Что такое а джипиэс в телефоне. GPS как работает? Принципы работы GPS-навигатора

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.

Новости технологий, видео обзоры, цены

Всё про то как работает GPS в телефоне

Android телефоны содержат GPS приемник (от английского Global Positioning System), который позволяет мобильным приложениям определять местоположение и ориентироваться на местности. При помощи надлежащих навигационных приложений телефон с GPS приемником может заменить переносной внешний GPS навигатор. Вот несколько советов, которые следует помнить относительно Android GPS и его возможностей.

Все секреты, как GPS работает на вашем телефоне, смартфоне или планшете

Если вы хотите использовать функцию GPS в Android телефонах или же смартфонах при глобальном определении местоположения, то помните следующее:

Android приложения могут определять местоположение при помощи башен мобильной сети.

Если вы посмотрите на настройки местоположения Android телефона / смартфона, то часто увидите два различных вида определения положения упомянутых ранее. Одна из них называется сетевым положением. Оно определяется при помощи башен мобильной связи или Wi-Fi зоны беспроводного доступа. Это только приблизительное расположение. Другая — это GPS спутниковое положение, это то, что вам необходимо для навигации.

Android телефоны, как и многие смартфоны, вдобавок используют технологию Assisted GPS (известную как A-GPS или aGPS — это более быстрая технология определения местоположения, меньше расходует батарею смартфона, не нагружает процессор и минимально потребляет интернет-трафик). Это позволяет мобильным телефонам определять спутниковое положение, используя сотовую сеть и получая данные о положении быстрее GPS.

Android GPS может также определять положение без башен мобильной связи (сотовые вышки).

Обычно считают, что мобильный телефон не может определить положение без мобильной сети. В действительности, если вы спросите среднего служащего вашего мобильного провайдера, можете ли вы использовать Android GPS без мобильной сети, то он ответит нет. Часто это выше его понимания, что кто-то попытается сделать это, кроме того служащие стремятся продать вам программное обеспечение, использующее дорогой тарифный план.

Android телефоны имеют реальный GPS чип внутри, который может определить положение с GPS спутников.

Определение первого положения в удаленных районах (первой привязки) требует терпения пользователя.

Если вы использовали ваш Android GPS в городских условиях, то вам придется приспособиться к тому, как долго ваше положение определяется первый раз в удаленных районах. Вместо десяти секунд это может продлиться от одной до пяти минут. Не имеет преимуществ GPS в более быстром определении спутникового положения. Не беспокойтесь. Когда в следующий раз вы включите свой GPS, это вероятно займет меньше, чем десять секунд.

Карты имеют значение при использовании GPS в Android.

Если вы включите Google Maps (карты), когда у вас нет сетевого покрытия, то телефон скажет «Это приложение требует активного тарифного плана». Это также случается со многими приложениями, которые ваша телефонная компания стремится продать вам. Эти приложения используют карты интернета, которым необходима постоянная передача данных через сеть.

Вы хотите использовать в Android GPS приложения, которые могут загрузить автономные карты. Одно из лучших приложений с функцией GPS в Android системе позволяет вам загрузить автономные топографические карты заранее и хранить карты местности на вашей карте памяти.

Функция Android GPS должна «видеть небо».

Это понятно тем, кто использовал переносной GPS. Почему не работает GPS? Когда данные положения поступают со спутников, то лучше, если телефон может видеть спутники, то есть определение положения будет удачным без стен помещений мостов и подземных бункеров.

Android GPS работает на батарейках.

Как и GPS гаджет, мобильный GPS работает на батарейках или аккумаляторе. Кроме тех случаев, когда вы используете GPS отслеживание, вы можете намного продлить жизнь батареек телефона, если вы отключите GPS, если сам GPS не используется. Хорошее приложение для удаленных районов позволит вам включать и выключать ваш GPS при помощи переключателя в приложении. С такой экономией, вы сможете использовать GPS на открытом воздухе много дней без подзарядки батарей.

Если вы будете помнить об этих фактах опции GPS на Android телефоне может быть использован в качестве обычного GPS устройства. Наслаждайтесь, используя Android GPS на открытом воздухе во время отдыха!

Вот, как работает GPS технология в мобильных телефонах, смартфонах и даже планшетных компьютерах.

11 комментариев:

Аня
6:08 AM

А я то думала gps в телефоне как работает. спасибо за информацию, у вас довольно прикольный сайт!

Привет! Может ли компас работать от gps а не от магнитного датчика?

Спасибо за то что так понятно рассказали про принцип работы gps в смартфоне. Понравилось что сразу все понял! 🙂

Да gps в мобильном телефоне это полезная функция. Мне эта штука пару раз пригождалась.

Могу ли я скачать какой то бесплатный навигатор в телефоне что работает без передачи данных?

В принципе я рада что есть мобильные приложения типа GPS трекера в телефоне, который может отслеживать друзей, семью и детей, также отслеживать местоположение любого мобильного телефона показывая его на карте. Очень это удобно!

Полезно, за что и говорю спасибо! Оказывается если спокойно разобраться какой принцип работы gps в телефоне, то все очень просто работает. Ну, по крайней мере на моем обывательском уровне понимания.

Вообще. увлекательная тема эта навигация. Теперь хочу получше сориентироваться как работают телефоны с gps навигатором без интернета! 😉

Спасибо большое за науку друзья! Возможно глуповатая просьба будет у меня, но таки сезон походов и грибов все же. расскажите про то как работает gps навигатор на смартфоне в лесу. Есть ли особенности настройки мобильного gps в лесу? Если да то какие они и опишите инструкцию как их сделать, пожалуйста! И заранее спасибо за обучение.

Конечно gps используется многими на iphone или на android по разным причинам. Лично я давно знал что телефон с gps отслеживает, где вы и куда идете. И сейчас мне нравится идея мобильного приложения в виде gps трекера чтоб отслеживать местоположение в режиме реального времени, прямо на карте.

GPS очень полезная штука для родителей. Многие люди, часто читают или слышат от знакомых о слежке по GPS за подростками, обычно это делается через приложение на их личном мобильном телефоне. А ведь еще есть GPS браслет для детей, который можно закрепить на запястье или лодыжке. Он несмотря ни на что, тоже может показать родителям место, где находится их ребенок.

Статья про то как навигатор работает в телефоне настолько хорошо написана, что мной прочиталась на одном дыхании и все поняла. спасибочки.

Кликом по иконке, поделиться информацией в социальной сети:

Система спутниковой навигации GPS – принцип, схема, применение

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.

История GPS

Система GPS на данный момент используется не только в военной области, но и в гражданских целях. Сфер применения GPS много:

Мобильная связь;
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;
Картография;
Навигация;
Игры, геотегинт и прочие развлекательные области.

Навигация без GPS

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.

Описание GPS

Принцип работы GPS

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.

Основные характеристики

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%.

Количество каналов – в современных приемников используется от 12 до 20 каналов;
Тип антенны;
Наличие картографической поддержки;
Тип дисплея;
Дополнительные функции;
Различные технические характеристики – материалы, прочность, защита от влаги, чувствительность, объем памяти и другие.

Холодный, теплый и горячий старт GPS навигатора

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

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.

Как работает GPS

Надо найти библиотеку в 3 часа ночи — пожалуйста, доехать до Рубинштейна «24» — нет проблем, найти север без фокусов с иголкой — запросто. Портативные гаджеты давно заменили бумажные карты и компасы благодаря GPS и ее аналогам. Система спутниковой навигации — популярная тема для споров, обросшая мифами и легендами, как исландское дерево мхом. Попытаемся разобраться во всем по порядку.

Маленький, но уже военный

В 1967 году руководство СССР задумалось о создании системы глобальной навигации. Спустя 9 лет родился «Циклон» — комплекс спутников, снабженных атомными часами, передатчиками и возобновляемым источником питания. Перспективный космический страж не долго сиял золотыми эполетами солнечных батарей. В начале 90-х прекратили выделять ассигнования, несколько спутников сломались и сошли с орбиты. Сменив в 1993 году военную форму на гражданский костюм, Циклон взял новое имя — ГЛОНАСС. В этом же году американцы запустили двадцать четвертый спутник, завершив девятнадцатилетнюю эпопею создания GPS. До этого момента СССР и США шли ноздря в ноздрю, создавая практически идентичные системы, но кризис 1998 года изменил расстановку сил навсегда.

Слухи и факты

Среди форумных забияк бытует мнение, что ГЛОНАСС — плохая система с очень низкой точностью позиционирования, ее работе может помешать даже дерево. Слухи начали распространяться в начале 2000 годов.
Десяток спутников отправились в космос полетать, один сошел с орбиты, их осталось девять.
Девять спутников, в космосе летая, ловили солнца луч, один не смог поймать, их осталось восемь.
Из-за недостатка финансирования в 2001 году количество летунов сократилось до шести. В те времена пациент был скорее мертв, чем жив. В 2007 аппаратов стало 18, в 2010 на орбиту вывели 26 штук. Космические скитальцы постоянно падают, срок жизни американского образчика технического искусства — 10 лет, у российского меньше.

Как это работает?

Спутник в космосе — летающая радиостанция, посылающая приветственные сигналы приемникам. Роль приемников играют наши смартфоны и навигаторы. Вопреки расхожему заблуждению, телефон никуда и никакие сигналы не отправляет с помощью супермощной антенны. Для точного вычисления координат необходимо минимум 4 спутника — три передают данные о своем местоположении относительно земли и друг друга, четвертый фиксирует время прохождения сигнала от передатчика к приемнику. Местоположение устройства определяет процессор — он должен быть мощным. Флагманский вычислитель обрабатывает информацию практически мгновенно. Старенький же процессор, как Сусанин, будет долго водить по кустам, кочкам и болотам. Современные устройства умеют принимать сигналы от 12 летающих радиостанций, в скором времени научатся и от всех 24. Чем больше источников информации — тем лучше.
Кроме широко известной GPS и отечественного аналога, существует еще несколько похожих систем навигации — китайский Beidou, европейский Galileo, индийский IRNSS. Но чтобы точно определять координаты, достаточно только одной. Такое многообразие обуславливается лишь страхом пред отключением GPS и необходимостью координировать передвижение войск в случае войны.

Не такой, как все

У ГЛОНАСС, в отличии от GPS, отсутствует привязка к планете. Из-за этого спутники не видят краев и часто падают, сгорая в атмосфере. Точность тоже страдает — 4–8 метров против 2,5 метров у американцев. Зато в России можно пользоваться двумя системами одновременно, получая точность в 1,5 метра. В США такая опция доступна только в некоторых штатах, устройства просто не видят российские спутники. Для точного определения местоположения на территории РФ достаточно 18 спутников на орбите. ГЛОНАСС лучше всего ловит на севере, потому что изначально система создавалась для позиционирования войск в северных регионах страны. GPS info — приложение, помогающее ловить сигналы от двух систем одновременно. Узнать, сколько космических летунов видит конкретное устройство, можно с помощью софта GPS Test.

Почему тупит?

Спутники все время находятся в движении, их траекторию отслеживают наземные станции. Актуальная информация отправляется на гаджеты в альманахах — библиотеках с самыми точными сведениями о местоположении всех доступных спутников. Обновляются альманахи по воздуху через GPRS или Wi-Fi. Если скорость Интернет-соединения низкая, процедура поиска может затянутся на 5–10 минут. В нормальном режиме на обновление уйдет 30 секунд.

Для тех, у кого с интернетом все норм, придумали A-GPS — специальный софт, передающий данные о местоположении спутника с помощью всемирной сети. Используется там, куда не пробиться сигналу от крылатой радиостанции — горы, подвалы, низины. По сути A-GPS — это цифровой репитер, повторяющий сигналы от GPS по другим каналам.

Незаменимые помощники

Акселерометр приходит на помощь спутникам, показывая куда поворачивает телефон, с какой скоростью он движется.
Магнитометр помогает акселерометру понять, где север, чтобы сориентировать в пространстве. Чем больше всяких датчиков в гаджете, тем точнее будут определены координаты.
Датчик компаса помогает определить направление движения. Если он не настроен, точность позиционирования значительно снижается. Чтобы привести его в рабочее состояние, достаточно запустить приложение и откалибровать, следуя инструкции от производителя.

А что в целом?

ГЛОНАСС — ровесник GPS, идеален для северных регионов, об этом хорошо осведомлены Шведы, использующие именно эту систему спутниковой связи. Самый большой минус — низкая точность, компенсируется подключением GPS-спутников через специальное приложение для Android и iOS.
В смартфонах антенна не важна, главное процессор и вспомогательные датчики, топовые устройства не имеют проблем с навигацией. A-GPS и другой софт — отличные костыли, помогающие престарелым устройствам ориентироваться в условиях мегаполисов и бездорожий. Для быстрого и правильного позиционирования навигатор необходимо подключать к 4G или регулярно обновлять информацию с помощью ноутбука, смартфона по Bluetooth.

Путешествуйте чаще, не бойтесь открывать новые места, ведь современные технологии не стоят на месте и в ногу идут с желаниями человека, помогая и упрощая ему жизнь в исследовании неизведанного.

Экспедитура

Современный путешественник уже не мыслит себя без навигаторов. Раньше необходимые для навигации вещи представляли собой несколько предметов: компас, карты, и ориентирование все равно не было предельно точным. Сейчас все эти функции умещаются в одном-единственном приборе – навигаторе, о принципах работы которого мы сегодня и поговорим. Итак, как работает навигатор.

Навигатор – это прибор, который показывает ваше местоположение на карте, транслируемой на его экране. Делает он это при помощи спутников, с которыми постоянно находится «на связи». Навигатор – это приемник, и принимает он сигналы со спутников глобальной системы позиционирования (сокращенно по-английски GPS). Эта система состоит из 24 спутников, и была запущена американцами еще в конце прошлого века.

Как работает GPS навигатор

Суть работы вашего персонального «ориентировщика» заключается в следующем. Вокруг земной орбиты на высоте около 18 километров постоянно курсируют спутники, на борту которых расположены атомные часы, позволяющие с высочайшей точностью определять время. Траектории и скорость спутников жестко заданы, и постоянно мониторятся единой системой управления. Ваше местоположение вычисляется на основе вашего расстояния до 3-4 определенных спутников в конкретное время. Местоположение этих спутников в любую секунду доподлинно известно, поэтому их данные о расстоянии до вас позволяют точно определить ваше местоположение, а количество спутников в виде 3-4 штук позволяет определить точность вашего местоположения вплоть до 1-2 метров.

Но, разумеется, сам навигатор – не простой прибор, и состоит из довольно большого количества составных частей. Он принимает сигналы со спутников, и за обработку этих сигналов отвечает его внутренняя начинка, которая состоит из материнской платы, процессора, памяти, GPS-модуля, приемщика сигналов спутника, БИОСа, операционной системы, специальной оболочки, собственно навигационной программы и карт, которые закачаны в прибор. Давайте подробнее рассмотрим компоненты.

Из чего состоит навигатор

На материнскую плату устанавливается «железо» (процессор, джипиэс-модуль и т.д.). Она является как бы каркасом, сердцевиной и основой всего прибора.

«Материнка» соединяется шлейфом с экраном. Практически все современные экраны навигаторов – сенсорные, т.е. управление прибором идет путем нажатия клавиш на самом экране. Раньше практически все навигаторы имели TFT-экран, сегодня же почти все новинки выпускаются с экраном, сделанным по IPS-технологии. Данная технология уменьшает блики и увеличивает качество передачи картинки.

Разумеется, у навигатора есть свой аккумулятор. И если для автомобильных устройств он не так принципиален, так как идет постоянная подзарядка от автомобиля, то для туристических вариантов он жизненно необходим, так как режим отслеживания спутников очень энергозатратный. В будущих статьях мы разберем, как и какие выбирать туристические навигаторы, обращая внимание в том числе на емкость аккумулятора.

Всё описанное железо упаковывается в корпус, который для туристических навигаторов выполняется в защитном варианте – пыле- и влагонепроницаемом. Автомобильные навигаторы часто имеют обычный пластиковый корпус.

Выше мы разобрали лишь железную начинку наших помощников в ориентировании. Она абсолютно бесполезна, если не будет «мозгов» — программного обеспечения.

На навигаторы устанавливается операционная система, подобная той, что можно встретить на компьютерах и смартфонах. Самой популярной в последнее время становится Андроид, но достойную конкуренцию ему составляет Windows CE. Множество брендов-производителей используют эти операционки, но есть и такие, кто имеет собственные разработки – например, бренд Garmin. О правильном выборе навигатора мы поговорим в следующих статьях.

Теперь перейдем непосредственно к тем вещам, которые делают навигатор навигатором. Прежде всего, это сама навигационная программа – т.е. программа, которая обрабатывает сигналы позиционирования и предоставляет их на экран вашего прибора. Таких программ тоже множество, и даже гораздо больше, чем операционных систем, но самая популярная на сегодняшний день, особенно в России, — Navitel. Эта программа передает на экран прибора ваше местоположение. И остается завершающая часть – карты.

Если бы не было карт, то навигационная программа передавала бы просто ваши координаты на черном экране. Какой в этом смысл? Никакого. Поэтому карты являются важнейшей частью навигации, завершающим слоем, на котором и отображается в понятном вам виде информация о вашем местоположении. Карты привязаны к системе координат. Таким образом, когда навигационная программа показывает координаты вашего положения, то они просто накладываются на карту, которая также связана с системой координат. В итоге у современных приборов навигации точность составляет до одного метра.

Какой навигатор работает без интернета

В первую очередь, надо понять тот момент, что навигатор работает исключительно через свой GPS-модуль (либо через глонасс, но об этом мы поговорим чуть позже). Соответственно, ему не нужны ни вышки сотовой связи, ни интернет. Но, разумеется, в этом случае в него должны быть закачаны карты местности, по которой вы будете перемещаться. Это значит, что навигаторы работают абсолютно в любой точке земного шара, вне зависимости от того, как близко «цивилизация».

Существуют и такие типы навигаторов, которые работают только при наличии интернета, но там ориентирование и позиционирование ведется по вышкам сотовой связи либо в смешанном режиме, а карты местности подгружаются из интернета. Но даже такие навигаторы можно «заставить» работать офлайн – просто заранее загрузив карты и воспользовавшись встроенным модулем GPS в этих приборах. Как вы, наверное, поняли, речь идет прежде всего о сотовых телефонах и смартфонах, в которых есть джипиэс-модули и в которые можно установить навигационные программы. О выборе навигатора мы поговорим в следующих статьях этого блока.

GPS и Глонасс

Теперь давайте разберем еще один момент. До последнего времени слова «навигатор» и «gps-навигатор» значили одно и то же. Но ведь это не синонимы. GPS – это конкретная система позиционирования, разработанная американцами в прошлом веке. Собственно, именно так она и переводится. Но сегодня у GPS есть серьезнейший конкурент, и он отечественного производства – система Глонасс. Позиционирование и навигация осуществляются по тому же принципу, что и GPS, но уже – через наши спутники и наше оборудование. В каких-то вопросах Глонасс еще не достиг уровня GPS, но в целом является уже полноценным конкурентом. В России идет активное развитие нашего детища, и многие выпускаемые навигационные приборы имеют встроенный модуль Глонасса.

Как работает навигатор в различных условиях

Это очень важный вопрос, потому что навигатор непосредственно взаимодействует с сигналами спутников, и его работа чувствительно нарушается, когда нарушается этот контакт. Например, вы вряд ли успешно определите свое местоположение, находясь внутри большого помещения вдали от окон, и уж точно не сможете сделать этого в тоннеле или где-нибудь под землей. Нужно иметь это в виду при планировании собственных перемещений.

Для качественного определения координат навигатор должен соединиться хотя бы с 4 спутниками. Если небо закрыто тучами или мешают какие-то физические препятствия, то прибор может неточно определить ваше местоположение, а то и вовсе отказаться работать, требуя больше спутников.

Вот мы и разобрали основные принципы работы навигатора. Это достаточно сложный прибор, который сильно упрощает жизнь путешественнику и любому человеку, чья деятельность связана с перемещением по поверхности земли. В следующих статьях нашего блока читайте о том, какие выбрать навигаторы для разных условий, чем руководствоваться, и другую интересную информацию по теме навигации.

Принцип работы GPS- модуля в смартфоне

GPS — навигация в смартфонах

Включение

Как правило, раздел управления навигацией в смартфонах вынесен отдельным пунктом меню. И в этом же разделе можно делать настройки параметров пользования навигацией.

Первая загрузка навигационной программы может занять несколько минут, последующие будут проходить быстрее.

Если есть интерес, то оценить качество работы встроенного GPS-модуля можно при помощи утилиты GPS Test (скачивается бесплатно из Play Market). После запуска утилита показывает, сколько спутников GPS и/или ГЛОНАСС видит смартфон в данный момент. Также на экране отображаются точность позиционирования, текущие координаты и уровень сигнала от каждого спутника.

Скорость нахождения спутников

Скорость загрузки данных о спутниках зависит от того, сколько времени был выключен GPS-модуль в смартфоне. Дело в том, что каждый спутник передает два вида координатных данных: альманахи и эфемериды. Альманах включает в себя общие параметры всех спутниковых орбит, эти данные актуальны более месяца, но не отличаются точностью. Эфемерида же подразумевает точные координаты спутника и корректировку его текущего положения. Обновляется она каждые 30сек и актуальна около получаса.

После отключения больше, чем на 30 мин (так называемый «холодный старт») GPS-модуль смартфона ищет спутники на основе данных альманаха, что требует определенного времени (до 5 мин). Сам смартфон в это время должен быть неподвижен, чтобы не нарушилось скачивание альманаха. «Теплый старт» (при устаревании эфемерид, но сохранении актуальности альманаха) занимает около 1 мин. «Горячий старт» (после выключения на несколько минут и сохранении актуальности эфемерид) – несколько секунд.

Особенности работы

Лучше всего GPS-модуль работает на открытой местности, где нет многоэтажных зданий или иных высотных объектов. В помещениях модуль фактически не функционирует, так как межэтажные бетонные перекрытия выступают в роли своеобразных экранов и блокируют сигнал.
Кроме того, на работоспособность GPS в смартфоне влияет и погода. Скопления облаков и сильные осадки вызывают преломление и искажение спутникового сигнала. В результате местоположение либо не определяется, либо определяется неточно.

Онлайн и оффлайн навигация

Оффлайн-программы

(например, TomTom или «Навител») хранят все карты на внутренней памяти смартфона. Подключение к интернету им необходимо только для задействования онлайн-сервисов вроде отображения пробок. Иными словами, такие навигационные приложения проложат маршрут по незнакомой местности, где практически отсутствуют средства связи и интернет. А это, помимо прочего, позволяет экономить деньги на трафике. Подобные приложения платные, но у них есть бесплатный ознакомительный период.

Таким образом, оффлайн-приложения работают везде, даже в глуши, главное – наличие загруженной в памяти карты (поэтому они отлично подходят для поездок по городу или автодорогам общего назначения). Однако они сильно «съедают» внутреннюю память смартфона (из-за большого объема карт) и требуют регулярного обновления картографических данных.

Онлайн-навигаторы

работают только при подключении к интернету. Все их карты, базы данных и т.д. находятся на серверах разработчика, на смартфон устанавливается только программа-интерфейс для работы с ними. Таким образом, карты постоянно подгружаются на смартфон, что требует стабильного интернет-канала. У этих приложений довольно значительный расход мобильного трафика, это нужно учитывать выбирая тарифный план у вашего сотового оператора. Особенно в роуминге.

Главный плюс подобных программ – возможность подгружения карт разных типов (автомобильных, спутниковых, топографических и т.д.). Все обновления данных грузятся автоматически при каждом запуске. Самые популярные – Яндекс.Навигация, Goole Навигатор. Их базовые версии бесплатны. Лучше всего использовать их на внедорожье или для пеших прогулок в крупных городах.

Как правило, пользователи устанавливают на смартфон несколько приложений, например, одно – для онлайн, второе – для оффлайн-навигации. Таким образом, можно использовать наиболее удобную в данный момент программу в зависимости от текущих целей.

Итак, сегодня Вы можете купить и дешёвый смартфон, и приобрести дорогой имиджевый аппарат – в любом случае у вас будет возможность воспользоваться навигацией.

Навигация в смартфонах Highscreen

Среди смартфонов Highscreen, все модели старше 2018-2019 имеют прекрасное сочетание GPS+ГЛОНАСС, что значительно повышает точность маршрута.

Источник: softaltair.ru