Все про GPS
GPS, технологія, створена американцями для військових цілей, зробила революцію в подорожах по землі, воді та повітрі за останні 50 років.
Загальна інформація про систему навігації GPS
Типи обладнання, яке може використовувати систему навігації GPS
Як ви можете скористатися GPS у своєму повсякденному житті
Глобальна система позиціонування (GPS) - це структура, яка використовується сьогодні у всьому світі для встановлення маршрутів подорожі та для визначення точного положення людей чи предметів.
Загальна інформація про систему навігації GPS
Ідея створення системи наведення вперше належала американцю Дж. Джонс. У 1909 році він винайшов "Живу карту Джонса" - систему, присвячену автомобілістам. Подорож із винаходом Джонса була досить складною, проте передбачала ідентифікацію маршрутів за допомогою карт, надрукованих на дисках та спеціальних циферблатах.
У міру розвитку науки системи наведення стають дедалі складнішими. Сьогодні найвідоміший з них - GPS. Він також був створений у США, спочатку для військових цілей. Лише в 1980 р. Технологію почали застосовувати, щоб зробити цивільний транспорт простішим та ефективнішим та полегшити роботу дослідників.
Що таке система навігації GPS
Система GPS складається з 3 основних сегментів:
1. Просторова. На орбіті є 24 супутника, які обертаються навколо Землі принаймні двічі на день на середній висоті близько 20000 метрів над землею. Кожен з них передає дані на військових або цивільних частотах на наземні приймачі. Перший такий супутник із 71 успішно запущеного вийшов на орбіту в 1978 році.
2. Контроль. В даний час супутниками управляє наземна мережа антен та центрів управління. Система називається Architecture Evolution Plan (AEP) і була введена в експлуатацію в 2007 році. Уряд США повідомляє, що через кілька років AEP буде повністю замінена набагато ефективнішою системою, яка називається Операційна система управління наступного покоління (OCX).
3. З користувачів. Він складається з усіх, хто використовує дані, надані системою, у військових та цивільних цілях. Кожен цивільний користувач може за допомогою свого приймача отримувати доступ до даних, що надходять одночасно з 4 супутників. Натомість ВПС США здійснюють навігацію, використовуючи дані з 24 супутників одночасно.
Як і де працюють GPS-навігаційні системи
У будь-який час будь-який GPS-приймач - наприклад, вбудований у навігатори, мобільні телефони та розумні годинники - приймає електромагнітні сигнали, передані зі швидкістю 50 біт/секунду 4 супутниками одночасно. Вбудований GPS-комп'ютер визначає відстань до кожного супутника і на його основі визначає ваше поточне положення.
Насправді даних з 3 супутників достатньо, щоб точно визначити місце розташування приймача. Тому метод локалізації ще називають тріангуляцією. Сигнали четвертого супутника є зайвими і використовуються лише для підтвердження.
Використання системи GPS
Основна функція системи - постійно повідомляти про свою позицію. Однак ваші координати не принесли б вам жодної користі, якби вони не були накладені на карту з впізнаваними місцями та дорогами, якими слід рухатися до місця призначення.
Ось 4 найпоширеніші способи використання системи GPS:
Розташування
Визначення положення точки за допомогою системи GPS здійснюється шляхом визначення:
1. псевдовідстань. Відстань між супутником і приймачем обчислюється шляхом хронометражу часу, необхідного для проходження радіосигналу. Радіохвилі поширюються зі швидкістю світла, тобто 300 000 км/с. Кожен супутник має чіткий сигнал, який називається послідовністю PRM (модуляція часткової відповіді), так що приймач знає, на що він посилається.
2. фази. Відстань між супутником і приймачем ділиться на ціле число довжин хвиль і частку довжини хвилі. Цей метод вимагає використання кращого приймача. Однак вимірювання набагато точніше (з похибкою 10-20 мм). Його недоліком є те, що він вимагає простою щонайменше 10 хвилин у певний момент, протягом цього часу приймач повинен бути повністю нерухомим і мати супутникове з'єднання.
Навігація
Приймач є компонентом системи GPS, який перекриває триангульоване положення на картах. Таким чином, пристрій GPS - будь то виділений або просто мобільний додаток - може в будь-який час вказати, де ви перебуваєте, стосовно попередньо встановленого маршруту подорожі.
Щоб бути справді корисним для навігації, потрібно оновити програмне забезпечення для картографування GPS. Компанії, що займаються цифровим картографуванням, постійно працюють над цим, оскільки щороку більше 5% доріг модифікують або переконфігурують.
обвинувачення
Система відстеження GPS складається з 3 основних компонентів:
1. сервер, постійно зв’язаний через Інтернет/GPS з приймачами
2. приймач GPS (достатньо мобільного телефону)
3. програма моніторингу, яка також запускає карти маршруту, по якому приймач рухається.
За допомогою системи GPS підприємець міг забезпечити, наприклад, щоб його вантажний вагон не відхилявся від встановленого маршруту.
GPS картографування
Картографи використовують систему GPS для складання нових карт. Залежно від їх специфіки, існує два типи спеціальних GPS-пристроїв: пристрої для автомобільної навігації та топографічні.
Автомобільні пристрої містять лише вуличні карти та відповідну інформацію, оскільки вони майже марні на дорогах загального користування. Вони є найбільш підходящими, однак, коли ви багато подорожуєте містом і вам потрібно швидко знайти різні адреси.
Топографічні GPS спеціально розроблені для районів поза вуличною мережею. Однак часто вони також можуть успішно задовольнити вимоги міських маршрутів.
Програми, в яких використовується система GPS
В даний час GPS використовується в багатьох галузях - від оборони, авіації та комерційного флоту до орієнтації пішоходів та водіїв, картографування, сейсмічних досліджень та кліматичних досліджень.
Оптимальний маршрут за допомогою GPS
Як спеціальне GPS-навігаційне обладнання, так і програми A-GPS (Assisted GPS) перекривають триангульоване положення на карті. Якщо на пристрої, яким ви користуєтесь, оновлені карти, він зможе показати вам найшвидший та найменш завантажений маршрут, яким ви могли б слідувати.
Ставши інтерактивними, програми A-GPS також можуть надати вам інформацію про стан дороги, якою ви збираєтеся їхати, пробки, поліцейські фільтри та останні аварії на цьому маршруті.
Використання GPS в авіації
Авіація була однією з перших областей, в якій були впроваджені технології GPS, після того, як вони стали доступними в цивільному середовищі. Сьогодні майже всі авіалайнери залишають завод із спеціальним GPS-приймачем.
Насправді, GPS є одним із найкорисніших інструментів, якими володіє пілот. Система забезпечує в режимі реального часу дані, що стосуються швидкості літака та його положення щодо аеропортів.
Використання GPS у сільському господарстві
Маршрут сільськогосподарського обладнання, оснащеного GPS, може суворо дотримуватися. Рішення особливо ефективно в кампаніях по обробці врожаю. Наприклад, дотримуючись маршруту, який проходять комбайни, фермер може визначити, чи застосовували гербіциди та пестициди на всій оброблюваній площі.
Використання GPS спортсменами
Спортсмени використовують GPS-пристрої - найчастіше вбудовані в мобільні телефони та розумні годинники - для точного підрахунку пройденої відстані та швидкості, записаної на маршруті. Порівняно з акселерометрами у фітнес-браслетах, GPS забезпечує точні результати.
Однак GPS також можна використовувати для більш статичних видів спорту, які потребують лише місця розташування, наприклад, для гольфу.
Використання GPS в оборонній промисловості
Армія Сполучених Штатів є найбільшим користувачем системи GPS. Військовий сегмент системи, створений Міністерством оборони США, називається Navstar GPS і працює на повну потужність з 1995 року.
Зараз у співпраці з Boeing ВПС США працюють над заміною супутників старшого покоління, що називаються Блок I, II та II A, на сучасні супутники, які називаються Блок II F. Операція розпочалася в 2001 році і досі знаходиться в звичайно.
Використовуючи GPS на повну потужність, американські машини отримують точні координати подорожі, незалежно від їхнього часу, погоди чи положення на земній кулі.
Використання GPS на морі
Перша система GPS, пристосована для морської навігації, була представлена в 1985 році. Вона дозволяє військовим та цивільним морякам краще вимірювати швидкість судна та точно визначати його положення.
Додаток полегшує морські подорожі, але також допомагає впорядкувати діяльність у найбільших портах світу.
Океанографи все частіше використовують систему GPS, щоб полегшити свої підводні дослідження, встановити положення маяків та скласти карту морського дна.
Торговий флот використовує систему для навігації до ідеальних місць для риболовлі та моніторингу міграції популяцій риб.
Використання GPS для безпеки людей
За допомогою автоматичного розташування автомобіля GPS аварійні служби можуть визначити, який аварійний автомобіль знаходиться найближче до місця аварії. Систему також можна запрограмувати так, що коли приймач залишає заданий маршрут, він автоматично набирає унікальний номер екстреної служби.
Інше використання GPS
Майже рік тому платформа Amazon здійснила першу доставку пакету за допомогою безпілотника, керованого GPS. Пристрій летів протягом 13 хвилин на висоті 122 метри і приніс британцеві пристрій для потокового відео та мішок попкорну.
У Сінгапурі кілька ресторанів замінили офіціантів на безпілотники, які також керуються GPS.
Типи обладнання, яке може використовувати GPS
Залежно від того, як ви використовуєте GPS, ви зможете вибрати найбільш підходящий тип приймача. Ось GPS-пристрої:
Для навігації
Для подорожей ви можете вибрати або спеціальний пристрій, який приймає інформацію, що передається через GPS, або програму для вашого мобільного телефону, планшета або розумного годинника.
Спеціальне GPS навігаційне обладнання
Вони найбільш підходять, коли ви багато подорожуєте на машині. Ось що слід враховувати при виборі:
1. Не потрібно сигналу 3G або підключення до Інтернету для позначення місця.
2. Це точніше, і ви можете більше на нього покладатися, подорожуючи в дикій природі. Він має більший екран, і маршрут може бути простішим для просування.
3. Не переривайте навігаційну програму, коли отримуєте дзвінок або повідомлення.
1. Використовуйте лише для навігації.
2. Залишається в машині постійно, більшу частину часу не оснащений функцією орієнтації на пішохода
GPS обладнання з навігаційними програмами
Система A-GPS, встановлена на планшетах, мобільних телефонах та розумних годинниках, ідеально підходить для міста. Ось 3 найпопулярніших програми A-GPS, що працюють в операційних системах Android та iOS:
- Гугл-мапи. Він попередньо встановлений на телефонах Android. Це дозволяє використовувати карти в Інтернеті або завантажувати їх і надавати їх доступними навіть після переривання з’єднання з Інтернетом. Це програма, яка використовується у всьому світі, тому вона ідеально підходить для поїздок за кордон.
- Waze. Додаток було створено спеціально для тих, хто подорожує містами, де багато людей. Він засновує свою ефективність на спільноті водіїв, які постійно повідомляють про стан доріг.
- я іду. Це одна з найпопулярніших програм GPS для iOS та Android. Спочатку він використовувався для спеціальних пристроїв GPS і був адаптований, щоб стати A-GPS.
Особливістю є те, що паралельно із супутниковими даними розумні пристрої збирають інформацію з мереж 4G та Wi-Fi, а це збільшує швидкість та точність позиціонування. Однак у дикій природі в районах, де гірські стіни перекривають сигнал, помилки розташування цієї системи сягають 50 м.
Також є компромісне рішення: телефон можна з'єднати за допомогою кабелю або Bluetooth із зовнішнім приймачем GPS. У цій ситуації A-GPS телефону замінюється спеціальним приймачем, і, отже, точність розташування незрівнянно краща.
Для моніторингу руху
Окрім того, що GPS допомагає вам орієнтуватися, GPS дозволяє постійно контролювати положення предметів та людей за допомогою простих пристроїв. Ось:
GPS-трекер
Це пристрої, які встановлюються на автомобілі чи інші об’єкти, які потрібно відстежувати. Найсучасніший з діапазону відстеження автомобілів дозволяє за допомогою пульта дистанційного керування не тільки відстежувати та реєструвати швидкість, з якою рухається машина, але й зупиняти її.
Високопродуктивні трекери зможуть триангулювати положення автомобіля в будь-якій точці світу з похибкою лише 10 метрів.
GPS реєстратор
Пристрій реєстрації GPS зберігає поточне положення приймача GPS через різні проміжки часу. Сучасні реєстратори постачаються з картами пам'яті та портами USB. Деякі з них можна навіть використовувати як накопичувачі для завантаження інформації, що зберігається на вашому комп’ютері, де вона буде проаналізована.
Поширені формати зберігання даних: GPX, KML та NMEA.
Розумне GPS обладнання
Більшість смартфонів та розумних годинників мають вбудовані приймачі GPS. Це означає, що ви можете використовувати їх для триангуляції вашого положення та для навігації по суші. Крім того, за GPS можна відстежувати положення та швидкість руху цих об’єктів. Однак ця технологія недоступна для широкого загалу.
Як ви можете скористатися GPS у своєму повсякденному житті
Система GPS може бути вам справді корисною у вашій щоденній діяльності. Ось 7 ситуацій, на які ви можете покластися:
Найкращий маршрут за допомогою GPS
Навіть якщо ви багато разів виїжджали на дорогу, варто подорожувати наступного разу за допомогою GPS. Вказівки із супутників можуть допомогти вам уникнути заторів, знайти ярлики чи кращі дороги.
Як GPS допомагає не загубитися
Коли приймач GPS триангулює положення і розміщує його на карті, неможливо загубитися, навіть у місцях, які ви ніколи не відвідували. Все, що вам потрібно зробити, це слідувати інструкціям навігації на вашому GPS-пристрої, і ви дійдете до бажаного пункту призначення.
Знайдіть своїх близьких за допомогою GPS
Є невеликі GPS-приймачі, схожі на різнокольорові іграшки, які ви можете помістити в кишеню чи рюкзак вашої дитини, щоб ви могли постійно контролювати їх положення.
Використовуйте GPS і знаходите загублені предмети
Мобільні телефони та розумні годинники мають вбудовані приймачі GPS. Не забудьте активувати функції типу "знайти мій телефон", і ви завжди побачите на карті, де знаходяться ваші об'єкти. Навіть після того, як їх у вас вкрали.
GPS, корисний для спорту та здоров’я
Для того, щоб надати вам точні дані, програмне забезпечення для контролю спортивних досягнень потребує даних, переданих за допомогою GPS. Знаючи швидкість, з якою ви біжите, або висоту, на якій ви тренуєтеся, програмне забезпечення зможе надати вам повну інформацію щодо, наприклад, вашого споживання калорій.
Відкрийте для себе цікаві цілі за допомогою GPS
Карти на спеціальних пристроях GPS або A-GPS зазвичай містять основні визначні пам'ятки місця, яке ви відвідуєте. Використовуйте їх, і ви зорієнтуєтесь легше, ніж на класичній карті. Крім того, ви з більшою ймовірністю виявите цілі, про існування яких ви не знали.
Ведіть журнал улюблених занять GPS
Спеціальний пристрій GPS або A-GPS зберігає маршрути, якими ви подорожуєте. Зберігайте їх, і у вас буде детальний та точний щоденник усіх місць та цілей, які ви відвідували.
Незважаючи на те, що спочатку він був створений і використовувався лише у військових цілях, GPS тепер відіграє роль у всьому, що означає рух, у всьому світі. Ним користуються пішоходи, машини, кораблі та літаки. Це добре для пошуку дороги, утримання коханої людини під наглядом або відновлення втраченого предмета. Дізнайтеся все про те, як ефективно використовувати цю революційну технологію, у повному посібнику вище.