Как работает навигация в автомобиле?

Как работает навигатор в машине, и нужен ли ему интернет?

Автор статьи: Богдан Денисов

Журналист, администратор сети онлайн-сайтов «Медицинские факты», автор множества статей об экономии для сайта «Экономим24».

Закончил журналистский факультет Киевского национального университета им. Т. Шевченко (КНУ) в 2013 году.

26.03.2017 2 комментария 19,057 Просмотры

Многие автолюбители, имея при себе или в своих средствах передвижения навигаторы, периодически задаются вопросами: как работает навигатор в машине и нужен ли для этого интернет? Кто-то говорит, что нужен сигнал от спутника, кто-то утверждает, что для этого нужен интернет.

Что должен делать навигатор

Для успешного использования навигатора рядовому водителю совсем не обязательно разбираться в его устройстве и принципе работы – достаточно всего лишь прочитать инструкцию. Однако разносторонне развитому человеку всегда интересно узнать больше о тех вещах, которыми он пользуется.

Навигационная система выполняет следующие функции:

Обеспечение безопасность вождения.
Построение оптимального маршрута от точки «А» до точки «Б».
Перестроение маршрута в объезд пробки.
Нахождение разного рода услуг.
Продажа собственных товаров и услуг.

Имея навигационное устройство на приборной панели авто или в смартфоне, можно легко воспользоваться картой и увидеть, где находится тот или иной объект, а также задать нужное направление.

Устройство навигатора

Навигатор представляет собой мини-компьютер и состоит из следующих частей:

сенсорный дисплей;
корпус;
аккумулятор;
плата;
GPS приемник;
процессор;
память (оперативная, память BIOS и память данных);
разъемы и дополнительные элементы.

Как не трудно догадаться, стоимость навигатора напрямую зависит от его характеристик, которые обеспечиваются следующими факторами:

качеством и определенными свойствами составных частей;
объемом памяти;
частотой процессора и дополнительными функциями.

В качестве дополнительных функций могут выступать такие модули:

GPRS модуль;
bluetooth модуль;
радиоприемник;
микрофон.

Практически все навигаторы на данный момент выпускаются со встроенными динамиками, чтобы озвучивать ситуацию на дороге, а также с разъемами для внешнего питания, наушников и карт памяти.

Для справки! Также у определенных навигаторов могут отсутствовать некоторые части. Например, если навигатор встроен в сам автомобиль, то у него не будет собственного корпуса и аккумулятора.

Каждый навигатор имеет определенное программное обеспечение и встроенные карты. И то, и другое требует периодического обновления для корректной работы системы. Для корректной работы не рекомендуется «прошивать» навигатор программным обеспечением, которое для него не рассчитано.

Принцип работы навигационной системы

Даже для далекого от электроники человека не будет новостью то, что для работы такой сложной системы, как навигационное устройство, недостаточно самого навигатора и должно быть что-то еще. И этим «что-то» являются GPS спутники, без которых функционирование навигатора не представляется возможным.

Начиная с 1994 года около двух десятков GPS спутников находятся на орбите Земли на высоте

21 000 м. Они не являются стационарными и двигаются с запада на восток со скоростью около 12000 км/ч, и проходят по земной орбите через одно и то же место два раза в день. Каждый спутник непрерывно передает различные сигналы о своем местоположении и техническом состоянии. Принцип работы устройства следующий:

Приемник GPS фиксирует время прибытия сигнала спутника и время передачи сигнала от спутника до приемника.
Учитывая скорость света как известную величину, и точку, откуда был отправлен сигнал, приемник вычисляет место, где находится на земле принимающее устройство.
В зависимости от того, как устройство перемещается вдоль шоссе, спутник вычисляет скорость. Она, как правило, на несколько километров в час меньше той скорости, что показывает спидометр автомобиля.
Затем данные обрабатываются в самом навигаторе и отображаются на экране.
Спутниковый сигнал задерживается, проходя через ионосферу и атмосферу земли, в результате чего в расчетных системах GPS применяется поправочные коэффициенты.

Чтобы вычислить точное положение принимающего устройства, необходимо три или более сигнала GPS. Если приемник принимает больше спутников, качество определения местоположения улучшается.

Нюанс! В случае наличия помех сигналов со спутника применяются дополнительные поправочные коэффициенты при расчетах.

Отечественная система

На данный момент в России разработана собственная навигационная система, которая носит название «ГЛОНАСС». Количество спутников у нее меньше, чем у GPS, однако, это не мешает использовать современным навигаторам обе системы сразу и переключаться между ними в зависимости от силы сигнала спутников.

Согласно российскому законодательству автомобили должны соответствовать такому требованию, как наличие модуля «ГЛОНАСС» в целях безопасности.

Навигатор и интернет

На заре смартфонов такие поисковые системы как «Яндекс» и «Google» выпустили собственные навигаторы, которые действительно работали от сигналов мобильной сети. Точность такого сигнала напрямую зависела от расстояния до ближайшей сотовой вышки, что делало их абсолютно бесполезным за городом, где связь попросту «не ловит».

Еще довольно долгим являлся процесс «подргузки» карты в режиме онлайн. О погрешностях в несколько сотен метров даже и говорить не стоит. Однако впоследствии разработчики подобных навигаторов и смартфонов поняли свою ошибку и сейчас практически каждый подобный «девайс» может работать через следующие спутники:

GPS;
«ГЛОНАСС».

Для большинства устройств достаточно загрузить карту местности и использовать навигационную систему через спутники, без интернета, что еще раз подтверждает ответ на вопрос: как работает автомобильный навигатор, и нужен ли интернет.

С развитием «интернет вещей» сейчас многие навигаторы, да и автомобили имеют возможность выхода в интернет, что, безусловно, увеличивает их функционал. Совместное использование интернета и сигналов от спутников позволяют значительно увеличить точность геопозиционирования и предоставляет более полный отчет о ситуации на дороге. Развитие техники не стоит на месте и, в скором времени будут доступны более продвинутые технические средства в области геопозиционирования и навигации.

Авто обзоры

Полезные советы и инструкции по ремонту и тюнингу автомобилей

Как работает навигатор. Разберем рядовую машину, а также выясним, нужен ли интернет | Автоблог

В век цифровых технологий мы с вами начинаем отказываться от обычных компасов, переходя на совершенно новые технологии. Такими технологиями сейчас являются навигаторы. Они вам и дорогу проложат, и запомнят ваш выбор, и подскажут где пробки, в общем, куча полезного. Но зачастую владельцы не знают, как работают эти приборы. Некоторые говорят — что это спутниковый сигнал, другие что сотовый, третьи вообще — что он сам позиционируется на месте! Но где же правда, как работает автомобильный (или какой либо другой) навигатор? Давайте разбираться …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Техническая составляющая
Как работает электроника навигатора?
Как работают карты?
Как работает «GPS» и «ГЛОНАСС»?
Про сотовые вышки или нужен ли интернет?

Что хочется отметить, навигаторы это совершенно независимые устройства, работают автономно! ДА в некоторые из них может быть встроена сим карта, то есть позиционирование по сотовым вышкам, но это в качестве исключения, нежели в общей практике! Навигатор работает совершенно по другому принципу.

Техническая составляющая

Итак, прежде чем определять — как он работает, давайте вспомним, из чего же он состоит:

Собственно это «печатная» или еще называют «материнская плата» навигатора, которая заключается в корпус. Именно она «сердце» любого устройства, на ней устанавливается процессор, память и собственно сам приемник сигналов, GPS модуль (про это чуть позже).
Экран. Сейчас они практически все сенсорные, раньше зачастую встречались и обычные. Они строятся по TFT или IPS технологиям. Нужно отметить вторая технология позволяет повысить удобство от пользование навигатором, потому как на ней менее проявляются блики, также объекты более четкие и яркие. Всем советую брать именно с IPS матрицей. Хотя сейчас и TFT дисплеи покрывают антибликовым покрытием. Дисплей соединяется с «материнской платой» при помощи специальных шлейфов.
Аккумулятор. Также необходим, по сути, он мало чем отличается от телефонных или планшетных батарей. Позволяет работать устройству автономно, не зависимо от источников питания (электрическая цепь дома или автомобиля). Чем больше батарея, тем дольше он может работать, ведь расход энергии при позиционировании действительно большой.
Корпус. Хочется заострить на нем внимание. Ведь он реально важная составляющая. Раньше они делались только из пластика и были достаточно хлипкими, сейчас же все чаще встречаются версии с защищенным корпусом, он прорезиненный, такие навигаторы не бояться влаги, а некоторые даже могут погружаться в воду. Так что если вы занимаетесь экстремальными видами спорта, в том числе и авто. То вам нужно выбирать именно защищенный корпус.

Если подвести итог навигатор будь то автомобильный или обычный, по сути это маленький компьютер, зачастую по своим функциям похож на планшетный ПК.

Как работает электроника навигатора?

Все что я перечислил сверху, это всего лишь физическая составляющая или как говорят программисты на своем сленге «ЖЕЛЕЗО», без программ оно работать не будет.

Чтобы заставить ЖЕЛЕЗО издавать хоть какие-то сигналы на него устанавливают BIOS, он то и начинает заставлять работать все вместе – материнскую плату, GPS датчик, дисплей, аккумулятор, память, процессор.

Далее на него уже устанавливается операционная система. Сейчас самые популярные это Windows CE и Android, причем вторая система активно вытесняет первую из-за своей гибкости, стабильности и быстрой работы. Однако существуют и другие разработчики со своими системами, например GARMIN и Tom Tom, у них свои «операционки» и оболочки. Все эти системы специально адаптированы под сенсорный монитор, то есть здесь присутствует специальная оболочка.

Ну все, поставили мы скажем — Android на свое «железо», но как он дальше будет работать? Как позиционировать?

Теперь нам нужно установить так называемую рабочую программу, сейчас их также десятки, самые распространенные в России, это конечно же Navitel, а также свои навигационные программы от поисковиков Яндекс и Google. Вообще если «порыть» можно найти не менее 10 программ, которые можно установить на свой навигатор.

Программа сама по себе начинает взаимодействовать с GPS модулем и определяет точку по координатам на мониторе вашего навигатора. Но вот без карт это бесполезно. Поэтому еще одной важной составляющей являются карты, которые как бы подкладываются в программу.

Как работают карты?

Навигатор как я написал выше, определяет координаты, в которых вы находитесь – долгота, ширина и высота. Если карт у вас в навигаторе нет, то на просто белом или черном дисплее вы будете видеть точку, возможно, будут указываться ваши координаты. Такая информация практически бесполезна. Подкладываются электронные карты, они также жестко привязаны к координатам, поэтому, когда навигатор определил место положения, то точка сопоставляется с местом на карте. Таким образом, вы видите свое местоположение.

Карты постоянно совершенствуются, на них появляются все больше опознавательных знаков, зачастую указаны адреса, улицы, дома, магазины, светофоры, радар-детекторы и прочая полезная информация. Нужно сказать, что это большая работа, и разработчикам постоянно нужно обновляться карты, ведь города и дороги изменяются.

Как работает «GPS» и «ГЛОНАСС»?

Вот мы и подошли к самому интересному, а именно к работе самого приемника. Чтобы узнать координаты, он отсылает через встроенную антенну, специальный запрос в Глобальную Систему Позиционирования (Global Position System или просто GPS), у которой на орбите нашей планеты есть группировка спутников. Дальше он получает ответ в зашифрованном виде, ответ с координатами, ответ передается навигационной программе, которая определяет место положения.

Для точности определения координат, и для корректной работы нужно как минимум связь с 4 спутниками, если их меньше, то программа может автоматически не заработать! Если на небе облака и тучи, то видимость спутников категорически падает. Также они практически не видны в зданиях, туннелях метро и других подземных частях.

GPS – это американская система позиционирования, однако Россия сейчас на данный момент разработала и успешно применяет свою альтернативную группировку спутников, которая получила название «ГЛОНАСС», да пока там спутников меньше, и работоспособность системы немного «плавает», но каждый год на орбиту выводятся новые и новые элементы стабильность растет год от года. Сейчас уже и не отличить где «GPS», а где «ГЛОНАСС».

В свою очередь навигаторы, будь то автомобильный или просто переносимый стационарный могут автоматически переключаться между системами позиционирования. Также доступен и ручной режим. В планах правительства России, сделать все современные автомобили оснащенными системой «ЭРА ГЛОНАСС».

Про сотовые вышки или нужен ли интернет?

Как вы, наверное, уже поняли навигатору не нужно интернет соединения ВООБЩЕ! Поэтому высказывания – «если нет интернета, нет и позиционирования» – МЯГКО СКАЗАТЬ ОШИБОЧНЫ! Навигационные системы работают на прямую, со спутниками и сотовые вышки им совершенно не нужны.

Но откуда же пошел такой миф? Все просто, виноваты в этом сотовые телефоны и первые навигационные системы от поисковиков (Яндекс Google). Именно они, в начале своего пути, позиционировали по расположению точки между базовыми станциями. То есть человек с телефоном запускал программу, она автоматически опрашивала сотовые вышки и они примерно, показывали ваше местоположение, погрешность была огромной, лично я сам помню до 2 километров, особенно в тех местах, где не было достаточно сотовых вышек (интернета). ДА и такое позиционирование было очень медленным, стояло выехать за город, сигнал терялся, интернет становился вообще «ниже плинтуса» и программа зависала. Проблема была еще и в том что вашему гаджету нужно было тянуть карты из интернета в режиме онлайн!

Сейчас совершенно другая ситуация, поисковики научили свои программы, корректно работать с GPS модулями:

Появилась возможность позиционирования через спутники, а не только через базовые станции. Есть и гибридный режим – спутники + вышки.
Можно выкачать карту вашей местности (города, села области и т.д.), что не дает не нужного расхода интернета.
Позиционирование очень точное, с точностью до метра.

Таким образом – ИНТЕРНЕТ для навигатора, даже в телефоне НЕ НУЖЕН! Вам достаточно включить GPS модуль, выкачать карты и пользоваться.

НА этом у меня все, читайте наш АВТОБЛОГ.

Поделиться «Как работает навигатор. Разберем рядовую машину, а также выясним, нужен ли интернет | Автоблог»

Принцип работы автомобильного навигатора

Современные разработки существенно облегчают жизнь автомобилистов. Работа одного небольшого прибора поможет сориентироваться на незнакомой местности, проложить оптимальный маршрут движения, рассчитать время в пути и миновать возникающие по дороге пробки. Речь идёт об автомобильном навигаторе. А ведь помимо основных функций в этом устройстве собран целый ряд дополнительных. Его можно использовать в качестве аудио- и видеоплеера, система Bluetooth объединит телефон и навигатор в систему громкой связи. Он оповестит о приближении АЗС, поста ГИБДД, камеры видеонаблюдения или других объектов.

Как работает автомобильный навигатор?

Автомобильный навигатор представляет собой устройство, состоящее из монитора, аккумуляторной батареи и печатной платы, объединяющей процессор, антенну, оперативную память. Принцип работы автомобильных навигаторов основан на обмене радиосигналами между приёмником и космическим спутником.

Основой всех подобных приборов служит система NAVSTAR GPS. Разработанная для нужд Министерства обороны США, впоследствии она была оборудована дополнительной частотой излучения сигнала для использования в гражданских целях. Систему GPS образуют двадцать четыре спутника плюс четыре наземные станции, контролирующие состояние спутников и корректирующие установленные в них часы.

Спутники расположены на своих орбитах таким образом, чтобы любой находящийся на поверхности Земли GPS-приёмник мог одновременно принимать сигналы минимум от четырёх из них. Такое условие необходимо для наиболее точного определения его положения в трёхмерной системе координат.

Непрерывный сигнал со спутников, содержащий информацию о параметрах их орбит, работе бортового оборудования и точном времени, посредством антенны попадает на процессор навигатора, совмещённый с дисководом и DVD с картой местности. Учитывая скорость прохождения сигнала между приёмником и каждым из спутников, процессор рассчитывает расстояние до них, определяет точные координаты автомобиля и переносит их на карту. Так же определяются координаты любой заданной точки для прокладывания к ней подходящего маршрута.

В 2011 году появились автомобильные приборы, работа которых помимо системы GPS опирается ещё и на российскую систему ГЛОНАСС. Точность таких моделей несколько выше.

Основные характеристики автомобильного навигатора

При выборе автомобильного навигатора рекомендуется учитывать следующие характеристики:

Объём памяти. Если модель не рассчитана на работу с дополнительной картой памяти, очень важен размер встроенной памяти, так как в неё записываются карты и программа навигации. Размер «оперативки» в различных моделях колеблется от 32 до 512 Мб.
Дисплей одна из важнейших характеристик. Качество получаемого изображения зависит от размера монитора и его разрешения. Диагональ современных приборов колеблется в диапазоне от 3,5 до 7 дюймов, наибольшее разрешение достигает 800х480 пикселей. Желательно наличие антибликового покрытия экрана.
Частота процессора. От неё зависит быстродействие всей системы. Недостаточная частота (менее 500 МГц) плохо отражается на работе с картами, имеющими повышенную детализацию.
Число каналов. Эта характеристика соответствует количеству спутников, с которым автомобильный навигатор может обмениваться информацией одновременно. Чем выше эта цифра, тем точнее показания прибора.
Чипсет. Выбор производителя данного компонента влияет на скорость и точность, с которыми работает автомобильный навигатор, его энергопотребление и экономичность.
Внешний вид. Сюда можно отнести способ крепления, возможность подключения внешней антенны и удобство подключения шнура питания к гнезду прикуривателя.

Помимо этого, при покупке автомобильного навигатора следует обращать внимание на технические характеристики, навигационную программу, ёмкость аккумулятора, ну и, конечно, его стоимость.

Система спутниковой навигации GPS – принцип, схема, применение

Спутниковая навигация GPS давно уже является стандартом для создания систем позиционирования и активно применяется в различных трекерах и навигаторах. В проектах Arduino GPS интегрируется с помощью различных модулей, не требующих знания теоретических основ. Но настоящему инженеру должно быть интересно разобраться со принципом и схемой работы GPS, чтобы лучше понимать возможности и ограничения этой технологии.

Схема работы GPS
GPS – это спутниковая навигационная система, разработанная Министерством обороны США, которая определяет точные координаты и время. Работает в любой точке Земли в любых погодных условиях. GPS состоит из трех частей – спутников, станций на Земле и приемников сигнала.

Идея создания спутниковой навигационной системы зародилась еще в 50-е годы прошлого столетия. Американская группа ученых, наблюдающая за запуском советских спутников, заметила, что при приближении спутника частота сигнала увеличивается и уменьшается при его отдалении. Это позволило понять, что возможно измерить положение и скорость спутника, зная свои координаты на Земле, и наоборот. Огромную роль в развитии навигационной системы сыграл запуск спутников на низкую околоземную орбиту. А в 1973 году была создана программа «DNSS» («NavStar»), по этой программе спутники запускались на среднюю околоземную орбиту. Название GPS программа получила в том же 1973 году.
Система GPS на данный момент используется не только в военной области, но и в гражданских целях. Сфер применения GPS много:

Тектоника плит – происходит слежение за колебаниями плит;

Определение сейсмической активности;

Спутниковое отслеживание транспорта – можно проводить мониторинг за положением, скоростью транспорта и контролировать их движение;

Геодезия – определение точных границ земельных участков;

Игры, геотегинт и прочие развлекательные области.

Важнейшим недостатком системы можно считать невозможность получения сигнала при определенных условиях. Рабочие частоты GPS лежат в дециметровом диапазоне волн. Это приводит к тому, что уровень сигнала может снизиться из-за высокой облачности, плотной листвы деревьев. Радиоисточники, глушилки, а в редких случаях даже магнитные бури также могут мешать нормальной передаче сигнала. Точность определения данных будет ухудшаться в приполярных районах, так как спутники невысоко поднимаются над Землей.

Навигация без GPS.

Основным конкурентом GPS является российская система ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система). Свою полноценную работу система начала с 2010 года, попытки активно использовать ее предпринимались с 1995 года. Существует несколько отличий между двумя системами:

Разные кодировки – американцы используют CDMA, для российской системы используется FDMA;

Разные габариты устройств – ГЛОНАСС использует более сложную модель, поэтому повышается энергопотребление и размеры устройств;

Расстановка и движение спутников на орбите – российская система обеспечивает более широкий охват территории и более точное определение координат и времени.

Срок службы спутников – американские спутники делаются более качественными, поэтому они служат дольше.

Помимо ГЛОНАСС и GPS существуют и другие менее популярные навигационные системы – европейский Galileo и китайский Beidou.

Принцип работы GPS

Работает система GPS следующим образом – приемник сигнала измеряет задержку распространения сигнала от спутника до приемника. Из полученного сигнала приемник получает данные о местонахождении спутника. Для определения расстояния от спутника до приемника задержка сигнала умножается на скорость света.

С точки зрения геометрии работу навигационной системы можно проиллюстрировать так: несколько сфер, в середине которых находятся спутники, пересекаются и в них находится пользователь. Радиус каждой из сфер соответственно равен расстоянию до этого видимого спутника. Сигналы от трех спутников позволяют получить данные о широте и долготе, четвертый спутник дает информацию о высоте объекта над поверхностью. Полученные значения можно свести в систему уравнений, из которых можно найти координату пользователя. Таким образом, для получения точного местоположения необходимо провести 4 измерения дальностей до спутника (если исключить неправдоподобные результаты, достаточно трех измерений).
Поправки в полученные уравнения вносит расхождение между расчетным и фактическим положением спутника. Погрешность, которая возникает в результате этого, называется эфемеридной и составляет от 1 до 5 метров. Также свой вклад вносят интерференция, атмосферное давление, влажность, температура, влияние ионосферы и атмосферы. Суммарно совокупность всех ошибок может довести погрешность до 100 метров. Некоторые ошибки можно устранить математически.
Чтобы уменьшить все погрешности, используют дифференциальный режим GPS. В нем приемник получает по радиоканалу все необходимые поправки к координатам от базовой станции. Итоговая точность измерения достигает 1-5 метров. При дифференциальном режиме существует 2 метода корректировки полученных данных – это коррекция самих координат и коррекция навигационных параметров. Первый метод использовать неудобно, так как все пользователи должны работать по одним и тем же спутникам. Во втором случае значительно увеличивается сложность самой аппаратуры для определения местоположения.
Существует новый класс систем, который увеличивает точность измерения до 1 см. Огромное влияние на точность оказывает угол между направлениями на спутники. При большом угле местоположение будет определяться с большей точностью.
Точность измерения может быть искусственно снижена Министерством обороны США. Для этого на устройствах навигации устанавливается специальный режим S/A – ограниченный доступ. Режим разработан в военных целях, чтобы не дать противнику преимущества в определении точных координат. С мая 2000 года режим ограниченного доступа был отменен.
Все источники ошибок можно разделить на несколько групп:

Погрешность в вычислении орбит;

Ошибки, связанные с приемником;

Ошибки, связанные с многократным отражением сигнала от препятствий;

Ионосфера, тропосферные задержки сигнала;

Геометрия расположения спутников.

В систему GPS входит 24 искусственных спутника Земли, сеть наземных станций слежения и навигационные приемники. Станции наблюдения требуются для определения и контроля параметров орбит, вычисления баллистических характеристик, регулировка отклонения от траекторий движения, контроль аппаратуры на бору космических аппаратов.
Характеристики навигационных систем GPS:

Количество спутников – 26, 21 основной, 5 запасных;

Количество орбитальных плоскостей – 6;

Высота орбиты – 20000 км;

Срок эксплуатации спутников – 7,5 лет;

Рабочие частоты – L1=1575,42 МГц; L2=12275,6МГц, мощность 50 Вт и 8 Вт соответственно;

Надежность навигационного определения – 95%.

Навигационные приемники бывают нескольких типов – портативные, стационарные и авиационные. Приемники также характеризуются рядом параметров:

Количество каналов – в современных приемников используется от 12 до 20 каналов;

Наличие картографической поддержки;

Различные технические характеристики – материалы, прочность, защита от влаги, чувствительность, объем памяти и другие.

Принцип действия самого навигатора – в первую очередь устройство пытается связаться с навигационным спутником. Как только связь будет установлена, происходит передача альманаха, то есть информации об орбитах спутников, находящихся в рамках одной навигационной системы. Связи с одним только спутником недостаточно для получения точного местоположения, поэтому оставшиеся спутники передают навигатору свои эфемериды, необходимые для определения отклонений, коэффициентов возмущения и других параметров.
Холодный, теплый и горячий старт GPS навигатора

Включив навигатор впервые или после долгого перерыва, начинается долгое ожидание для получения данных. Долгое время ожидания связано с тем, что в памяти навигатора отсутствуют либо устарели альманах и эфемериды, поэтому устройство должно выполнить ряд действий по получению или обновлению данных. Время ожидания, или так называемое время холодного старта, зависит от различных показателей – качество приемника, состояние атмосферы, шумы, количество спутников в зоне видимости.
Чтобы начать свою работу, навигатор должен:
Найти спутник и установить с ним связь;

Получить альманах и сохранить его в памяти;

Получить эфемериды от спутника и сохранить их;

Найти еще три спутника и установить с ними связь, получить от них эфемериды;

Вычислить координаты при помощи эфемерид и местоположения спутников.

Только пройдя весь этот цикл, устройство начнет работать. Такой запуск и называется холодным стартом.
Горячий старт значительно отличается от холодного. В памяти навигатора уже имеется актуальный на данный момент альманах и эфемериды. Данные для альманаха действительны в течение 30 дней, эфемерид – в течение 30 минут. Из этого следует, что устройство выключалось на непродолжительное время. При горячем старте алгоритм будет проще – устройство устанавливает связь со спутником, при необходимости обновляет эфемериды и вычисляет местоположение.
Существует теплый старт – в этом случае альманах является актуальным, а эфемериды нужно обновить. Времени на это затрачивается немного больше, чем на горячий старт, но значительно меньше, чем на холодный.
Ограничения на покупку и использование самодельных модулей GPS

Российское законодательство требует от производителей уменьшать точность определения приемников. Работать с незагрубленной точностью может производиться только при наличии у пользователя специализированной лицензии.
Под запретом в Российской Федерации находятся специальные технические средства, предназначенные для негласного получения информации (СТС НПИ). К таковым относятся GPS трекеры, которые используются для негласного контроля над перемещением транспорта и прочих объектов. Основной признак незаконного технического средства – его скрытность. Поэтому перед приобретением устройства нужно внимательно изучить его характеристики, внешний вид, на наличие скрытых функций, а также просмотреть необходимые сертификаты соответствия.
Также важно, в каком виде продается устройство. В разобранном виде прибор может не относиться к СТС НПИ. Но при сборе готовое устройство уже может относиться к запрещенным.

GPS-навигация в автомобиле и жизни. Мифы и реальность

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.

Военный GPS приёмник

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.

Compact Flash GPS адаптер

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.

Специализированный GPS-приёмник от компании Garmin

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.

Bluetooth GPS приёмник

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.

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.

Выделен дисплей навигатора автомобиля BMW

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!