GPS (Global Positioning System, кодовое название - NAVSTAR) - спутниковая система, разработанная и обслуживаемая Министерством обороны США. Предоставляет возможность точного определения своего местоположения на земной поверхности абонентам с GPS-приемниками. При разработке системы, прежде всего, подразумевалось, разумеется, ее военное использование, однако бытовая составляющая применения GPS-навигаторов стала столь популярной, что в мае 2000г. решением президента США были сняты все помехи, которые прежде намеренно вводились в показания спутников для занижения точности определения координат бытовыми (не военными) устройствами.
Возможности GPS навигации
Недорогие современные GPS-приемники в комплекте с карманным компьютером являются законченными навигационными комплексами, позволяющими определить пространственные координаты, скорость, направление движения, отклонение от проложенного курса, в графическом режиме по карте наблюдать движение объекта относительно проложенного курса в различных масштабах, иметь в энергонезависимой памяти приемника сотни точек и десятки маршрутов составленных пользователем. Программа позволяет производить поиск по указанному адресу, рассчитать расстояние и проложить возможные маршруты до ближайших объектов (таких как дом, улица, автосервис, АЗС, гостиница, ресторан и т.д.), рассчитать их длину и заранее оповещать о приближающихся поворотах, сообщать информацию о текущем местоположении, рассчитать, в зависимости от средней скорости движения, приблизительное время прибытия в пункт назначения. А самое главное - это отсутствие любой абонентской платы. Купив комплект один раз Вы получаете полноценную навигацию практически навсегда. Все это и многое другое позволяет считать GPS основным навигационным комплексом на многие десятилетия.
Обоснование использования Карманного Персонального Компьютера (КПК)
К сожалению, как правило, картографических возможностей, которые может предоставить современный GPS-приемник, бывает недостаточно для полноценного и удобного использования всех тех возможностей, которые может предоставить пользователю система GPS. Особенно удручает ситуация с российскими картами, которые представлены в приемниках особенно убого. Возможность же загрузки собственных карт в большинстве приемников также отсутствует ввиду закрытости форматов карт почти всеми производителями GPS-навигаторов, а о регулярных обновлениях существующих карт остается только мечтать. Выход представляется в подключении к приемнику независимого интеллектуального устройства, которое будет иметь возможность выполнять эти, а также множество других полезных функций. Очевидно, что таким устройством в автомобиле выступает КПК. Наличие достаточно качественно продуманного, проработанного и разнообразного программного обеспечения для целей GPS-навигации, делает эту связку практически идеальным комплексным решением.
Как оно работает
Над поверхностью земли вращаются 24 спутника американской системы NAVSTAR. Основной задачей всех спутников является непрерывная передача своего идентификационного номера и точного времени, которое отсчитывается по атомным часам, установленным на каждом спутнике. При излучении сигнала используется фазовая модуляция, использование которой совместно с шумоподобным типом сигнала позволяет применять передатчики относительно малой мощности, избавится от многих помех, возникающих при преодолении не маленького расстояния от спутника до GPS приемника, при прохождении через слои атмосферы и многих других природных и искусственных помех, встающих на пути сигнала. А если учесть, что в качестве источника энергии на спутниках применяются ядерные реакторы, то можно сказать, что они почти вечные.
Для того, чтобы определить координаты любой точки в пространстве, необходимо знать координаты как минимум трех спутников и расстояние от спутников до искомой точки. Если все это известно, то точка пересечения трех сфер вращения, образованных их радиусами длинной в расстояние от спутника до GPS приемника и есть местоположение точки в пространстве. Далее, путем не сложных математических вычислений, эта информация преобразовывается в любую систему координат. Остается единственная задача - узнать расстояние от спутника до GPS приемника. На самом деле все очень просто. Траектории всех спутников рассчитаны с огромной точностью на десятки лет вперед, т.е. в любой момент времени известно где и какой спутник находится. Это необходимо для синхронизации точного времени спутников с обычными часами GPS приемника. Как только время синхронизовано, начинается непосредственное определение расстояние до спутников. Еще из курса школы известно, что зная скорость и время всегда можно найти расстояние. Скорость распространения сигнала, опять же, известна заранее с достаточной точностью, время посчитать не составляет труда, т.к. известно с точностью атомных часов во сколько сигнал был отправлен спутником и во сколько он был принят GPS приемником. Все неизвестные найдены, остается измерить расстояния еще несколько сотен раз для достижения заданной точности и вуаля - координаты известны.
В заключении можно сказать, что если бы была хоть какая нибудь возможность отследить желающих принимать этот сигнал, GPS навигация была бы наверняка платной. Но, учитывая, что на данный момент развития науки это не возможно в принципе, и то, что после запуска спутников практически никаких расходов на поддержание их в рабочем состоянии не требуется, система оставалась, остается и останется бесплатной.
GPS навигация в автомобиле
