Главная       Вокруг авто       Общий тюнинг      Автолегенды      Практические советы      Полезно знать      Контакты







    GPS-навигаторы в автомобиле




    спутники

    Немного истории.
    После запуска 4 октября 1957 года СССР первого искусственного спутника Земли, американские ученые, наблюдая за сигналом, исходящего от советского спутника, обнаружили эффект Доплера. Это изменение частоты и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника или движением приёмника. Частота принимаемого сигнала увеличивалась при приближении спутника и уменьшалась при его отдалении. Суть заключалась в том, что если точно знать свои координаты на Земле, то тогда возможно измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно вычислить собственную скорость и координаты.
    Так в 1973 году в недрах министерства обороны США родился проект под названием NAVSTAR (NAVigation Satellites providing Time And Range – в переводе «Навигационная спутниковая система, обеспечивающая измерение времени и местоположения»). Первый пробный спутник был выведен на орбиту 14 июля 1974 года США, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был запущен на орбиту в 1993 году.

    Первоначально система разрабатывалась как чисто военный проект. Но после того как в 1983 году был сбит вторгшийся в воздушное пространство СССР самолёт корейских авиалиний с 269 пассажирами, президент США Р.Рейган разрешил частичное использование системы навигации для гражданских целей. Но точность была намерено уменьшена специальным алгоритмом и сменено название из NAVSTAR на GPS (Global Positioning System – в переводе «Глобальная система позиционирования»).
    Затем появилась информация о том, что некоторые компании расшифровали алгоритм уменьшения точности на частоте L1 (частота бесплатная, без ограничений) и с успехом используют. Лишь в 2000 году это ограничение точности было отменено указом президента США Б.Клинтона.

    Спутники.
    Спутниковая система позиционирования использует 24 основных спутника (по 4 спутника в каждой), обеспечивая тем самым 100% работоспособность в любой точке планеты, но не всегда обеспечивают уверенный прием и точность позиции. Поэтому для увеличения точности позиции и на случаи сбоев, число спутников на орбите поддерживается больше и ограничено 32-мя в системе NAVSTAR. Все они находятся на разных круговых орбитах, расположенных под углом 60° друг к другу, таким образом, чтобы из любой точки земной поверхности были видны от четырех до двенадцати таких спутников. На каждой орбите находится по 4 спутника, высота орбит примерно 20200км, Спутники постоянно движутся со скоростью около 3 км/с, совершая за 24 часа два полных оборота вокруг планеты. Каждый спутник размером около 5м весит около 800кг, имеет в своем составе высокоточные атомные часы, солнечные батареи, вычислительное устройство, передатчик мощностью 50 Вт, излучающий на частоте L1=1575.42 МГц, L2=1227,60 МГц и на L5=1176,45 МГц. Каждый спутник рассчитан на работу примерно в течение 10 лет.
    Каждый из спутников постоянно излучает радиосигнал, в котором содержатся данные о параметрах его орбиты, состоянии бортового оборудования и о точном времени. Изо всей этой информации, данные о точном бортовом времени являются наиболее важными. GPS-навигатор с помощью встроенного процессора вычисляет промежуток времени между посылкой и получением сигнала, затем умножает его на скорость распространения радиоволн и таким образом узнает расстояние между спутником и приемником. Результатом последующих вычислений являются координаты, какого то местоположения.
    Недостатком системы с двумя спутниками были часы приемника (либо отстающие или спешащие), которые искажали точность. Проблема была решена использованием третьего ориентира (спутника), таким образом, при пересечении трех линий образуется треугольник, размеры и положение, которого изменяются в зависимости от точности часов. Если в качестве нужного местоположения взять геометрический центр треугольника, то его смещение будет достаточно мало и неточность часов для всех трех сигналов будет практически одинаковой. Таким образом, с помощью автоматической коррекции, можно обеспечить пересечение всех трех линий в одной искомой точке. С помощью четвертого спутника вычисляется трехмерное пространство (широта, долгота и высота).

    Система GPS работает при любых погодных условиях, но какой бы совершенной она ни была, существует ряд погрешностей, которые не позволяют определить местоположение абсолютно точно. Это в первую очередь экранирование и отражение, значительное искажение от высотных зданий, скал, объектов, закрывающих необходимые области неба; влияние ионосферы и атмосферы; взаимное расположение спутников относительно антенны приемника. Практически невозможно определить местонахождение внутри тоннеля, в подвале, в глубине квартиры. Так же недостатком является полная зависимость от министерства обороны США, что может привести к отключению гражданского сектора во время боевых действий, как это было в Ираке.

    Точность определения местоположения может быть значительно повышена путем использования дифференциальной коррекции. В мире, в настоящее время, существует несколько бесплатных и платных служб такого рода.
    Этот метод используется, например, береговой охраной США и пользоваться им можно бесплатно. На контрольной станции, с известными координатами устанавливается GPS-приемник. Так как контрольная станция знает свое точное местоположение, она может определить ошибки, издаваемые спутниками. Результат сравнивается с фактическими показателями, рассчитанными на основе известного месторасположения. Разница между измеренным и рассчитанным расстоянием для каждого видимого спутника является "дифференциальной коррекцией". Эти поправки для каждого отслеживаемого спутника превращаются в специальные сигналы и передаются DGPS приемникам. Далее DGPS приемники, внеся поправку в GPS-навигатор, определяют нужные координаты с точностью в зависимости от самого приемника и его удаленности от станции. Коррекция может передаваться через спутник или через маяк береговой охраны США.

    Сегодня GPS-навигаторы используются в гражданских целях, в основном для определения местонахождения, прокладки маршрута и скорости. Их продают во многих магазинах, продающих электронику, интегрируют в мобильные телефоны, смартфоны, нетбуки. Потребителям также предлагаются различные устройства и программные продукты, позволяющие видеть свое местонахождение на электронной карте; имеющие возможность прокладывать маршруты с учетом правил дорожного движения и даже пробок; искать на карте конкретные дома и улицы, достопримечательности, кафе, больницы, автозаправочные станции и прочие объекты инфраструктуры.





  (c) moskvich2140.ru
Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru