Как работает GPS — преимущества и недостатки

Как работает GPS — преимущества и недостатки

GPS — это навигационная система, определяющая местоположение телефона, строящая маршруты, позволяющая отыскать необходимый предмет на карте.

Что такое GPS

Почти в любом современном девайсе находятся GPS-приемники. Это приспособление радиосвязи, которое настроено на сигналы спутников GPS. Вначале система разрабатывалась в Америке для военного использования, но через время сигнал сделали доступным для каждого желающего. GPS-приемник – это принимающие антенны, где находится усилитель, однако передавать сигнал прибор не сможет. Принимая частоты со спутника, телефон может определить собственные координаты месторасположения.

Почти каждый человек хоть раз в жизни использовал навигацию на телефонах или планшетах. Необходимость в этом может появиться в любое время у пользователей различных профессий и различного рода деятельности. Навигаторы требуются курьерам, водителям, рыбакам и даже обычным людям, которые оказались в незнакомой местности. За счет этой навигации можно узнать собственное расположение, отыскать необходимый предмет на карте, построить маршрут, а если есть доступ в сеть, избежать пробок на дороге.

https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2022/01/gps-satellites.jpg

Как это работает

Работает навигатор так – устройство получает сигнал, замеряет его задержку от спутника до приемочного модуля. Из этого сигнала берется информация о месторасположении спутника. Чтобы вычислить дистанцию между спутниками до приемника этот показатель дальше будет умножен на скорость света.

GPS в плане геометрии работоспособности системы навигации можно рассмотреть следующим образом: множество сфер, где в центре расположены спутники, начинают пересекаться и в них располагается человек. Радиус всех сфер равняется дистанции до конкретного спутника. Сигнал от 3-х спутников даёт возможность получить сведения о долготе и широте, 4-й спутник показывает сведения о высоте предмета над уровнем земли. Полученная информация сводится в уравнение для определения позиционирования человека. Так, чтобы получить высокую точность месторасположения, требуется произвести четыре измерения расстояний к спутникам (если не требуется точных координат, хватает 3-х замеров).

Поправки, которые были получены в уравнении, вносят разность между расчетным и реальным месторасположением спутника. Погрешность, появляющуюся вследствие вычислений, называют эфемеридной, этот параметр находится в пределах 1-5 м. При этом определенная часть вклада в точность устройства вносится интерференцией, воздушной влажностью и давлением, температурой окружающей среды, воздействием ионосферы. В общем, совокупность полученных сведений иногда доходит до погрешности 150 м. Определенные ошибки устраняются математическим способом.

Чтобы снизить эти показатели, применяется дифференциальный режим GPS. При этом приемнику передаются с помощью радиоканала все требуемые поправки к геолокации от основных вышек. В результате месторасположение человека можно определить с точностью 1-5 м.

Во время дифференциального режима есть несколько способов корректирования полученной информации – это корректировка непосредственно координат, а также настройка параметров навигации. Первым вариантом пользоваться неудобно, поскольку каждый пользователь обязан использовать одинаковые спутники. Второй метод существенно усложняет алгоритмы непосредственно навигатора для вычисления месторасположения.

Есть еще один класс систем, повышающий точность замеров до 10 мм. Большое воздействие на точность расстояния имеет угол направленности на спутники. Во время значительного угла месторасположение определяется точней.

Погрешность в измерениях иногда специально снижается Минобороны Америки. Для чего на навигационных приборах слежения включается особый режим S/A, который ограничивает доступ. Он был создан для военного использования, чтобы не позволить противнику точно вычислить местоположение. С 2001 г. этот режим отменили.

Принцип работы GPS можно посмотреть на этом видео:

Преимущества и недостатки

Плюсы и минусы
Существует множество пользовательских программ
Можно использовать в коммерческих и научных сферах деятельности
Глобальность применения
Бесплатно
Значительное отличие гражданского варианта навигационной системы, которая имеет существенные ограничения, в отличие от военной версии
Большая погрешность полученного сигнала в результате нестабильности в атмосфере и интерференции

Сферы применения GPS

На сегодняшний день GPS применяется в различных сферах жизни человека. Особенность функционирования навигатора является общей для любого типа оборудования, но иногда отличается погрешность. Устройства имеют 2 класса: для бытового использования и профессиональные. Последние это те, где очень важна повышенная точность, они имеют различные режимы поддержки, работают на различных частотах, с любыми навигационными системами, количеством входящих сигналов, способами корректирования погрешностей и дорогой стоимостью. Это оборудование применяется в военных целях, также его часто используют геодезисты.

Бытовые устройства могут быть специальными и установленными в иные приборы (к примеру, в телефон либо планшет). У специальных модулей GPS (различные виды навигаторов) в отличие от уже установленных находится отдельный процессор.

https://auto.24tv.ua/resources/photos/news/202201/35995__ea5b4be1-9f4e-4457-91b3-ad06be17df6f.jpg?1641916721000

Другой вид навигаторов — трекер. Это оборудование применяется для слежения со спутников за конкретными объектами (к примеру, для слежки за человеком, домашними питомцами, ценным товаром или авто). Принцип работы трекера напоминает навигатор, но, как правило, у него отсутствует дисплей, и принятые им сведения отправляются с помощью радиосвязи на базу.

Одна из вариаций трекера – это логгер. Оборудование, работающее как классический приемник, однако, помимо того, запоминает сведения о пройденном маршруте. От трекера логгер отличен тем, что полученную информацию нет возможности передать онлайн — ее требуется скачивать на ноутбук, подсоединившись к прибору.

Если не разбирать очевидные сферы использования GPS (авиация, геодезия и т.д.), область пользователей является ограниченной — рыбаки, яхтсмены, дальнобойщики, то есть люди, которые связаны с передвижением. Но эта система также полезна в коммерческой деятельности, давая возможность мобильным сотрудникам экономить время, а также в сельском хозяйстве и сейсмологии.

GPS-устройства

Простейший прибор для навигации – наружный приемник, который связывается со спутниками и получает необходимые сведения, но чтобы можно было использовать данные, приемник необходимо синхронизировать с иным оборудованием – к примеру, телефон либо планшет. Современные приемники являются совместимы с любыми популярными девайсами и приложениями. На крайний случай будет необходима карта. Приемники очень популярны у туристов: приспособление дешевое, а чтобы расшифровать сведения, которые человек получает, достаточно использовать простую карту. Необходимо только, чтобы на ней находилась сетка для навигации.

Но наиболее популярный сейчас GPS-прибор – навигатор для автомобиля. Приспособление гораздо сложней и многофункционально, в отличие от приемника: навигатор напоминает уменьшенный вариант ПК. Все требуемые программы уже загружены на заводе, ОС является закрытой. К навигации добавлено множество различных режимов, в частности доступ в интернет.

https://icity.dp.ua/sites/icity/files/images/gps12(1).jpg

Отдельный вид оборудования – телефоны с установленным приемником. Не нужно их путать с изделиями, которые используют мобильную навигацию. Режим работает на телефонах чуть хуже, в отличие от отдельных приспособлений.

Не каждый смартфон дает возможность установить полноценные программы для навигации, а если использовать онлайн варианты, то режим будет недоступным во время отсоединения от сети, и в этом случае пропадет достоинство приемника: постоянный доступ. Но телефоны со спутниковой навигационной системой подойдут для пешеходных туристов – можно удобно сориентироваться и информация относительно точная, потому пользователь не сможет заблудиться даже в густом лесу.

Будущее системы GPS

Сегодня эта технология до сих пор находится на стадии развития и есть большое количество способов ее использования. Современные инновации в навигаторах применяют каждый месяц. Комбинация с ноутбуками, и почти любыми иными мобильными приспособлениями, позволяет открыть огромные перспективы. Caller ID ничто, если сравнивать функции GPS вместе со смартфоном. Хоть степень развития данных режимов еще находится в юном возрасте, в отличие от реальных возможностей.

Сегодня приспособления используются для слежки за похищенным имуществом. При помощи ряда несложных манипуляций месторасположение украденного авто можно моментально определить. Эти функции дают относительно компактные устройства, которые прячутся в охраняемых предметах.

Альтернативы GPS

Главный конкурент GPS – это отечественная система ГЛОНАСС. Свою нормальную работу ГЛОНАСС начал производить с 2011 г., хоть попытки массово применять эту систему принимались с 1996 г. Есть ряд различий между обеими навигационными устройствами:

  • различные размеры оборудований – в ГЛОНАСС применяется сложная схема навигации, потому увеличивается потребление электроэнергии и габариты приборов;
  • различные системы кодирования – в США применяется CDMA, для отечественной навигации устанавливают FDMA;
  • период эксплуатации спутников – спутники в Америке изготавливаются более качественно, потому их время работы дольше;
  • расстановка и передвижение спутников в космосе – отечественная навигация позволяет обеспечить более обширный захват территории и намного точней выдает соответствующие координаты.

Кроме этого, есть еще и иные не такие распространенные системы навигации – Галилео и Beidou.

Сравнение ГЛОНАСС и GPS можно посмотреть на этом видео:

Но не забывайте, что законы России требуют от компаний-изготовителей снижать точность подачи месторасположения. Работать с заглубленной точностью можно только во время наличия у человека специального разрешения.

Под запретом на территории России находятся особые технические приспособления, которые предназначаются для негласного сбора данных. В эту группу относят GPS-трекеры, применяющиеся для негласного слежения за передвижением транспортных средств и иных объектов. Главным признаком противозаконного технического приспособления является его скрытость. Потому перед покупкой оборудования необходимо внимательно изучать его технические параметры, дизайн, установку скрытых возможностей, а также посмотреть требуемые сертификаты качества.

 

4.4/5 - (7 голосов)
Задай вопрос
Подписаться
Уведомление о
guest

0 комментариев
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии