемник и да го включите за първи път, то "е загуба", защото той не знае къде се намира. За да се определи местоположението му, приемника започва да сканира честотата на търсене на сателитни сигнали. Такъв процес се нарича "студен" старт. Студен старт сателитна търсенето включва декодиране на получените сигнали и необходимите изчисления, всички от които могат да варират от 5 до 20 минути. Точната продължителност на процеса зависи от много фактори, които включват броя на видимите сателити и алгоритъма за търсене на приложена в един единствен модел.

Ако приемникът знае неговото местонахождение, процесът на определяне на местоположение намалена няколко пъти, и в присъствието на устройство с памет, преди съхранява алманах точни координати, за да се определят в рамките на няколко секунди. Тази ситуация се нарича "гореща" старт.

Доста често можете да чуете или прочетете в самите програми и съкращения устройства описания като NMEA, SiRF, WAAS, DGPS. И понякога лаиците възниква въпросът: "Защо в приемниците в същото време и NMEA и SiRF?" За да отговорим на този въпрос, нека се върнем към терминологията.

NMEA - съобщения протокол между устройства, монтирани в кораби. Повечето от сегашните навигационни приемници предоставят данни в NMEA-0183 стандарт, който е международен стандарт, разработен от "Националната асоциация Морска електроника" за комуникация между морските електронни устройства. Това NMEA-0183 - е най-обикновен текст в ASCII код, който се изпраща на 4800 бода.

SiRF - Начало Електронни компоненти в приемник GPS-чип. Този чип обработва сигналите, получени от спътниците, опитвайки се да получи сигнали от всички налични сателити. Сателитите с най-слабите сигнали ще бъдат игнорирани от чипа, който ще се опита да избере само спътниците с най-силен сигнал.

Въз основа на това ние се заключи: NMEA е протокол и SiRF - електронен чип, който обработва данните. По-голямата част от GPS-приемници произведени чипсети американската компания SiRF Technology, и най-новото развитие - чип SiRF Star III, която е сходна с ниска консумация на енергия, както и способността да се отнеме до 20 паралелни канала, въпреки че има и други опции.

WAAS - "Wide система за повишено качество" - комплекс от сателитни и наземни средства, което осигурява GPS навигатори за корекция на сигнали, което значително увеличава точност на позициониране, около пет пъти. Навигация с възможност за WAAS може в 95% от случаите по-точно определяне на координатите на три метра. WAAS е безплатен, а тяхната употреба не трябва да закупите допълнително оборудване.

В момента, WAAS система работи само в Северна Америка. В Южна Америка и Европа, няма наземни станции, така че дори и да си GPS-навигатор и може да получава сигнали от WAAS, че в нашата страна няма възможност да получава такъв сигнал и следователно точността на стандарта на GPS-навигация няма да се увеличи.

DGPS - Differential GPS. За DGPS координати се използват от два GPS-приемници, работещия и сравнителния - постоянно инсталирани в определена точка, чиито координати са измерени с висока точност. И двата приемника, носещи GPS-сателити в същия период от време, който дава възможност за изчисляване на корекцията и ще точността на 3-5 метра. За да получите корекции, необходими за да имат специален приемник, в допълнение към стандарта. корекции система за излъчване чрез FM-радио е платена услуга. Абонати на тази услуга получат специален FM-радио, работещи във връзка с GPS-приемник, но отново - в страната ни е без значение.

A-GPS - Assisted GPS. A-GPS - система, предназначена да подобри работата на GPS-приемник. В действителност, A-GPS е услуга, която ви позволява да получите информация за текущото състояние на спътника с помощта на данните, предоставяни от оператора на мрежата, което значително ускорява процеса на позициониране. По-просто казано - да се определят координатите на устройството изисква данни от сателити, но подготовката им отнема време, което може да отнеме от няколко десетки секунди до няколко минути, както и получаването на информация за текущото положение на спътниците, с помощта на интернет връзка чрез клетъчната мрежа, времето за изчакване може да се съкрати до минимум.

Разбира се, теорията не ви помогне да изберете най-подходящото навигатор веднага, но може да служи като маяк на доброто, така, въоръжени с необходимите знания, за да се започне изучаването на тези характеристики приятен устройства. Важно е да се отбележи, че понякога производителят предлага притурка с отлична производителност, но софтуер оставя много да се желае. Промяна на програмата често е невъзможно, тъй като повечето от производителите на блокиране на такава възможност, но има и изключения от всяко правило. В идеалния случай, най-добре е да поразпитате приятели становища са използвали такова устройство, но не и да работят за закупуване на сляпо доверие на мнение и се опитват да Navigator - все още до голяма степен тя е закупена от устройството зависи от състоянието на нервната ви система :)

При написването на статията използва материали сайтове:

Допълнително съдържание:

G @ rfeelD, сол е, че нивото на познанията си не съответства на източника на информацията. Ясно е, дори и за детето.

С честота имаше някои neponyatka:
----------
Начин на трафика между спътниците и GPS-приемник също е доста необичайно. Факт е, че всички спътници излъчват едновременно на една и съща честота.
---------
и по-долу:
---------
За да се определи местоположението си, приемникът сканира честотния обхват от GPS
---------
Това една честота, обхват.

с SiRF твърде neponyatki. Той отдавна е не само един чип и продуцент, но и двоичен протокол (за разлика от текста NMEA) и SiRFstarIII поддържа и двата протокола, но по подразбиране е NMEA.
AGPS не се споменава изобщо.

Оставил съм не е ясно как времето е синхронизиран с приемника. Това отнема време сигнал от спътника с неизвестен разстояние до него (получен с неизвестно закъснение).