Система состоит из 24 орбитальных спутников, которые находятся на высоте около 20 тыс. километров, которые беспрерывно передают на Землю навигационные сигналы. Сигналы содержат «псевдослучайный код» ( PRN ), данные эфемерид и альманаха спутников. Навигационная аппаратура пользователя, принимает эти сигналы и декодируя переданную информацию, вычисляет координаты спутников и время распространения сигнала от спутника до текущего положения. Измерения по 4-спутникам, позволяют определить «свои» точные координаты и значение времени

Это система, позволяющая с точностью не хуже 100 м определить местоположение объекта, т.е. определить его широту, долготу и высоту над уровнем моря, а также направление и скорость его движения. Кроме того, с помощью GPS можно определить время с точностью до 1 наносекунды.

Из чего состоит GPS?

GPS состоит из совокупности определенного количества искусственных спутников Земли (спутниковой системы NAVSTAR - американская система) и наземных станций слежения, объединенных в общую сеть. В качестве абонентского оборудования служат индивидуальные GPS-приемники, способные принимать сигналы со спутников и по принятой информации вычислять свое местоположение.

Что представляет собой спутниковая система NAVSTAR?

В состав спутниковой системы NAVSTAR входят 24 ИСЗ, находящихся на 6 различных круговых орбитах, которые расположены под углом 60o друг к другу. Период обращения одного спутника - 12 часов. Вес каждого спутника около 700-900 кг, размер более 5 м, включая солнечные батареи. На борту каждого спутника установлены атомные часы, вычислительно кодирующее устройство и передатчик мощностью 50 Вт, излучающий на частоте 1575.42 МГц.

Рождением NAVSTAR можно считать февраль 1978 года, когда на орбиту был выведен первый спутник системы. Средний срок службы одного спутника приблизительно 10 лет, поэтому в программу входит постоянное производство и выведение на орбиту новых спутников, на смену использовавшим свой ресурс.

Стоимость постройки и запуска 24 спутников - 12 миллиардов долларов.

Подробно

Global Positioning System (GPS) – это спутниковая навигационная система, состоящая из работающих в единой сети 24 спутников, находящихся на 6 орбитах высотой около 17 000 км над поверхностью Земли. Спутники постоянно движутся со скоростью около 3 км/сек, совершая два полных оборота вокруг планеты менее, чем за 24 часа.

Спутниковая система GPS известна также под другим названием – NAVSTAR. Очевидно, рассказ о GPS был бы неполным без сведений о самих спутниках.

Первый GPS-спутник был запущен в феврале 1978 г.

Каждый спутник весит более 900 кг и имеет размер около 5 м (с раскрытыми солнечными батареями).

Мощность радиопередатчика – не более 50 ватт.

Каждый спутник передает сигналы на 3-х частотах. Гражданские GPS-приемники используют частоту "L1", равную 1575.42 МГц.

Каждый спутник расчитан на работу примерно в течение 10 лет. Новые спутники изготавливаются и запускаются на орбиту по мере необходимости.

Орбиты спутников располагаются примерно между 60 градусами северной и южной широты. Этим достигается то, что сигнал от хотя бы от некоторых спутников может приниматься повсеместно в любое время. Даже на полюсах можно "увидеть" спутники – правда, они не будут пролетать прямо над головой. Это, конечно, повлияет на геометрию и , следовательно, на точность – но лишь немного.

Одним из важнейших преимуществ GPS перед существовавшими ранее наземными системами является всепогодность. Независимо от того, для каких целей Вы используете навигацию, GPS-приемник готов показать Ваше местоположение - и именно тогда, когда вам это надо.

Какую же информацию передает GPS-спутник? Его сигнал содержит т.н. "псевдослучайный код" (PRN - pseudo-random code), эфимерис (ephimeris) и альманах (almanach). Псевдослучайный код служит для идентификации передающего спутника. Все они пронумерованы от 1 до 32 и этот номер показывается на экране GPS-приемника во время его работы. Почему же количество PRN-номеров больше, чем число спутников (24)? Это облегчает обслуживание GPS-сети: новый спутник может быть запущен, проверен и ивведен в эксплуатацию еще до того, как старый выйдет из строя. Такому спутнику просто будет присвоен новый номер (от 1 до 32).

Данные эфимериса, постоянно передаваемые каждым спутником, содержат такую важную информацию, как состояние спутника (рабочее или нерабочее), текущая дата и время. Без этого Ваш GPS-приемник не знал бы, в частности, какой сегодня день и сколько сейчас времени. Помимо этого, как мы увидим далее, эта часть сигнала крайне важна для определения местоположения.

Данные альманаха говорят о том, где в течение дня должны находиться все GPS-спутники. Каждый из них передает альманах, содержащий параметры своей орбиты, а также всех других спутников системы.

Пожалуй теперь картина того, как работает GPS, должна становиться для Вас немного яснее. Каждяй спутник передает сигнал, который, образно говоря, означает следующее: "Я – спутник № Х, сейчас мое положение Y, это сообщение было послано во время Z". Конечно, это – сильное упрощение, но поможет понять идею.

Ваш GPS-приемник получает это сообщение и запоминает эфимерис и альманах для дальнейшего использования. Эта же информация используется для установки или коррекции часов приемника. Итак, для определения местоположения GPS-приемник сравнивает время отправки сигнала со спутника со временем его получения на Земле. Эта разница во времени говорит приемнику о расстоянии до конкретного спутника. Если добавить к этому информацию о расстоянии, измеренном до нескольких других спутников, то можно триангулировать свое местоположение. Это в точности то, что делает GPS-приемник. Имея сигналы от минимум трех спутников, он может определить широту и долготу – это называется двумерной фиксацией. Если же спутников четыре или более, то GPS-приемник может определить положение в 3-х мерном пространстве, т.е. указать широту, долготу и высоту. Постоянно отслеживая Ваше местоположение в течении некоторого времени, приемник также может расчитать скорость и направление Вашего движения (имеется ввиду т.н. "наземная скорость" и "наземный курс").

Это были хорошие новости, теперь – плохие! Что же заставляет GPS-приемник работать хуже своих предельных возможностей? Существует несколько факторов, вносящих ошибку в определение местоположения, не позволяющих получить наилучшую точность. Первым и наиболее существенным из них является т.н. "избирательный доступ" (SA – Selective Availability). SA – это преднамеренное уменьшение точности гражданских GPS-навигаторов, осуществляемое Министерством обороны США. SA приводит к уменьшению точности максимум до 100 метров (SA был отключен в мае 2000 года).

Почему существует SA? Первоначально GPS была разработана и создана для военных целей. По мере ее внедрения стало ясно, что она может успешно применяться и для ряда гражданских задач. В начале 80-х годов в своей президентской речи Рональд Рейган заявил, что GPS будет доступна каждому – с тем только исключением, что наилучшая точность будет оставлена для военных. С этого времени начался регулярный запуск спутников с возможностью SA. Сегодня все существующие GPS-спутники имеют возможность и применяют на практике SA. Рациональное зерно в SA – не дать военному противнику или террористическим организациям использовать макимальную точность GPS.

Другим фактором, влияющим на точность GPS является геометрия спутников. Простыми словами, понятие "геометрия спутников" означает то, как они расположены относительно друг друга и GPS-приемника. Если, например, приемник "видит" четыре спутника и все четыре расположены в северном и западном направлениях, то спутниковая геометрия скорее плохая. Причем вплоть до того, что приемник вообще не сможет определить местоположение. Почему? Потому что все расстояния, измеренные до спутников, будут лежать в одном глобальном направлении. Это означает, что триангуляция будет плохой и что область пересечения построенных прямых будет довольно большой (т.е. область вероятного положения будет занимать значительное пространство и точно указать координаты невозможно). В этом случае, даже если приемник выдает некоторые значения координат, их точность не будет достаточно хороша (возможно, 100 – 150 м).

Если же эти четыре спутника будут находиться в разных направлениях, то точность значительно возрастет. Предположим, что они расположены равномерно по сторонам горизонта – на севере, востоке, юге и западе. Тогда, очевидно, геометрия будет очень хорошей. Область, определяемая пересечением соответствующих прямых будет невелика и мы можем быть уверены в правильности расчитанного местоположения. В таком случае, даже если принять во внимание действие SA, точность может быть не хуже 30 м.

Геометрия спутников становится особенно важной при использовании GPS-приемника в автомобиле, среди высоких зданий, в горах или в глубоких ущельях. Если сигналы от некоторых спутников оказываются экранированы, то точность определения местоположения будет зависеть от оставшихся "видимыми" спутников (а от их количества – возможность провести расчеты вообще). Чем большая часть неба заслонена искусственными или естественными предметами, тем более сложно определить положение. Хорошие модели GPS-приемников показывают не только сколько спутников находятся в зоне видимости, но и где они расположены на небе (направление и высоту над горизонтом) для того, чтобы Вы могли определить, не экранируется ли сигнал от данного спутника.

Другим источником ошибок является переотражение спутникового сигнала от различных объектов. (В быту мы встречаемся с эти явлением в виде появления раздвоенного изображения на экране телевизора.) В случае GPS переотражение возникает при взаимодействии сигнала со зданиями или рельефом местности до того, как он достигнет приемной антенны. Такому сигналу требуется больше времени для достижения приемника, чем прямому. Это увеличение времени заставляет приемник считать, что спутник находится на большем расстоянии, чем на самом деле и это увеличивает ошибку при определении положения. Такие переотражения, если происходят, то могут добавить около 5 м в общую ошибку.

Существуют ли другие источники погрешностей? Конечно. Например, задержка прохождения сигнала из-за различныз атмосферных феноменов. Или ошибка хода часов приемника. Однако GPS-приборы спроектированы так, чтобы, по возможности, компенсировать их и, надо сказать, они справляются с этой задачей вполне успешно. Однако, небольшие искажения все же возможны. Для тех, кто интересуется, можно заметить, что задержка прохождения сигнала означает уменьшение скорости распространения радиоволн при прохождении ионосферы и тропосферы Земли. В космосе радиосигналы распространяются со скоростью света, однако при попадании их в ионизированные слои атмосферы Земли они существенно замедляются.

Насколько же точна GPS на практике? Обычные гражданские GPS-приемники обеспечивают точность от 20 до 70 м в зависимости от действующего на данный момент SA, количества видимых спутников и их геометрии. Более сложные и дорогие приборы, стоящие несколько тысяч долларов, могут обеспечить точность до нескольких сантиметров, используя не оду, а несколько радиочастот. Однако точность даже обычных гражданских GPS-приемников может быть увеличена до 4 м и более ( в ряде случаев – до 1 м) с помощью т.н. дифференциальной GPS (DGPS). DGPS использует дополнительный, фиксированный в одной точке GPS-приемник для определения корекции спутниковых сигналов. Как же величина необходимой коррекции сообщается Вашему GPS-приемнику? В настоящее время в мире существует несколько бесплатных и платных служб такого рода. Так, например, Береговая охрана США и Инженерный корпус Армии США передают GPS-коррекции через морские радио-буи. Они работают в диапазоне 283.5 – 325.0 кГц и пользоваться ими можно бесплатно. Вашими единственными расходами, если Вы захотите пользоваться услугами этих служб, будет приобретение DGPS-приемника. Этот приемник подключается к Вашему GPS-навигатору с помошью 3-х проводного кабеля, по которому поправка передается в обычном последовательном виде в формате, называемом RTCM SC-104.

Платные DGPS-службы работают в УКВ-диапазоне или осуществляют вещание через спутники. Естественно, и в этих случаях Вам понадобится специальный DGPS-приемник для приема поправок и передачи их на GPS-навигатор. Цена зависит от требуемой точности.

Какой же GPS-премник будет для Вас наилучшим? Вот он, главный вопрос, не так ли? И, конечно, самый сложный, т.к. на ответ влияют много различных факторов.

Как предполагается его использовать? Ведь самое трудное - это найти прибор, подходящий для Ваших конкретных задач. Если Вам нужен приемник для установки в приборную панель планера, то ручной навигатор для отдыха на воде не будет представлять никакого интереса. Для того, чтобы сузить диапазон поиска, Вам надо внимательно посмотреть, какие приборы выпускаются для Ваших специфических задач.

После этого в некоторых случаях Вы все еще можете иметь достаточно широкий выбор моделей. Например, если Вы предпочитаете пеший туризм или охоту, то Вам подойдет прибор в герметичном исполнении – впрочем с тем же успехом, что и портативная модель, предназначенная для яхтсменов или летчиков-любителей. В такой ситуации Вам придется более подробно изучить их специфические особенности. Если Вы не собираетесь пилотировать самолет, то вся дополнительная информация об аэропортах мира, хранящаяся в памяти ручных авиационных GPS-приемников, не будет оправдывать разницы в цене. Морские навигаторы со сменными картриджами, хранящими точные данные о навигационных знаках и глубинах, также не очень Вам помогут (если Вы, конечно, не захотите испольхзовать его также на Вашей яхте).

Каков ценовой диапазон? Как только Вы определили небольшой перечень подходящих приборов, Вам все еще предстоит определиться с приемлемой ценой. Внимательно изучите каждую модель и постарайтесь понять, что имеют более дорогие модели, чего нет в более дешевых? Нужны ли Вам дополнительные функции или принадлежности, присущие более дорогим моделям, или дешевой вполне достаточно для выполнения задачи?

Какая модель Вам больше нравится? Выбор правильного навигатора – это на две трети рациональные рассуждения, и на одну треть – просто чувство. Если логика подсказывает Вам остановиться на двух или трех моделях, попробуйте поработать с каждой из них. Иногда разница в удобстве эксплуатации может показаться очень большой. Один из приборов Вам может представиться понятным и удобным, а другой – черезчур сложным в использовании. Выбирайте тот GPS-приемник, который Вам больше нравится! Больше шансов, что Вы по-прежнему будете довольны своим выбором и через месяц, и через год!

Кто же и как использует GPS? Вообще говоря, GPS может найти применение везде, кроме мест, где нельзя принимать спутниковые сигналы, т.е. в зданиях, под землей, под водой и т.п. В авиации наиболее распространено применение GPS в качестве навигационного на коммерческих и любительских самолетах. На море GPS обычно также используется рыбаками и любителями отдыха на море в качестве навигационного прибора. Наземное применение GPS очень разнообразно.

Достаточно интересным является использование GPS многими учеными и исследователями в качестве источника точного времени. Действительно, как уже говорилось выше, определение времени прохождения радиосигнала лежит в основе самой идеи GPS. С этой целью внутренние часы приемника постоянно синхронизируются с прецизионными атомными часами, установленными на спутниках. Это позволяет обеспечить точность измерения времени от микро- до наносекунд. Поэтому при проведении научных экспериментов становится возможным повсеместно иметь абсолютныо точные отметки времени. Нельзя, конечно забывать, что и информация о положении в ряде экспериментов тоже может представлять интерес.

Важное место занимает GPS в работе спасательных служб. GPS позволяет существенно сократить затраты, связанные с поисковыми работами и значительно сократить время проведения спасательных операций. Используемые этими службами GPS-приемники стоят около 3 000 $ и обеспечивают точность до 1 м. Существуют и еще более дорогие модели, обеспечивающие точность до нескольких сантиметров !

Цели, для которых GPS используется любителями отдыха на природе, так же разнообразны, как и виды такого отдыха. Сегодня GPS становится черезвычайно популярным среди любителей пешего, горного, водного и лыжного туризма, охотников, рыболовов, велосипедистов и еще многих других. Любой, кому нужно знать, где он находится и откуда пришел, как ему добраться до нужного места, с какой скоростью он движется и когда доберется до цели – может легко пользоваться преимуществами, предоставляемыми GPS.

GPS системы стали стандартным оборудованием автомобилей. Некоторые базовые системы, как, например, вызов техпомощи и полиции на место аварии, уже начали внедряться (водитель нажал кнопку, GPS-приемник определил координаты и передал их вместе с сигналом вызова на диспетчерский центр и – выездная бригада уже знает, куда ехать). Внедряются также и другие системы, которые отображают на экране Ваше положение и помогают прокладывать маршрут через лабиринты улиц и дорог. Для контроля передвижения спецавтомобилей (например, инкассаторских) и для борьбы с угонами начали использоваться системы, постоянно отслеживающие положение движущегося объекта на карте местности.

Подробнее тут

Какую информацию спутники передают на Землю ?

Каждую миллисекунду спутники передают на Землю:

свой статус (сообщение об исправности или неисправности);

текущую дату;

текущее время;

данные альманаха;

точное время отправки всей совокупности сообщений.

Что такое альманах?

Это информация о том, в каком месте небесной сферы должен находиться каждый спутник в любое момент времени в течение суток, т.е. орбитальные данные всех спутников.

Как происходит определение координат?

GPS-приемник на основании полученной со спутников информации определяет расстояние до каждого спутника, их взаимное расположение и вычисляет свои координаты по законам геометрии. При этом, для определения 2-х координат (широта и долгота) достаточно получить сигналы с трёх спутников, а для определения высоты над уровнем моря - с четырёх.

Как GPS-приемник определяет расстояние до спутников?

Поскольку скорость распространения радиосигналов постоянна и равна скорости света, расстояние до спутников определяется по задержке времени приема сообщения GPS-приемником относительно времени отправки сообщения с борта спутника. Конечно, для точного определения этой задержки часы на спутниках и часы в GPS-приемнике должны быть синхронны, что обеспечивается синхронизацией часов приемника по информации, содержащейся, как указывалось выше, в сигналах спутников.

Каковы источники погрешности при определении местоположения?

Основным источником было наличие, так называемого, режима "ограниченного доступа". В этом режиме в сигналы спутников Министерством обороны США априорно вводилась погрешность, позволяющая определять местоположение с точностью 30 - 100 м, хотя принципиально точность GPS-системы может достигать нескольких сантиметров. С 1 мая 2000 года режим "ограниченного доступа" был отключён.

Другими источниками погрешности являются неудачная геометрия взаимного расположения спутников, многолучевое распространение радиосигналов (влияние переотраженных радиоволн на приемник), ионосферные и атмосферные задержки сигналов и др.

Что представляет собой GPS-приемник?

Система GPS позволяет определить местоположение в любой точке на суше, на море и в околоземном пространстве. В зависимости от области применения, диапазон которой довольно широк, а также от стоимости, которая может колебаться от сотен до нескольких тысяч долларов, исполнение GPS-приемников также весьма разнообразно. В целом весь спектр моделей можно разделить на четыре большие группы:

-Персональные GPS приемники индивидуального применения. Эти модели отличаются малыми габаритами и широким набором сервисных функций: от базовых навигационных, включая возможность формирования и расчета маршрутов следования, до функции приема и передачи электронной почты.

-Автомобильные GPS приемники, которые предназначены для установки в любом наземном транспортном средстве и имеют возможность подключения внешней приемо-передающей аппаратуры для автоматической передачи параметров движения на диспетчерские пункты.

-Морские GPS приемники, оснащенные ультразвуковым эхолотом, а также дополнительными сменными картриджами с картографической и гидрографической информацией для конкретных береговых районов.

-Авиационные GPS приемники, используемые для пилотирования летательных аппаратов, включая коммерческую авиацию.

Что такое "горячий" и "холодный" старт ?

Каждый GPS-спутник передает данные эфимериса, содержащие информацию об орбитах всех спутников, входящих в систему GPS. В комплексе с другими полями данных это полное сообщение передается каждые 12.5 минут. Приемник периодически получает этот сигнал и обновляет в своей памяти данные альманаха, необходимые для дальнейшей работы.

Последний полученный альманах сохраняется в памяти даже при выключенном питании, однако некоторые карманные модели GPS-навигаторов теряют эти данные, если вытащить из них батарейки на достаточно продолжительное время. Однажды запомненный альманах используется программой приёмника для различных целей, при этом срок его "годности" – ограничен.

Каждый GPS-спутник передает данные эфимериса, содержащие информацию об орбитах всех спутников, входящих в систему GPS. В комплексе с другими полями данных это полное сообщение передается каждые 12.5 минут. Приемник периодически получает этот сигнал и обновляет в своей памяти данные альманаха, необходимые для дальнейшей работы.

Последний полученный альманах сохраняется в памяти даже при выключенном питании, однако некоторые карманные модели GPS-навигаторов теряют эти данные, если вынуть из них батарейки на достаточно продолжительное время. Однажды запомненный альманах используется программой приемника для различных целей, при этом срок его "годности" – ограничен.

Когда Вы покупаете новый GPS-приёмник и включаете его в первый раз, то он не "знает", где находится. Чтобы определить свое местоположение приемник начинает сканировать частотный диапазон GPS в поисках нужных сигналов. Такой процесс, называемый "холодный старт" и включающий в себя поиск, декодирование сигналов и проведение расчетов, может занимать от 5 до 20 минут. Точная продолжительность зависит от ряда факторов, включая количество видимых спутников и алгоритм поиска, реализованный в данной модели. С другой стороны, если навигатор "знает" свое местоположение (оно может быть введено вручную или в качестве него может быть принято последнее запомненное положение), то вышеуказанный процесс значительно сокращается. Более того, если приёмник уже имеет в памяти ранее запомненный альманах, то местоположение будет определено в течении нескольких секунд. Это называется "горячий старт". В качестве вспомогательного средства для "горячего старта" некоторые модели приемников имеют вшитый в постоянной памяти дополнительный альманах. Хотя его данные всегда будут отличаться от актуальных на данный момент времени, однако его наличие позволяет существенно сократить время определения местоположения в тех случаях, когда прием истинного альманаха от спутников затруднен.

Существуют ли другие системы определения местоположения?

Да. Отечественной военно-космической промышленностью создана в 1982 году альтернативная спутниковая система ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система) российский аналог американской системы глобального позиционирования GPS, была создана для использования как в военной отрасли, так и в гражданской для определения местоположения объекта в реальном времени.

Была заявлена точность 10 метров по каждой из координат и 0.05 м/с по каждой компоненте скорости.

Спутники ГЛОНАСС, весящие по 1400 кг, доставлялись на орбиту 4-ступенчатыми носителями Протон по три штуки за запуск.

К 1990 году было запущено 48 спутников, но 16 из них отказывались передавать навигационные сигналы.

К лету 2001 года из рабочих осталось только шесть спутников.

Однако, несмотря на более высокую точность определения местоположения, ее надежность и потребительские характеристики существенно ниже, чем у NAVSTAR, и на сегодняшний день широкого распространения эта система не получила.

Система Глонасс в данный момент обслуживается 16-тью спутниками, три из которых пока выведены из эксплуатации и находятся в режиме обслуживания. Для полного покрытия территории России необходимо 18 спутников, и 24 спутника нужны для успешного определения координат по всему миру.

До 2005 года уровень финансирования разработки системы составлял лишь 43% от необходимого. Лишь после 2005 года финансирование стало приемлемым. В 2007 году из бюджета было выделено $418.25 миллионов долларов на финансирование разработки Глонасс, в 2006 году эта статья расходов составила $200 миллионов долларов.

При сохранении уровня финансирования, система Глонасс выйдет в штатный режим работы к 2010 году

Есть еще Европейская коммерческая система Galilleo, являясь амбициозным космическим проектом, в который вовлечены частные компании и государственные структуры нескольких государств. В системе планируется использовать кодовое разделение каналов. Более того, для передачи данных будут использоваться частоты схожие или близкие к частотам GPS. Это позволит существенно упростить разработку двух-системных GPS/ Galilleo навигаторов. На текущий момент на орбите находится два тестовых спутника, которые передают различные навигационные сообщения, предназначенные отладки системы и проектирования пользовательской аппаратуры.

К сожалению, развитие Galilleo зашло в тупик и между ее участниками возникает все больше конфликтов. Некоторые из них пытаются повысить степень своего влияния в проекте, либо начинают делить будущие доходы, что фактически приостановило все работы по проекту. Более того, многие компании-инвесторы стали сомневаться в прибыльности проекта и не спешат выполнять свои обязательства по контрактам. В большей части потому, что текущая точность бесплатной системы GPS удовлетворяет запросам большинства пользователей. В то время как за использование сигналов Galilleo необходимо будет платить.

Подскажите, сколько спутников одновременно приемник может принять?

Зависит от приемника.

К примеру в приемнике SirfStar III 20 каналов

Вообще то, орбитальная группировка GPS (NavStar) состоит всего из 24 спутников, летающих по 4 штуки на 6-ти круговых синхронных орбитах. Теоретически, в любой момент времени в точке на поверхности земного шара можно получить достаточный сигнал только от 12 спутников (12 каналов приемника). Оставшиеся каналы приемника вряд ли вообще понадобятся, разве что для очень слабых отраженных сигналов. Для нормальной работы GPS достаточно хорошего сигнала от 3-4 спутников

При наличии альманаха (теплом старте) просмотриваются каналы только тех спутников, которые могут быть видны и 12 каналов вполне доcтаточно. Но вот когда альманаха нет или он некорректен (далеко перевезли навигатор) навигатор сможет просмотривать каналы сразу всех спутников, что ускорит старт.

Во всяком случае Сирф по каждому чиху норовит свалиться на холожный старт.

Никогда не сталкивался с GPS, но много о нем читал и слышал. Хочу купить коммуникатор с GPS приемником. СКАЖИТЕ пожалуйста GPS - бесплатная вещь или же за него тоже, как и на интернет и сотовую связь, надо платить, и если так, то как это происходит?

GPS приемник - это и есть радиоприемник, который по сути принимает сигналы точного времени со спутников GPS и по задержке прихода сигнала расчитывает местоположение.

Так, что платить не надо.

В моем телефоне есть поддержка GPRS. Могу ли я использовать его для навигации ?

Не надо путать технологии GPS и GPRS – это абсолютно разные термины. GPRS расшифровывается как «General Pocket Radio Service» и является сервисом пакетной радиопередачи данных. С помощью этого сервиса можно выходить с Интернет, посещать сайты, скачивать музыку, обмениваться данными, но он не предназначен для приема навигационных сигналов GPS. Есть совмещенные GPS/GPRS устройства, в которых GPRS может использоваться для передачи навигационных данных, полученных GPS приемником. Либо наоборот, GPS использует каналы GPRS для подключение к специальным WEB-сервисам и получения данных эфемерид, для более быстрого захвата спутников в условиях плохой «видимости».

Что такое дифференциальные системы ?

Дифференциальные системы предназначены для передачи корректирующих поправок и повышения точности позиционирования навигационных GPS приемников. В DGPS режиме (Differential GPS) точность определения координат может повыситься с 5-10 метров до 1-2 метров. Дифференциальные системы бывают локальными и глобальными и отличаются зоной охвата. В первом случае, в качестве источников поправок выступают наземные базовые станции, которые определяют ошибку измерений псевдодальностей до спутников и ретранслируют эти данные по каналам УКВ, GPRS и т.п. Соответственно, GPS навигатор должен быть оборудован дополнительным приемником поправок. В специализированной навигационной аппаратуре используются встроенные модемы. Для бытовых навигаторов могут использоваться внешние DGPS модули. В большинстве случаев, локальные сервисы являются платными. Глобальные дифференциальные системы передают корректирующие поправки с помощью геостационарных спутников. Для использования сигналов некоторых глобальных систем необходимо приобретение специальной приемной аппаратуры (Omni Star). В случае с системами WAAS/EGNOS , передача данных осуществляется на частоте L1 GPS. Структура и формат сигналов WAAS/EGNOS также совпадет со структурой GPS сигнала. Поэтому поддержка данных системы реализуется на программном уровне «прошивки» навигатора и не требует приобретения дополнительных модулей.

Что такое WAAS ? И можно ли его использовать в России ?

Американская система WAAS, ее европейский аналог EGNOS и Японии (MSAS) предназначены для передачи дифференциальных поправок пользователям GPS аппаратуры. Принцип действия и состав система полностью идентичен. Несмотря на то, что системы являются глобальными, каждый геостационарный спутник может обсуживать только ограниченную территорию. Это в первую очередь связано со сферической формой Земли.

Обе системы состоят из сети наземных станций, которые принимают GPS сигналы, обрабатывают и анализируют их, вычисляя ошибки эфемерид, часов спутников и задержки атмосферы. Затем вся информация поступает на главную управляющую станцию (Master Station) где данные повторно анализируются и передаются уже на геостационарные спутники, откуда ретранслируются наземным пользователям. Навигаторы принимают эту информацию совместно с навигационными сигналами GPS, обрабатывают ее и включают в алгоритмы вычисление позиции. В результате точность позиционирования может повыситься до 1-2 метров. Конечная точность во многом зависит от близости текущего положения пользователя к одной из наземных станций сети. Чем ближе к станции, тем точнее вычислены ошибки. Следует отметить, что использование WAAS вне сети расположения базовых станций (не смотря на то, что GPS прибор может увидеть геостационарный спутник, передающий поправочные коэффициенты) не имеет смысла - это может повлечь за собой и как увеличение точности определения координат, так и уменьшение этой точности. Именно по этой причине, включение в навигаторе DGPS режима в России, не только не улучшает, а порой даже ухудшает точность координат. На территории России нет наземных базовых станций, входящих в систему Egnos, которые могли бы передавать измерения и ошибки на Мaster Station. Поэтому геостационарные спутники Egnos не передают ионосферные коррекции для российской территории. В непосредственной близости от западных границ России, ситуация несколько лучше и точность координат может улучшиться до 2-х метров.

Стоит отметить, что сигналы WAAS и EGNOS транслируются бесплатно.

Если бытовой приемник может принимать сигналы WAAS, то он, как правило, может работать и с Европейской системой EGNOS

Как известно, GPS-устройства (так же, как и любой другой электронный прибор с кварцевым резонатором и микросхемами) вырабатывает определенное излучение. Может ли это излучение помешать работе авиационных приборов ?

Каждое электронное устройство с резонатором излучает некоторое радиочастотное излучение. Мобильные телефоны, маломощные CB-рации, любительские радиостанции созданы для того, чтобы излучать. Эти устройства в том или ином виде оказывают влияние на авиационное оборудование и не должны использоваться на борту самолета. Большинство коммерческих авиалиний запрещает использование передатчиков на своих линиях.

С другими электронными устройствами (ноутбуками, AM- и FM-радиоприёмниками, электронными играми) ситуация не так однозначна. Есть подтвержденные сведения, что AM- и FM-радиоприёмники приводили к нарушению нормальной работы авиационной техники и, как результат, они так же были запрещены к использованию во время полёта. Большинство электронных игр не соответствуют стандартам FCC по защите от электромагнитного излучения, в отличии от ноутбуков и GPS-навигаторов. Несмотря на их малые размеры и низкий уровень излучения, они также запрещены к использованию в самолетах во время взлета, посадки (на высотах до 3000 метров) и наземного маневрирования из-за возможного внесения помех в работу бортовых приборов.

Ноутбуки же, в силу своей конструкции и качества исполнения, хорошо защищены от излучения, и в данный момент в основном не запрещены для использования во время полётов.

А что же с GPS-навигаторами ?

GPS-навигаторы очень маломощные устройства. Мощность большинства моделей не превышает одного ватта. Если всю эту мощность превратить в радиоизлучение, то оно, конечно же, может вызвать неполадки в работе авиационного оборудования. Но:

а) лишь малая доля этой мощности превращается в энергию, которая может вызывать радиочастотное излучение.

б) разработчики GPS-устройств вынуждены руководствоваться стандартами FCC Part 15 Class B, которые значительно строже, чем существующие индустриальные стандарты Class A. Это связано с тем, что в быту человек находится, как правило, ближе к источникам излучений, чем на производстве.

в) в силу своей конструкции, GPS излучает в диапазоне, отличном от использующегося авиационными приборами.

Компании Garmin и Magellan заявляют, что им неизвестно ни одного случая, когда бы использование GPS на борту самолета привело к проблемам с авиатехникой. Нет ни одного упоминания от пилотов и авиаинженеров, что GPS вносит помехи в работу авиаоборудования. Более 80% авиакомпаний разрешают использование GPS-навигаторов на борту. В любом случае: если бы использование GPS вызывало бы проблемы - мы бы уже о них знали. Согласно всему вышесказанному, можно признать GPS-навигаторы более безопасными для использование во время полётов, чем ноутбуки.

Но многие авиакомпании запрещают использовать GPS на борту. Почему, если они так безопасны ?

Многие официальные лица более осторожны, чем другие. Некоторые из них менее компетентны, чем третьи. Если есть хоть малейшая потенциальная угроза (какая бы маловероятная она не была), то всегда проще сказать "нет", чем проводить дорогостоящие исследования с привлечением высококлассных специалистов. Для слова "нет" не требуется хорошего знания предмета. Некоторые опасаются, что излучения GPS-приемников возможно в будущем смогут мешать работе разрабатываемых новейших систем аэронавигации. И сказав однажды "да", в дальнейшем будет очень тяжело снова закрыть дверь. var container = document.getElementById('nativeroll_video_cont'); if (container) { var parent = container.parentElement; if (parent) { const wrapper = document.createElement('div'); wrapper.classList.add('js-teasers-wrapper'); parent.insertBefore(wrapper, container.nextSibling); } }