Б. Леонтьев - GPS: Все, что Вы хотели знать, но боялись спросить

• Название: GPS: Все, что Вы хотели знать, но боялись спросить
• Автор: Б. Леонтьев
• Издательство: Бук-Пресс
• Жанр: Все книги в жанре Компьютерное "железо"
• Год: 2006

Определение своего положения с помощью GPS навигатора, отдельного прибора, или устройства, встроенного в карманный компьютер или сотовый телефон, уже стало совершенно обычной вещью.

Постепенно столь же привычным становится определение положения объекта с помощью систем телематики на основе GPS/GSM/GPRS, когда на мониторе компьютера или экранчике сотового телефона можно увидеть участок карты с отметкой, где находится другой человек или его автомобиль.

«GPS» — это первые буквы английских слов «Global Positioning System» — глобальная система местоопределения. GPS состоит из 24 искуственных спутников Земли, сети наземных станций слежения за ними и неограниченного количества пользовательских приемников-вычислителей. «GPS» предзначенна для определения текущих координат пользователя на поверхности Земли или в околоземном пространстве.

По радиосигналам спутников GPS-приемники пользователей устойчиво и точно определют текущие координаты местоположения. Погрешности не превышают десятков метров. Этого вполне достаточно для решения задач НАВИГАЦИИ подвижных объектов (самолеты, корабли, космические аппараты, автомобили и т.д.).

Как и многие многоцелевые вещи в нашем быту, приемник системы глобального позиционирования (GPS) по мере знакомства с ним обнаруживает массу полезных свойств, даже сверх тех, для которых он был приобретен первоначально. Оказывается существует много любопытных вопросов, на который он с легкостью отвечает, — например, какую скорость вы развиваете при ходьбе, какое расстояние вы преодолеваете при занятии бегом и с какой максимальной и средней скоростью, какую скорость вы развили, спускаясь с горы на лыжах, насколько точен спидометр вашего автомобиля и т. д. Однако основное его назначение — определение координат.

---

Пока мы идем, куда глаза глядят, давайте посмотрим, какую пользу можно извлечь из данных на экране. Сверху (картинка вверху) находятся три выпадающих списка, с помощью которых можно настроить отображение нужной информации, коей очень много.

И так во всех трех списках. Другими словами — этот экран можно настроить, как душеньке угодно. Можно, я просто дам перевод пунктов меню? Ничего непонятного там нет. Кроме разве что аббревиатуры TTG. Тут уж я — пас. Документации к программе нет как класса, в хелпе тоже ничего не написано.

• Latitude — Широта

• Longitude — Долгота

• Elevation — Высота над уровнем моря

• Heading — Направление движения (в градусах)

• Bearing — Направление на текущую точку (в градусах)

• Turn — расхождение с текущим курсом (в градусах)

• Speed — Скорость

• Avg speed — Средняя скорость

• Max speed — Максимальная скорость

• ETA — Расчетное время прибытия

• Distance — Расстояние до отметки

• Odo — Общее расстояние

• Trip odo — Пройденное расстояние

• Trip time — Пройденное время

• Last fix — Время последнего определения координат

• Batl evel — На сколько часов и минут осталось батарей (актуально только для Магеллановских приемников)

• Bat max — Не обращайте внимания — Magellan GPS only

• Date — Как ни странно — текущая дата

• Time — Текущее время

• UTC — Всемирное время (по Гринвичу)

• Blank — Ничего не выводить

В нижней части экрана: слева находится шкала масштабирования отрисованного пути, справа — режим отображения трека. «Northup» — север вверху; «Trackup» — путь вверху; «Course up» — направление движения наверху. Не лишним будет и упомянуть и «Menu»-«Plot»-«Recentermap». После этой команды активная точка переместится в центр карты. И еще один очень удобный режим — «Menu»-«Plot»-«Enable/ Disable panning». Включение и отключение панорамирования пройденного пути. В выключенном режиме («Disable») место, в котором вы находитесь, всегда будет в центре карты. А во включенном режиме («Enable») вы можете стилом перемещать карту по экрану.

Переходим к экрану «Speed»:

После вышесказанного, ничего нового здесь нет. Все знакомо. Как, забыл?! Бегом назад на предыдущую страницу! Те же настраиваемые показатели, счетчики пути и пройденного пути… Разве что — непонятная точка над шкалой. Не ломайте голову — точка отмечает максимально достигнутую скорость движения. Немного врет. Правда, не знаю кто. Либо GPS, либо спидометр на Mercedes 290. Разница в 4 км/ч. С победой GPS-а…

Экран «Nav2». Здесь вы можете выставить те параметры, которые вроде и нужны, но на основном экране — не особо.

Из точек, когда-либо помеченных вами, может получиться неплохой маршрут для путешествия. Соберем разрозненные точки в один стройный маршрут: переходим в режим «Routes», нажимаем «New». К нашим услугам все занесенные в память точки. Выбираем их в нужной последовательности сверху вниз. Вдобавок можно еще точек добавить нажав «New». Все точки собрали? Жмем «Done». Маршрут готов. Теперь, в режиме «Plot» мы можем указать «Activateroute», выбрать в новом меню нужный маршрут, и руководствуясь указаниями умного компьютера идти по указанному пути…

Созданные маршруты можно просмотреть в режиме «Routes»:

Уффф. С программами вроде закончили… Или нет? Если что непонятно, пишите. Переходим к третьей группе…

Утилиты для GPS

Из этой группы я могу выделить две утилиты — NMEA Monitor и TZ GPS.

NMEA Monitor

Очень удобная, и очень непонятная программа. Показывает служебную информацию со спутников. Много не очень понятных вкладок с различными аббревиатурами. К сожалению, на данный момент GPS к Палму не присоединен, а без него утилитка работать отказывается. На пальцах могу объяснить, что на одной вкладке показывается уровень сигнала от спутников и их расположение, на второй — «сырые» данные, принятые со спутников, на третьей — режим работы (2D/3D), номера спутников, используемых для навигации, на четвертой — точные координаты, состояние в текущий момент (норма или предупреждение о невозможности работы), скорость, магнитное склонение.

TZ GPS

Простейшая утилита. Даже описывать нечего… Умеет показывать только карту неба с расположением спутников и координаты. Меню нет как класса…

Сейчас эти утилитки потеряли актуальность… На данный момент, как минимум, две программы умеют отображать расположение и силу сигнала от спутников — это CetusGPS и NavCompanion.

В основной массе эти мелкие «помогалки» я использовал для того, чтобы удостовериться, что спутники «ловятся» нормально. После того, как они показывали, что сигнал принят нормально, я переключался в рабочую программу — Tracker, Atlas, CetusGPS (в той версии он еще не умел показывать «пойманные» спутники), и полноценно продолжал работать.

Wi-Fi vs. GPS

В бетонных каньонах городских центров, системы GPS часто перестают работать, т.к. высокие здания блокируют сигнал. В такие моменты на помощь приходит Wi-Fi. Разработанные в США и Великобритании системы позиционирования на базе Wi-Fi работают лучше GPS в больших городах и супермаркетах с большим количеством этажей. Учитывая популярность Wi-Fi интерфейса и его присутствие в большинстве современных мобильных устройств, есть вероятность того, что даже службы спасения и медицинской помощи перейдут на Wi-Fi, оставив более дорогой GPS для страховки.

Однако разработанная компанией Place Lab технология позиционирования не так точна как GPS. Она обеспечивает определение местоположения с точностью 20-30 метров, тогда как GPS дает результат с точностью до 8-10 метров. Преимуществом же такого подхода являет то, что для превращения Wi-Fi устройства в аналог GPS достаточно просто загрузить соответствующую программу.

Псевдолиты

Всем нам известно и слабое место GPS: достаточно человеку с навигатором зайти в помещение или автомобилю с GSP/GSM комплектом заехать в туннель, как координаты с экрана прибора исчезают, объект пропадает с карты.

Частично эту проблему решает технология InDoorGPS. Приемники нового поколения могут работать с сигналами во много раз слабее, чем раньше. Становится возможной установка прибора в автомобиль без выносной антенны (раньше положение антенны на крыше автомобиля было критическим для качества получаемых координат), чуть ли не в бардачке, или ношение навигатора в кармане брюк. Примером такого устройства служит TrimTrack. В помещении приемник GPS продолжает работать на расстоянии до 3-х метров от не очень большого окна.

Что же делать, если окон в помещении нет совсем или сигнала от спутников недостаточно даже для последнего поколения приемников? Выход, найденный разработчиками, чрезвычайно прост: необходимо разместить излучатели GPS сигнала непосредственно в помещении.

Такие излучатели получили название псевдолитов (pseudolite= pseudo+satellite, псевдоспутник). Обычно передача сигнала осуществляется на частоте L1 (1575.42 MHz) с использованием обычного С/А кода (код, используемый в гражданских приемниках), отличие только в том, что псевдолиты имеют идентификационные коды (PRN) более 32, в то время, как для спутников зарезервирован диапазон номеров от 1 до 32. Изюминка технологии заключается в том, что для ее работы нужно только небольшое изменение в программном обеспечении GPS модуля приемника, все «железо» остается прежним, при этом сохраняется обратная совместимость с обычным режимом работы.

Однако не все оказалось просто. В ходе работ над новой системой навигации, разработчики столкнулись с необходимостью решать проблемы связанные с тем, что передающие антенны псевдолитов располагаются в несколько тысяч раз ближе к пользователю, чем спутники. К тому же, их сигнал подвержен сильному эффекту многолучевости (multipath).

Псевдолиты могут быть использованы для отслеживания перемещения людей внутри помещения (например — для слежения за посетителями режимного учреждения), для автоматического управления транспортными средствами (автопогрузчиками), для улучшения качества местоопределения в местах, с низким уровнем сигналов спутников (городские каньоны) и повышение точности местоопределения на открытых пространствах (управление швартовкой корабля).

Интернет-система, собственный центр или Ozi?

По типу подключения диспетчерских рабочих мест все системы делятся на два больших класса:

• Выделенные системы (это ПРИНовская система Поиск-2, системы типа Track Master и т.п.).