Узнай свое место.

По спутникам, как по звездам.

Каждому человеку свойственно ощущение беспокойства в незнакомом месте. Наши предки на утлых суденышках отважно отправлялись на поиски новых земель, ориентируясь исключительно по Солнцу и звездам. С изобретением компаса и секстанта определение координат стало точнее, но оставалось уделом профессионалов. В наше время при помощи системы глобального позиционирования определение координат доступно всем, даже тем, кто не имеет специальных знаний. Достаточно нажать кнопку навигационного приемника.

Global Positioning System (GPS) переводится как глобальная система позиционирования. Понятие "позиционирование" более полно по отношению к "определению координат", поскольку помимо этого включает и определение вектора скорости движущегося объекта. Полное название системы GPS Navstar (Navigation System with Time and Ranging) - навигационная система на основе временных и дальномерных измерений.

GPS состоит из трех компонентов: космического, управления и контроля и пользователей. Космический сегмент состоит из 24 работающих спутников, которые распределены по шести круговым орбитам таким образом, что на каждой находится одновременно по четыре. Плоскости орбит разнесены по долготе на 60 градусов, наклон плоскости орбиты к плоскости экватора равен 53 градусам. Радиус орбиты равен 20,2 тыс. км. Таким образом, каждый спутник совершает за сутки два оборота вокруг Земли и, если в конкретное время сегодня спутник находится в такой-то точке небосклона, то ровно через сутки этот же спутник будет там же, что удобно для пользователей.

Задачами комплекса управления и контроля является отслеживание параметров орбит спутников и поправок часов относительного системного времени GPS, прогнозирование орбит спутников и их местоположения на орбитах, временная синхронизация часов относительного времени системы, загрузка навигационного программного обеспечения в компьютеры системы. Главный центр управления расположен в Колорадо Спрингс (США).

Здесь собираются и обрабатываются данные со станций слежения за спутниками, вычисляются параметры орбит, контролируется ход системных часов. Обработанные данные передаются на спутники.

Пять станций слежения, равномерно расположенные по всему миру, каждые 1,5 секунды определяют дальность до всех находящихся над горизонтом спутников.

Пользователи системы разделяются на категории: военные и гражданские, авторизованные и неавторизованные, навигаторы и геодезисты.

Навигационный режим измерений является кодовым - сигнал со спутника содержит дальномерный и бинарный код служебной информации. Измеряемыми величинами являются задержка сигнала и допплеровское смещение частоты, позволяющие вычислять дальность и радиальную скорость.

Вычисления координат земной поверхности основано на использовании всемирной геодезической системы, принятой в 1984 году, но она не является единственной. Большинство GPS-приемников способно интерпретировать несколько (реально - более 100) моделей земной поверхности. К сожалению, российская система координат в это число не входит. Поэтому отечественным пользователям предстоит либо использовать международную систему WGS-84 и вносить соответствующие поправки, либо создавать свою, пользовательскую, что, кстати, большинство GPS-приемников позволяет делать.

Задачи навигации сводятся к определению текущих координат объектов с точностью, различной для разных категорий пользователей: 10 - 15 м для военных (P-code), 100 м для гражданских (SA-code), для нужд геодезии и картографии точность составляет несколько сантиметров; определению скорости и направления движения объектов. В зависимости от модели GPS-приемник указывает требуемый и реальный курс на заданный объект, отклонение от маршрута, предписывает маневры, желательные для возвращения на курс, предупреждает о препятствиях и "проблемных" участках пути. В Европе с помощью автомобильных GPS-приемников, воспринимающих также RDS/TMC информацию (единый Европейский формат информации о дорожном движении), передаваемую большинством крупных радиостанций, водители имеют возможность получать данные о "пробках" и путях их объезда. Кстати, так как эта информация стандартизирована, то в зависимости от настройки сообщение может быть выведено на дисплей приемника на одном из нескольких языков: английском, французском, немецком или испанском. К сожалению, русский язык пока не вошел в стандарт RDS/TMC.

Во многих автомобильных GPS-приемниках имеется система голосового оповещения, и в случае отклонения от намеченного курса "электронный штурман" сначала протестует, а позднее предлагает альтернативный маршрут. При этом увеличение скорости транспортного средства приводит к усилению громкости оповещения.

Необходимо, однако, помнить, что прокладка курса при помощи GPS осуществляется прямолинейно и без учета рельефа местности. Если для капитана океанской яхты или участника ралли-марафона это не является препятствием, то водителю приходится прокладывать курс через несколько точек, привязывая их к названиям на местности.

Здесь на помощь приходит современное программное обеспечение, такие редакторы путевых точек и маршрутов, как Waypoint+, GPS-коммуникатор, планировщики поездок - Microsoft Trip Planner и другие.

Помимо собственно GPS-приемника, микрокомпьютеры навигационной системы включают матричный дисплей с автоматически изменяемой (в зависимости от освещенности) яркостью, спидометр, гирокомпас, точные GPS-часы и устройство для чтения компакт- дисков, на которых последнее время поставляются подробные карты местности.

Последнее, как правило, и определяет популярность той или иной модели, так как единый стандарт на электронные карты еще не принят и наличие подробных карт регионов, стран и даже континентов, выпускаемых производителем для определенной GPS-системы, делает ее наиболее привлекательной в глазах пользователей. Скажем, электронная карта компании Dayton, помимо информации обо всех городах Великобритании, содержит координаты, адреса и телефоны почти 40 000 отелей, ресторанов и т.д., а карта Южной Калифорнии фирмы Pioneer содержит данные уже о 80 000 подобных объектах.

Новое поколение навигационных систем будет более точным и удобным. Увеличение объема информации, доступной пользователям GPS-систем (благодаря переходу на новый тип носителей информации - DVD-ROM), - это одно направление развития, другим является слияние навигационных систем с принципами контроля движения, позволяющими повысить безопасность при езде на автомобиле. Прототип такой системы нового поколения уже серийно устанавливается в автомобилях "Ягуар" уже сегодня. Она основана на сочетании возможностей вычислительной системы GPS-приемника и микроволнового радара, позволяющего контролировать расстояние до движущихся рядом тарнспортных средств. При возникновении препятствий на дороге система автоматически снижает скорость движения автомобиля, управляя подачей топлива в двигатель или задействуя тормоза. По мере прохождения опасного участка, о чем системе сообщает радар, подача топлива возобновляется в полном объеме, тормоза деблокируются, и автомобиль набирает скорость до той, которая предшествовала нештатной ситуации.

В настоящее время выпускается более 700 различных моделей GPS-приемников, от более чем 150 производителями. В России подобные системы официально пока не разрешены к широкому использованию, однако, программное обеспечение и электронные карты европейской части страны уже выпускаются несколькими компаниями, а некоторые автосалоны устанавливают GPS-приемники в автомобили (преимущественно - Мерседесы).

Михаил Нилов, Михаил Рыбаков.

  00:04 24.01