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

Многих желающих приобрести GPS навигатор пугает мнимая сложность прибора. Я попытаюсь показать, что все довольно просто и даже не русифицированный прибор очень легок в эксплуатации. Принцип его работы достаточно понятен: получая сигналы от спутников (минимум трех), он рассчитывает географические координаты вашего местоположения на поверхности Земли. Все остальное — это производные от этой основной функции, т.е. — запоминание точек (местоположений), запись траектории движения (пройденный путь), создание маршрутов (движение по сохраненным в памяти точкам). Также аппарат может иметь разные дополнительные утилиты — время восхода и захода солнца и луны в любой точке земного шара, расчет средней скорости движения за определенный промежуток времени и многое другое. Исходя из базовых функций (сигнал от спутников, навигация по определенным точкам, местоположение на карте и дополнительная информация) строится и интерфейс прибора.

Все ручные приборы имеют общую схему вывода информации — т.н. страницы. Обычно этих страниц четыре:

Страница «Информация о спутниках»

Рисунок слева показывает, что опознанные спутники отсутствуют, и текущие координаты не определены; на центральном рисунке изображен процесс сканирования и на правом — конечная картина после фиксации необходимого количества спутников, определения действующей в данной местности системы позиционирования (GPS или WAAS) и трехмерных координат.

Страница «Навигация»

На этой странице находится схематическое изображение лимба компаса, стрелки которого показывают не только направление движения, но и направление к выбранной путевой точке. Когда выбран режим следования к путевой точке, навигационный экран выглядит как на рисунке, приведенном ниже.

Страница «Карта»

На этом экране ваш курс и маршрут отображается на фоне упрощенной карты местности, на которой вы в настоящее время находитесь. По умолчанию северное направление находится всегда в верхней части экрана (значения по умолчанию могут быть изменены, например верх экрана будет направлением вашего движения). Если вы следуете к заданной путевой точке, на карте также отобразится ваше начальное, текущее, конечное положение и линия курса вдоль которой вы следуете.

Мерцающий указатель в центре экрана указывает ваши текущие координаты и направлен в сторону конечной путевой точки. Пройденный маршрут изображается сплошной линией. Выбранный масштаб карты вы можете видеть в нижней левой части экрана. Например, масштаб 4000 миль означает, что расстояние между правой и левой границами карты равно 4000 миль. Клавишами ZIN и ZOUT можно управлять масштабированием. Диапазон изменения масштаба составляет 0.05 — 4000 миль. Все аппараты имеют метрическую систему и вместо расстояния и масштаба в милях, можно установить километры или, для использования на море, морские мили.

Если прибор не предполагает использование топографических карт, то на экране вместо карты будет просто чистая поверхность, на которой будут видны ваше местоположение и все сохраненные вами путевые точки, маршруты и треки (пройденный путь). Т. е. вы все равно легко сможете ориентироваться на местности, отмечая ориентиры по ходу своего движения.

Страница «Позиционирование»

Эта страница отображает детальную информацию о текущем положении курсора. Здесь вы можете определить свою широту, долготу, высоту над уровнем моря, время движения, скорость и прочие полезные данные.

Как видно из вышеизложенного, прибор сконструирован достаточно понятно даже для начинающего пользователя. В любом случае, как и с другими электронными приборами необходимо время для детального ознакомления с их возможностями. Очень полезно также внимательно читать инструкцию. Как показывает практика, большинство пользователей инструкцию практически не читают и, в случае возникновения проблем обращаются к продавцу, в то время как проблемы и не существует, есть просто недостаточная ознакомленность с прибором.

Глава 8. Точность системы слежения

При обычном использовании системы слежения ни абонент, ни оператор не видят координат наблюдаемого объекта в числовом представлении. Все, что доступно человеку, сидящему в диспетчерском центре — это положение значка относительно объектов электронной карты. Плюс — некоторые данные о попадании мобильного терминала в определенные зоны.

Как следствие — недостаточно сказать, что точность системы составляет, скажем, 50 метров. Это не даст никакой полезной информации пользователю, но будет благодатной почвой для спекуляций при сравнении систем.

Численно — и то, довольно условно — может быть выражена только точность работы GPS компонента. Почему условно? Надо четко понимать, что эта величина — вероятностная. То есть, если мы возьмем круг радиусом 100 метров, GPS приемник и встанем в центр круга, то одно из тысячи измерений, сделанных приемником, даст координаты вне этого круга. Как распределятся остальные точки? Большинство их попадет в 40-метровый круг. Шанс получить координаты, которые не впишутся в зону с диаметром 300 метров в нормальных условиях, пренебрежимо мал.

В математике для выражения вероятностных величин существуют определенные понятия. К сожалению, в рекламе и в законодательстве используются не они, а гораздо более туманные формулировки. То есть, заявляемая точность в 30 метров не даст вам никакого представления о том, сколько из 1000 измерений уложатся в 30-ти метровый круг.

Российское законодательство вынуждает производителей специально «загрублять» точность местоопределения приемников GPS. Работа с незагрубленным оборудованием может осуществляться только при наличии специальной лицензии. Поэтому, приобретая оборудование для системы слежения, необходимо, чтобы у продавца были все требуемые сертификаты на него. Число «100 м» приведенное в руководстве пользователя, может трактоваться по-разному и вовсе не означает, что точность аппаратуры соответствует законам РФ.

Лабораторные условия это одно, но на практике вмешиваются еще несколько факторов. Если бы GPS навигатор мог принимать сигнал со всех спутников системы, что взошли над горизонтом — все было бы просто, выбираем из них те 4, у которых сигнал помощнее и расположение (геометрия созвездия) оптимальнее и местоопределяемся.

В реальной ситуации «поле зрения» приемника ограничивают деревья, здания, крыша автомобиля — выберите нужное по ситуации. И из 8-12 остаются видимыми в лучшем случае 3-6 спутников. Соответственно, уровень принимаемых сигналов не лучший, геометрия созвездия тоже и точность падает. Насколько? Иногда — незначительно, иногда — в разы.

Правда, технический прогресс здесь налицо: некоторые экземпляры современных приемников уже способны работать в помещениях (возле окон), что еще три года назад казалось просто невозможным.

Второй компонентой аккуратности отображения положения мобильного объекта является электрона карта. Тут все еще сложнее, так как поставщики карт скромничают, приводя технические параметры своей продукции. Да и немудрено: на серьезной карте количество объектов измеряется десятками, а то и сотнями тысяч. Проверить каждый из них физически невозможно, приходится, в общем, доверять исходным материалам. Карта привязывается по нескольким десятка точек.

Для применения в системе слежения можно считать достаточной карту, координаты объектов которой отклоняются от реальных не более 5-10 метров. В противном случае очень высок шанс увидеть, как автомобиль едет по крышам домов.

Все это следует учитывать, определяя параметры контролируемой зоны. Если проверка попадания в заданную область производится на контроллере и исходные данные вводятся в числовом виде, то минимальный радиус должен составлять 20 метров, а рекомендуемый — 50. Если же зона указывается на изображении карты, то радиус уже должен равняться 50-100 метрам и более.

Конечно, все вышесказанное относится исключительно к системам общего применения. Существуют высокоточные системы, использующие специальные средства навигации, обеспечивающие точность 0.5-1.5 метра. Тут уже становится возможным прецизионный контроль за взаимным расположением различных объектов. Соответственно, существенно более строгими становятся требования к электронной карте.

Какую аппаратуру использовать?

На текущий момент выделилось два крупных класса оборудования: носимые аппараты и автомобильные модули.

Четкой границы в применении между ними нет. Если говорить точнее, то, конечно, таскать с собой автомобильный контроллер (да еще и аккумулятор к нему) никто не станет, но поставить на приборную доску носимый аппарат вполне можно (более того, так часто и делают, поскольку этот класс приборов дешевле), тем более что все они предусматривают подключение внешних антенн.