специально рассчитанного наземного корректирующего сигнала. Наземные сигналы дифференциальной коррекции передаются, например, морскими радиобуями (в Северной Америке).
Получившая наибольшее распространение в мире система спутниковой навигации GPS (Global Positioning System — глобальная система позиционирования) была создана в США для Министерства обороны и первоначально предназначалась исключительно для военных целей. В связи с этим спутники транслировали сигнал, снижающий точность позиционирования, если в приёмном оборудовании не был реализован алгоритм его дешифровки. В 2000 году администрация США отказалась от искусственного загрубления сигнала на «военной» частоте L1. Именно с тех пор GPS-приёмники стали стремительно дешеветь и набирать популярность у простых пользователей. При этом GPS остаётся, в первую очередь, системой военного назначения, поэтому Пентагон вправе в любой момент закодировать сигналы своих спутников или вовсе отключить их. В настоящее время точность GPS-навигаторов составляет около 10-12 метров, а при использовании сигналов дифференциальной коррекции DGPS погрешность снижается до 1-2 метра.
В настоящее время в России идёт активная модернизация советской системы спутниковой навигации ГЛОНАСС, которая должна в перспективе стать альтернативой американской GPS. К моменту публикации этой статьи на орбите развёрнута группировка из 26 спутников, из которых 21 используются по целевому назначению, а 5 находятся в резерве. Для сравнения, GPS в настоящее время состоит из 30 спутников, 24 из которых функционируют, а 6 пребывают в резерве. По точности определения координат ГЛОНАСС пока незначительно уступает GPS, но при использовании сигналов обеих систем, например, в рамках европейского проекта EGNOS, погрешность не превышает 1-3 метров.
В современные смартфоны и коммуникаторы чаще всего встраивается не классический GPS- приёмник, а модуль A-GPS, позволяющий нивелировать некоторые недостатки GPS-навигатора благодаря сотовой связи с интернет-доступом. A-GPS не нужно путать с методами определения координат при помощи одних только базовых станций сотовых сетей. A-GPS — это GPS-навигатор, в котором часть функций для ускорения определения координат и снижения нагрузки на процессор портативного устройства возложена на специализированный сервер оператора сотовой сети. При этом некоторые A-GPS-приёмники не могут самостоятельно загружать данные об орбитах спутников и рассчитывать их передвижения. Для работы таких модулей обязательно подключение к мобильному интернету.
Главное достоинство технологии A-GPS — ускорение «холодного старта» GPS-приёмника, который в обычных условиях занимает до нескольких минут и сопровождается повышенным энергопотреблением. В случае с A-GPS необходимые данные (альманах, то есть данные об орбитах и доступности спутников, эфемериды, то есть прогноз движения спутников, и оценка доплеровского сдвига) передаются в аппарат по интернет-каналу с сервера оператора, что существенно экономит время и заряд батареи. Кроме того, возможна обработка полученных с абонентского GPS-приёмника данных и последующий расчёт координат, что может повышать точность позиционирования, особенно в местах с неуверенным приёмом (в тоннелях, низинах и т.п.)
При использовании A-GPS, как правило, оплачивается только интернет-трафик (менее 10 Кбайт за сеанс), но может тарифицироваться и сама услуга доступа к серверу. Некоторые портативные GPS- навигаторы также оснащаются функциональностью A-GPS, для доступа к которой в них нужно вставить активную SIM-карту. Без такой карточки они работают как обычные GPS-приёмники.
Основные потребители портативных GPS-навигаторов – это автомобилисты: компактный аппарат с успехом заменяет неудобные карты и многостраничные атласы, причём во многих случаях он позволяет проложить оптимальный маршрут, помогает голосовыми подсказками во время движения и даже предупреждает о пробках. Такие устройства также востребованы у велосипедистов, мотоциклистов и туристов. Пешеходы, особенно горожане, по понятным причинам предпочитают смартфоны со встроенным GPS-приёмником.
Абсолютный лидер на рынке микросхем для GPS-навигаторов - компания SiRF Technology. Значительно менее популярна продукция MediaTek и Trimble. В течение длительного времени подавляющее большинство бытовых GPS-приёмников были построены на базе чипсета SiRFstar III, и он до сих пор широко применяется в портативных навигаторах, смартфонах и коммуникаторах. Этот чип отличается высокой чувствительностью, но при этом длительным «холодным стартом» и относительно высоким энергопотреблением. Появившийся в середине 2009 года чипсет SiRFatlasIV получил повышенную в полтора раза чувствительность, одновременную поддержку GPS и европейской системы Galileo, при этом энергопотребление, по официальным данным, было снижено на 60%. Большинство ведущих производителей используют в своих новых GPS-приёмниках именно эту микросхему.
Современный GPS-навигатор оснащается сенсорным (как правило, резистивным) жидкокристаллическим экраном диагональю 3,5, 4,3 или 5 дюймов и больше и, во многих случаях, может одновременно служить мультимедийным плеером, воспроизводящим фильмы, музыку, цифровые фото, и даже простенькой игровой приставкой. Некоторые модели снабжены маломощными FM-передатчиками, позволяющими слушать голосовые подсказки через автомобильный радиоприёмник. Во все автонавигаторы, за очень редким исключением, встраиваются различные LBS-cервисы – в частности, для поиска ближайших заправочных станций, отелей и магазинов (Points of Interest – POI).
В устройствах со слотами для SIM-карты поддерживается функциональность A-GPS, а также возможен выход в интернет — к примеру, для получения данных о пробках через «Яндекс.Карты», для различных LBS-сервисов или просто для доступа к электронной почте. Нередко в навигаторах можно встретить беспроводной интерфейс Bluetooth для подключения к мобильному телефону или к автомобильной магнитоле. К слову, существуют и автомагнитолы со встроенными экранами и модулем GPS – в этом случае не нужно искать место для установки навигатора. Впрочем, нештатная «музыка» выглядит уместно далеко не во всяком автомобиле.
Координаты объекта становятся полезными только тогда, когда они соотнесены с картой местности — набор цифр вряд ли что-то скажет обычному пользователю. Поэтому для GPS-навигатора чрезвычайно важна не только аппаратная, но и программная составляющая. Электронная карта должна быть максимально подробной, регулярно обновляемой и, разумеется, легко считываемой с первого же взгляда. Многие карты поддерживают несколько режимов отображения, в частности, помимо обычного «плоского», практически всегда есть и «объёмный» 3D-режим.
К наиболее популярным отечественным картографическим пакетам относятся «Навител Навигатор» компании «Центр Навигационных Технологий», работающей в контакте с Роскартографией, «Дороги России» разработки Navicom, а также «Автоспутник» фирмы «Навигационные Системы» на основе карт Tele Atlas. В некоторых навигаторах используются карты Navteq (подразделение Nokia), а также картографическое ПО собственной разработки.
Познакомимся с некоторыми моделями портативных GPS-навигаторов, построенных на современной элементной базе и продающихся в российских магазинах.
На следующей странице: обзор пяти современных GPS- навигаторов.
Колумнисты
Василий Щепетнёв: Присутствие флота
