Вредоносное ПО (malware) - это назойливые или опасные программы,...
23.04.2016 / 1619
С появлением новых технологий для прокладывания маршрутов и ориентирования на местности традиционная бумажная карта и компас используются все реже, ведь на смену им пришло высокоточное электронное устройство – навигатор, позволяющий определить свое местоположение с точностью до нескольких метров. Воспользоваться им может каждый - от пользователя не требуется никаких особых навыков, при этом не имеет значения, где находится объект: в мегаполисе, горах или лесу.
GPS-навигатор является электронным прибором, оснащенным специальным модулем для приема сигналов со спутников от глобальной системы позиционирования NAVSTAR, с помощью которых он определяет свое текущее местоположение на Земле. В мире существует две системы спутниковой навигации: GPS (Global Positioning System), являющаяся разработкой Министерства обороны США и находящаяся под его управлением, и российский аналог ГЛОНАСС. В зависимости от предназначения GPS-навигаторы бывают геодезические, морские, авиационные, автомобильные, портативные и имеют различное техническое исполнение.
Устройство GPS-навигатора
Аппаратная часть GPS-навигатора включает плато с процессором, антенну, дисплей, память, источник питания. Программное обеспечение состоит из операционной системы, программной оболочки, BIOS, навигационных программ и дополнительных приложений.
Карты в GPS-навигаторах
Основой любого навигатора служат карты, поскольку с помощью спутников система может лишь определить координаты объекта, но только с помощью карт на экране воссоздается графическая версия, позволяющая ориентироваться на местности. Карты в GPS-навигатор загружаются отдельно, и их выбор определяет сам владелец устройства. Разновидность карт может включать, помимо маршрута до пункта назначения, встречающиеся на пути следования достопримечательности, АЗС, отели, кафе и пр.
Принцип работы GPS-навигатора
Навигатор связывается со спутниками, получает от них сигналы, с помощью которых определяет параметры долготы, широты и высоты, подбирает соответствующую им карту и определяет местонахождение объекта. Спутники должны оставаться в зоне видимости, на качество сигнала влияет местность и погодные условия. Радиосигналы привязки передают более 24-х спутников, расположенных на 6-и околоземных орбитах. Спутники образуют взаимосвязанную сеть, которой управляют расположенные на тропических островах станции GPS, связанные с находящимся в США координационным центром.
В каждом навигаторе установлен приемник, который находится в прямом взаимодействии со спутниками. В поступающих со спутников радиосигналах содержится закодированная информация, включающая номер передающего спутника, его техническое состояние, местонахождение на орбите Земли, текущие дату и время. Для определения местоположения объекта GPS-навигатор вычисляет время, прошедшее с момента отправки сигнала со спутника до его получения на Земле. Полученная разница во времени, умноженная на скорость радиоволны, позволяет приемнику получить данные о расстоянии до конкретного спутника. Собрав информацию от нескольких спутников, GPS-навигатор может вычислить координаты своего местоположения. Имея сигналы от 3-х спутников, устройство может определить широту и долготу - так называемая «двумерная фиксация». Если спутников 4 и более, то навигатор может определить расположение объекта в 3-х мерном пространстве, то есть указать долготу, широту и высоту.
Область применения GPS-навигаторов
Этот прибор может пригодиться везде, за исключением мест, в которых недоступны спутниковые сигналы (под водой, под землей и т.п.). GPS-навигаторы нашли применение в военной отрасли, авиации, мореплавании, геодезии, на автомобильном транспорте, для туризма, охоты и рыбалки, спасательных работ, научной и исследовательской деятельности.
По своему назначению навигаторы можно разделить на профессиональные и бытовые. Профессиональные устройства характеризуются особым программным обеспечением и системами навигации, высокой точностью позиционирования и длительным временем автономной работы. Бытовые GPS-навигаторы получили широкое распространение после 01.05. 2000 г., т.к. до этой даты точность позиционирования искусственно понижалась с помощью специальной погрешности (SA), которая составляла ± 50-100 м. В настоящее время предельная точность бытового навигатора ± 3-5 м, а профессионального до нескольких см при условии корректирующего сигнала от наземной станции.
Виды GPS-навигаторов
Авиационные навигаторы. Эти приборы устанавливаются на различных летательных аппаратах и выполняют ряд специальных функций. У них особые карты и базы данных.
Морские навигаторы. Эти устройства содержат специальные морские карты, отражающие базу данных о глубинах, опасностях судоходства (мель, рифы), названиях островов, портов, заливов. Устанавливаются на всех видах морского транспорта и часто оснащаются эхолотами.
Автомобильные навигаторы. Эти самые популярные и распространенные бытовые навигаторы помогут найти нужный адрес, проложить самый короткий путь, избежать пробок. Они практичные и функциональные, простые и удобные в использовании, оснащены звуковыми интерактивными подсказками и большим количеством дополнительных функций.
Туристические (портативные) навигаторы. Эти компактные устройства имеют небольшой вес, есть модели с противоударным и влагонепроницаемым корпусом. Дисплей у них чаще черно-белый для экономии энергии. На экране прибора отображаются маршрут, особенности рельефа, высоты. Некоторые модели могут иметь дополнительные функции: высотомер, компас, солнечный и лунный календари, датчик температуры и др.
Спортивные навигаторы. Они используются спортсменами в циклических видах спорта на открытом воздухе (бег, лыжи, велогонки). Эти приборы обеспечивают регистрацию параметров организма спортсмена совместно с параметрами движения (скорость, траектория, пройденный путь). Устройства выполняются в виде наручных часов или с креплением на руль велосипеда, во влагонепроницаемом, противоударном корпусе, с минимальными габаритами и весом. Спортивные навигаторы оснащаются внешними датчиками, регистрирующими ЧСС, число оборотов педалей велосипеда, количество шагов и др., которые передают данные по радиоканалу в собственную энергонезависимую память.
Автомобильные GPS-навигаторы
Автонавигаторы внешне похожи на маленький телевизор, который крепится на кронштейне на приборную панель или подвешивается на лобовое стекло. Питание прибора осуществляется от собственного аккумулятора или прикуривателя. Навигаторы имеют мощный процессор, позволяющий быстро и без задержек «перерисовывать» карту и двигать машину на дисплее. Предназначением автомобильных GPS-навигаторов является автоматическое прокладывание маршрута с учетом его вариантов и дорожной инфраструктуры, сопровождаемое голосовыми подсказками.
Стандартными функциями автомобильного GPS-навигатора служат прокладка маршрута, адресный поиск, голосовая помощь. К дополнительным опциям относятся запоминание маршрутов, оповещение о ДТП, пробках и радарах по ходу движения, сенсорный дисплей, видеорегистратор, доступ к мультимедийным приложениям, проигрывание MP3-файлов, FM-трансмиттер, видеоплеер, Bluetooth, GSM/GPRS-модуль, ТВ-тюнер. Расширение функционала влечет за собой повышение стоимости прибора.
Самые популярные бренды автомобильных GPS-навигаторов
Garmin
Продукция американской компании Garmin отличается высоким качеством, надежностью и многофункциональностью. При этом устройства не оснащаются ненужными функциями, поскольку, по мнению разработчиков, навигатор служит исключительно для того, чтобы прокладывать точный маршрут. В автонавигаторах Garmin интуитивно понятное меню, встроена функция прокладки маршрута, загружены самые масштабные карты России, а наличие FM-антенны поможет отследить расположенные на маршруте движения пробки и светофоры. Одними из наиболее популярных моделей стали Garmin nuvi 2455, Garmin Nuvi 3597LMT и Garmin Nuvi 1410T.
Prestigio
Модели китайской компании Prestigio отличаются высокой степенью надежности, стильно выглядят, легко устанавливаются, хорошо вписываются в интерьер кабины автомобиля. Это верные помощники водителя, удобные и простые в использовании с программным обеспечением от Navitel. Автонавигаторы Prestigio оснащены навигационной программой с потрясающей 3-хмерной визуализацией зданий и достопримечательностей, голосовыми инструкциями, уведомлениями о дорожной обстановке. Лучшими моделями считаются Prestigio GeoVision 5056, Prestigio GeoVision 7777 и Prestigio GeoVision 5660GPRSHD.
TomTom
GPS-навигаторы бренда TomTom производятся в Нидерландах из высококачественных материалов, оснащены удобными креплениями, громким динамиком, полностью русифицированы. У них простой интерфейс, легкое интеллектуальное меню, собственное программное обеспечение и карты, расчет самого быстрого маршрута, информация о дорожной обстановке, голосовые команды, быстрый поиск объектов и бесплатное пожизненное обновление карт. Наиболее популярными моделями считаются TomTom Start 60, TomTom GO 610 World, TomTom GO 6000, TomTom Urban Rider 5, TomTom VIA 135 и др.
Отечественные производители представлены наиболее популярными брендами Lexand, Navitel, Explay, ТМ Shturmann, Prology, TeXet.
Lexand
Под маркой Lexand продаются недорогие и функциональные навигаторы, единственным недостатком которых можно назвать низкую антибликовую защиту. Покупатели оценили их за высокие возможности встроенной памяти, хорошее программное обеспечение, разнообразие функций и наличие видеорегистратора. Лучшими моделями являются Lexand D6HDR, LEXAND SA5 HD+ и Lexand ST-5650 PROHD.
Российскую марку TeXet можно отнести к бюджетному сегменту, тем не менее, устройства оснащены видеорегистратором, встроенной памятью в 4 Гб, программным обеспечением СитиГид и Навител. Лучшими навигаторами являются модели TeXet TN-522HD DVR и TeXet TN-515DVR.
Explay
Навигаторы Explay можно смело назвать надежной, удобной и качественной техникой. В линейке представлены как компактные бюджетные приборы с минимальным набором необходимых для навигации функций по доступной цене, так и дорогие мультифункциональные модели с камерой, Bluetooth, ТВ-тюнером, GSM/GPRS-модулем и богатым выбором мультимедийных приложений. Все устройства оснащены большим широкоформатным экраном и крупным динамиком. Лучшими моделями являются Explay Patriot, Explay ND-41, Explay ND-52B, Explay PN-965 и Explay PN-955.
Navitel
В навигаторы компании Navitel уже загружены карты, охватывающие Россию и еще 11 стран. В некоторых моделях предусмотрена возможность получать информацию о пробках. Именно российская компания Navitel является разработчиком программы «Навител Навигатор», отличающейся точностью карт и актуальностью информации о дорожной обстановке, радарах и камерах. Лучшими навигаторами являются модели Navitel A730, Navitel A501.
ТМ Shturmann
У навигаторов ТМ Shturmann понятный полностью русифицированный интерфейс, возможность работать с мультимедийными приложениями, в том числе получение информации о пробках на дорогах с интернет-сервиса Яндекс. В приборы загружены карты и атласы, которыеявляются собственными разработками компании. Одними из наиболее популярных моделей стали Shturmann Link 500 FM, Shturmann Link 700HD, SHTURMANN Mini 100.
Prology
Российская компания Prology изготавливает свою продукцию в Китае, но GPS-навигаторы Prology так же, как и , отличаются хорошим качеством и надежной сборкой. Установленное программное обеспечение «Навител Навигатор» не требует дополнительной покупки карт. Есть модели со встроенным видеорегистратором, FM-модулятором и Bluetooth. Наиболее популярными моделями считаются Prology iMap-5600 Black, Prology iMap-7300, Prology iMAP-4300, Prology iMap-580TR, Prology iMap-4020M.
Туристические GPS-навигаторы
Портативные GPS-навигаторы предназначены для того, чтобы их брать с собой в пеший или велосипедный поход, на рыбалку, охоту и т.д. Это компактные легкие устройства с небольшим экраном, емким аккумулятором и мощным приемником. Многие устройства оснащены дополнительными опциями, среди которых компас, барометр, высотомер, датчик температуры и др. В качестве альтернативного источника питания могут использоваться обычные батарейки, что очень удобно, когда нет доступа к электроэнергии. Портативные навигаторы выполняются в виде небольших планшетов или мобильных телефонов, в удобных узких форматах, позволяющих закрепить их на плече, запястье или руле велосипеда и в формате наручных часов. Для экстремальных условий выпускаются защищенные навигаторы в прорезиненном противоударном, пыле- и водонепроницаемом корпусе.
Самые популярные модели туристических GPS-навигаторов
Безусловным лидером на рынке туристических навигаторов является компания «Garmin», выпускающая ряд популярных серий: eTrex, GPSMAP, Fenix, Monterra, Dakota, Montana и Oregon.
В этой серии представлены наручные часы-навигатор, оснащенные высотомером, барометром, компасом, секундомером, датчиком температуры. Этот легкий, компактный, удобный и надежный прибор со стабильным приемом спутникового сигнала весит всего 82 г. К сожалению, отображение карты на маленьком черно-белом экране оставляет желать лучшего. Русского языка нет, поэтому все сообщения поступают на английском (французском, немецком, испанском, итальянском) языке. Fenix может обмениваться накопленными данными с помощью BlueTooth, беспроводного сервиса Garmin ANT, через USB с компьютером.
Monterra
Это навигатор на базе ОС Android использует 2 навигационные системы: GPS и GLONASS и предустановленный набор карт. Устройство оснащено большим дисплеем с прочным минеральным стеклом, имеет встроенную фотокамеру и вспышку-фонарик. Водонепроницаемый корпус стандарта IPX7 гарантирует работоспособность прибора на глубине до 1 м в течение 30 минут.
Gpsmap 64
У прибора цветной экран, быстрый процессор, Bluetooth, слот для карты памяти, массивная антенна. Gpsmap 64 использует 2 навигационные системы: GPS и GLONASS и предустановленный набор карт. Кнопки расположены на передней панели прибора, корпус крепко собран, надежно защищен от ударов, пыли, погружения в воду и отрицательных температур.
Montana 650t
У этого навигатора память 3Гб, слот для карты памяти, большой сенсорный экран с антибликовым покрытием и простой интерфейс. Влагонепроницаемый корпус имеет повышенную прочность. Встроенный фотоаппарат (5 Mpx) позволяет делать фотографии с привязкой к координатам съемки. Устройство можно использовать в качестве автомобильного навигатора. Благодаря разъему для подключения наушников можно слушать в дороге голосовые подсказки.
Как выбрать GPS-навигатор
Отправной точкой при выборе GPS-навигатора является его предназначение и тот спектр задач, для выполнения которых предполагается использовать устройство. Как только вы определите перечень подходящих приборов, нужно определиться с приемлемым ценовым диапазоном. Внимательно изучите наиболее популярные модели и определите, что имеют более дорогие устройства и чего нет в дешевых. Затем решите, нужны ли вам дополнительные функции, присущие более дорогим моделям, или дешевого аналога будет вполне достаточно. При первом знакомстве с автомобильным навигатором уделите внимание диагонали дисплея и качеству картинки, выберите навигационное программное обеспечение. Остановившись на 2-х или 3-х моделях, обязательно попробуйте поработать с каждой, поскольку разница в удобстве эксплуатации может оказаться довольно большой. Один навигатор будет для вас понятным и удобным в использовании, а другой - чересчур сложным.
Несмотря на то, что в современном мире GPS-навигация прижилась практически мгновенно, многие до сих пор пребывают в неведении относительно этого полезнейшего изобретения прошлого века. А некоторые и вовсе отрицают сам факт существования и необходимости использования GPS. Почему современные люди, порой весьма неглупые, до сих пор целиком и полностью полагаются на бумажные атласы? Попробуем внести ясность в ситуацию и разобраться с применением GPS на рынке туризма и телекома.Что такое GPS?
GPS – General Positioning System – состоит из 24 спутников, которые движутся по орбитам вокруг земли. Каждый спутник осуществляет питание от солнечных батарей и имеет срок службы около 10 лет. Все спутники объединяются в единую сеть и при использовании гражданскими лицами абсолютно бесплатны. В любой точке мира пользователь GPS-навигатора сможет определить место своего нахождения за считанные секунды. Для определения координат GPS-приёмнику необходимо «увидеть» как минимум два спутника. Такой метод определения называется «двухмерной фиксацией», при этом на экране приёмника вы сможете увидеть широту и долготу, если же в поле зрения навигатора оказывается более четырёх спутников, то определяемой информации становится больше. Добавляются такие параметры, как скорость передвижения объекта и его высота над уровнем моря (под объектом мы понимаем GPS-навигатор). Разумеется, GPS-навигаторы представлены на рынке не одним устройством, а достаточно большим их количеством, начиная от интегрированных в карманные компьютеры GPS-модулей и заканчивая специализированными системными устройствами, созданными исключительно для ориентирования на местности. С начала XXI века GPS стремительно ворвался в автомобильную промышленность. Как следствие этого, в правильных машинах (BMW, Audi, Mercedes) появилась дополнительная опция – спутниковый навигатор.
Обо всех устройствах GPS-навигации мы с вами и поговорим в этом материале.
Виды GPS-приёмников.
Не скроем, что GPS-технология исключительно военного происхождения. Современные военные действия подразумевают точечные удары по расположениям сил противника, а для наведения снарядов необходимо точное знание координат.
Что и говорить, в более ранние времена военные и гражданские навигаторы имели колоссальные различия. Например, точность позиционирования гражданского навигатора была «сдвинута» на 150 (!) метров в радиусе, в то время как военный навигатор позволял себе допускать погрешности не более 1-5 метров. Разница, особенно в горах, весьма приличная. Но китайским братьям абсолютно всё равно, что думают американские друзья относительно точности позиционирования. По этой причине на рынок хлынули потоки самых разных микрочипов для изготовления GPS-приёмников с погрешностью определения до одного метра, и результат не заставил себя долго ждать. Появился и первый вид навигаторов – симбиоз карманного компьютера и GPS-приёмника, инсталлирующегося в Compact Flash слот. Он появился в продаже уже в 2002 году.
До этого события прозорливые технари подключали существующие до того момента приёмники Garmin в COM-порт карманных компьютеров, коих на тот момент также было не очень много. При написании этих строк невольно задумываешься о безумной скорости технического прогресса: казалось бы, в 2002 году всё это только начиналось, а всего четыре года спустя GPS-навигация осуществляет такое количество разнообразных функций, что диву даёшься.
Специализированные устройства на рынке присуствовали постоянно, другой вопрос, что потребители не очень-то жаловали странную коробочку с монохромным дисплеем, стоящую как хороший 19-дюймовый монитор (напомню, что дело происходило в 2002-2003 годах). Тем не менее, коробочки продавались и пользовались заслуженным авторитетом у туристов и любителей активного отдыха на природе.
Как мы уже упоминали выше, таким устройством были навигаторы компании Garmin. Компания является безоговорочным лидером по производству специализированных GPS-приёмников, однако, несмотря на своё превосходство, в Рунете представлена очень слабо. Особенностью данных навигаторов является необходимость использования только «родных» карт и софта. Однако об этом мы поговорим позже.
В то же время получил своё развитие стандарт беспроводной связи Bluetooth, который привнёс много нового в индустрию мобильных телефонов и не только. Вскоре появились первые Bluetooth GPS-адаптеры, которые подключались к карманному компьютеру по беспроводному соединению – фактически, для работы программного обеспечения эмулировался аппаратный COM–порт, и никто не замечал подмены.
В 2003-2004 годах получила развитие идея всеобщей миниатюризации, которая принесла на рынок множество странных изделий. Например, компании перестали выпускать карманные компьютеры с интерфейсом Compact Flash порта. Вместо этого на верхней части КПК остался только один слот – SDIO MMC. А наличие CF-порта автоматически обозначало КПК как продвинутую и серьёзную модель. SDIO-устройства также могли эмулировать COM-порт, посему в скором времени (примерно в конце 2004 года) в продаже появились SD GPS-приёмники. Следует отметить, что размеры этих устройств сильно уменьшились, а это, в свою очередь, привело к понижению энергопотребления, т.к. микрочипы также подвергались воздействию прогресса. И, наконец, последний шаг в интеграцию GPS-навигации сделала компания Mitac, наладив поставку КПК с встроенным GPS-модулем. КПК работал сам по себе, а GPS можно было использовать в любое время.
Карты и софт.
Для любого навигатора необходим набор карт, иначе использование устройства становится невозможным. Карты чаще всего поставляются в максимально подробном увеличении и позволяют осуществлять навигацию в буквальном смысле «по домам». Для КПК одним из лучших примеров такой карты является программа Pocket GPS PRO, работающая в Москве. Также на рынке присутствует программа Palm GIS, однако большинству пользователей эта система неизвестна. Едва ли не самой мощной программой для составления и редактирования карт и маршрутов является Ozi Explorer, работающий с растровыми картами. Данная программа обладает просто колоссальным количеством разнообразных карт. У автора данного текста имеется DVD-диск, на котором заботливыми руками нашего руководителя тестлаба собрано более 4 Гбайт карт. И, что самое главное, эти карты создаются энтузиастами, полностью бесплатны и в критической ситуации могут здорово выручить. Одно плохо – Ozi Explorer недёшев, но наших сотоварищей это не останавливает, нужно всего лишь немного подумать, и проблема будет решена.
Авто.
Теперь самое время разобраться с наиболее интересным представителем GPS-устройств – автомобильным навигатором.
Итак, чем интересен автомобильный навигатор. Во-первых, он интегрируется непосредственно в автомобиль и, что важно, позволяет использовать определённые функции современного авто для облегчения его эксплуатации. Например, при малом количестве топлива в бензобаке система подаёт голос, что надо бы заправиться, а до ближайшей заправки такое-то количество километров, так что мы можем не доехать, поэтому поворачивай назад, хозяин, а то встанем тут, посреди Калмыцкой степи. Во вторых, правильный автомобильный GPS-навигатор позволяет всячески редактировать маршруты, оставляя различные метки на карте, к примеру – тут есть закусочная, а вот здесь сидели товарищи в сине-серой форме и приняли меня за 180 км/ч... Тут была большая яма, а вот тут – шиномонтаж. В третьих, GPS-навигация в автомобилях обладает ещё одним полезным достоинством – её можно в любой момент заставить замолчать нажатием одной кнопки, что не всегда возможно при использовании симбиоза КПК и модуля навигатора. Данное качество особенно заметно в последних моделях BMW пятой и седьмой серий – автомобиль в состоянии довести до исступления любого, уж очень он общительный.
Однако и это не всё. GPS-навигация в автомобилях крайне приглянулась компаниям, специализирующимся на защите транспортных средств от угона. Об этом мы и поговорим в следующей части статьи.
Защита от угона при помощи GPS и мобильного телефона.
Мы не считаем, что необходимо как-то компрометировать провайдеров, предоставляющих услуги по слежению за вашим автомобилем, однако считаем необходимым предупредить, что угоняется абсолютно любой автомобиль, абсолютно вне зависимости от того, что и как на нём установленно. От эвакуатора, глушителя и экранированного бетонного бокса за городом ещё никто не спасался.
Как это работает? На автомобиле устанавливается комплекс оборудования, состоящий из GPS-приёмника для определения координат и устройства для организации канала связи между автомобилем и диспетчерским пультом. В качестве последнего выступает обычное устройство, по сути работающее сотовым телефоном. Девайс подключается к системе через COM-порт и позволяет осуществлять двустороннюю передачу сигнала. Таким образом, можно подавать команды автомобилю – завести/заглушить двигатель, закрыть/открыть двери либо мгновенно определить месторасположение транспортного средства. Плюс к этому, если GPS сигнал не проходит, а мобильное устройство «видит» вышки оператора сотовой связи (чаще всего GSM), то определение координат возможно также по положению телефона. Подобные услуги предоставляют все GSM-операторы Московского региона (кстати, именно это решение спасло BMW X5 одного моего знакомого – прим.авт.).
В случае возникновения заранее оговариваемых «нештатных» ситуаций сигнал тревоги передаётся на диспетчерский пульт и, при подтверждении проблемы, на пульт ГИБДД... Дальше всё работает только по воле сотрудников милиции. Разумеется, если угонщики – профессионалы своего дела, машина в один момент просто пропадёт с мониторов, и единственное, что останется сделать, так это надеяться на самую лучшую «противоугонку» – страхование транспортного средства от угона. На данный момент только такая защита может гарантировать относительно спокойный сон владельца «интересного» автомобиля.
Однако спутниковая сигнализация в большинстве случаев позволяет осуществлять достаточно высокий уровень контроля за автомобилем и, как минимум, спасёт, если им заинтересуются малоопытные хулиганы. Другое дело, что, как правило, после вмешательства подобных «пионеров» машина бывает сильно покорёжена. Вывернуты личинки замков дверей, сломан блокиратор и замок зажигания. Удовольствие весьма недешёвое. Так что гараж, охрана... и опять деньги.
Что выбрать?
Складывается абсолютно неопределённая ситуация, так как выбор GPS-устройств чрезвычайно велик и интересен. Однако мы постарались классифицировать наиболее популярные GPS-приёмники, представленные на нашем рынке. Относительно встроенных навигационных систем в автомобили мы можем отметить, что для нашей страны официальных карт практически нет, а те, которые есть, стоят около тысячи евро. К слову пришлось ещё и то, что долгое время гражданский GPS был вне закона, а это сильно тормозило развитие подобных решений на территории нашей страны.
А если лишних денег нет, то старый добрый КПК и Compact Flash GPS-адаптер помогут вам решить возникающие проблемы с навигацией. Поверьте – достаточно один раз попробовать, и вы не расстанетесь с GPS никогда!
GPS-навигатор. Что это?
Что же такое GPS? Дорогая игрушка военных или действительно полезный сервис, который можно и нужно использовать в повседневной жизни? Для начала немного истории: давайте разберемся, что это такое и откуда появилось.
История появления GPS
GPS , или Global Positioning System (глобальная система позиционирования), ведет свое существование с середины прошлого века. Американские ученые очень внимательно следили за успехами СССР в области освоения космоса. Естественно, что для них не остался незамеченным запуск первого спутника 4 октября 1957 года. Во время наблюдений за полетом спутника американские ученые зафиксировали старый добрый эффект Доплера: частота принимаемого сигнала от спутника увеличивалась при его приближении и, соответственно, уменьшалась при его удалении. Они сообразили, что этим можно воспользоваться, ведь, зная точные координаты объекта на Земле, можно определить точные координаты спутника, и наоборот.
Для того чтобы точно определить координаты движущегося объекта на Земле, необходимо получать сигнал как минимум от четырех спутников. А чтобы иметь возможность определять координаты в любой точке Земли, таких спутников должно быть как минимум 24. В 70-е годы в США было принято решение о старте проекта глобальной спутниковой навигации и запущен первый тестовый спутник. В 1993 году, с запуском последнего спутника, было объявлено о первичной готовности системы.
Первоначальное использование GPS
Так как система GPS была создана и поддерживалась на деньги американского Министерства обороны, первоначальное использование, начиная с запуска первого тестового спутника, было возможно исключительно в военных целях: наведение баллистических ракет, военная картография, навигация во время планирования и проведения военных операций и т. д.
Возможно, GPS так и осталась бы закрытой системой, но, как ни парадоксально, первым шагом для использования глобальной системы позиционирования в гражданских целях стала катастрофа. В 1983 году из-за ошибки навигации корейский гражданский самолет попал на территорию Советского Союза и был сбит силами ПВО. После этого случая Рональд Рейган подписал указ, позволяющий частично использовать GPS в гражданских целях. Чтобы ограничить возможности и не допустить использования системы навигации другими странами в военных целях, передаваемый со спутников сигнал намеренно искажался для понижения точности в определении местоположения. В среднем погрешность составляла 100-150 метров, что не позволяло использовать GPS для точных измерений.
В 2000 году президентом США Биллом Клинтоном было принято решение, отменяющее постановление о намеренном искажении передаваемого сигнала со спутников. Этим решением были открыты двери к использованию системы навигации практически всем желающим. Точность позиционирования возросла до 6-8 метров, а после обновления спутников на орбите планируется достичь точности в 60-80 см.
Возможности GPS
С помощью системы глобального позиционирования, помимо текущих координат, можно узнать много полезных данных:
- точное время;
- ориентацию по сторонам света;
- высоту над уровнем моря;
- направление на точку с координатами, заданными пользователем;
- текущую скорость, пройденное расстояние, среднюю скорость;
- текущее положение на электронной карте местности;
- текущее положение относительно маршрута.
Для работы с системой глобального позиционирования необходимо устройство, принимающее сигналы со спутников, - GPS-приемник. Само по себе это устройство малополезное, так как получаемые им данные способны сбить с толку даже подготовленного человека. На первый взгляд это просто набор цифр. Необходимо преобразовать эти данные в понятный для человека вид, поэтому GPS-приемники совмещают с другими устройствами, которые разрабатывались для конкретных задач. Самый распространенный способ применения GPS - это автомобильная навигация.
GPS-навигатор представляет собой устройство, которое совмещает в себе: GPS-приемник для получения сигнала, процессор для обработки полученной информации, память для хранения полученных данных и электронных карт местности, дисплей для отображения необходимой информации.
Автомобильные навигаторы в наше время нельзя назвать дорогой игрушкой или роскошью - это устройство должно быть в автомобиле каждого уважающего себя водителя. Казалось бы, что еще может уметь GPS-навигатор, кроме поиска кратчайшего маршрута из одной точки в другую? Но современные решения предлагают просто колоссальные возможности для планирования и облегчения поездок: планирование маршрута с учетом дорожной разметки, радаров и знаков, сохранение прошлых маршрутов, приблизительный расчет топлива - и это далеко не все.
Чтобы в полной мере воспользоваться всеми преимуществами, навигатору, как и любому другому электронному устройству, необходимо соответствующее программное обеспечение. На рынке существует несколько программных решений для автомобильной навигации. Самые распространенные из них: iGO, Navitel, Garmin, TomTom. Преимущества и недостатки данных решений - тема для отдельной статьи, но основные требования к ним схожи. Это наличие подробных карт местности и обновляемая база достопримечательностей.
Карты
Хорошие и подробные карты - это самое главное для автомобильного навигатора. При использовании устаревших или некачественных карт теряется весь смысл GPS. Электронные карты, используемые в навигаторах, бывают растровые и векторные.
Растровые карты представляют собой снимок местности со спутника, и качество карты напрямую зависит от качества исходного снимка. Подобные карты довольно неудобно использовать для автомобильной навигации. Во-первых, довольно проблематично найти хорошие исходные изображения, так как наиболее качественно представлены только большие города. Во-вторых, для прокладки маршрута по такой карте необходима точная привязка к координатам, выдаваемым GPS-навигатором. Список недостатков можно продолжать, но явных плюсов для автомобильной навигации в использовании растровых карт нет.
Векторные карты представляют собой базу данных, содержащую информацию о местности в виде точек, линий, многоугольников. В отличие от растровых карт, которые, по сути, являются фотографиями местности, векторные похожи на чертеж или схематический план. Благодаря такому представлению не существует никаких проблем с масштабированием векторных карт: любой участок может быть неограниченно увеличен без потери качества.
Помимо географических данных векторные карты могут содержать любую дополнительную информацию, которую разработчики сочтут нужным добавить: номера домов, названия населенных пунктов, водоемов и т. д. Прелесть векторных карт состоит также в том, что можно самостоятельно добавлять необходимые точки на карту и помечать их.
Векторная карта
Для автомобильной навигации векторные карты значительно удобнее растровых. Производители карт регулярно (в среднем раз в квартал) обновляют, добавляют и актуализируют информацию. К векторным картам можно подключать дополнительные информационные базы, значительно облегчающие ориентирование, например POI.
POI , или Point of Interest (буквально: интересное место, достопримечательность), - координаты местонахождения объекта, который может быть интересен или полезен. В GPS-навигации используются базы данных POI, которые подключаются к векторным картам местности и содержат полезную и необходимую информацию о текущем регионе: рестораны, заправки, отели, театры, местные достопримечательности и т.д. Подобная информация просто незаменима для облегчения поиска объектов, особенно в незнакомой местности.
Простой пример: вы находитесь проездом в незнакомом городе, ночью, с практически пустым баком. Как найти ближайшую заправку? Можно, конечно, спросить у кого-нибудь, но, во-первых, тяжело найти в небольшом городе глубокой ночью случайного прохожего, а во-вторых, можно попасть на не совсем доброжелательных граждан. Проще всего выбрать в навигационной программе фильтр по автозаправкам, и, исходя из текущего местоположения, программа покажет несколько ближайших вариантов. После этого проложить маршрут к ближайшей из них, заправиться и без приключений продолжить свою поездку. Удобно, не правда ли?
Выводы
Актуальность и востребованность автомобильных навигаторов трудно переоценить. Находитесь вы в своем городе, соседнем населенном пункте или даже в другой стране - использование навигатора поможет изрядно сэкономить время на поездку и деньги на топливо. А если есть дополнительное время и топливо, почему бы не потратить их на то, чтобы отправиться всей семьей в какое-нибудь интересное место, которых вокруг нас множество. Вот только времени на них обычно не хватает...
GPS — это аббревиатура от английского названия Global Positioning System , что означает «система глобального позиционирования», или, в более правильном техническом переводе, — «глобальная система определения координат». Основные ее взаимодействующие элементы — это 24 космических спутника NavStar (запущены и принадлежат США) и миллионы приемников на поверхности Земли.
Работает система так: приемник ловит сигнал от 3 и более спутников, замеряет время задержки прохождения сигнала от каждого из них и автоматически рассчитывает свое местоположение — географические координаты: широту, долготу, а также высоту над уровнем моря. Эти данные процессор устройства соотносит с электронной картой, загруженной в память прибора. Благодаря этому пользователь видит на дисплее изображение географической карты, на которой показывается и двигается «точка» — это он сам со своим GPS-приемником.
1. Что представляют собой GPS-приемники, какие они бывают?
Это группа электронных приборов, которые объединяет только одно — наличие специального модуля для приема сигнала со спутников. По техническому же исполнению GPS-устройства могут быть очень разными. В зависимости от предназначения, GPS-навигаторы бывают автомобильные, морские, авиационные, портативные туристские, профессиональные геодезические.
Существуют и т. н. GPS-модули — устройства, содержащие только приемник, подключаемый к ноутбуку или КПК. Часто GPS модуль уже штатно на заводе встраивается в мультимедийную систему автомобиля. Также стоит упомянуть электронику со встроенным GPS-приемником: КПК, ноутбуки, сотовые телефоны, рации.
2. В чем заключаются особенности автомобильных GPS-навигаторов?
Прежде всего, это конструкция устройства. Автомобильные навигаторы представляют собой, чаще всего, моноблок на манер маленького телевизора, который ставится на кронштейне на торпедо или подвешивается на солнцезащитный козырек. Питание — от прикуривателя либо от собственного аккумулятора. Также стоит упомянуть простоту их интерфейса, специально «заточенного» под управление навигатором во время езды. Автомобильные GPS имеют мощный процессор, позволяющий быстро и без запозданий за движением машины «перерисовывать» и «двигать» карту на дисплее.
Одной из характерных функций автомобильных GPS является сопровождение голосовыми подсказками и автоматическое прокладывание маршрута с описанием вариантов и дорожной инфраструктуры.
Однако этот функционал в России пока недоступен — все это начинает действовать только на территории Европы и Скандинавии. Единственным исключением являются Москва и Подмосковье, где маршрутизация и подсказки работают. (Правда, по утверждению пользователей, в несколько недоработанном виде).
3. Почему в России автомобильная навигация функционирует не так полноценно, как в Европе?
Все дело — в электронных картах. Именно они дают возможность реализовать функции навигатора. Для России же такие карты пока не созданы. На отечественных картах автопутешественник может видеть только типы дорог и населенные пункты. Хотя, по разным сведениям, работы уже ведутся, и возможно, полнофункциональные российские карты скоро появятся.
4. Какова точность GPS-навигации?
Сам навигатор, по заявлениям производителей, определяет местоположение с точностью до 3-5 м. Однако очень многое тут зависит от числа спутников, которые «видят» прибор и, опять-таки, от электронных карт. Дело в том, что в России для гражданского использования разрешены карты масштабом не крупнее чем 1:1000, т. е. в 1 см карты — 1 км местности. На практике же это значит, что 100 м будут умещаться в 1 мм на экране.
Впрочем, для автомобильных путешествий такой масштаб карт и точность навигации вполне приемлемы, ведь на машине ездят за многие сотни километров.
5. Легальны ли GPS-навигаторы?
Любительские GPS-приемники у нас не запрещены. Изделия допущены к свободной продаже.
6. Не нужно ли регистрировать прибор, получать лицензию на пользование?
Нет. Любительским GPS-навигатором можно пользоваться без всяких допусков. Лицензия требуется только на высокоточное профессиональное GPS-оборудование. Впрочем, оно слишком дорогое, сложное в пользовании, довольно громоздкое и обычному человеку, в принципе, ни к чему.
7. Взимается ли абонентская плата за пользование GPS-навигацией?
Никакой платы нет. После покупки прибора все дальнейшее его использование абсолютно бесплатно.
8. Кто производит автомобильные GPS-навигаторы?
В мире производителей такого оборудования очень много. Из представленных на нашем рынке брендов можно назвать американские Garmin и Magellan, голландский TomTom, российский «Глобал Ориент» (GPS-модули) и тайваньский Novogo.
Электронный Сусанин // 13 вопросов об автомобильной GPS-навигации Электронный Сусанин // 13 вопросов об автомобильной GPS-навигации
9. Сколько стоят такие GPS?
От $300 до 700. На цену навигатора влияет, прежде всего, его функциональность. Это объем памяти, от которого зависит количество загружаемых карт, мощность процессора, отвечающая за быстродействие и поддержку трехмерных карт, наличие сенсорного экрана, русификация меню, поддержка голосовых подсказок. Помимо этого, цена зависит от производителя: так, тайваньские навигаторы дешевле примерно на $50-100.
10. Где брать электронные карты для загрузки информации?
Практически всегда они продаются там же, где и сами навигаторы. Дополнительным источником приобретения может быть Интернет.
11. Поможет ли GPS-навигатор проехать от Петербурга до Владивостока?
Практически каждый современный телефон уже имеет встроенный модуль GPS -приемника, с помощью которого имеется возможность достаточно точно определить свое местоположение на планете Земля. Для работы и точного определения местоположения GPS не требуется интернет и вышки мобильных сетей. Система может работать даже посреди пустыни вдалеке от цивилизации. Мы знаем, что это возможно благодаря спутникам, - но как именно это работает?
Основой системы GPS являются навигационные спутники, движущиеся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой), на высоте 20180 км. Спутники GPS обращаются вокруг Земли за 12 часов, их вес на орбите составляет около 840 кг, размеры – 1.52 м. в ширину и 5.33 м. в длину, включая солнечные панели, вырабатывающие мощность 800 Ватт.
24 спутника обеспечивают 100 % работоспособность системы навигации GPS в любой точке земного шара. Максимальное возможное число одновременно работающих спутников в системе NAVSTAR ограничено числом 37. Практически всегда на орбите находится 32 спутника, 24 основных и 8 резервных на случай сбоев.
Поскольку известно, что каждый из спутников делает по два оборота вокруг планеты за сутки, то становиться нетрудно вычислить, что скорость их движения составляет приблизительно 14 000 км/ч. Само расположение спутников, так же как и наклон их орбит, отнюдь не случайно: они расположены так, чтобы из любой открытой точки планеты было видно хотя бы четыре спутника - именно таково минимальное количество, необходимое для определения местоположения объекта на Земле. Почему именно четыре и как это работает?
Чтобы измерить какое-то очень длинное расстояние, мы можем послать сигнал и замерить время, за которое он достигнет нужной точки либо отразится от нее и дойдет до нас снова (главное при этом точно знать скорость движения сигнала). Во втором случае время придется делить на два, поскольку сигнал прошел удвоенное расстояние. Этот способ носит название эхолокация, и спектр его применения весьма широк: начиная от изучения формы морского дна (здесь сигналом выступает ультразвук) и заканчивая радарами (сигнал - электромагнитные волны).
Проблема в том, что при использовании этого способа мы должны заранее знать, где находится приемник. В случае с системой GPS приемником сигнала являетесь именно вы, стоящий на Земле. Спутник не имеет никакого представления о вашем местоположении, он не знает, где вы, и никогда не узнает, поэтому отправляет сигнал сразу на всю поверхность планеты под ним. В этом сигнале он кодирует информацию о том, где расположен сам, а также в какое время по его собственным часам сигнал был отправлен, и на этом его работа заканчивается.
GPS -модуль у вас в руках получил координаты спутника и информацию о времени отправки сигнала. Программа в вашем телефоне умножает скорость распространения сигнала (то есть скорость света) на разницу между временем получения и временем отправки, высчитывая таким образом расстояние до каждого спутника. Если бы часы модуля были в точности синхронизированы с часами всех сателлитов, то понадобилось бы еще два спутника, чтобы определить местоположение с помощью так называемой триангуляции.
Чтобы понять принцип действия триангуляции, давайте на секунду перейдем в двухмерное пространство. Представьте себе две точки на плоскости, расположенные на известном расстоянии друг от друга, допустим 5 метров. Вы также знаете, что какая-то новая точка находится, в свою очередь, на известных расстояниях от первых двух - например 3 и 4 метра соответственно. Чтобы найти эту новую точку, вы можете провести две окружности с радиусами 3 и 4 метра и центрами в первой и второй точках соответственно. Две полученные окружности пересекутся ровно в двух точках, одна из которых и будет искомой.
Вернемся в трехмерное пространство. Теперь нам уже нужны три опорные точки, которыми являются наши спутники, и «чертить» вокруг них мы будем не окружности, а сферы. Все три сферы сразу в общем случае будут иметь две точки пересечения, но одна из них находится «над» местом расположения спутников, очень высоко в космосе - она нам явно не нужна. А вот вторая - это как раз ваше местоположение.
Для измерения местоположения в пространстве необходимо знать точное время и иметь точный инструмент для его измерения.
Реальная задача осложняется тем обстоятельством, что время на часах вашего телефона не совпадает с тем, что показывают часы спутников, и ваши часы являются на несколько порядков менее точными. Вообще говоря, время создает несколько дополнительных сложностей в решении этой проблемы. Так, например, спутники подвержены эффектам релятивистского и гравитационного искажения времени. На самом деле скорость хода часов, согласно теории относительности, зависит в том числе от силы гравитации в той точке, где эти часы расположены, а также от скорости их движения.
На высоте 20 000 километров над Землей гравитация достаточно слаба, а спутники летают, как мы уже разобрались, довольно быстро. Из-за суммы этих эффектов часы приходится корректировать в общей сложности на 38 миллисекунд за сутки. Если кажется, что это мало, напомню, что электромагнитный сигнал, движущийся со скоростью света, пройдет за это время приблизительно 11 000 км - примерно такой и может быть погрешность при определении координат.
Вторая проблема - точность самих часов. При указанных скоростях сигналов каждая миллионная доля секунды, измеренная с погрешностью, может спровоцировать большие ошибки. Из-за этого спутники старого формата позволяют определить местоположение не очень точно и могут «обмануть» на целых 10 метров. Начиная с 2010-го на замену старым запускают новые спутники, оснащенные атомными часами, и их погрешность уменьшилась до 1 метра.
Другой путь решения проблемы - специальные наземные станции коррекции. Они используются на территории некоторых стран и принцип их работы таков: принимая данные о расположении того или иного объекта, они корректируют их, и в результате пользователь гаджета получает более достоверную информацию о собственном местоположении.
Чем больше источников сигнала, тем точнее результат измерения, вот почему в мегаполисе ориентироваться по навигатору будет проще, чем в пустыне.
Однако атомные часы – устройство громоздкое и дорогостоящее, поэтому, чтобы решить проблему времени приемника, нужен еще один спутник. Он тоже передает информацию о своем местоположении и моменте отправки сигнала. И теперь наше пространство становится не трех-, а четырехмерным. Неизвестными являются широта, долгота, высота и время приемника в момент отправки сигналов. Положение в этих четырех измерениях нам и нужно определить, для чего по аналогии с двухмерным и трехмерным пространствами нам нужны именно четыре спутника.
Конечно же, в реальности хорошо, когда удается «поймать» сигнал от большего числа источников, и в крупных городах и населенных районах с этим проблемы нет: можно легко увидеть одновременно десяток сателлитов, которые обеспечат достаточно высокую для бытового использования точность.
Однако начальный поиск спутников тоже не самая простая задача. В старых аппаратах устройству могло потребоваться немало времени, вплоть до нескольких минут, чтобы уловить и разобрать сигнал от нужного числа космических объектов. Тогда это называлось «холодный старт», и для того, чтобы ускорить процесс, придумали получать данные о текущем местоположении небесных тел из интернета. Но при перемещении приемника на большое расстояние (десятки километров) или при очень долгом бездействии «холодный старт» приходилось производить заново. В современных устройствах модуль периодически включается сам, обновляя информацию, поэтому подобной проблемы больше нет.
Кстати говоря, до 2000 года точность для гражданских лиц была искусственно занижена, и узнать свое местоположение позволялось не ближе, чем в 100 метрах от реального. Поскольку GPS создавалась, финансируется и поддерживается министерством обороны США , военные хотели иметь определенное преимущество. С развитием и все более активным внедрением технологии в жизнь гражданского населения это искусственное ограничение было убрано.
Спутник не получает данных ни о каких GPS -устройствах на поверхности Земли и в воздушном пространстве, поэтому услуга бесплатная. Мы просто не сможем узнать, кто конкретно ей пользуется. Выходит, рецепт решения общечеловеческой проблемы под кодовым названием «А где я нахожусь?» чрезвычайно прост: односторонняя связь и нехитрые математические расчеты.
Сегодня область применения системы глобального позиционирования GPS достаточно обширна. Всё чаще GPS -приемники встраивают в мобильные телефоны и коммуникаторы, в автомобили, часы и даже в собачьи ошейники. Люди привыкают к такому благу как GPS навигация, и пройдет совсем немного времени как они уже не смогут обойтись без нее. Именно поэтому стоит сказать пару слов о недостатках GPS .
Недостатками GPS навигации является то, что при определенных условиях сигнал может не доходить до GPS -приемника, поэтому практически невозможно определить свое точное местонахождение в глубине квартиры внутри железобетонного здания, в подвале или в тоннеле.
Рабочая частота GPS находится в дециметровом диапазоне радиоволн, поэтому уровень приема сигнала от спутников может ухудшиться под плотной листвой деревьев, в районах с плотной городской застройкой или из-за большой облачности, а это скажется на точности позиционирования.
Магнитные бури и наземные радиоисточники тоже способны помешать нормальному приему сигналов GPS .
Карты, предназначенные для GPS навигации, быстро устаревают и могут быть не точными, поэтому нужно верить не только данным GPS -приемника, но и своим собственным глазам.
Особенно стоит отметить, что работа глобальной системы навигации GPS полностью зависима от министерства обороны США и нельзя быть уверенным, что в любой момент времени США не включит помеху (SA – selective availability) или вообще полностью отключит гражданский сектор GPS как в отдельно взятом регионе, так и вообще. Прецеденты уже были.
У системы GPS есть менее популярная и известная альтернатива в виде навигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и Galileo (ЕС), и каждая из этих систем стремится получить широкое распространение.
