Что такое ter gps в камере телефона. Что такое GPS в телефоне? Складной мобильный телефон
Практически все современные смартфоны оснащаются GPS-чипом. Навигационный модуль присутствует и в большинстве планшетных компьютеров, функционирующих под управлением операционной системы Android. Однако далеко не все пользователи знают о том, что зачастую по умолчанию работа чипа отключена. В результате такие люди удивляются тому, что на фотографиях нет геометок, а сервис Google Now не показывает маршрут до дома. К счастью, включить GPS на планшете и смартфоне можно без каких-либо трудозатрат.
Зачем нужен GPS?
Десятки лет назад GPS-спутники были доступны только военным. Но американцы быстро смекнули, что на навигационных чипах, приложениях и картах можно делать большие деньги. В результате доступ к технологии получили обычные люди - нужно было лишь обзавестись соответствующим устройством. Изначально это были специализированные GPS-навигаторы. А сейчас навигационный модуль серьезно уменьшился в размерах, в связи с чем его можно встроить даже в рядовой смартфон.
GPS сигнал помогает понять, в какой точке земного шара вы сейчас находитесь. Это полезно по нескольким причинам:
- Навигационное приложение поможет не заблудиться в лесу;
- С навигацией можно ориентироваться даже в незнакомом городе;
- Вы легко находите нужный вам адрес;
- Вы спасаетесь от заторов - избегать их помогает сервис «Пробки»;
- Различные приложения показывают вам близлежайшие забегаловки и торговые центры;
- GPS помогает определить скорость передвижения.
Словом, навигационный чип может быть весьма полезен. Но за его использование придется расплатиться. Если вы решили включить GPS на Андроиде, то готовьтесь к более высокому энергопотреблению. Сильнее всего это заметно на старых девайсах, где нет поддержки технологии A-GPS. Также на недорогих и старых смартфонах есть проблема с приемом сигнала GPS. Приблизиться к её решению поможет наша .
Активация GPS
Но довольно лирики… Давайте же выясним, как включить GPS на телефоне под управлением Android. Делается это очень просто:
1. Перейдите в меню устройства и тапните по иконке «Настройки ».
2. Здесь выберите пункт «Местоположение ».
3. Нажмите на пункт «Режим ».
4. Выберите режим определения местоположения «По всем источникам » или «По спутникам GPS ».
Обратите внимание: на смартфонах Samsung и некоторых других названия пунктов могут отличаться. Например, раздел «Местоположение » может иметь название «Геоданные ».
Это компьютер и приемник, заключенные в общий корпус. Приемник получает сигналы от спутников, находящихся на орбите, а компьютер, в свою очередь, расшифровывает эти сигналы и указывает местоположение приемника. В 1977 году был запущен GPS. Его запустили разработчики самой программы - американцы. Система GPS использовалась до 1983 года только военными, а уже после стала доступна для пользования обычных людей.
Многие владельцы GPS-навигаторов замечали, что в местах нахождения большого количества высоких сооружений и зданий устройство ищет спутники довольно продолжительное время. Решением этой проблемы стала система A-GPS.
Рассмотрим, что такое A-GPS и когда она необходима.
Учитывая то, что эта система достаточно молодая (ее дебют пришелся на 2001 год), вопрос о том, что такое A-GPS, в настоящее время актуален. Она, как и GPS, была разработана в США. A-GPS представляет собой систему, ускоряющую работу GPS-приемника в определении координат. Эта система пользуется сигналом, исходящим от вышек сотовой связи, соответственно, чем в видимости устройства этих вышек больше, тем выше точность определения расстояния. При каждом стартовом поиске спутников A-GPS предоставляет навигатору расположение наиболее близких спутников через специальные серверы. Узнав, что такое A-GPS, становится понятно, что с ее помощью работа GPS-навигатора станет гораздо эффективнее. Ведь благодаря совместной работе двух устройств определение местоположения ускоряется в разы.
Определившись, что такое A-GPS и GPS-навигатор, стоит уделить внимание GPS-трекеру. Это устройство предназначено для наблюдения через спутник за передвижением объекта, на котором «установлено» это маленькое электронное устройство. GPS-трекер представляет своеобразный «жучок», который без проблем можно спрятать, например, в салоне автомобиля, и таким образом отследить все дальнейшие перемещения данного объекта.
В основном, GPS-трекер включает в себя 2 устройства: GPS-приемник и GSM-модем. При помощи он имеет возможность определить координаты движения и скорость, а затем передать эти данные наблюдателю посредством GPRS-канала (через сотовую связь).
Узнав из нашей статьи все о навигаторах, можно смело приобретать это устройство, ведь в современном городе, особенно если просто невозможно обойтись без этой техники.
Сегодня мы поговорим о том, что такое GPS, как работает эта система. Уделим внимание развитию данной технологии, ее функциональным особенностям. Также обсудим, какую роль в работе системы играют интерактивные карты.
История появления GPS
История появления глобальной системы позиционирования, или определения координат, началась в США еще в далеких 50-х годах при запуске первого советского спутника в космос. Бригада американских ученых, следивших за запуском, заметила, что при отдалении спутник равномерно меняет свою частоту сигнала. После глубокого анализа данных они пришли к выводу, что при помощи спутника, если говорить более подробно, то его расположения и издаваемого сигнала, можно точно определить нахождение и скорость передвижения человека на земле, как и наоборот, скорость и нахождение спутника на орбите при определении точных координат человека. К концу семидесятых годов Минобороны США запустило систему GPS в своих целях, а еще через несколько лет она стала доступна для гражданского применения. Система GPS как работает сейчас? Точно так, как и работала в то время, по тем же принципам и основам.
Сеть спутников
Более двадцати четырех спутников, находящихся на околоземной орбите, передают радиосигналы привязки. Количество спутников варьируется, но на орбите всегда находится нужное их число для обеспечения бесперебойной работы, плюс некоторые из них есть в запасе, чтобы в случае поломки первых принять их функции на себя. Так как срок службы каждого из них приблизительно около 10 лет, производится запуск новых, модернизированных версий. Вращение спутников происходит по шести орбитам вокруг Земли на высоте менее 20 тысяч км, оно образует взаимосвязанную сеть, которой управляют станции GPS. Находятся последние на тропических островах и связаны с основным координационным центром в США.
Как работает GPS-навигатор?
Благодаря этой сети можно узнать местонахождение при помощи вычисления задержки прохождения сигнала от спутников, и при помощи этой информации определить координаты. Система GPS как работает сейчас? Как и любая сеть навигации в пространстве - она совершенно бесплатна. Она с высокой эффективностью работает при любых погодных условиях и в любое время суток. Единственная покупка, которая должна у вас быть, это сам GPS-навигатор или устройство, которое поддерживает функции GPS. Собственно, принцип работы навигатора строится на давно используемой простой схеме навигации: если точно знаете место, где находится маркерный объект, наиболее подходящий на роль ориентира, и расстояние от него до вас, нарисуйте окружность, на которой точкой обозначьте ваше месторасположение. Если радиус окружности велик, то замените ее прямой линией. Проведите несколько таких полос от возможного вашего расположения в сторону маркеров, точка пересечения прямых обозначит ваши координаты на карте. Вышеупомянутые спутники в таком случае как раз и играют роль этих маркерных объектов с расстоянием от вашего месторасположения около 18 тысяч км. Хотя вращение их по орбите и происходит с огромной скоростью, местоположение постоянно отслеживается. В каждом навигаторе установлен GPS-приемник, который запрограммирован на нужную частоту и находится в прямом взаимодействии со спутником. В каждом радиосигнале содержится определенное количество закодированной информации, которая включает в себя ведомости о техническом состоянии спутника, местонахождении его на орбите Земли и часовом поясе (точное время). К слову, информация о точном времени и является наиболее нужной для получения данных о ваших координатах: происходящее вычисление отрезка времени между отдачей и приемом радиосигнала умножается на скорость самой радиоволны и путем недолговременных подсчетов рассчитывается расстояние между вашим навигационным прибором и спутником на орбите.
Сложности синхронизации
Исходя из этого принципа навигации, можно предположить, что для точного определения ваших координат могут понадобиться всего два спутника, на основе сигналов которых легко будет найти точку пересечения, и в итоге — место, где вы находитесь. Но, к сожалению, технические причины требуют применения еще одного спутника как маркера. Главная проблема заключается в часах GPS-приемника, что не позволяет провести достаточную синхронизацию со спутниками. Причиной этому является разница в отображении времени (на вашем навигаторе и в космосе). На спутниках присутствуют дорогие высококачественные часы на атомной основе, что позволяет им вести подсчет времени с предельной точностью, тогда как на обычных приемниках такие хронометры применить попросту невозможно, так как габариты, стоимость, сложность в эксплуатации не позволили бы применять их повсюду. Даже малая ошибка в 0.001 секунды может сместить координаты более чем на 200 км в сторону!
Третий маркер
Так что разработчики решили оставить обычную технологию кварцевых часов в GPS-навигаторах и пойти по другому пути, если говорить точнее - использовать вместо двух ориентиров-спутников — три, соответственно, столько же линий для последующего пересечения. Решение проблемы строится на гениально простом выходе: при пересечении всех линий с трех обозначенных маркеров, даже при возможных неточностях, создается зона в форме треугольника, за центр которого берется его середина - ваше расположение. Также это позволяет выявить отличие во времени приемника и всех трех спутников (для которых отличие будет одинаковым), что позволяет скорректировать пересечение линий ровно в центре, проще говоря — это определяет ваши координаты GPS.
Одна частота
Следует также заметить, что все спутники посылают на ваше устройство информацию на одной частоте, и это довольно необычно. Как работает GPS-навигатор и как воспринимает всю информацию корректно, если все спутники беспрерывно и одновременно посылают на него информацию? Все довольно-таки просто. Передатчики на спутнике для определения себя посылают в радиосигнале еще и стандартную информацию, в которой находится зашифрованный код. Он сообщает максимум характеристик спутника и заносится в базу данных вашего устройства, что потом позволяет сверять данные со спутника с базой данных навигатора. Даже при большом количестве спутников в зоне досягаемости очень быстро и легко их можно определить. Все это упрощает всю схему и позволяет использовать в GPS-навигаторах меньшие по размеру и более слабые антенны приема, что удешевляет и уменьшает дизайн и габариты устройств.
GPS-карты
Карты GPS загружаются на ваше устройство отдельно, так как вы сами влияете на выбор местности, по которой хотите передвигаться. Система всего лишь устанавливает ваши координаты на планете, а уже функцией карт является воссоздание на экране графической версии, на которую наносятся координаты, что и позволяет вам ориентироваться на местности. GPS как работает в данном случае? Бесплатно, это так и продолжает оставаться в таком статусе, карты в некоторых интернет-магазинах (и не только) все же платные. Зачастую для прибора с GPS-навигатором создаются отдельные приложения для работы с картами: как платные, так и бесплатные. Разновидность карт приятно удивляет и позволяет настроить дорогу из точки A в точку Б максимально информативно и со всеми удобствами: какие достопримечательности вы будете проезжать, кратчайший путь до пункта назначения, голосовой помощник, указывающий направление и другие.
Дополнительное GPS-оборудование
Применяется система GPS не только для указания вам нужного пути. Она позволяет производить слежку за объектом, на котором может находиться так называемый маячок, или GPS-трекер. Состоит он из самого приемника сигналов и передатчика на основе gsm, 3gp или иных протоколов связи для передачи информации о расположении объекта в сервисные центры, осуществляющие контроль. Применяются они во многих отраслях: охранной, медицинской, страховой, транспортной и многих других. Также существуют автомобильные трекеры, которые подключаются исключительно к автомобилю.
Путешествия без проблем
С каждым днем значения карты и бессменного компаса уходят все дальше в прошлое. Современные технологии позволяют человеку проложить дорогу для своего странствия с минимальными потерями времени, усилий и средств, при этом увидеть наиболее захватывающие и интересные места. То, что было фантастикой около столетия назад, сегодня стало реальностью, и воспользоваться этим может практически каждый: от военных, моряков и пилотов самолетов до туристов и курьеров. Сейчас большую популярность набирает и использование этих систем для коммерческой, развлекательной, рекламной отраслей, где каждый предприниматель может указать себя на глобальной карте мира, и его будет совсем нетрудно найти. Надеемся, что эта статья помогла всем, кто интересуется тем, GPS - как работает, по какому принципу происходит определение координат, какие его сильные и слабые стороны.
Система слежения очень может пригодиться на охоте, особенно, если происходит она в незнакомых местах или в крупных лесных и горных массивах. Кроме того, возможности GPS-слежения позволят контролировать передвижения вашего четвероногого помощника и не потерять его в угодьях.
Что такое GPS
Если сильно не углубляться в специальные термины и детали, то глобальная система позиционирования Global Positioning System – GPS оказывается очень простой. Помните школьную задачку – из пункта А в пункт Б выехал автомобиль со скоростью 100 км/час…Вот GPS и является тем способом, который простым измерением расстояния и времени, потраченного на его преодоление, может определить точное местонахождение передвигающегося предмета или человека.
Для точного определения своих координат не человеку достаточно знать расстояние до трех каких-либо пунктов. В Случае GPS эти три пункта-ориентира – космические спутники.
Немного истории
Первые спутники системы Вооруженные силы США начали размещать на орбите в 1974 году. От Земли они на расстоянии почти 1900 километров. Изначальное количество их было 6 и возросло до 24 в 1994 году. Этого оказалось достаточно, чтобы можно было вычислить местоположение чего-либо или кого-либо в любой точке планеты, включая Антарктиду. Первая система имела аббревиатуру DNSS. Сейчас группа этих спутников носит название NAVSTAR (акроним Navigation Timing and Ranging), а сама система переименована в GPS (не путать с GPRS, которая работает только через Интернет). На 2015 год она включает 29 спутников, 5 из которых – запасные. Они подключаются, когда какой-нибудь из основных выходит из строя или на время замены устаревших новыми, более современными технологически моделями.
Спутники не очень большие – от 1 до 2 тонн каждый, размеры не более 5 метров с развернутыми солнечными батареями, движутся они по 4 штуки на 6 орбитах. Скорость их такова, что за сутки каждый облетает Землю по 2 раза. Орбиты расположены таким образом, что 4 из спутников постоянно могут принимать сигналы из любой точки на планете.
Принцип работы системы GPS
В систему входит также единый центр управления в американском городе Колорадо Спрингс и еще 5 подчиненных пунктов по всему миру, предназначенных только для приема сигналов и мониторинга работы системы GPS. Задача центра управления – проверка соответствия передвижения спутников заданной им орбите. Если какой-то из них отклоняется – то через радиосвязь подается сигнал и с помощью ракетных двигателей, установленных на каждом из спутников, его отправляют на место.
Бесконечно вращаясь вокруг Земли, спутники в унисон ведут радиопередачу на одной частоте – 1,57542 Ггц, к которой подключаются ежесекундно сотни миллионов GPS-приемников в машинах, на кораблях, в карманах пользователей и даже на собачьих и кошачьих ошейниках.
Вообще-то спутники GPS транслируют два сигнала – L1 и L2. Изначально они имели разное назначение. Сигнал L1 предназначался только для гражданского пользования, и в намеренно была заложена погрешность на точность определения координат с разбросом в 100 метров. Сигнал L2 имеет назначения высокоточной навигации авиации и флота, а также, для применения в военных целях. Но с развитием технологий и потребностями гражданских пользователей в более высокой точности в 2002 году было принято решение дать доступ к L2 и гражданским лицам. Хотя в системе предусмотрена возможность в случае надобности моментально поменять код и закрыть доступ к военной системе GPS.
Что примечательно, этой высокоточной навигацией абоненты могут пользоваться бесплатно, а оплачивать надо только стоимость самих устройств.
Как и в стандарте цифровой беспроводной связи CDMA, которую изначально американцы также разработали для военных нужд, в GPS используется принцип «псевдослучайной последовательности», или еще одно название – псведошумовой сигнал. Он отличается такими характеристиками как защита от естественных и искусственных помех, возможность мгновенного оправления и принятия огромных объемов информации от множества объектов. А еще, эти сигналы не требуют большой мощности передаточных и приемных устройств ни на спутниках, ни на аппаратах абонентов.
Скорость, с которой распространяется сигнал, равна скорости света. То есть, если спутник находится прямо над головой, то сигнал с орбиты дойдет чуть меньше чем за 0,06 секунды. При такой скорости погрешность в вычислении координат будет составлять почти 3 километра. Конечно, такая точность не интересует ни гражданских, ни военных, поэтому на каждый спутник установлены и синхронизированы с другими высокоточные атомные часы, дающие погрешность всего в одну наносекунду (0,000000001 секунды) против 0,0001 секунды в обычных электронных часах. На каждом спутнике установлены по 4 такие атомные часы (про запас) и такая точность позволяет допускать погрешность в координатах 3-5 метров.
Как работает GPS-навигатор
Это высокотехнологичное устройство, размером не больше мобильного телефона – приемник и компьютер в одном корпусе. Приемник принимает сигналы с орбиты, а программа его расшифровывает и производит все нужные вычисления, выдавая пользователю нужную информацию.
В GPS-навигатор встроены также высокоточные часы, но не атомные (их стоимость – 75 тысяч долларов), а кварцевые, погрешность которых учитывается при компьютерных расчетах, и производится их корректировка.
Все модели навигаторов GPS отображают на экране текущее его место положения, географические координаты точки, а также траекторию пройденного пути от предыдущей отмеченной точки (все эти данные сохраняются в памяти компьютера). Кроме того, все приборы двух последних поколений имеют несколько страниц, на которых отображается разная информация: положение спутников относительно точки расположения прибора, карту с пройденным путем, страничку навигации с указанием самого короткого и удобного пути к выбранной точке. Это может быть сделано различными способами: стрелочкой на экране путевого компьютера или голосовыми предупреждениями. При этом программа учитывает скорость передвижения и отмечает уже пройденное расстояние.
В программе уже заложена часть совместимых с ним карт, но производители рекомендуют загружать более точные в стране использования прибора, что позволяет получать не только географические координаты, но и отметку на карте конкретной местности, что гораздо удобнее и нагляднее.
В чем особенности автомобильных GPS-навигаторов
По принципу действия они практически ничем не отличаются, просто оснащены дополнительным оборудованием: креплением для передней панели автомобиля, шнуром питания в прикуривателе и разъемом для выносной антенны. Последний момент очень важен, так как в салоне часть неба закрыта крышей — и сигнал от части спутников не достигает приемного устройства. Кроме того, именно в автомобильных навигаторах чаще всего предусмотрена функция голосовых подсказок, а также, возможность прокладывания и расчета маршрута только по заданной конечной точке, в автоматическом режиме, без участия человека.
Эта функция удобная и необходимая в условиях передвижения на незнакомой местности и позволяет сгенерировать весь маршрут, конечной точкой которого может быть конкретный город, улица и даже дом.
Но эта функция поддерживается только при загрузке определенных карт с подробной информацией о дорогах, развязках, знаках. При этом программа сама выбирает из всех возможных вариантов маршрута тот, который будет самым коротким, комфортным для автомобиля и максимально пролегающим по качественным дорогам.
На карте при этом фиксируются путевые точки (отправная и конечная) а также точки POI – точки интереса. Они хранятся в памяти устройства и недоступны для редактирования пользователем. Точки POI – это координаты АЗС, полицейские посты, СТО, магазины, кафе и рестораны, отели, кемпинги, развлекательные заведения и пр. Библиотеку POI можно пополнять, но только с фирменных CD, с информацией о конкретных регионах и городах. Последние версии с библиотеками точек интереса содержат не только точный адрес и название, но и номер телефона заведения или учреждения.
GPS-навигатор на охоте – есть ли в нем потребность?
Система слежения очень может пригодиться на охоте, особенно, если происходит она в незнакомых местах или в крупных лесных и горных массивах. В азарте поиска и преследования дичи охотник может потерять ориентиры и заблудиться. Или же охотник получил ранение и не имеет возможность самостоятельно передвигаться. Сколько раз уже находили останки охотников (даже промысловиков), которые так и не нашли выход из тайги. Часто в таких диких местах мобильная связь недоступна, зато поисковые службы могут определить местонахождение потерявшегося или раненого человека по сигналу GPS-трекера (более простой, бюджетный вариант, работающий через сотовую связь) или навигатора (независимое устройство). Кроме того, навигатор поможет найти кратчайший путь до нужной точки: например, до охотничьей базы или ближайшей дороги.
GPS-ошейники для собак
Еще одно, наверное, чаще всего используемый функционал системы позиционирование – контроль за местоположением собаки на охоте.
Она может убежать за дичью и потерять любую связь с охотником, а может стать в крепкую стойку и найти ее в высокой траве или зарослях будет крайне сложно. Каждый охотник наверняка вспомнит такой случай в своей практике, когда приходится по несколько часов рыскать по угодьям, свистя и срывая голос, в поисках пропавшего помощника. Специальный ошейник с трекером раз и навсегда избавит от этой проблемы. Мы не будет описывать все системы – а их более 10-ти от разных производителей, просто предоставляем советы охотников, которые уже испытали несколько доступных в нашей стране вариантов и рекомендуют выбирать модели:
в которых есть двухсторонняя связь;
встроено устройство экономии энергии;
зарядка аккумулятора действует больше 24 часов;
корпус устройства должен быть водонепроницаем;
есть возможность слежения в режиме реального времени;
есть кнопка подачи тревожного сигнала (дай Бог, чтобы никогда не пригодилась).
Такие модели незначительно дороже, но они того стоят, особенно если вы собираетесь на серьезную охоту.
Немного юмора
Чтобы 100%-но найти утку, надо ее поймать и прикрепить навигатор — теперь трофей точно будет ваш
Возможности устройства — обнаружены 8 белых грибов и 1 лисица
Видео
Видеосюжет о возможностях навигатора
Как выбрать навигатор
Навигатор для охоты и рыбалки
Практически каждый современный телефон уже имеет встроенный модуль GPS -приемника, с помощью которого имеется возможность достаточно точно определить свое местоположение на планете Земля. Для работы и точного определения местоположения GPS не требуется интернет и вышки мобильных сетей. Система может работать даже посреди пустыни вдалеке от цивилизации. Мы знаем, что это возможно благодаря спутникам, - но как именно это работает?
Основой системы GPS являются навигационные спутники, движущиеся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой), на высоте 20180 км. Спутники GPS обращаются вокруг Земли за 12 часов, их вес на орбите составляет около 840 кг, размеры – 1.52 м. в ширину и 5.33 м. в длину, включая солнечные панели, вырабатывающие мощность 800 Ватт.
24 спутника обеспечивают 100 % работоспособность системы навигации GPS в любой точке земного шара. Максимальное возможное число одновременно работающих спутников в системе NAVSTAR ограничено числом 37. Практически всегда на орбите находится 32 спутника, 24 основных и 8 резервных на случай сбоев.
Поскольку известно, что каждый из спутников делает по два оборота вокруг планеты за сутки, то становиться нетрудно вычислить, что скорость их движения составляет приблизительно 14 000 км/ч. Само расположение спутников, так же как и наклон их орбит, отнюдь не случайно: они расположены так, чтобы из любой открытой точки планеты было видно хотя бы четыре спутника - именно таково минимальное количество, необходимое для определения местоположения объекта на Земле. Почему именно четыре и как это работает?
Чтобы измерить какое-то очень длинное расстояние, мы можем послать сигнал и замерить время, за которое он достигнет нужной точки либо отразится от нее и дойдет до нас снова (главное при этом точно знать скорость движения сигнала). Во втором случае время придется делить на два, поскольку сигнал прошел удвоенное расстояние. Этот способ носит название эхолокация, и спектр его применения весьма широк: начиная от изучения формы морского дна (здесь сигналом выступает ультразвук) и заканчивая радарами (сигнал - электромагнитные волны).
Проблема в том, что при использовании этого способа мы должны заранее знать, где находится приемник. В случае с системой GPS приемником сигнала являетесь именно вы, стоящий на Земле. Спутник не имеет никакого представления о вашем местоположении, он не знает, где вы, и никогда не узнает, поэтому отправляет сигнал сразу на всю поверхность планеты под ним. В этом сигнале он кодирует информацию о том, где расположен сам, а также в какое время по его собственным часам сигнал был отправлен, и на этом его работа заканчивается.
GPS -модуль у вас в руках получил координаты спутника и информацию о времени отправки сигнала. Программа в вашем телефоне умножает скорость распространения сигнала (то есть скорость света) на разницу между временем получения и временем отправки, высчитывая таким образом расстояние до каждого спутника. Если бы часы модуля были в точности синхронизированы с часами всех сателлитов, то понадобилось бы еще два спутника, чтобы определить местоположение с помощью так называемой триангуляции.
Чтобы понять принцип действия триангуляции, давайте на секунду перейдем в двухмерное пространство. Представьте себе две точки на плоскости, расположенные на известном расстоянии друг от друга, допустим 5 метров. Вы также знаете, что какая-то новая точка находится, в свою очередь, на известных расстояниях от первых двух - например 3 и 4 метра соответственно. Чтобы найти эту новую точку, вы можете провести две окружности с радиусами 3 и 4 метра и центрами в первой и второй точках соответственно. Две полученные окружности пересекутся ровно в двух точках, одна из которых и будет искомой.
Вернемся в трехмерное пространство. Теперь нам уже нужны три опорные точки, которыми являются наши спутники, и «чертить» вокруг них мы будем не окружности, а сферы. Все три сферы сразу в общем случае будут иметь две точки пересечения, но одна из них находится «над» местом расположения спутников, очень высоко в космосе - она нам явно не нужна. А вот вторая - это как раз ваше местоположение.
Для измерения местоположения в пространстве необходимо знать точное время и иметь точный инструмент для его измерения.
Реальная задача осложняется тем обстоятельством, что время на часах вашего телефона не совпадает с тем, что показывают часы спутников, и ваши часы являются на несколько порядков менее точными. Вообще говоря, время создает несколько дополнительных сложностей в решении этой проблемы. Так, например, спутники подвержены эффектам релятивистского и гравитационного искажения времени. На самом деле скорость хода часов, согласно теории относительности, зависит в том числе от силы гравитации в той точке, где эти часы расположены, а также от скорости их движения.
На высоте 20 000 километров над Землей гравитация достаточно слаба, а спутники летают, как мы уже разобрались, довольно быстро. Из-за суммы этих эффектов часы приходится корректировать в общей сложности на 38 миллисекунд за сутки. Если кажется, что это мало, напомню, что электромагнитный сигнал, движущийся со скоростью света, пройдет за это время приблизительно 11 000 км - примерно такой и может быть погрешность при определении координат.
Вторая проблема - точность самих часов. При указанных скоростях сигналов каждая миллионная доля секунды, измеренная с погрешностью, может спровоцировать большие ошибки. Из-за этого спутники старого формата позволяют определить местоположение не очень точно и могут «обмануть» на целых 10 метров. Начиная с 2010-го на замену старым запускают новые спутники, оснащенные атомными часами, и их погрешность уменьшилась до 1 метра.
Другой путь решения проблемы - специальные наземные станции коррекции. Они используются на территории некоторых стран и принцип их работы таков: принимая данные о расположении того или иного объекта, они корректируют их, и в результате пользователь гаджета получает более достоверную информацию о собственном местоположении.
Чем больше источников сигнала, тем точнее результат измерения, вот почему в мегаполисе ориентироваться по навигатору будет проще, чем в пустыне.
Однако атомные часы – устройство громоздкое и дорогостоящее, поэтому, чтобы решить проблему времени приемника, нужен еще один спутник. Он тоже передает информацию о своем местоположении и моменте отправки сигнала. И теперь наше пространство становится не трех-, а четырехмерным. Неизвестными являются широта, долгота, высота и время приемника в момент отправки сигналов. Положение в этих четырех измерениях нам и нужно определить, для чего по аналогии с двухмерным и трехмерным пространствами нам нужны именно четыре спутника.
Конечно же, в реальности хорошо, когда удается «поймать» сигнал от большего числа источников, и в крупных городах и населенных районах с этим проблемы нет: можно легко увидеть одновременно десяток сателлитов, которые обеспечат достаточно высокую для бытового использования точность.
Однако начальный поиск спутников тоже не самая простая задача. В старых аппаратах устройству могло потребоваться немало времени, вплоть до нескольких минут, чтобы уловить и разобрать сигнал от нужного числа космических объектов. Тогда это называлось «холодный старт», и для того, чтобы ускорить процесс, придумали получать данные о текущем местоположении небесных тел из интернета. Но при перемещении приемника на большое расстояние (десятки километров) или при очень долгом бездействии «холодный старт» приходилось производить заново. В современных устройствах модуль периодически включается сам, обновляя информацию, поэтому подобной проблемы больше нет.
Кстати говоря, до 2000 года точность для гражданских лиц была искусственно занижена, и узнать свое местоположение позволялось не ближе, чем в 100 метрах от реального. Поскольку GPS создавалась, финансируется и поддерживается министерством обороны США , военные хотели иметь определенное преимущество. С развитием и все более активным внедрением технологии в жизнь гражданского населения это искусственное ограничение было убрано.
Спутник не получает данных ни о каких GPS -устройствах на поверхности Земли и в воздушном пространстве, поэтому услуга бесплатная. Мы просто не сможем узнать, кто конкретно ей пользуется. Выходит, рецепт решения общечеловеческой проблемы под кодовым названием «А где я нахожусь?» чрезвычайно прост: односторонняя связь и нехитрые математические расчеты.
Сегодня область применения системы глобального позиционирования GPS достаточно обширна. Всё чаще GPS -приемники встраивают в мобильные телефоны и коммуникаторы, в автомобили, часы и даже в собачьи ошейники. Люди привыкают к такому благу как GPS навигация, и пройдет совсем немного времени как они уже не смогут обойтись без нее. Именно поэтому стоит сказать пару слов о недостатках GPS .
Недостатками GPS навигации является то, что при определенных условиях сигнал может не доходить до GPS -приемника, поэтому практически невозможно определить свое точное местонахождение в глубине квартиры внутри железобетонного здания, в подвале или в тоннеле.
Рабочая частота GPS находится в дециметровом диапазоне радиоволн, поэтому уровень приема сигнала от спутников может ухудшиться под плотной листвой деревьев, в районах с плотной городской застройкой или из-за большой облачности, а это скажется на точности позиционирования.
Магнитные бури и наземные радиоисточники тоже способны помешать нормальному приему сигналов GPS .
Карты, предназначенные для GPS навигации, быстро устаревают и могут быть не точными, поэтому нужно верить не только данным GPS -приемника, но и своим собственным глазам.
Особенно стоит отметить, что работа глобальной системы навигации GPS полностью зависима от министерства обороны США и нельзя быть уверенным, что в любой момент времени США не включит помеху (SA – selective availability) или вообще полностью отключит гражданский сектор GPS как в отдельно взятом регионе, так и вообще. Прецеденты уже были.
У системы GPS есть менее популярная и известная альтернатива в виде навигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и Galileo (ЕС), и каждая из этих систем стремится получить широкое распространение.