comvir
Новичок
- Регистрация
- 23.09.2004
- Сообщения
- 5 438
- Реакции
- 38
- Баллы
- 0
to ash & oleg_sar
Вы чего курили ?
Как это точность может задаваться картами ?? и причем тут 7-8 спутников и точность порядка метра ? Вы вообще хотя-бы понимаете как GPS работает ?
Повторяю еще раз gps приемник на основе сигналов со спутников рассчитвает 3 координаты: широту, долготу и высоту над уровнем моря, и все. Все остальное: скорость, направление, наложение на карты и т.д. расчитывается изходя их этих трех координат и временной составляющей.
Вы чего курили ?
Как это точность может задаваться картами ?? и причем тут 7-8 спутников и точность порядка метра ? Вы вообще хотя-бы понимаете как GPS работает ?
Повторяю еще раз gps приемник на основе сигналов со спутников рассчитвает 3 координаты: широту, долготу и высоту над уровнем моря, и все. Все остальное: скорость, направление, наложение на карты и т.д. расчитывается изходя их этих трех координат и временной составляющей.
GPS (Global Positioning System) -- это спутниковая система для высокоточного определения координат статичных и движущихся объектов. Разработана она и обслуживается Министерством обороны США, также известна у военных под кодовым названием NAVSTAR (Navigation Satellite Timing and Ranging).
Проект запущен в 1978 г. и вышел на запланированную мощность в 1994-м, получив высокие оценки военных во время войны в Заливе (особенно им были довольны группы специального назначения, уходившие из-под огневых налетов собственной артиллерии и авиации).
Система GPS в целом состоит из трех сегментов -- космического, управляющего и пользовательского. К первому относятся 24 спутника, запущенных по шести различным орбитам таким образом, чтобы из любой точки земной поверхности были видны от четырех до двенадцати таких спутников. Срок службы каждого из них составляет 10 лет, их заменяют по мере выхода из строя. В управляющий (спутниками) сегмент GPS входят 5 контрольных центров (включая мастер-центр), дислоцированных на американских военных базах. И нетрудно догадаться, что к пользовательскому сегменту относятся десятки и сотни тысяч персональных GPS-приемников, которые продаются в виде автономных устройств, модулей расширения к портативным компьютерам или же встраиваются в определенные виды оборудования.
Приемник системы GPS представляет собой крошечный узкоспециализированный компьютер, способный вычислять свое местоположение по радиосигналам, принимаемым со спутника. И чем больше спутников может отслеживать такой приемник одновременно и чем больше разнесены эти спутники на небесной полусфере, тем быстрее пойдет процесс вычисления координат и тем более точными могут быть его показания. Способность приемника обрабатывать сигналы от нескольких спутников определяется числом его каналов, в современных устройствах их почти всегда 12. А для отслеживания спутников нужно быть под открытым небом -- в помещении под крышей или в тесном окружении высотных домов антенна приемника фактически беспомощна. Кстати, именно поэтому комплект для использования в транспортных средствах чаще всего снабжается внешней антенной, которая крепится снаружи, а многие модели GPS оснащены MMCX-штекером для их подключения. Встроенная антенна приемника обычно работает по узкой диаграмме направленности (patch-антенны), но ряд производителей освоил выпуск приемников с антеннами, которые имеют широкую диаграмму (multi-directional). Облачность влияния на сигнал не оказывает, стекло и пластик -- тоже не помеха, поэтому GPS-приемник может спокойно пеленговать спутники с застекленного балкона, но при особо "удачном" выборе места и времени сигналы со спутников может блокировать даже... собственно владелец приемника!
Процесс определения координат GPS-приемником выглядит примерно так. При включении устройства после достаточно длительного перерыва приемник начинает принимать сигналы со спутников и тем самым определять, какие из них сейчас доступны из этой локации. Такое состояние приемника называется "холодным стартом", а группу запеленгованных спутников часто именуют "альманахом". После выключения приемник некоторое время держит в памяти последний альманах и в случае повторного включения после кратковременного перерыва время пеленга существенно возрастает (имеет место "теплый старт"), а если перерыв был совсем кратким, то это "горячий старт". Термин TTFF (Time To First Fix), коим часто пользуются при описании этого этапа работы, как раз и означает время, необходимое для захвата того минимального числа спутников, которого достаточно для дальнейших вычислений, и оно указывается раздельно для холодного (обычно 1--2 минуты), теплого (до минуты) и горячего (до десяти секунд) старта. Но это -- в тепличных условиях. В Киеве меньше 3 минут "холодный старт" вообще не происходил, а при особенно неудачном раскладе он может длиться от 5 до 50 минут.
Сами сигналы со спутников бывают двух видов (L1 и L2), все GPS гражданского назначения используют частоту L1=1575,42 MHz. Содержит такой сигнал, согласно текущей версии 2.2 стандарта NMEA 0183, три составляющие: псевдослучайный код (идентификатор спутника), собственно данные в формате GGA (статус готовности спутника, дата и время) и позиции всех спутников в течение дня в форматах GSA (Global Satellites Active -- активные спутники), GSV (Global Satellites in View -- спутники в зоне видимости) и RMC (Recommended Minimum speCific data -- служебные данные о них). В рамках стандарта NMEA оговорены также дополнительные форматы -- GLL и VTG, имеющие ограниченное применение, например, VTG используется только при работе с оборудованием фирмы Garmin -- лидера на рынке классических (не компьютерных) GPS-приемников. Кроме того, способами обмена могут быть двоичный SiRF-код, управляющие коды формата Trimble Standard Interface Protocol (TSIP) и некоторые другие -- они указываются в описаниях после NMEA .
Рис. 1. Схема организации системы GPS
Итак, наш GPS-приемник, получив со спутников точное время отправки сигнала (на них установлены атомные часы), по фактической задержке прохождения сигналов вычисляет физические расстояния до спутников (скорость распространения радиоволн известна). Посредством метода триангуляции, реализованного в прошивке приемника, определяется точное его положение (широта и долгота) на поверхности Земли минимум по 3 спутникам (рис. 1). А, запеленговав четыре или более спутников, приемник может также определить и высоту абонента над уровнем моря (altitude). Время, за которое способен это сделать приемник, никогда не указывается без привязки к условиям, при которых происходил прием сигнала. Обычно даются четыре параметра: время TTFF при холодном, теплом и горячем старте, и отдельно -- reacqusition time, т. е. время, за которое приемник может восстановить связь со спутниками после временного выхода из зоны покрытия.
А дальше приемник может вычислять максимальную и среднюю скорость движения, поработает компасом, покажет направление на цель и примерное время, через которое вы там окажетесь, двигаясь с текущей скоростью, расстояние до пункта назначения, время ожидаемого восхода и заката солнца (весьма полезно туристам при планировании привалов и дневок) и многое другое -- это уже зависит от встроенного софта. Данные постоянно обновляются -- обычно раз в секунду.
Чем точнее, тем сложнее
Рис. 2. Точность GPS в различных режимах
Точность (Accuracy) определения координат, бесспорно, является важнейшим параметром GPS. Как правило, в характеристиках изделия она указывается для горизонтальных координат и довольно редко -- для высоты (alteration). Сравнительно недавно точность показаний коммерческих GPS искусственно уменьшалась посредством введения так называемых Selective Availability (SA), когда помехи намеренно вводились в показания спутников для занижения точности определения координат бытовыми (не военными) устройствами. Это давало погрешность в пределах 100 м (что автоматически делало применение систем на улицах городов довольно проблемным), хотя базовые возможности GPS-системы позволяют вычислить пределы ее точности от 5 до 25 м и 10 см/с -- при нахождении составляющих вектора скорости (Velocity). Продолжалось так довольно долго, однако перспективы полноценного коммерческого использования GPS оказались столь многообещающими, что в мае 2000 г. специальным решением президента США были сняты все SA-ограничения по точности, так что теперь ее обычно считают равной 15 м (рис. 2). Для дальнейшего же ее повышения необходимо введение дополнительных поправок и усовершенствованных алгоритмов. Нужно ли это? Для гуляющего по городу туриста, пожалуй, нет. А вот для фаната-рыбака, отмечающего на карте места поклевок, -- в самый раз.
