GPS навигация. Основы, принцип работы, обзор карт.
Введение
Спутниковая навигационная система GPS была изначально разработана США для использования в военных целях. Другое известное название системы – «NAVSTAR». Ставшее уже нарицательным название «GPS» является сокращением от Global Positioning System, которое переводится, как Глобальная Навигационная Система. Это название полностью характеризуется предназначение системы – обеспечение навигации на всей территории Земного шара. Не только на суше, но и на море и в воздухе. Используя навигационные сигналы системы GPS, любой пользователь может определить свое текущее местоположение с высокой точностью.
Такая точность, во многом, стала возможной благодаря шагам Американского правительства, которое в 2000 году сделало систему GPS доступной и открытой для гражданских пользователей. Сейчас точность определенияповысилась до 3-10 метров (но следует помнить, что точность определения местоположения напрямую зависит от программного обеспечения, то есть карт).
Растущая зависимость европейской экономики от системы GPS, и, как следствие, от администрации США, вынудила Европу начать разработку собственной навигационной системы – Galilleo. Новая система во многом похожа на систему GPS. В России действует своя система спутниковой Навигации – «Глонасс», но говорить о каких-либо значительных успехах или тем более о конкуренции с Navstar пока не приходится.
Принцип действия GPS
Принцип действия спутниковой GPS навигации основан на определении расстояния от текущего положения до группы спутников.
Соответственно, зная время, за которое сигнал дошел от спутника до GPS приемника и, умножив ее на скорость света, можно определить расстояние.
Стоит отметить, что для точного вычисления расстояния часы GPS приемника и GPS спутника должны быть синхронизированы с высокой точностью. Потому что отличие даже в несколько микросекунд приводят к ошибке в несколько десятков километров, а это в свою очередь вносит погрешность в вычисление позиции.
Но если на GPS спутниках установлены атомные часы, имеющие очень высокую точность и стоимость которых составляет несколько сотен тысяч долларов, то в обычных GPS навигаторах использование таких дорогих источников частоты просто невозможно. В GPS навигаторах используются недорогие кварцевые генераторы, которые имеют существенно меньшую точность. Поэтому для вычисления «уходов» кварца при решении навигационной задачи используются измерения 4-го спутника. Данные которого являются контрольными для более верного определения себя на местности. На схеме точное время обозначено индексом «А».
Источники ошибок
В действительности, на практике все выглядит несколько сложнее, чем в теории. Это объясняется влиянием на GPS измерения различного рода ошибок. Можно выделить три категории ошибок:
ü Ошибки системы
ü Ошибки связанны с распространением навигационного сигнала
ü Ошибки приемной аппаратуры.
Ошибки системы связаны точностью атомных часов спутников и соответствием реальной траектории спутников заданной орбите. Несмотря на то, что в каждом GPS спутнике используются высокоточные атомные часы, они тоже могут содержать ошибки и отклоняться от истинного значения системного эталона времени. Отклонение в 30 нс ведет к ошибке определения расстояния в 10 метров. Поэтому, все отклонения бортовых часов отслеживаются и их значения передаются в составе навигационных сообщений и учитываются GPS приемником в вычислениях позиции.
Листва деревьев, особенно после дождя, существенно ослабляет уровень принимаемого GPS приемником навигационного сигнала
Чаще погрешности определения на местности связаны с отражением навигационного сигнала от близкорасположенных объектов – зданий, металлических конструкций, деревьев и т.п.
Для того, чтобы устройство поймало сигналы со спутников, его необходимо расположить под открытым небом. Стоит ли говорить, что на подземных станциях метро, в тоннелях, подвальных помещениях GPS работать не будет.
«Новое чудо» или «все гениальное – просто»
AGPS.
На рынке появились мобильные телефоны, работающие с AGPS (Assisted Global Positioning System), системой определения местоположения с внешней поддержкой.
AGPS – это новая система определения местоположения или географических координат абонента сотовой сети, которая существенно отличается от привычной многим GPS по принципу работы, но базируется на действующей сети GPS. Система AGPS утверждена как стандарт для сотовых сетей связи комиссией 3GPP (3-rd Generation Partnership Project). AGPS обеспечивает высокую точность позиционирования объекта и работает не только на открытом пространстве, но и в закрытых помещениях – в машинах, квартирах и гаражах.
То есть, по сути, везде, гле ловит сеть мобильный телефон
Точность позиционирования: в закрытых помещениях – до 50 м, на открытом пространстве – до 15 м.
В системе используются 24 спутника, задействованные в глобальной сети GPS (Global Positioning System). AGPS может быть реализована только в сотовых сетях и только на базе специальных мобильных терминалов. При этом тип сотовой сети роли не играет, но требуется, чтобы ее оператор имел возможность определения местоположения абонента с точностью как минимум до соты/сектора.
Сегодня система AGPS в телефонах, как правило, имеет два режима работы:
- режим постоянного слежения, когда AGPS активна, и абонент в любой момент может контролировать свое местонахождение или работать в одном из приложений – спутниковый приемник в этом режиме работает постоянно;
- режим экстренного вызова, когда положение абонента определяется только в момент обращения в службу спасения Е911 (в США) или Е112 (в России и Европе).
В чем отличие AGPS от GPS
AGPS имеет несколько важных отличий от GPS, которыми объясняются все преимущества новой системы. Главных преимуществ – два:
· увеличенное быстродействие
· повышенная чувствительность
Увеличение быстродействия в AGPS объясняется тем, что чип-микросхема, на которой реализована система, содержит 16 тыс приемников, ведущих параллельную обработку радиосигналов. Да и алгоритм определения местоположения упрощается – входные данные о спутниках уже получены с сервера, в отличии от GPS навигации. Высокая чувствительность позволяет принимать чрезвычайно слабые сигналы со спутников и определять местоположение абонентов в любых закрытых помещениях: в подвалах, туннелях, квартирах, гаражах и пр. Следовательно, почти везде, где обычная GPS не работает, AGPS работать будет.
Однако российские сотовые операторы "большой тройки"– МТС, "Вымпелком" ("Билайн") и "Мегафон"– пока не собираются включать поддержку AGPS в своих сетях. Представители этих компаний ссылаются на то, что сегодня в продаже слишком мало AGPS-терминалов.
Навител Навигатор
А вот программа Навител Навигатор (речь пойдет о версии 3.2) использует очень подробные векторные карты городов и областей России. Детализация карт способна удивить – номера домов, станции метро и другая информация окажется полезной как в городе, так и в туристическом походе. Перечень доступных на сегодняшний день карт весьма обширен и включает в себя обзорную карту России (масштаб 1:1000000), Москву, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Новосибирск, Курган (все с областями), Самару, Челябинск, Нижний Новгород и ряд других крупных городов. Постоянно выходят новые карты, но самое главное, необходимую карту можно самостоятельно создать на настольном компьютере в программе GPSMapEdit. В программе реализовано автоматическое переключение между картами, быстрое масштабирование и прокрутка карт, карту можно располагать как по направлению движения, так и всегда на север. С целью максимальной загрузки рабочего пространства доступен полноэкранный режим (используются) всплывающие меню и подсказки), есть панорамный режим отображения карты (2,5 D). Возможности Навител Навигатор 3.1 мы бы охарактеризовали как полные. Программа отображает текущее местоположение, может голосом подсказывать водителю, когда и куда необходимо повернуть на автоматически проложенном маршруте, предсказать время прибытия в точку назначения, сообщить актуальную скорость движения. К тому же есть ряд приятных особенностей. Во-первых, программой можно управлять без стилуса (большие кнопки «под палец» на сенсорном экране). Во-вторых, в программу встроен модуль СМИЛИНК, который позволяет оперативно загружать информацию об оперативной дорожной обстановке (пробки, заторы). Удобно выполнены масштабирование карты при проезде дорожных развязок и притягивание отображаемого местоположения к ближайшей дороге (Lock-on-Road) – все выполняется автоматически. Есть даже такие мелочи, как выбор skin-файла или голосового пакета, позволяющие подстроить возможности программы под свои предпочтения.
Программа абсолютно не критична по отношению к коммуникатору, на котором ей предстоит работать. Поддерживаются все версии ОС Windows Mobile и дисплеи с различными разрешениями (до VGA). Пожалуй, это единственная из программ которая «нормально» чувствует себя (ничего не обрезано, все помещается) на квадратном дисплее 240х240 пикселей. Потребность в оперативной памяти составляет от 1 до 10 МБ и зависит от загруженной карты.
Навител Навигатор
- Лучшая детализация и точность карт городов России, с номерами домов
- Интеллектуальная система голосовых подсказок
- Обновление карт не реже чем раз в месяц.
- Автоматический выбор часового пояса и синхронизация времени со спутником
- Возможность записи треков и их импорт/экспорт.
- Экспорт/импорт маршрутов.
- Прокладка маршрута к заданной точке с предсказанием времени прибытия.
- Голосовое сопровождение маршрута.
- Русскоязычный интерфейс.
- Возможность автоматического включения/отключения BlueTooth при соединении с GPS.
Автоспутник
- автоматическая настройка GPS-приемника
- новые карты Москвы, Санкт-Петербурга и других городов России на основе точной и подробной карты «Tele Atlas Россия».
- оперативное обновление карт.
- значительное расширение адресной базы.
- точные адреса: дома, корпуса и строения в Москве и Санкт-Петербурге; адреса с точностью до номера дома в других городах.
- голосовое сопровождение (мужской или женский голос на выбор).
- построение маршрута (оптимального, самого короткого или только по основным магистралям) с учетом пробок.
- 3D-панорама и ночной режим.
- управление одним пальцем, гибкие настройки. Для пользователей Pocket GPS Pro при покупке «Автоспутника» предусмотрена существенная скидка.
Минусы: Значительных минусов не обнаружено.
IGO
- Поддержка разрешения VGA.
- Легкое управление во время езды.
- Оптимизированный для работы без стилуса интерфейс.
- Многоточечное планирование маршрута.
- Интерактивный просмотр карты в 2D и 3D режиме.
- 3 вида расчета маршрута:
Быстрый - минимум населенных пунктов, светофоров. Может быть по километражу дальний, но быстрый по времени.
Короткий - рассчитывается, как самый кратчайший меж двух точек.
Экономный - среднее меж двумя первыми. - Интеллектуальный режим день-ночь.
- Прокладка маршрута и сопровождение по нему с голосовыми подсказками (выбор голоса).
- Возможность добавления своих точек POI (фавориты).
- Поддержка радаров разных типов, с учетом скорости и направления движения.
- Полная русификация и русские голосовые подсказки.
Минусы:
- Несколько запутанный интерфейс.
- Не самая актуальная карта.
MioMap – навигационная система, оптимизированная для использования в автомобиле. Она обеспечивает подробную навигацию для маршрутов с одной точкой и несколькими точками с помощью настраиваемых параметров маршрута.
TomTom NAVIGATOR
TomTom NAVIGATOR 6 - идеальное решение для пользователей, которые хотят использовать карманный компьютер и навигационную систему в одном устройстве, не заботясь при этом о внешнем виде интерфейса системы.
Вместо заключения
Беспроводные интерфейсы. Основные беспроводные интерфейсы, встречающиеся в коммуникаторах – Bluetooth и Wi-Fi. Про Bluetooth можно рассказать, что стандартная скорость передачи данных – порядка 700 Кб/с. Интерфейс работает на частоте 2,4 Ггц. Если в устройстве заявлена поддержка EDR (Enhanced Data Rate), то максимальная скорость передачи данных может достигать 3 Мб/с. Стандартная дальность действия Bluetooth, встроенного в коммуникатор – 10 м. Разумеется, реальная скорость и дальность действия зависит от конкретных условий эксплуатации. Про Wi-Fi можно рассказать, что этот беспроводной интерфейс также работает на частоте 2,4 ГГц, недалеко от Bluetooth. Существует несколько разновидностей Wi-Fi, в коммуникаторах чаще всего мы увидим 2 из них: 802.11b и 802.11g. 802.11b – максимальная скорость 11 Мб/с, 802.11g – максимальная скорость 54 Мб/с. В отличие от Bluetooth, ориентированного на использование в режиме точка-точка (подключение гарнитуры, передача файла на другое устройство, подключение к ПК и т.д.), Wi-Fi – технология, больше направленная на использование в сети. Своеобразная замена кабеля с неплохой скоростью передачи данных. Как правило, Wi-Fi в коммуникаторе используется для подключения к беспроводным точкам доступа. Доступ бывает платный или бесплатный. Наиболее известный провайдер услуг Internet через Wi-Fi – Golden Telecom (Вымпелком). Можно организовать сеть на основе Wi-Fi даже в домашних условиях. Важно отметить, что для работы Wi-Fi не обязательно быть подключенным к сети оператора сотовой связи. Т.е. пользоваться Wi-Fi, также как и GPS, можно вообще без Sim-карты.
Холодная перезагрузка
Soft Reset
КПК/коммуникатор – сложное цифровое, компьютерное устройство. И также как большой компьютер время от времени может зависать, глючить. Программные «глюки» также возможны при установке большого количества программ неизвестных изготовителей. При зависании необходимо выполнить простую операцию – перезагрузка устройства (так называемая «мягкая перезагрузка» или «холодная перезагрузка»). Она выполняется нажатием пера или любого другого острого предмета в соотв. отверстие сбоку (снизу) корпуса устройства (например, см. рисунок)
При такой перезагрузке устройство просто перезапускается, данные и установленные программы при этом не теряются.
Есть также «жесткая перезагрузка», которая приводит к очистке оперативной памяти – все данные и программы теряются, устройство переходит в состояние, которое было после его покупки. О том, как сделать такую перезагрузку – см. соотв. руководства к устройствам.
«Горячая» перезагрузка
"Хард ресет" или "Жесткая перезагрузка". Процедура, возвращающая КПК к заводским настройкам. При этом происходит потеря всех пользовательских настроек. После жесткой перезагрузки требуется повторная установка всех программ.
Внимание: Хард-ресет - необратимая процедура! Вы не сможете восстановить исходное состояние КПК до хард-ресета. Все данные пользователя будут утеряны.
| Преимущества Windows Mobile | Windows Mobile 5.0 | Windows Mobile 6 | Windows Mobile 6.1 | |||||||||||||||||||||
| Программные преимущества Многолетний опыт Microsoft Множество сторонних программ Привычный интерфейс Совместимость Легкая навигация Кастомизация Аппаратные преимущества Процессоры до 1 ГГц Встроенная память до 16 Гб Большой выбор моделей GPS-навигация | · Данные сохраняются при сильно разряженной батарее
· Улучшен внешний вид
· Улучшенный Office Mobile
· Улучшенный IE Mobile
· PowerPoint Mobile
· Навигация одной рукой
· Поддержка Push-mail
| · Предустановленный Microsoft Office в смартфонах Важно! В смартфонах нельзя создавать оболочку файлов, можно только просматривать и редактировать. · Поддержка HTML в письмах Рабочие гиперссылки, форматированный текст, картинки в теле письма – все как в компьютере · Улучшенный поиск Возможность быстро выводить на экран все звонки, связанные с абонентом, из истории звонков или из контактов · MP3, WMA на любое событие Поддержка назначения MP3/WMA-мелодий на любые события. · Шифрование карты памяти Возможность прочесть информацию на карте памяти только на одном конкретном устройстве либо через ActiveSync · Сервисы Live Обмен текстовыми сообщениями, файлами, голосовыми заметками, перемещение только что полученных фотографий в блог | · Центр «Приступая к работе» Помощник в базовом функционале работы с системой. Выполнена утилита в форме набора HTML-страниц с гиперссылками на те или иные пункты меню. · Расположение SMS в виде чата В папке сообщений видны имена контактов, с которыми идет переписка. · Обзор страницы Возможность просмотра страницы в Internet Explorer на экране устройства во всю ширину (происходит сжатие до мелких размеров). · Microsoft System Center Mobile Device Manager 2008 Корпоративное решение. Позволяет системному администратору удаленно изменять информацию на устройстве, а также удаленно защищать информацию. |
ВОПРОСЫ ПО КОММУНИКАТОРАМ И СМАРТФОНАМ
Коммуникаторы (теория)
1. Что происходит при мягкой перезагрузке устройства (Soft Reset)
2. Что происходит при жесткой перезагрузке устройства (Hard Reset)
3. Что означает аббревиатура CPU на описании к устройству?
4. Что означает аббревиатура RAM на описании к устройству?
5. Что означает аббревиатура ROM на описании к устройству?
6. Исходя из информации, данной на это ценнике, оперативная память устройства составляет:
7. Имеет ли версия ОС WM 6 предустановленный набор программ Office Mobile?
8. Клавиша с флажком Windows на коммуникаторах и смарфтонах позволяет…
9. Какая из перечисленных типов памяти относится к оперативной?
10. Разрешение VGA дисплея составляет:
11. Разрешение QVGA дисплея составляет:
12. Сколько цветов способна отображать OS Windows Mobile?
13. Программа ActiveSync позволяет:
14. Файлы *.cab…
15. Файлы *.exe…
16. Какая компания взимает ежемесячную абонентскую плату за пользование услугами GPS?
17. Возможен ли запуск и работа навигационной программы Navitel Навигатор (в режиме карты) на коммуникаторе без включенного модуля GPS?
18. Какое минимальное количество спутников необходимо для точного позиционирования на местности?
19. Что идет в комплекте ПО "Navitel" OEM
20. Какие офисные документы можно просматривать и редактировать на OS WM 6?
Коммуникаторы (практика). Модели для изучения:
Glofiish: X610, X650, X900, M800
HTC: Touch Dual, Touch (3450, 3452), MAX 4G, Touch Diamond
Samsung: i900 (WiTu), i740
RoverPC: X7, S6, G6, Q7, N7
Sony-Ericsson: Xperia X1
Palm: Treo 500
ASUS: P750
Если у Вас возникают вопросы, пожалуйста, звоните тренерам Учебного Центра:
Бычков Андрей (964) 583-57-66
Полякова Любовь (964) 583-56-36
