Cel mai important lucru despre navigarea GPS: ce este GPS-ul și de ce este necesar? Prin ce diferă A-GPS de GPS?

Aproape orice călător din zilele noastre, care călătorește chiar și în cel mai sălbatic mod, aproape că nu se poate descurca fără utilizarea gadgeturilor moderne. În acest moment, pe piață există o cantitate imensă de tehnologie care ne face viața nu numai mai distractivă și interesantă, ci și mai ușoară.

Cum funcționează navigația GPS?

Navigatoarele GPS sunt un lucru indispensabil atât în călătorii, cât și în viața de zi cu zi. Avantajul său este că, indiferent de locația dvs. și de disponibilitatea comunicației celulare, va funcționa și va determina coordonatele dvs.

GPS (Global Positioning System) este un sistem global de poziționare care constă dintr-o singură rețea comună de sateliți. Când călătoriți, navigatoarele GPS pot fi diferite, dar cea mai bună opțiune în zilele noastre este un smartphone.

Telefoanele inteligente moderne sunt echipate cu procesoare rapide, un afișaj potrivit pentru un navigator și suficientă memorie RAM și memorie internă. Deci, dacă te pierzi brusc în pădure, asta nu va fi o problemă pentru tine. În consecință, folosind un smartphone cu software-ul potrivit, puteți planifica orice rută, puteți afla locația dvs., puteți calcula distanțele până la un anumit obiect, ruta de călătorie, viteza medie și, de asemenea, din când în când să primiți indicii de-a lungul întregului traseu.

În condiții bune de vizibilitate, eroarea de determinare variază de la 6 la 15 metri. Un turist, chiar și cu un smartphone ieftin (dacă are navigator GPS, desigur), nu se va pierde într-o țară străină, cu condiția, desigur, să fi descărcat hărți în avans.

Care este avantajul A-GPS?

Uneori se întâmplă ca condițiile meteorologice sau terenul să facă imposibilă determinarea locației. Acest lucru se întâmplă cel mai adesea în orașele în care un numar mare de transport, tuneluri, zgârie-nori, interferează cu un semnal bun. Pentru astfel de situații a fost dezvoltată tehnologia A GPS (Assisted GPS).

Accelerează „pornirea la rece” a receptorului GPS. Adică accelerează determinarea coordonatelor prin alte canale de comunicare disponibile. În acest caz, acesta este internetul operatorului dumneavoastră. Semnalul despre locația dvs. nu mai trece direct de la satelit, ci prin stații de bază care vă permit să transmiteți semnale GPS.

Avantajul unui GPS este că practic nu există restricții pentru comunicațiile mobile și funcționează mult mai rapid chiar și cu un semnal slab. Pentru a primi date prin GPS, dispozitivul necesită acces la Internet. Acest lucru este oarecum obligatoriu. Plata pentru acces la Internet depinde de serviciile oferite de furnizorul dumneavoastră. Dar traficul în această situație este foarte mic, transmite doar o valoare numerică.

Concluzie

Un suport GPS în smartphone-ul tău nu va fi 100% de prisos. Această tehnologie vă va ajuta să vă găsiți drumul unde navigația tradițională nu va funcționa. Prin urmare, atunci când alegeți un smartphone, este mai bine să țineți cont de stilul dvs. de viață și de tipul de activitate. Dacă te afli pe o insulă pustie?

Să începem, poate, cu o explicație despre ce este A-GPSși cum este diferit de GPS. În cele mai multe cazuri, telefoanele mobile nu au un receptor suficient de bun pentru a asigura recepția fiabilă a semnalului în interior sau între clădiri înalte. Aici este așa-numitul A-GPS, care în majoritatea celorlalte telefoane mobile este numit simplu GPS.

A-GPS(ing. GPS asistat) sistem care accelerează determinarea coordonatelor receptor GPS

Cea mai mare problemă pentru GPS Receptorul este așa-numitul „pornire la rece”. În acest moment are loc căutarea sateliților. În funcție de factorii externi, procesul de pornire poate fi întârziat, ceea ce nu numai că provoacă disconfort, dar duce și la creșterea consumului de energie. Tehnologie A-GPS ajută nu numai să faceți față acestei probleme, ci și să faceți viața puțin mai ușoară GPS receptor.

In caz de iPhone aceasta înseamnă că poziția curentă va fi determinată folosind GPS, Wi-Fi și stații de operator celular (meșteri din Măr Pentru toate acestea, am reușit să folosim doar 2 antene, care sunt amplasate în locuri neașteptate - un inel în jurul camerei, o mufă audio, o margine metalică în jurul ecranului etc. Toate aceste date vor fi procesate de serverul auxiliar. Acesta este tocmai avantajul A-GPS inainte de GPS: primul funcționează mult mai repede, dar cel de-al doilea „încetinește” în timpul „pornirii la rece” când se caută sateliți. Cu regulat GPS Cu un receptor de poziționare, aveți nevoie de mai multe semnale puternice și de o anumită perioadă de timp pentru a obține coordonate. La A-GPS Serverul secundar însuși spune telefonului dvs. unde sunt cei mai apropiați sateliți, reducând astfel timpul de căutare. În plus, această abordare economisește și bateria.

Spre deosebire de multe alte telefoane, A-GPS V iPhone va funcționa fără conexiune la rețea, ceea ce vă va permite să îl utilizați în aer liber și, într-adevăr, oriunde în lume unde este primit un semnal satelit (cu toate acestea, nu uitați că veți avea nevoie de Hărți Google, va trebui să-l încărcați în avans).

Momentan nu se știe cât de repede A-GPS va descărca bateria: iPhone va porni și opri automat sistemul de poziționare după cum este necesar, ceea ce va economisi încărcătura. Este de așteptat ca în timpul funcționării active (urmărire constantă a poziției etc.) să consume în continuare destul de mult.

Realizând cât de bun este cu adevărat GPS va fi în iPhone, trecem la partea cea mai interesantă - navigarea. Iată-l Măr ca întotdeauna în repertoriul meu. Versiune curentă SDK interzice utilizarea lui pentru navigareîn timp real („Real-Time Route Guidance”). Dar nu totul este rău, uriașule GPS industrie TomTom au declarat că lucrează deja la un navigator pentru iPhone. Aparent, companiile mari trebuie să obțină cumva permisiunea de utilizare SDK pe bază individuală. Astfel, ne așteaptă cheltuieli suplimentare pentru a ne întoarce iPhone acceptabil pentru utilizare navigator. Dar se pare că nu suntem străini de el :-).

Unul dintre cele mai mari două sisteme globale de poziționare prin satelit - GPS - poate fi utilizat într-un format standard sau ca serviciu A-GPS. Care sunt principalele caracteristici ale acestor tehnologii?

Fapte despre GPS

sistem GPS are scopul de a determina coordonatele geografice ale unui obiect pe care se află un receptor, un navigator sau un alt dispozitiv capabil să primească semnale GPS de la un satelit. Acest sistem presupune utilizarea standardului WGS 84, care face posibilă determinarea în trei dimensiuni a coordonatelor unui obiect de pe suprafața Pământului cu o precizie de 2 cm În plus, navigarea folosind tehnologia GPS vă permite și măsurarea vitezei de mișcare a unui receptor sau dispozitiv similar pe suprafața Pământului.

Fapte despre A-GPS

Tehnologia A-GPS completează standardul GPS în mai multe aspecte. În primul rând, în ceea ce privește accelerarea funcționării receptoarelor utilizate în navigație. Cert este că determinarea coordonatelor numai prin sateliți implică o sarcină semnificativă asupra resurselor hardware ale acestui dispozitiv. Dar dacă îi oferiți receptorului posibilitatea de a utiliza surse auxiliare pentru determinarea locației sale (cele utilizate în infrastructura A-GPS), atunci va funcționa considerabil mai rapid.

Un navigator GPS care acceptă tehnologia A-GPS se încarcă mult mai repede decât acele dispozitive care nu sunt compatibile cu standardul corespunzător. În plus, A-GPS poate îmbunătăți semnificativ stabilitatea urmăririi continue a coordonatelor receptorului: semnalul satelitului nu este întotdeauna stabil (mai ales în condiții urbane), iar utilizarea canalelor auxiliare pentru determinarea locației navigatorului în acest sens poate devine o condiție critică pentru ca receptorul să își îndeplinească funcțiile de utilizator.

Ce canale auxiliare specifice pentru determinarea coordonatelor navigatorului sunt folosite atunci când se utilizează tehnologia A-GPS? De regulă, acesta este Internetul mobil - folosind tehnologia 3G sau 4G. În unele cazuri, este potrivită și comunicarea prin Wi-Fi.

Dacă canalele 3G, 4G sau Wi-Fi nu sunt disponibile, atunci coordonatele pot fi determinate prin stațiile de bază ale operatorilor celulari. Adevărat, această metodă are o precizie relativ scăzută - până la 20 de metri, adesea câteva sute de metri.

Comparaţie

Principala diferență dintre GPS și A-GPS este că prima tehnologie implică determinarea coordonatelor geografice ale navigatorului prin satelit, a doua - prin canale alternative (3G, 4G, Wi-Fi, stații de bază ale operatorului).

Un receptor care acceptă standardul A-GPS, de regulă, se încarcă mult mai repede decât un dispozitiv care acceptă doar canale GPS „clasice”. Acest lucru este posibil datorită primirii prompte a coordonatelor și, în unele cazuri, și actualizării hărților prin internet sau canale celulare.

În plus, un navigator compatibil cu tehnologia A-GPS își poate îndeplini funcțiile în cazurile în care semnalul satelitului este foarte slab sau deloc absent. Desigur, numai dacă funcționează canalele alternative pentru obținerea coordonatelor dispozitivului.

După ce am stabilit care este diferența dintre GPS și A-GPS, vom înregistra concluziile în tabel.

Sistemul de poziționare globală a apărut în anii 50 datorită lansării satelitului. Când primul satelit sovietic a intrat pe orbită, americanii au observat: pe măsură ce s-a îndepărtat, a schimbat uniform frecvența semnalului. Oamenii de știință au analizat datele și au realizat că semnalul satelitului le permite să determine cu exactitate coordonatele obiectelor de pe pământ, precum și viteza de mișcare a acestora. Armata a fost prima care a adoptat sistemul GPS: Ministerul Apărării a lansat navigația prin satelit în scopuri proprii, dar după câțiva ani a devenit disponibilă pentru civili.

În prezent există 24 de sateliți pe orbita joasă a Pământului care transmit semnale obligatorii. Numărul de sateliți se modifică periodic, dar rămâne întotdeauna suficient pentru a menține buna funcționare a Sistemului de poziționare globală. În caz de forță majoră, sunt furnizați sateliți de rezervă, iar în fiecare deceniu nave spațiale noi, modernizate intră pe orbită, pentru că nimic nu ar trebui să perturbe funcționarea GPS-ului.

Sateliții orbitează pe șase orbite, formând o rețea interconectată. Este operat de stații GPS dedicate care sunt situate la tropice, dar legate de un punct focal din Statele Unite. Datorită acestei rețele, puteți afla coordonatele exacte ale unei persoane, mașini sau aeronave la viteza de transmitere a semnalului de la sateliți, adică aproape instantaneu, iar acuratețea citirilor nu depinde de condițiile meteorologice și de ora zilei. . În același timp, utilizarea Sistemului de poziționare globală în sine este gratuită, iar singurul lucru de care aveți nevoie pentru a utiliza acest sistem de navigație este un navigator sau alt dispozitiv care acceptă funcția GPS.

Cum funcționează GPS-ul

Tehnologia se bazează pe principiul simplu de navigare al obiectelor marcatoare, care a fost folosit cu mult înainte de apariția GPS-ului. Un obiect marcator este un reper ale cărui coordonate sunt cunoscute cu precizie. Pentru a determina coordonatele unui obiect, trebuie să cunoașteți și distanța de la acesta până la obiectul marcator, apoi puteți desena linii pe hartă către marcatori din locația posibilă: punctul de intersecție al acestor linii vor fi coordonatele.

Sateliții de pe orbita joasă a Pământului joacă rolul de obiecte marcatoare în GPS. Se rotesc rapid, dar locația lor este monitorizată în mod constant, iar fiecare navigator are un receptor reglat la frecvența dorită. Sateliții trimit semnale care codifică o cantitate mare de informații, inclusiv ora exactă. Datele de timp precise sunt una dintre cele mai importante pentru determinarea coordonatelor geografice: pe baza diferenței dintre ieșirea și recepția semnalului radio, sateliții calculează distanța dintre ei și navigator.

Cum funcționează GPS-ul pe smartphone-uri

Navigatorii sunt unul dintre cele mai populare produse de pe piața gadgeturilor, sunt depășiți ca popularitate doar de smartphone-uri. Dar producătorii integrează și cipuri GPS în smartphone-uri, astfel încât dispozitivul să poată îndeplini funcțiile unui navigator. Cu toate acestea, o capcană poate sta la așteptare pentru utilizator aici, deoarece în căutarea profitului, producătorii fac inexactități intenționate sau accidentale în descrierea mărfurilor lor, permițând cumpărătorilor să confunde tehnologiile GPS și AGPS.

Jeepies este un sistem de navigație gratuit de înaltă precizie. Nu există abonament la acesta și nu poate fi, deoarece americanii permit folosirea sateliților lor pentru navigație gratuit. Posesorii de smartphone-uri, dacă plătesc, plătesc doar aplicații sau carduri. Receptoarele GPS au câteva dezavantaje minore: funcționează doar în aer liber, iar vremea rea poate cauza probleme la recepția unui semnal de la satelit, dar aceste neajunsuri au fost rezolvate cu ajutorul tehnologiei A-GPS (a nu se confunda cu AGPS). Concluzia este că semnalul de la receptor este redirecționat către un server care conține toate informațiile despre poziția sateliților, deci nu există dificultăți în primirea semnalului. A-GPS este folosit de toți navigatorii auto moderni.

Dar există și navigație celulară AGPS - funcționează numai în zona de acoperire a rețelei celulare și determină locația cu o precizie de până la 500 m. Este mai puțin precisă în comparație cu GPS-ul, dă o idee generală locul unde te afli, dar oferă o hartă prin satelit a zonei înconjurătoare. Este important ca serviciul de Internet mobil să fie conectat și să rămână bani în cont. Google Maps funcționează cu serviciul AGPS. Capacitățile de navigare celulară sunt adesea suficiente, dar nu trebuie confundate cu un sistem GPS precis și gratuit.

Tipuri de dispozitive GPS

Cel mai simplu dispozitiv de navigare este un receptor extern. Comunică cu sateliții și primește semnale de la aceștia, dar pentru a putea folosi informațiile, receptorul trebuie să fie conectat la un alt dispozitiv - de exemplu, un smartphone sau un laptop, din fericire, este compatibil cu toate gadgeturile și programele populare; În ultimă instanță, veți avea nevoie de un card. Receptoarele GPS sunt folosite de turiștii în drumeții: dispozitivul este ieftin, iar pentru a descifra informațiile pe care le primește, puteți folosi chiar și o hartă turistică obișnuită a zonei. Trebuie doar să aveți o plasă de navigare suprapusă pe ea.

Dar cel mai popular dispozitiv GPS astăzi este un navigator pentru mașină. Este mult mai complex și mai funcțional decât receptorul: navigatorul seamănă mai mult cu o versiune mai mică a unui computer. Tot software-ul necesar este deja instalat de producător, sistemul de operare este închis. La navigare sunt adăugate multe funcții suplimentare, inclusiv accesul la Internet.

O clasă separată de dispozitive sunt smartphone-urile cu receptoare GPS încorporate. Nu le confundați cu modelele care folosesc navigarea celulară! Sistemul nu funcționează la fel de bine pe smartphone-uri ca pe dispozitivele independente. Nu toate modelele vă permit să instalați un software de navigație cu drepturi depline, iar dacă utilizați soluții online, funcția va deveni indisponibilă atunci când internetul este oprit, iar apoi unul dintre avantajele tehnologiei va dispărea: accesul constant. Cu toate acestea, smartphone-urile cu navigație prin satelit sunt potrivite pentru pietoni - este ușor de navigat, iar datele sunt precise, astfel încât să nu vă pierdeți nici măcar în cel mai impracticabil desiș.

Sistem de poziționare globală GPS(Global Positioning System) a fost inițial planificat pentru utilizare de către forțele armate ale SUA. Ulterior a devenit primul sistem de navigație prin satelit folosit în scopuri civile și este utilizat în prezent pentru navigarea în întreaga lume.

Principiul de funcționare al GPS-ului se bazează pe utilizarea unei constelații de 30 de sateliți, care, pe lângă cei 27 de sateliți activi, include și 3 sateliți de rezervă în cazul defecțiunii unuia dintre cei principali. Orbita de lucru a sateliților este de aproximativ 19.000 km fiecare satelit face două revoluții în jurul Pământului pe zi. Setul de sateliți este configurat în așa fel încât să asigure recepția non-stop a unui semnal din orice punct de pe Pământ de către cel puțin patru sateliți, adică minimul necesar pentru a determina locația exactă. Receptorul GPS calculează locația sa în raport cu sateliții vizibili. Cu cât este mai mare numărul de sateliți disponibili în zonă și cu cât nivelul semnalului de la aceștia este mai puternic, cu atât rezultatele determinării coordonatelor vor fi mai precise.

Receptorul GPS determină distanța până la fiecare satelit pe baza întârzierii transmisiei semnalului. În plus, având coordonatele spațiale de 3 puncte și 3 distanțe până la punctul dorit, locația receptorului în plan este ușor de găsit. Deoarece sistemul funcționează în spațiu și nu pe un plan, este necesar un al patrulea satelit, ceea ce face posibilă determinarea fără ambiguitate a coordonatelor unui punct din spațiul tridimensional. În comparație cu rezolvarea unei probleme geometrice teoretice, o determinare practică diferă în prezența erorilor în determinarea distanței până la sateliți, ceea ce duce la faptul că rezultatul determinării poate să nu fie un punct, ci o zonă cu o anumită rază. . Cu toate acestea, creșterea numărului de sateliți vizibili va reduce această rază și, prin urmare, precizia locației va crește. În practică, un sistem GPS civil oferă precizie cu o rază de 30 de metri, în timp ce receptoarele militare oferă o precizie de până la 3 metri. Numărul de sateliți vizibili depinde de modelul specific de receptor. În plus, pentru funcționarea de înaltă calitate a sistemului GPS, este necesară sincronizarea reciprocă precisă a satelitului și a receptorului GPS pentru a calcula cu exactitate întârzierea de la un moment prestabilit de trimitere a semnalului de la satelit.

Navigația GPS a găsit cea mai largă aplicație din timpul nostru. În special, în navigatoare, unde este combinat și legat de hărți electronice. Această tehnologie permite nu numai să se determine coordonatele locației abonatului, ci și să planifice o rută de mișcare în conformitate cu metoda de mișcare și cu alte cerințe inițiale. Multe modele de telefoane mobile sunt echipate cu navigatoare GPS. Combinația dintre comunicațiile mobile cu sistemul de poziționare globală GPS a condus la crearea unei noi tehnologii de asistență - A-GPS(GPS asistat), care presupune utilizarea internetului pentru a îmbunătăți calitatea sistemului de poziționare de bază în două direcții. În primul rând, receptorul GPS, după ce a fost pornit, determină mai întâi locația sateliților. Uneori, din cauza unui semnal slab, procedura poate dura câteva minute. Folosind tehnologia A-GPS, informațiile despre locația sateliților sunt solicitate prin internet în centre de date speciale. În al doilea rând, pentru a calcula locația unui număr mare de sateliți în condiții proaste pentru transmiterea semnalelor de la sateliți, este necesară o putere de calcul puternică, care nu este prezentă în toate terminalele. Trimiterea valorilor preliminare obținute către centrele de date și primirea coordonatelor gata făcute poate accelera semnificativ procesul de poziționare inițială. În plus, accesul la Internet poate fi folosit și în alte scopuri. Aceasta ar putea fi, de exemplu, sincronizarea sau obținerea de informații despre starea atmosferică, care poate avea un impact semnificativ asupra calculelor.

Recent, multe țări și-au arătat interesul pentru crearea unor sisteme de poziționare globală de producție proprie. Exemplele includ Glonas în Rusia sau Galileo în Europa. Asemenea aspirații sunt cauzate de dorința de a câștiga independență față de sistemul american, deoarece rămâne posibilitatea închiderii sistemului la inițiativa proprietarului acestuia, ceea ce ar putea duce la perturbări grave în funcționarea unor sisteme importante din cadrul statului. În astfel de sisteme civile critice, sistemele duale pereche de 2 sau mai multe sisteme de poziționare sunt de obicei utilizate pentru a crește fiabilitatea și precizia.

Dezavantajele GPS-ului

Următoarele probleme pot apărea la utilizarea sistemului de poziționare globală GPS:

Când coordonatele sunt determinate pentru prima dată, timpul depinde de datele orbitale și de relevanța istoricului stocat în receptor. Cu alte cuvinte, cu cât un dispozitiv a fost oprit mai mult timp, cu atât trebuie să obțină mai multe informații înainte ca o poziție să poată fi determinată. De exemplu, dacă dispozitivul a fost deconectat timp de 2 - 6 ore, va avea nevoie de aproximativ 45 de secunde. Dacă dispozitivul nu a funcționat timp de câteva zile sau când conduceți mai mult de 300 km fără a primi informații, până la 12,5 minute.
Există limitări severe privind vizibilitatea sateliților GPS în medii urbane, iar în tuneluri sau spații închise vizibilitatea nu este deloc posibilă.
Consum mare de energie al receptorului GPS.

Funcții A-GPS

Algoritmii sistemului A-GPS necesită un canal de comunicație cu un server la distanță care furnizează informații receptorului. De obicei, pentru dispozitivele mobile, acest canal este comunicarea celulară. Pentru a face schimb de informații, dispozitivul trebuie să fie situat în aria de acoperire a stației de bază a unui operator de telefonie mobilă și să aibă acces la Internet.

Există două moduri de operare A-GPS:

Modul Basic On-line, în care receptorul primește informații despre orbitele sateliților prin infrastructură și calculează locația pe baza datelor primite de la utilizatori. Acest mod necesită o densitate mare de acoperire din partea operatorului de telefonie mobilă.
Un mod auxiliar Off-line, care accelerează timpul de pornire la rece și la cald a receptorului A-GPS, actualizând almanahul, efemeridele și lista sateliților disponibili. În plus, receptorul GPS primește în mod independent semnalele satelitului și își determină propria locație. Cu toate acestea, unele receptoare A-GPS nu pot funcționa în acest mod.

Beneficiile A-GPS

Printre avantajele A-GPS, este de remarcat achiziția rapidă a locației imediat după pornire și sensibilitatea crescută a recepționării semnalelor slabe în zonele cu probleme (tuneluri, depresiuni, în interior, pe străzile înguste ale orașului, în pădurile dese de foioase).

Dezavantajele A-GPS

A-GPS nu poate funcționa în afara acoperirii celulare. Există receptoare cu un modul A-GPS combinat cu un modul radio GSM, care nu pot porni când modulul radio este oprit. Pentru a porni modulul A-GPS în sine, nu este necesară o rețea GSM. Modulele A-GPS consumă un trafic mic de 5-7 kB la pornire, dar dacă semnalul este pierdut, este necesară resincronizarea, ceea ce poate crește costurile clientului, în special în roaming.