Для чего нужен gps навигатор

Что такое GPS навигатор и как он работает

GPS – это глобальная навигационная система, состоящая из 24 спутников на земной орбите. GPS технология, позволяет с помощью специального устройства (навигатора) определить ваше местоположение, вне зависимости от погоды и времени суток.

GPS Навигатор: его электронные и технические составляющие

Чтобы понять, как работает GPS навигатор и убедиться, что это автономное от Интернета устройство, необходимо разобраться в его составляющих. Прежде всего, это внешняя «физическая» оболочка:

• корпус. В зависимости от своего назначения, он может быть пластиковым или прорезиненным с защитой от влаги (для работы в экстремальных условиях);
• дисплей, сейчас все чаще сенсорный, он соединяется с материнской платой;
• материнская плата – «душа» устройства. Она хранит память, процессор и GPS модуль навигатора;
• аккумулятор. Дает возможность работать устройству без подключения к стационарной электрической цепи.

Совокупность из четырех технических элементов никогда не будет работать, если в него не «вдохнуть жизнь» с помощью специальных программ. Например, BIOS заставляет работать GPS модуль и дисплей в тандеме, превращая навигатор в маленький компьютер. Установка операционной системы и рабочей программы превращает систему в функциональное устройство, способное взаимодействовать с GPS модулем и определять свое местоположение.

Как GPS навигатор определяет местоположение

Самостоятельно определить, где конкретно он сейчас находится, навигатор не может. Его помощники – это GPS спутники, находящиеся на орбите и постоянно передающие сигналы на землю. В сигнале зашифрована информация о номере спутника, времени и месте, где он сейчас находится. Для отображения корректной информации, навигатор должен поймать сигнал минимум трех GPS спутников, а снизить ошибку в расстоянии до 1 метра можно, распознав информацию четырех спутников.

Алгоритм работы навигатора следующий:

1. GPS модуль ловит сигнал спутника и сравнивает время, указанное в нем, с настоящим временем.
2. Принимая во внимание скорость света, приемник определяет нынешнее расположение спутника.
3. Сравнивая информацию от трех-четырех спутников, навигатор определяет, свое месторасположение.
4. Обработанные данные, корректируемые скоростью движения автомобиля, выводятся на дисплей.

Важно! Если на навигатор не загружены карты, то месторасположение (определяемое точкой) выведется на пустом экране и полезной информации не принесет.

GPS Навигатор без Интернета

Учитывая то, что свою функцию прибор выполняет благодаря сигналам спутника, подключение к Интернету GPS навигатору не нужно. Выход в Сеть необходима приложениям на смартфонах и планшетах, использующим поисковые системы, которые также могут исполнять роль навигатора.

Навигатор в телефоне работает также согласно вышеописанному алгоритму. Чтобы не расходовать мобильный трафик и пользоваться преимуществами навигационных систем без Интернета, нужно скачать одну из специальных программ на смартфон. Также определить местоположение помогут скачанные на устройство карты местности.

В местах, где мобильный Интернет практически не ловит, ориентироваться на местности можно также с помощью своего смартфона. Навигатор в лесу может работать даже без подключения к Всемирной Сети. При входе в лесистую местность на навигаторе нужно сохранить свое местоположение. После можно гулять по территории сколько угодно, нет необходимости даже держать телефон включенным. При необходимости найти обратную дорогу, нужно снова открыть навигационную программу. Она покажет текущее местоположение устройства и сохраненное прежде, проложив путь назад.

Что такое GPS (Джипиэс)?

Олег Иванов

Прочитали: 29236
Время чтения: 6 мин.

Глобальная система позиционирования – Global Positioning System – появилась в 50-е благодаря запуску спутника. Когда первый советский спутник вышел на орбиту, американцы обратили внимание: при отдалении он равномерно меняет частоту сигнала. Ученые проанализировали данные и поняли, что спутниковый сигнал позволяет точно определить координаты объектов на земле, а также скорость их передвижения. Первыми систему GPS взяли на вооружение военные: Министерство обороны запустило спутниковую навигацию в своих целях, но уже через несколько лет она стала доступна гражданским.

Сейчас на околоземной орбите находятся 24 спутника, которые передают сигналы привязки. Число спутников периодически меняется, но всегда остается достаточным, чтобы поддерживать бесперебойную работу Global Positioning System. На случай форс-мажора предусмотрены запасные спутники, и каждое десятилетие на орбиту выходят новые, модернизированные космические аппараты, потому что ничто не должно нарушить режим работы GPS.

Спутники вращаются по шести орбитам, образуя взаимосвязанную сеть. Ею управляют специальные станции GPS, которые расположены в тропиках, но связаны с координационным центром в Соединенных Штатах. Благодаря этой сети вы можете узнать точные координаты человека, машины или самолета со скоростью прохождения сигнала от спутников, то есть практически мгновенно, а точность показаний не зависит от погодных условий и времени суток. При этом само по себе использование Global Positioning System – бесплатное, и единственное, что нужно, чтобы пользоваться этой навигационной системой, – навигатор или другое устройство, поддерживающее функцию джипиэс.

Принцип работы GPS

В основе технологии – простой навигационный принцип маркерных объектов, который использовался задолго до появления GPS. Маркерный объект – это ориентир, координаты которого точно известны. Для определения координат объекта нужно знать также расстояние от него до маркерного объекта, тогда можно провести на карте линии в сторону маркеров от возможного местоположения: точка пересечения этих линий и будет координатами.

Спутники на околоземной орбите играют в GPS роль маркерных объектов. Они быстро вращаются, но их местоположение постоянно отслеживается, а в каждом навигаторе есть приемник, настроенный на нужную частоту. Спутники посылают сигналы, в которых закодирован большой объем информации, включая точное время. Данные точного времени – одни из самых важных для определения географических координат: ориентируясь на разницу между отдачей и приемом радиосигнала, спутники вычисляют расстояние между собой и навигатором.

Как работает GPS в смартфонах

Навигаторы – один из самых востребованных товаров на рынке гаджетов, по популярности их обгоняют только смартфоны. Но и в смартфоны производители встраивают чипы GPS, чтобы устройство могло выполнять функции навигатора. Однако здесь пользователя может подстерегать ловушка, потому что в погоне за прибылью производители допускают умышленные или случайные неточности в описании своего товара, позволяя покупателям перепутать технологии GPS и AGPS.

Джипиэс – бесплатная навигационная система высокой точности. Подписки на нее нет и быть не может, потому что американцы позволяют пользоваться своими спутниками для навигации безвозмездно. Владельцы смартфонов если и оплачивают, то только приложения или карты. У приемников GPS есть небольшие минусы: они работают только на улице, а из-за плохой погоды могут возникнуть проблемы с приемом сигнала от спутника, но эти недостатки решили с помощью технологии A-GPS (не путать с AGPS). Суть в том, что сигнал от приемника перенаправляют на сервер, на котором содержится вся информация о положении спутников, поэтому трудностей с приемом сигнала не существует. A-GPS используют все современные автомобильные навигаторы.

Но существует также сотовая навигация AGPS – она работает только в зоне покрытия сотовой сети и определяет местоположение с точностью до 500 м. Она менее точная в сравнении с GPS, дает общее представление о месте, где вы находитесь, зато предлагает спутниковую карту окрестностей. Важно, чтобы была подключена услуга мобильного интернета, а на счету оставались деньги. С сервисом AGPS работают Google Maps. Зачастую возможностей сотовой навигации достаточно, но ее все равно не стоит путать с точной и бесплатной системой GPS.

Виды GPS-устройств

Самое простое навигационное устройство – внешний приемник. Он обращается к спутникам и принимает от них сигнал, но чтобы вы могли воспользоваться информацией, приемник нужно подключить к другому устройству – например, смартфону или ноутбуку, благо, он совместим со всеми востребованными гаджетами и программами. В крайнем случае вам потребуется карта. Приемники GPS используют пешеходные туристы: устройство недорогое, а для расшифровки информации, которую оно принимает, можно пользоваться даже обычной туристической картой местности. Нужно лишь, чтобы на нее была наложена навигационная сетка.

Но самое востребованное сегодня GPS-устройство – это автомобильный навигатор. Он намного сложнее и функциональнее приемника: навигатор больше похож на уменьшенную версию компьютера. Весь необходимый софт уже установлен производителем, операционная система закрытая. К навигации прибавляют много дополнительных функций, включая выход в интернет.

Отдельный класс устройств – смартфоны со встроенными приемниками GPS. Не путайте их с моделями, использующими сотовую навигацию! Система работает на смартфонах не так гладко, как на самостоятельных устройствах. Не все модели позволяют поставить полноценный навигационный софт, а если пользоваться онлайн-решениями, то функция станет недоступна при отключении интернета, и тогда исчезнет одно из преимуществ технологии: постоянный доступ. Однако смартфоны со спутниковой навигацией подходят для пешеходов – ориентироваться удобно и данные точные, поэтому вы не заблудитесь даже в непроходимой чаще.

Устройство GPS навигатора

Все GPS навигаторы всех производителей имеют общее устройство, напоминающее устройство любого другого «умного» мобильного устройства, например, сотового телефона. Навигаторы имеют похожую архитектуру и организацию программной части, ремонт навигаторов схож с другими подобными устройствами. Давайте разберемся, из чего состоит GPS устройство на примере автомобильного навигатора.

Устройство GPS навигатора

Наши автомобильные GPS-навигаторы:

Аппаратная часть GPS навигатора

Если вскрыть корпус автомобильного навигатора, то мы увидим три составных элемента: дисплей печатную плату и аккумулятор.

У туристического навигатора «внутренности» выглядят несколько иначе: нет встроенного аккумулятора, зато может быть клавиатура, если навигатор с кнопочным управлением. Клавиатура имеет стандартное устройство – «пленочка» с контактами, которые замыкаются при нажатии клавиш.

Устройство GPS навигатора

Дисплей

В большинстве автомобильных навигаторов используется резистивный сенсорный дисплей. Дисплей подключается к плате шлейфом, по которому передаются данные – выводится изображение и принимаются координаты нажатой области экрана.

Отличительная особенность дисплеев GPS навигаторов – антибликовое покрытие. Поверхность дисплея имеет особую структуру, хорошо рассеивающую падающий свет. Поэтому изображение на экране видно даже под прямыми солнечными лучами. Антибликовое покрытие, которого, как правило, нет на экранах других мобильных устройств, – один из главных аргументов в пользу покупки отдельного устройства для навигации.

Устройство GPS навигатора

Плата

На плате находятся все элементы, необходимые для работы навигатора. Собственно, он представляет собой своего рода компьютер с процессором, оперативной памятью и другими микросхемами.

Устройство GPS навигатора

GPS-антенна

GPS- антенна – это обычная антенна, настроенная на прием спутниковых сигналов, то есть на определенные частоты. В упрощенном виде, антенна лишь принимает «нули и единички», не разбираясь, что это такое, и передает эту информацию процессору. Антенна может быть впаяна или подсоединяться к плате. На качество приема это не влияет.

Устройство GPS навигатора

Процессор (чипсет)

Главный элемент навигатора – процессор. Чаще его называют GPS-чипсетом и иногда путают с GPS-антенной. В отличие от антенны, сам чипсет не принимает сигнал, а только обрабатывает его.. Поколения чипсетов (например, SirfStar III или Atlas IV) отличаются скоростью и алгоритмом обработки спутникового сигнала, что непосредственно влияет на точность и качество позиционирования.

Так, например, все современные чипсеты начиная с SirfStar III умеют обрабатывать не только прямой сигнал от спутника, но и переотраженный от крупных зданий и рельефа местности.

Вторая функция чипсета – обеспечение работоспособности самого навигатора. То есть процессор навигатора выполняет те же функции, что и процессор мобильного телефона.

Память навигатора

У навигатора есть три элемента памяти: оперативная память, память BIOS и встроенная память для данных.

Оперативная память, как и в любом компьютере, обеспечивает быстродействие устройства. Чем больше объем оперативной памяти, тем быстрее загружаются программы, строятся маршруты и т.д. В отличие от многозадачных смартфонов, в навигаторах объем памяти подбирается под конкретные задачи, то есть таким образом, чтобы он был достаточен для работы навигационной программы без «тормозов» (однако с выходом новых версий навигационных программ, памяти и процессора может начать не хватать)

Память BIOS – постоянная память, в которой хранится программа загрузки навигатора. Здесь хранится системное программное обеспечение, связывающее операционную систему устройства с физическими элементами навигатора, то есть с процессором, другими видами памяти, дисплеем и т.д.

Встроенная память для данных, реализована, как правило, в виде Flash-памяти. Здесь хранится операционная система, программа навигации, дополнительные приложения и пользовательские данные (не во всех навигаторах есть встроенная память доступная пользователям для хранения данных), например, картография или координаты точек.

Дополнительные элементы платы

Кроме всего перечисленного, на микросхеме (печатной плате) могут быть расположены дополнительные модули.

GPRS-модуль для выхода в Интернет и приема информации о пробках.
Радиоприемник для приема информации о пробках.
Bluetooth модуль для связи навигатора с телефоном или компьютером

Разъемы на плате навигатора

На плате находятся разъемы для подключения внешнего питания, джек для наушников, слот для Flash-карт и SIM-карт.

Устройство GPS навигатора

Аккумулятор GPS навигатора

В автомобильных навигаторах используются обычные Li-ion аккумуляторы емкостью 650-2000 мАч, аналогичные аккумуляторам в мобильных телефонах. Существует ошибочное мнение, что аккумуляторы в навигаторах хуже, поэтому время автономной работы навигатора ниже, чем телефона. На самом деле это не так.

Малое время автономной работы вызвано тремя причинами, не имеющими отношения к качеству аккумуляторной батареи. Во-первых, в автомобильных навигаторах редко используют аккумуляторы большой емкости. Во-вторых, в навигаторах не применяются технологии снижения энергопотребления. В-третьих, элементы навигатора имеют большее энергопотребление, позволяющее повысить качество и стабильность приема сигнала (а также яркость экрана). Это нецелесообразно, т.к. автомобильный навигатор в штатном режиме работает от внешнего питания (прикуривателя).

Туристические навигаторы работают от сменных батареек. Обычно источником питания выбираются две батареи АА. В этих устройствах применяют технологии уменьшения энергопотребления, поэтому время автономной работы может достигать 20 часов. Частично это достигается режимом экономного приема сигнала, когда сигнал обрабатывается не каждую секунду, а каждые пять секунд, что является приемлемым при пешеходном использовании.

Устройство GPS навигатора

Программная часть

Программная часть навигатора состоит из BIOS, операционной системы, программной оболочки (в общем случае), навигационной системы и прикладных программ.

В некоторых случаях, все элементы программной части выглядят для пользователя, как единая программа. Так устроены автомобильные и туристические навигаторы Garmin и TomTom. Это достигается тем, что все элементы программной части являются собственными разработками. Так, например, у навигаторов Garmin за основу операционной системы взят Linux, но для пользователя загрузка навигатора выглядит как загрузка одной программы.

BIOS

Как мы отметили выше, BIOS нужен, чтобы связать аппаратную часть навигатора с его операционной системой. Дело в том, что аппаратная часть (чипсет, оперативная память, GPSR-модуль) может отличаться, в то время как операционная система обычно используется в той или иной степени стандартная.

Операционная система

Большинство навигаторов, представленных на рынке, работают под управлением операционной системы Windows CE. Недавно начали появляться навигаторы с ОС Android, но пока они являются редкостью. Часто производители даже не запрещают выход в главное меню и на рабочий стол операционной системы.

Программная оболочка

Интерфейс навигатора, адаптированный под работу с сенсорным экраном и упрощающий запуск нужных приложений. Особенность программной оболочки, что, помимо интерфейса, она подгружает библиотеки, необходимые для работы установленных программ, в частности – навигационных. Без запуска программной оболочки, программа навигации или видеоплеер могут отказаться запускаться. ( либо работать с ошибками и «вылетать»)

Устройство GPS навигатора

Навигационная программа

Приложение, выполняющее навигационные функции – отображение местоположения на карте, прокладку маршрута, сохранение точек и т.д. Garmin и TomTom используют собственные навигационные программы. На большинство других навигаторов устанавливается одна или несколько навигационных программ стороннего производителя. Важно, что даже у сторонних программ конфигурации могут отличаться в зависимости от аппаратной части устройства. Это создает определенные трудности при попытке самостоятельной установки «нештатных» программ навигации и усложняет покупку лицензионных программ, установка которых не предусмотрена производителем самого устройства.

3 ноября 2011 г.

Еще по теме

Современные GPS-навигаторы наряду с возможностью прокладки маршрута к указанной точке, способны дополнительно учитывать плотность трафика на выбранной траектории движения, а также .

Начнём с того, что не ошибается тот, кто ничего не делает. Навигатор работает, поэтому (по определению) ошибаться может, но делает это крайне редко. Поэтому, если вы склонны .

15 августа ‘13 Читать.

Какой навигатор лучше купить? С таким вопросом правильнее обратиться не к соседу, а к рейтингу, в котором учитывается мнение тысяч (или десятков тысяч) пользователей.

22 июля ‘13 Читать.

Сусанин — официальный дилер Garmin, Lowrance, MinnKota, Humminbird

Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д.7

Пн — Пт с 10:00 до 20:00
Сб — Вс с 11:00 до 18:00

• ИНН: 781010598991
• ОГРНИП: 309784717400061

Сферы применения GPS-навигации

Global Positioning System (GPS) – система глобального позиционирования через спутниковую навигацию – сегодня одна из самых развивающихся технологий, которая находит применение в разных сферах. При этом технология GPS давно выросла из узкоспециализированного направления и некогда доступная лишь ученым и военным теперь используется как в бизнесе и производстве, так и обычными людьми для вполне обыденных целей.

Как это работает

Разработанная еще в 1950-е годы Министерством обороны США, система GPS являет собой очень сложную структуру, разобраться в которой может разве что специалист в этой области. Тем не менее, общие принципы работы доступны для понимания и обычному человеку.

В основе GPS лежит три основных сегмента:

— космический;
— управляющий;
— пользовательский.

Космический сегмент в настоящее время представлен 32 спутниками, находящимися на средней по удаленности орбите. Спутники транслируют радиосигнал, который перехватывается передатчиками на Земле. Сигнал позволяет определять в реальном времени местоположение объекта, оснащенного GPS-приемником (пользовательский сегмент), по трем координатам.

Управляющий сегмент включает в себя станции мониторинга, главную станцию управления и антенны, которые объединены в общую сеть на Земле.

Сферы применения GPS

Хотя проект изначально был разработан сугубо для военных целей, сегодня подавляющее большинство пользователей – гражданские лица. Практически любое современное мобильное устройство оснащено GPS-навигатором, не говоря уже о профессиональном оборудовании моряков, летчиков, спасателей, врачей, ученых и, конечно же, военных.

Основные сферы применения GPS:

— картография. При помощи GPS составляются подробные карты и планы местностей с рельефом любой сложности. В дальнейшем эти карты могут также использоваться по самым разным направлениям – от туризма до разработки военных стратегий;
— геодезия. Очерчиваются точные границы земельных участков и координаты каких-либо конкретных объектов;
— транспортный мониторинг. Всем известные «карты пробок». Без помощи GPS отслеживание транспортного потока было бы непозволительной роскошью с применением воздушного слежения;
— сотовая связь. Применяется для определения точного местоположения абонента, звонящего в службу спасения, поскольку пострадавший не всегда может точно указать свои координаты или просто не успевает этого сделать;
— мониторинг тектоники. При помощи GPS ведутся наблюдения за перемещениями тектонических плит. Это позволяет, в частности, спрогнозировать землетрясения и извержения вулканов;
— даже компьютерные игры не обошлись без GPS. Существует целый игровой жанр, который использует местонахождение игрока на реальной местности;
— при прогнозировании погоды. Сотни метеорологических станций по всему свету передают данные по погодным условиям и при этом связывают их со своим местоположением;
— в авиации и мореходстве передатчики GPS позволяют отслеживать курсы самолетов или судов в реальном времени и при необходимости быстро среагировать на сигнал бедствия;
— геотаргегинг – те или иные события, фотоснимки можно привязать к конкретному месту на Земле. Этим часто пользуются посетители социальных сетей;
— навигация. Пожалуй, самая распространенная сфера применения GPS на сегодня. Капитан корабля может быстро определить свое положение на карте, а командир – на поле боя. Дальнобойщик не заблудится на многочисленных развязках трассы, а путешественник — в горах или в лесу. Да и обычному горожанину легко определить свое местоположение в незнакомом районе и быстро проложить маршрут до нужного адреса. Кроме того, в карты загружены координаты кафе, ресторанов и гостиниц. Так что поиск нужного места с появлением GPS занимает считанные секунды.

Преимущества GPS

Технология глобального позиционирования прочно внедряется в повседневную жизнь благодаря своим преимуществам:
— простота для конечного пользователя. Не требуется быть экспертом, чтобы начать пользоваться приложением для смартфона с поддержкой GPS;
— дешевизна. Само обслуживание и запуски спутников, конечно, обходятся недешево, но большая распространенность технологии позволила удешевить услуги GPS. Практически все, что требуется сегодня, — приобрести устройство с GPS-приемником, себестоимость которого крайне невысока. Их встраивают в компьютеры и банкоматы, в телефоны и даже фотоаппараты;
— глобальный охват. Весь Земной шар, за исключением полюсов, охвачен сетью GPS;
— высокая точность. Сегодня усовершенствованные технологии позволяют определить место нахождения приемника или передатчика с точностью до одного метра;
— всепогодность. Качество работы GPS практически не зависит от погодных условий.