Система GPS (Global Positioning System) — це радіонавігаційна супутникова система — частина комплексу NAVSTAR, що розроблена і працює під керівництвом Міністерства оборони США. GPS надає сухопутним, морським та повітряним користувачам можливість визначати свої тривимірні координати, швидкість і час 24 години на добу, за будь-якої погоди, в будь-якому місці земної кулі з набагато вищою точністю, чим це можливо зробити з використанням інших радіонавігаційних систем, які доступні сьогодні чи можуть з’явитися найближчим часом.
Система GPS складається з трьох сегментів: космічного, сегменту управління та сегменту користувачів.
Космічний сегмент складається з 24 активних і 8 резервних супутників, що розташовані на 6 кругових орбітах на висоті 20 180 км над Землею, нахил орбіти складає 55 градусів, а період обертання — 12 годин. Супутники розподілені по орбітах таким чином, що в будь-який час мінімум 6 супутників будуть у полі зору користувача в будь-якій точці Землі. Супутники постійно передають дані про своє місцезнаходження та час користувачам повсюди у світі. На кожному супутнику є атомний годинник, що забезпечує надзвичайно високу точність відліку часу. Синхронізацію часу всіх атомних годинників на усіх супутниках забезпечує сегмент управління.
До сегменту управління входить головна станція управління в Colorado Springs, біля 10 станцій моніторингу і наземні антени, розташовані в різних точках земної кулі. Станції моніторингу відстежують рух усіх супутників системи GPS і збирають інформацію про дальність до супутників з їх повідомлень. Ця інформація надходить до головної станції, де надзвичайно точно розраховуються орбіти супутників. Далі, ця інформація в певному форматі надходить до кожного супутника через наземні антени, які також забезпечують передачу та прийом сигналів для управління супутниками.
Сегмент користувачів складається з персональних навігаційних пристроїв, які забезпечують можливість користувачам приймати сигнали від супутників і розраховувати точні координати, швидкість і час.
Концепція GPS ґрунтується на вимірюванні дальності до супутників. Користувач визначає своє місцезнаходження на поверхні Землі завдяки виміру відстані до кожного з групи супутників. Супутники в даному випадку грають роль опорних точок. Кожен супутник передає дані про точне місцезнаходження супутника (ефемериди) та час. Приймач користувача вимірює затримку сигналу від супутника до приймача, що відповідає виміру відстані до супутника. Виміри, зібрані від чотирьох супутників одночасно, дозволяють точно розрахувати тривимірні координати місцезнаходження, швидкість та час.
GPS (Global Positioning System) — це радіонавігаційна супутникова система, призначена для того, щоб точно визначати своє місцезнаходження, швидкість та час.
GPRS (General Packet Radio Service) — система пакетного радіозв’язку загального користування) — надбудова над технологією стільникового зв’язку GSM, для забезпечення пакетної передачі даних. GPRS дозволяє користувачеві мережі стільникового зв’язку обмінюватись даними з іншими пристроями, що підключені до мережі GSM з виходом на зовнішню мережу, в тому числі і в Інтернет.
Таким чином, це зовсім різні системи, які не мають прямого відношення одна до іншої, попри схожість звучання абревіатур.
Сигнал від супутників, що передається на частоті L1=1575,42 МГц, призначений для цивільного використання, поширюється без обмежень, безкоштовно, без жодної плати за використання.
Концепція роботи системи GPS основана на вимірюванні відстані до групи супутників, які відіграють роль опорних точок. Кожен із GPS супутників передає точні свідчення про своє місцезнаходження та час. Навігатор користувача вимірює затримку сигналу від кожного супутника, що дає змогу визначити відстань до кожного з них. Одночасно зібрані вимірювання від чотирьох чи більше супутників обробляються процесором для розрахунку тривимірних координат у просторі, а також розрахунку швидкості і часу.
Система GPS забезпечує два рівні обслуговування — Стандартний (SPS — Standard Positioning Service) для загального використання і закодований Точний (PPS — Precise Positioning Service), призначений передусім для використання Міністерством оборони США. Точність визначення місцезнаходження для Стандартного рівня (SPS) була суттєво занижена з метою захисту національних інтересів США (так званий режим Selective Availability (SA)). З 1 травня 2000 року США відімкнули режим Selective Availability (SA), який був призначений для зниження точності визначення координат цивільними користувачами, після чого точність покращилася приблизно в п’ять разів і складає від 5 метрів і гірше в залежності від кількості супутників, сигнал від яких може приймати GPS-навігатор, та взаємного розташування цих супутників у просторі (їх конфігурації).
На сьогодні лише система GPS працює в повнофункціональному режимі, тобто має повну групу супутників, яка забезпечує навігацію по всій Землі 24 години на добу для всіх цивільних користувачів.
Російська Федерація розвиває свою систему ГЛОНАСС. Як повідомляє сайт ІАЦ, 8.12.2011 склад орбітальної групи ГЛОНАСС доведено до 24 супутників, після чого ця група стала забезпечувати 100% покриття поверхні Землі цілодобово. Супутники розташовані над поверхнею Землі в трьох орбітальних площинах з нахилом орбіти 64,8° і висотою орбіти 19 100 км.
Європейська Космічна Агенція та Європейський Союз планують запустити власну супутникову навігаційну систему, що дістала назву Галілео (Galileo). Планується, що система буде передавати сигнал у двох діапазонах і прийом цього сигналу буде доступним для користувачів, що дозволить знизити похибку визначення координат до менш ніж 1 метра.
16 липня 2009 року було підписано контракт про запуск чотирьох супутників системи Galileo на орбіту 23 600 км до кінця 2010 року, що дасть змогу перейти до другого етапу тестування сегментів системи. Очевидно, що система ще далека від реального використання для навігації.
Системи Wide Area Augmentation System (WAAS) та European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS) є частинами системи Satellite Based Augmentation System (SBAS), що призначена для того, щоб покращити точність визначення координат приймачами GPS. Система WAAS працює в Північній Америці, система EGNOS — в Європі. Крім них ще є інші аналогічні регіональні системи, що входять до SBAS, а саме GAGAN для Індії та MSAS для Японії.
Принцип роботи всіх цих систем ґрунтується на вимірюванні незначних відхилень в сигналі, що надходить від супутників системи GPS, наземними базовими станціями. Ці відхилення обраховуються і сигнал корекції передається користувачам через систему геостаціонарних супутників системи SBAS. Багато навігаторів дозволяють користувачеві вибрати, враховувати цю поправку, чи ні. Якщо користувач знаходиться неподалік базової станції SBAS, врахування поправки може покращити точність до 3-5 метрів і навіть ще краще. Якщо користувач знаходиться далеко від базової станції, це навпаки, може викликати додаткову похибку, оскільки стан атмосфери, що впливає на зміни в сигналі від супутників, в цьому разі може суттєво відрізнятися. Мапа розміщення базових станцій системи EGNOS.
Для того, щоб GPS-навігатор взагалі зміг визначити свої координати, необхідно забезпечити прийом сигналу мінімум від 3 (для 2D координат) або від 4 (для 3D координат) супутників GPS.
Точність визначення координат буде тим кращою, чим більше супутників знаходиться у полі зору. Крім того, точність залежить від взаємного розташування супутників. Так, найвищою вона буде, наприклад, коли три супутники розташовані трохи вище горизонту з азимутом 120 градусів один від одного відносно користувача і ще один — в зеніті. Найнижчою точність буде, коли всі чотири супутники користувачеві видно під одним тілесним кутом і близько один від іншого.
Слід взяти до уваги, що сигнал від супутників не приймається в приміщенні трохи далі від вікна, не приймається або дуже ослаблюється під густими кронами дерев, а також у лісі, де практично закритий від прийому горизонт, не проходить через певні сорти автомобільного та віконного скла з добавками, які забезпечують склу атермальні властивості, чи через нанесені на скло певні плівки. В деяких випадках проблему можна вирішити застосувавши додаткову виносну антену.
Швидкість по GPS визначається на основі точних даних про місцезнаходження та на основі ефекту Доплера. Похибка може становити всього 5см/секунду (0,18 км/год). Швидкість по спідометру залежить від калібровки самого спідометра (зазвичай вони завищують реальну швидкість), тиску в шинах, стану дорожнього покриття, коефіцієнту зчеплення тощо.
Якщо перемістити виключений GPS-навігатор на відстань понад 300 км або взяти навігатор, що був у виключеному стані протягом довгого часу, і включити його, навігатор спочатку спробує скористатись збереженими в пам’яті альманахом та ефемеридами. Оскільки ці дані будуть не дійсні для нового місцезнаходження або через значний проміжок часу, GPS-навігатор почне «перебирати» по черзі супутники, поки не отримає від них нові дані про альманах і ефемериди. Цей процес, що дістав назву «холодного старту», може тривати 5-20 хвилин, а інколи і довше. Під час «холодного старту» необхідно перебувати на одному місці. В деяких навігаторах для того, щоб пришвидшити процес «холодного старту», через меню можна вказати приблизне місцезнаходження навігатора або скористатись іншими опціями.
«Теплим» називають старт, при якому альманах зберігає свою актуальність, в той час як дані ефемерид вже застаріли. Тривалість «теплого старту» складає біля 1 хвилини.
«Гарячим» називають старт після того як GPS-навігатор вимикався на короткий час. Дані альманаха і ефемерид при цьому не встигають втратити свою актуальність і навігатор швидко визначає своє місцезнаходження.
Альманах — це інформація про те, в якому місці повинен бути кожен із супутників GPS в будь-який момент часу. Ці дані передаються кожним супутником GPS і стосуються усіх супутників системи GPS. Дані альманаху не є надто точні і зберігають свою актуальність протягом кількох місяців до коригування орбіт супутників.
Ефемериди — це набір даних з точною інформацією про параметри орбіт і корекцію атомного годинника, що стосуються лише того супутника, який і передає ці дані. Супутники передають свій ефемериди кожні 30 секунд, дані ефемерид дійсні 30 хвилин.
В кінці минулого і на початку нинішнього десятиліття всі чіпсети GPS приймали лише прямий сигнал від супутників, були, як правило, 12-канальними, і часто потребували ретельного вибору місця, де були б добрі умови прийому.
В середині цього десятиліття SiRF Technology Holdings, Inc. створила чіпсет нового покоління SIRFstar III, який швидко став бестселером завдяки тому, що має кращу чутливість, менше енергоспоживання і, крім того, може приймати як прямий, так і відбитий сигнал від супутників. Цей чіпсет має 20 каналів і забезпечує підтримку SBAS.
Компанія MediaTec Inc. (МТК) зробила свої чіпсети МТ3328 та МТ3329, які склали гідну конкуренцію SIRFstar III і мають загалом схожі технічні характеристики, 30 каналів і дещо вищу чутливість.
Як SIRFstar III, так і чіпсети МТК від MediaTec Inc на сьогодні є найбільш популярними і забезпечують найкращі характеристики GPS-навігаторів. Разом з тим, треба розуміти, що можливість прийому відбитого сигналу загалом дещо знижує точність визначення місцезнаходження. Але для застосування в навігації для переважної більшості користувачів це не складає проблеми.
Для того, щоб GPS-навігатор зміг визначити свої координати, необхідно забезпечити прийом сигналу мінімум від 3 (для 2D координат) або від 4 (для 3D координат) супутників GPS.
Насправді, Земля має форму геометричного тіла, яке не є кулею чи навіть еліпсоїдом. Її форма складніша, але в геодезії форму Землі моделюють саме еліпсоїдом. Це дає можливість визначити координати кожної точки Землі, не використовуючи занадто складні математичні методи. Параметри еліпсоїда підбирають так, щоб середньоквадратичне відхилення моделі від реальності було мінімальним для всієї Землі чи для якоїсь окремої країни чи регіону. Саме тому нараховують більше ста опорних еліпсоїдів. Вибрана модель еліпсоїда і система координат на основі цього еліпсоїда складають датум.
Система GPS використовує систему координат WGS84, засновану на моделі еліпсоїда GRS80.
Визначена система координат, широта, довгота та висота однозначно визначають координати будь-якої точки на Землі.
Детальніше можна прочитати у ГІС глосарії.
Найчастіше використовують полярну систему координат або Декартову (прямокутну).
В полярній системі координата (широта і довгота) вимірюються в градусах, мінутах і секундах.
1 градус=60 мінут, 1 мінута=60 секунд. Часто замість мінут і секунд використовують десятинні долі градуса, мінути чи секунди. Отже, основні формати такі:
ggg/mm/ss,ssss
ggg/mm,mmm
gg,gggggg
Це потрібно враховувати при використанні координат для позначення чи пошуку якоїсь точки в навігаторі.
Декартова система координат пов’язана з використанням проекції Гауса-Крюгера і передбачає розгортку 6-градусних сегментів земної поверхні (зон) на плоску поверхню. Координати задаються номером зони, відстанню в км від центрального меридіану зони (координата Х) і від екватору (координата Y). Щоб уникнути від’ємних чисел вводяться східне зміщення і північне зміщення для південної півкулі.
На сьогодні GPS широко застосовуються у різних сегментах навігації. Спрощено, їх можна розділити на такі групи:
- Окремі спеціалізовані навігатори для туристів, мисливців, рибалок тощо. Такі навігатори мають інтерфейс користувача, що вимагає певних знань в області навігації, а також захищений від вологи корпус, деякі з них плавають, потрапивши у воду.
- Спеціалізовані навігатори для використання в авіації.
- Спеціалізовані навігатори для навігації на морських чи річкових суднах.
- Портативні (переносні) автомобільні та мотоциклетні навігатори. Корпус автомобільних навігаторів не захищений від потрапляння вологи, корпус мотоциклетних має такий захист. Інтерфейс користувача спрощено для того, щоб витрачати мінімум часу на пошук необхідних функцій при керуванні автомобілем чи мотоциклом.
- Навігатори, що входять до складу вбудованих автомобільних мультимедійних систем.
- Блоки навігації, розраховані на підключення до вбудованих автомобільних мультимедійних систем, що не мають в своєму складі GPS-навігатора. Підключаються через відео та аудіо входи. Багато з них підтримують управління через сенсорний дисплей мультимедійної системи. Як правило, мають ще пульт дистанційного керування.
- Кишенькові персональні комп’ютери та комунікатори, що мають в своєму складі GPS-модуль, або можуть бути підключені до зовнішнього GPS-модуля через Блютуз, СОМ-порт або USB-порт з використанням відповідного програмного забезпечення.
- Ноутбуки чи нетбуки з додатковим GPS-модулем та відповідним програмним забезпеченням.
Система А-GPS використовує космічний сегмент системи GPS , мережі стільникового зв’язку та мобільні телефони чи комунікатори, які не обов’язково мають свій справжній модуль GPS, для визначення координат. Послуги системи А-GPS платні. В режимі онлайн, який є основним, координати визначаються поза кінцевим пристроєм системи, тобто наявність справжнього модулю GPS не обов’язкова. При цьому необхідним є щільне покриття мережею стільникового зв’язку . В режимі офлайн система А-GPS використовується для передачі через мережу стільникового зв’язку альманаху та ефемерид, що скорочує час холодного та теплого старту справжнього GPS-приймача.
POI (Points of Interest) — це об'єкти на мапі, що стосуються інфраструктури суспільства, тобто магазини, аптеки, заправки, лікарні, театри, пам’ятки природи тощо. Як правило, розподілені по групах. Можуть використовуватися для пошуку відповідного закладу при подорожах. Візитка такого об’єкту може мати інформацію про адресу, телефон, час роботи тощо.
Карти на DVD мають свій формат. І на сьогодні виробники таких систем не переймаються розробкою детальних карт України. Тому, як вихід із ситуації, можна розглянути встановлення додаткового блоку навігації, який буде підключатися до головного пристрою через кабель тачскріну, відео та аудіо входи та запускатиме навігаційну програму CarteBlanche Navigator (на основі iGO 8) з картки пам’яті SD.
Якщо ви виявили якісь неточності на карті, будь ласка, заповніть форму або напишіть нам листа.
Дуже бажано надати актуальний трек та/або проілюструвати фрагмент карти іншим чином. Всі зауваження будуть розглянуті нашими картографами та враховані в одному з чергових оновлень карти.
Навігатори ТомТом використовують свій формат карти, який відрізняється від форматів Garmin® та iGO. Тому наша карта не підійде до навігатора та програмних продуктів ТомТом.
Всі торгівельні марки, згадані на сайті, є власністю їх законних правовласників.
© 2005–2016 «Карт Бланш Україна»