Если сигнал спутника часто теряется в устройстве, лучше использовать внешние антенны, которые доступны в различных конструкциях. Они характеризуются наличием дополнительного приемника:
GPS: Система навигации будущего — Разбор
Сегодня мы поговорим с вами о принципах геолокации и геолокации. Как работает GPS, что такое A-GPS и что ждет нас в будущем?
Спутниковая навигация претерпела значительные изменения. В ходе своего развития навигация преодолела множество проблем, пока не стала такой же привычной и удобной, как интернет. Поэтому сегодня мы начнем с рассказа о том, как работает спутниковая навигация сегодня, и немного заглянем в будущее.
Как работает GPS?
Зачем нам нужны атомные часы в смартфоне?
Как Эйнштейн испортил свою теорию относительности?
И можно ли ориентироваться с точностью до 1 см?
Военная технология
Первая проблема. Во-первых, это была технология «не для всех». Как и многие технологии, с которыми мы сегодня знакомы в повседневной жизни, такие как компьютерная мышь, телефон или Интернет, спутниковая навигация изначально была военной разработкой. И только военные могли его использовать.
Все началось в 1950-х годах, когда СССР запустил свой первый искусственный спутник. Это очень расстроило американских военных. А затем они изобрели первую глобальную спутниковую навигационную систему — GPS или Global Positioning System.
Первый спутник GPS был запущен еще в 1974 году. Но только в 83 году система GPS была выпущена для гражданского использования. Однако, чтобы усложнить гражданское использование, военные начали использовать режим селективного доступа, т.е. сигнал искусственно уменьшался, в результате чего точность позиционирования снизилась до 100 метров. Этот вариант навигации также подходил не всем. Только в 2000 году все искусственные ограничения были сняты, а точность повысилась со 100 до 20 метров. С тех пор спутниковая навигация не стоит на месте. В автомобилях, например, технология эволюционировала от встроенного блока в машине до крошечного микрочипа в вашем смартфоне или часах.
И действительно, трудно представить себе жизнь без карты в руках! Но прежде чем мы поговорим о следующих этапах развития, я хочу кое-что сказать. Давайте разберемся, как работает GPS в целом. Тем более что другие системы работают по тому же принципу.
Орбиты
Например, спутники системы GPS вращаются вокруг Земли по круговым траекториям в шести различных плоскостях. Сегодня на орбите Земли вращается всего 32 спутника: 31 из них работает, а один является резервным. Хотя для нормальной работы системы необходимо всего 24 спутника, их требуется так много, что в любой точке Земли в любой момент времени можно наблюдать не менее 4 спутников GPS.
Все спутники расположены на высоте 200 км над уровнем моря. Это так называемая суточная многолучевая орбита. Фактически, орбитальный период тел на этой орбите составляет 11 часов 58 минут, что означает, что спутник совершает ровно два оборота вокруг Земли в течение одного звездного дня. Это связано с тем, что боковые сутки длятся 23 часа 56 минут, а не ровно 24 часа, как мы все думаем.
Мы видим, как все больше и больше сложных геолокационных приложений используются в качестве основной «валюты» в обмен на возможность бесплатного использования приложения. Это особенно актуально для таких игр, как Pokémon Go, о которых рассказывается в этом блоге.
Что такое навигатор
Термин относится к специальному устройству, используемому в автомобилях для планирования маршрута.
Современные навигационные устройства полагаются на данные со спутников GPS. Это глобальная навигационная система с 24 спутниками, вращающимися вокруг Земли.
Используя спутниковую навигационную систему, устройство с модулем GPS способно определить свое местоположение с точностью 0,5-1 метр, независимо от времени суток или погодных условий.
Устройство основано на системе GPS.
Технические составляющие навигатора
Навигационная система GPS работает по определенному принципу. Он зависит от устройства прибора. Навигатор включает следующие элементы:
- Печатная плата или материнская плата, заключенная в корпус. Он является основным компонентом устройства. В нем расположены память, процессор и собственно приемник сигнала.
- Дисплей. Сегодня почти всегда используются сенсорные экраны. В прошлом, однако, существовали и обычные экраны. Они были основаны на технологиях TFT или IPS. Второй вариант делает работу GPS-навигатора более удобной. Это связано с меньшей размытостью и большей резкостью объектов. Однако сегодня многие TFT-дисплеи также покрываются специальным материалом для предотвращения бликов. Дисплей подключается к основной плате через специальные кабели.
- Аккумулятор. Этот компонент похож на деталь в мобильных телефонах и планшетах. Это позволяет устройству работать автономно — независимо от источника питания. Чем больше аккумулятор, тем дольше может работать навигатор. Потребление энергии для позиционирования очень высокое.
- Жилье. Это очень важный элемент. Раньше корпус был изготовлен только из пластика и был довольно шатким. Сегодня все больше навигационных устройств оснащаются защитным резиновым корпусом. Они устойчивы к воздействию влаги.
Автомобильный навигатор фактически выглядит как небольшой компьютер. Его функциональность аналогична функциональности планшетного компьютера.
Основные функции навигатора
Чтобы понять, как именно работает навигатор, важно ознакомиться с его функциями. Основная задача этого устройства — создание маршрута. Однако современные технические устройства претерпели значительные изменения.
Благодаря прогрессу, задачи навигаторов значительно расширились. Они позволяют вам делать следующее:
- Запись и захват видео,
- играть музыку,
- информировать вас о камерах и радарах,
- воспроизводить видео,
- открывать текстовые и графические файлы,
- предоставляют доступ в Интернет,
- играть в онлайн-игры,
- вывод звука на автомобильное радио,
- сообщает вам о необходимости снизить скорость, повернуть или предпринять другие действия,
- работает как комплект громкой связи при подключении к смартфону,
- изменять маршрут на основе информации о дорожной обстановке — для этого требуется подключение к Интернету,
- выполняет функцию монитора для камер заднего вида.
Эти функции характерны для автомобильных навигационных устройств. Специальные или туристические модели оснащены специальными опциями.
Навигатор имеет ряд важных функций.
Чтобы система работала, она должна содержать навигационное программное обеспечение и картографический материал. Наиболее распространенным программным обеспечением для устройств, продаваемых в Российской Федерации, является «Навител». Яндекс и Google также предлагают свои собственные навигаторы.
Дисплей
В большинстве автомобильных навигаторов используется резистивный сенсорный экран. Экран соединен с картой через шлейф, по которому передаются данные — выводится изображение и определяются координаты участка экрана, на который нажимают.
Характерной особенностью экранов GPS-навигаторов является антибликовое покрытие. Поверхность экрана имеет специальную структуру, которая хорошо рассеивает падающий свет. Поэтому экран виден даже под прямыми солнечными лучами. Антибликовое покрытие, которого обычно не хватает экранам других мобильных устройств, является одним из главных аргументов в пользу покупки отдельного навигатора.
GPS-антенна
GPS-антенна — это обычная антенна, настроенная на прием спутниковых сигналов на определенных частотах. Проще говоря, антенна просто принимает «нули и единицы», не зная, что это такое, и передает эту информацию процессору. Антенна может быть припаяна или прикреплена к печатной плате. Это не влияет на качество приема.
Процессор (чипсет)
Основным компонентом навигатора является процессор. Его обычно называют GPS-чипом и иногда путают с GPS-антенной. В отличие от антенны, чипсет сам не принимает сигнал, а только обрабатывает его. Поколения чипсетов (например, SirfStar III или Atlas IV) различаются по скорости и алгоритму обработки спутникового сигнала, что напрямую влияет на точность и качество позиционирования.
Например, все современные чипсеты, начиная с SirfStar III, способны обрабатывать не только прямой сигнал со спутника, но и сигнал, отраженный от больших зданий и земли.
Вторая функция чипсета — обеспечение функциональности самого навигационного устройства. Другими словами, процессор навигационного устройства выполняет те же функции, что и процессор мобильного телефона.
