Практически у каждого автомобилиста сейчас есть навигатор – прибор, необходимый для определения собственного месторасположения, постройки маршрута до конкретной точки на карте или нахождения некой достопримечательности, которую необходимо посетить. Все умеют пользоваться прибором, однако далеко не все понимают, как работает навигатор.
Спутники – наше все
Небольшое отступление в историю. Еще в пятидесятые годы прошлого века в Америке родилась идея создания единой сети спутников, с помощью которой можно было бы определять положение на местности. Толчком к этому послужил запуск Советским Союзом первого искусственного спутника Земли, который передавал на планету сигналы, содержащие координаты и состояние объекта. Благодаря эффекту Доплера этот сигнал усиливался при уменьшении расстояния до поверхности, что натолкнуло ученых на мысль о прямой зависимости координат от времени прохождения сигнала, скорости и направлении движения объекта. На основании этих данных с Земли легко было определить положение спутника, но отталкиваясь от координат искусственного тела, можно было узнать свое месторасположение на поверхности планеты.
Идея завладела умами и Армия США в сотрудничестве с флотом и ВВС в 1978 году запустила на среднюю околоземную орбиту первый навигационный спутник. Для полного охвата планеты и определения точных координат необходима была группировка из 24-х объектов, последний из которых был введен в эксплуатацию в 1993 году.
Изначально система навигации рассматривалась исключительно с военной точки зрения и была необходима для более точного наведения ракет, проведения бомбардировок и упрощения работы на местности наземным группировкам. Но через время в ней усмотрели далеко идущие перспективы для гражданского сектора и в 1983 году был открыт доступ всем желающим.
На данный момент группировка спутников GPS на орбите составляет 31 единицу – 24 базовых станции и 7 дублирующих. Это количество с лихвой покрывает стандартные требования навигаторов, которым для определения собственного месторасположения достаточно принимать сигнал минимум с трех передатчиков в каждый момент времени.
Принцип работы навигатора
Чтобы понять, как работает автомобильный GPS-навигатор, нужно вспомнить школьную программу. Представьте, что вы – это точка на поверхности земли, над которой в зоне прямой видимости находятся два спутника. Мысленно проведите от себя к ним прямые линии. Потом очертите две окружности, используя прямые как радиусы. Эти окружности будут пересекаться, и ваше текущее месторасположение находится в области этого пересечения. Теперь необходимо найти третье измерение – высоту, для чего нам понадобился дополнительный спутник. Использование расстояния до него в качестве радиуса окружности и пересечение его с имеющимися двумя позволит сузить область, в которой вы находитесь. Третий спутник определит высоту вашего месторасположения, отбрасывая заведомо ненужные значения, если точка пересечения находится над поверхностью планеты. Увеличение количества видимых спутников позволяет еще сильнее сузить область пересечения всех окружностей, а значит, точнее определить точку реального месторасположения.
Об основных приемах ремонта кузова читайте тут.
Принцип работы автомобильного навигатора основывается на постоянной отправке и приеме текущих координат на базовую станцию. Вычисления производятся на основании двух главных параметров – времени прохождения сигнала до спутника и его текущего положения на орбите. Программа обрабатывает значения, вносит необходимые поправки и выдает определенную точку на карте, в которой вы находитесь. Однако стандартный гражданский навигатор не может определить это значение с высокой точностью и всегда будет иметь некоторую погрешность, которая составляет 3–10 (иногда больше) метров. Связано это с неравномерностью прохождения сигнала до спутника и обратно.
На этот параметр постоянно оказывается стороннее влияние. Его тормозят следующие факторы:
- Наличие препятствий в зоне прямой видимости (дома, деревья и прочие объекты достаточной высоты).
- Помехи в ионо- и тропосфере.
- Неблагоприятные погодные условия.
Суммарное воздействие этих и прочих помех увеличивает время, необходимое навигатору на прием и отправку сигнала. Отсюда и погрешность вашего месторасположения.
Работа с картами
Для корректной работы прибора мало определить собственное положение, необходимо соотнести его с реальной местностью. Поэтому в функции навигатора входит работа с картой – главная причина покупки прибора. Опираясь на имеющиеся данные, он может:
- Проложить оптимальный маршрут до указанной точки и при этом выбрать несколько вариантов: быстрый, короткий или проходящий через определенную местность.
- На основании вашей скорости и направления движения рассчитать среднее время, необходимое на поездку.
- Учесть наличие на пути пробок или иных препятствий и скорректировать проложенный маршрут, чтобы вы не застряли.
Все это возможно при наличии достаточно точной карты местности и регулярном обновлении данных на ней. Поставщики лицензионного программного обеспечения выпускают свежие карты примерно один раз в сезон. Такая невысокая частота связана с требующимися для сбора и анализа данными. Весь массив информации по поддерживаемым картам необходимо обработать и внести соответствующие поправки в программу, а это требует времени. Но это не единственный способ быть в курсе событий. Наряду с крупными компаниями, которые зарабатывают деньги на обслуживании навигаторов, частные энтузиасты регулярно скидывают в Интернет свежие карты, полученные на основании собственных поездок. Так как они работают только с одной местностью, то и скорость обновления бесплатных карт существенно выше.
Нельзя однозначно сказать, какой из способов лучше. С одной стороны, использование общедоступных данных позволит вам обладать актуальной информацией о ситуации на дорогах и рядом с ними, необходимой для корректной работы GPS. Можно гораздо быстрее узнать, что здание, раньше бывшее жилым домом, стало магазином, а проулок, через который вы регулярно сокращали путь, теперь недоступен. Для обновления этих данных на карте, занесенной в память вашего навигатора, не придется ждать три месяца.
Как настроить навигатор, узнайте из другой статьи.
С другой стороны, «левые» карты могут содержать вирусы или быть некорректно написанными, что приведет к системному сбою в приборе, удалит ваши личные данные или передаст их третьим лицам. Лицензионное ПО таких проблем лишено. Поэтому только вам решать: обладать безопасной, но не всегда актуальной, картой или скачать свежую информацию, которая может нанести вред вашему навигатору.
Как вам статья?
