Що таке супутникова навігація GPS. Новинний та аналітичний портал "Час електроніки". Відображення навігаційної інформації

Сьогодні ми поговоримо про те, що таке GPS як працює ця система. Приділимо увагу розвитку цієї технології, її функціональним особливостям. Також обговоримо, яку роль роботі системи грають інтерактивні карти.

Історія появи GPS

Історія появи глобальної системи позиціонування, чи визначення координат, почалася США ще в далеких 50-х роках під час запуску першого радянського супутника в космос. Бригада американських учених, які стежили за запуском, зауважила, що при віддаленні супутник поступово змінює свою частоту сигналу. Після глибокого аналізу даних вони дійшли висновку, що за допомогою супутника, якщо говорити більш докладно, то його розташування і сигналу, що видається, можна точно визначити перебування і швидкість пересування людини на землі, як і навпаки, швидкість і знаходження супутника на орбіті при визначенні точних координат людини. До кінця сімдесятих років Міноборони США запустило систему GPS у своїх цілях, а ще через кілька років вона стала доступною для цивільного застосування. Як GPS працює зараз? Точно так, як і працювала на той час, за тими ж принципами та основами.

Мережа супутників

Понад двадцять чотири супутники, що знаходяться на навколоземній орбіті, передають радіосигнали прив'язки. Кількість супутників варіюється, але на орбіті завжди знаходиться потрібна їх кількість для забезпечення безперебійної роботи, плюс деякі з них є в запасі, щоб у разі поломки перших прийняти їх функції на себе. Оскільки термін служби кожного їх приблизно близько 10 років, проводиться запуск нових, модернізованих версій. Обертання супутників відбувається по шести орбітах навколо Землі на висоті менше 20 тисяч км, воно утворює взаємопов'язану мережу, якою керують станції GPS. Знаходяться останні на тропічних островах пов'язані з основним координаційним центром США.

Як працює GPS-навігатор?

Завдяки цій мережі можна дізнатися про місцезнаходження за допомогою обчислення затримки проходження сигналу від супутників, і за допомогою цієї інформації визначити координати. Як GPS працює зараз? Як і будь-яка мережа навігації у просторі – вона абсолютно безкоштовна. Вона з високою ефективністю працює за будь-яких погодних умов та у будь-який час доби. Єдина покупка, яка має бути, це сам GPS-навігатор або пристрій, який підтримує функції GPS. Власне, принцип роботи навігатора будується на простій схемі навігації, що давно використовується: якщо точно знаєте місце, де знаходиться маркерний об'єкт, найбільш підходящий на роль орієнтира, і відстань від нього до вас, намалюйте коло, на якому точкою позначте ваше місцезнаходження. Якщо радіус кола великий, замініть його прямою лінією. Проведіть кілька таких смуг від можливого вашого розташування у бік маркерів, точка перетину прямих позначить координати на карті. Вищезгадані супутники в такому разі якраз і відіграють роль цих маркерних об'єктів з відстанню від вашого розташування близько 18 тисяч км. Хоча їх обертання по орбіті і відбувається з величезною швидкістю, місце постійно відстежується. У кожному навігаторі встановлений GPS-приймач, який запрограмований на потрібну частоту і перебуває у прямій взаємодії із супутником. У кожному радіосигналі міститься певна кількість закодованої інформації, яка включає відомості про технічний стан супутника, місцезнаходження його на орбіті Землі і часовому поясі (точний час). До речі, інформація про точний час і є найбільш необхідною для отримання даних про ваші координати: обчислення відрізка часу між віддачею і прийомом радіосигналу, що відбувається, множиться на швидкість самої радіохвилі і шляхом нетривалих підрахунків розраховується відстань між вашим навігаційним приладом і супутником на орбіті.

Складнощі синхронізації

Виходячи з цього принципу навігації, можна припустити, що для точного визначення ваших координат можуть знадобитися всього два супутники, на основі сигналів яких легко знайти точку перетину, і в результаті - місце, де ви знаходитесь. Але, на жаль, технічні причини потребують застосування ще одного супутника як маркера. Головна проблема полягає в годиннику GPS-приймача, що не дозволяє провести достатню синхронізацію із супутниками. Причиною цього є різниця у відображенні часу (на вашому навігаторі та в космосі). На супутниках присутні дорогі високоякісні годинники на атомній основі, що дозволяє їм вести підрахунок часу з граничною точністю, тоді як на звичайних приймачах такі хронометри застосувати просто неможливо, оскільки габарити, вартість, складність в експлуатації не дозволили б застосовувати їх усюди. Навіть мала помилка в 0.001 секунд може змістити координати більш ніж на 200 км в сторону!

Третій маркер

Так що розробники вирішили залишити звичайну технологію кварцового годинника в GPS-навігаторах і піти іншим шляхом, якщо говорити точніше - використовувати замість двох орієнтирів-супутників - три, відповідно, стільки ж ліній для подальшого перетину. Вирішення проблеми будується на геніально простому виході: при перетині всіх ліній з трьох позначених маркерів, навіть за можливих неточностей, створюється зона у формі трикутника, за центр якого береться його середина - ваше розташування. Також це дозволяє виявити відмінність у часі приймача і всіх трьох супутників (для яких відмінність буде однаковим), що дозволяє скоригувати перетин ліній прямо в центрі, простіше кажучи - це визначає ваші координати GPS.

Одна частота

Слід також зауважити, що всі супутники посилають на ваш пристрій інформацію на одній частоті, і це досить незвично. Як працює GPS-навігатор і як сприймає всю інформацію коректно, якщо всі супутники безперервно та одночасно надсилають на нього інформацію? Все досить просто. Передавачі на супутнику для визначення себе надсилають у радіосигналі ще й стандартну інформацію, в якій знаходиться зашифрований код. Він повідомляє максимум характеристик супутника і заноситься в базу даних пристрою, що потім дозволяє звіряти дані з супутника з базою даних навігатора. Навіть при великій кількості супутників у зоні досяжності дуже швидко та легко їх можна визначити. Все це спрощує всю схему і дозволяє використовувати в GPS-навігаторах менші за розміром і слабші антени прийому, що здешевлює та зменшує дизайн та габарити пристроїв.

GPS-картки

Карти GPS завантажуються на ваш пристрій окремо, оскільки ви самі впливаєте на вибір місцевості, якою хочете пересуватися. Система всього лише встановлює ваші координати на планеті, а вже функцією карт є відтворення на екрані графічної версії, на яку наносяться координати, що дозволяє вам орієнтуватися на місцевості. GPS як працює у цьому випадку? Безкоштовно, це так і продовжує залишатися в такому статусі, карти в деяких інтернет-магазинах (і не тільки) все ж таки платні. Найчастіше для пристрою з GPS-навігатором створюються окремі програми для роботи з картами: як платні, так і безкоштовні. Різновид карт приємно дивує і дозволяє налаштувати дорогу з точки A в точку Б максимально інформативно і з усіма зручностями: які пам'ятки ви проїжджатимете, найкоротший шлях до пункту призначення, голосовий помічник, що вказує напрямок та інші.

Додаткове GPS-обладнання

Застосовується система GPS не лише для вказівки вам потрібного шляху. Вона дозволяє проводити стеження за об'єктом, на якому може бути так званий маячок, або GPS-трекер. Складається він із самого приймача сигналів та передавача на основі gsm, 3gp або інших протоколів зв'язку для передачі інформації про розташування об'єкта в сервісні центри, які здійснюють контроль. Застосовуються вони у багатьох галузях: охоронної, медичної, страхової, транспортної та багатьох інших. Також є автомобільні трекери, які підключаються виключно до автомобіля.

Подорожі без проблем

З кожним днем ​​значення карти та беззмінного компаса йдуть все далі в минуле. Сучасні технології дозволяють людині прокласти дорогу для своєї мандрівки з мінімальними втратами часу, зусиль та засобів, при цьому побачити найцікавіші та найцікавіші місця. Те, що було фантастикою близько сторіччя тому, сьогодні стало реальністю, і скористатися цим може практично кожен: від військових, моряків та пілотів літаків до туристів та кур'єрів. Зараз велику популярність набирає використання цих систем для комерційної, розважальної, рекламної галузей, де кожен підприємець може вказати себе на глобальній карті світу, і його буде зовсім неважко знайти. Сподіваємося, що ця стаття допомогла всім, хто цікавиться тим, що GPS - як працює, за яким принципом відбувається визначення координат, які його сильні та слабкі сторони.

Супутникові системи навігації – комплексні електронно-технічні системи, що складаються із сукупності наземного (приймачі) та космічного обладнання (супутники). Вони призначені для визначення місцезнаходження (географічних координат та висоти), а також параметрів руху (швидкості, напрямки руху тощо) для наземних, водних та повітряних об'єктів. Для короткого позначення цих систем користуються абревіатурою GNSS (від англ. Global Navigation Satellites System – глобальна навігаційна супутникова система) або NAVSTAR (від англ. NAVigation Satellites providing Time And Range – вимірювання часу та відстані від навігаційних супутників).

Принципи роботи супутникових систем навігації, якщо не звертати уваги на їхню технічну реалізацію, досить прості. На навколоземну орбіту запущено спеціальні навігаційні супутники. Робота приймача GNSS полягає в тому, щоб знайти чотири або більше цих супутників, з'ясувати відстань до кожного і використовувати цю інформацію для обчислення власного розташування.

Оскільки швидкість поширення радіосигналів постійна і дорівнює швидкості світла, відстань до супутників визначається за затримкою часу прийому повідомлення приймачем GNSS щодо часу відправки повідомлення з борту супутника. GNSS-приймач, знаючи взаємне розташування супутників, обчислює свої координати за законами геометрії, тобто все працює за принципом простого шкільного рівняння, коли, знаючи взаємне розташування трьох точок, шукають положення четвертої, за умови, що відома відстань від четвертої точки до кожній із трьох.

Таким чином, для визначення двох координат (широта та довгота) GNSS-приймачу потрібно знати відстань до трьох супутників і час GNSS-системи. Для визначення координат і висоти приймача використовуються сигнали як мінімум з чотирьох супутників. Розробники GNSS знайшли розумне та ефективне вирішення цієї проблеми. Кожен супутник містить дорогий атомний годинник, але сам приймач використовує звичайні кварцові, які він постійно встановлює за сигналами з супутників.

Після того як приймач здійснить розрахунки, він повідомить Вам широту, довготу та висоту свого місцезнаходження. Для того, щоб зробити навігацію зручнішою для користувачів, більшість приймачів прив'язують ці дані до карт, що зберігаються в їх пам'яті.

Нині у світі реалізовано кілька супутникових систем навігації, які працюють за одним і тим самим викладеним вище принципам.

GPS(від англ. Global Positioning System – глобальна система позиціонування) розроблена, реалізована та експлуатується Міністерством оборони США. Перший тестовий супутник виведено на орбіту 14 липня 1974 р. У 1991 р. на орбіту виведено 24 супутники, які забезпечили повне покриття земної кулі. Нині на орбіті 30 супутників. Кожен з них обертається навколо планети на висоті приблизно 20 000 км, роблячи два повні оберти щодня. Орбіти розташовані так, що в будь-який час і в будь-якому місці на Землі є, принаймні, чотири супутники, «видимих» у небі.

GPS було розроблено Міністерством оборони США для потреб військових. Її можна використовувати для точного наведення ракет на нерухомі та рухомі об'єкти в повітрі та на землі.

Система працює одночасно у двох режимах – військовому та цивільному. Для військових армії США та їх союзників похибка визначення координат за допомогою GNSS становить кілька сантиметрів. Для решти точність становить близько 5 м, залежно від умов прийому. На жаль, точність навігації залежить від відкритості простору, від висоти використовуваних супутників над горизонтом. Невисокий спосіб орбіт GPS серйозно погіршує точність у приполярних районах Землі, оскільки супутники GPS невисоко піднімаються над горизонтом.

ГЛОНАСС(Глобальна навігаційна супутникова система) – радянська та російська супутникова система навігації, розроблена на замовлення Міністерства оборони СРСР. Основою системи є 24 супутники, що рухаються над поверхнею Землі в трьох орбітальних площинах з нахилом 648 на висоті 19 100 км. В даний час розвитком проекту ГЛОНАСС займається Федеральне космічне агентство (Роскосмос) та ВАТ «Російські космічні системи».

Перший супутник ГЛОНАСС був виведений Радянським Союзом на орбіту 12 жовтня 1982 р. 24 вересня 1993 р. система була офіційно прийнята в експлуатацію з орбітальним угрупуванням з 12 супутників. У грудні 1995 р. супутникове угруповання було розгорнуто до штатного складу – 24 супутники.

Галілео (Galileo) – спільний проект супутникової системи навігації Європейського Союзу та Європейського космічного агентства. Система призначена для вирішення навігаційних завдань для будь-яких рухомих об'єктів з точністю менше 1 м. Очікується, що «Галілео» увійде в дію в 2014–2016 рр., коли на орбіту будуть виведені всі 30 запланованих супутників (27 операційних та 3 резервних) . Система Галілео не контролюється національними військовими відомствами.

Бейдоу- підсистема GNSS, що розгортається в даний час Китаєм, призначена для використання тільки в цій країні. Особливість - невелика кількість супутників, що знаходяться на геостаціонарній орбіті.

IRNSS- Індійська навігаційна супутникова система, у стані розробки. Передбачається для використання лише у цій країні. Перший супутник був запущений у 2008 році.

У найближчій перспективі одночасно працюватимуть три глобальні навігаційні супутникові системи – GPS, ГЛОНАСС та Галілео. Одним із основних принципів розвитку цих систем є відсутність прямої плати за користування їхніми послугами. Крім цього, розвитку систем сприяє спрямованість на міжнародне співробітництво в галузі їх сумісності та взаємодоповнюваності та як наслідок – використання однієї системи у комбінації з іншими супутниковими чи наземними радіонавігаційними системами для підвищення точності та надійності навігаційних визначень.

Незважаючи на те, що спочатку проекти GPS та ГЛОНАСС були спрямовані на військові цілі, сьогодні вони все частіше використовуються у цивільних цілях.

В даний час найбільш розгорнутою та розвиненою з точки зору поширеності технічних засобів є система GPS. У зв'язку з цим її назва часто використовується як загальна при будь-якій розмові про супутникові навігаційні системи.

Використання супутникових навігаційних систем.Незалежно від класу та розв'язуваних завдань в основі будь-якої навігаційної системи лежить електронна картографія. Супутникові навігатори не тільки повідомлять координати Вашого місця розташування, але й зв'яжуть його з електронною карткою. Картографічні GNSS системи можна використовувати в будь-яких додатках, які потребують точної часової прив'язки та прив'язки положень з іншою атрибутивною інформацією.

Споживачам пропонуються різні пристрої та програмні продукти, що дають змогу бачити своє місцезнаходження на електронній карті: що мають можливість прокладати маршрути з урахуванням дорожніх знаків, дозволених поворотів і навіть пробок; шукати на карті конкретні будинки та вулиці, пам'ятки, кафе, лікарні, автозаправки та інші об'єкти інфраструктури. GNSS-приймачі продають у багатьох магазинах, що торгують електронікою, їх вбудовують у мобільні телефони, смартфони, КПК.

Найбільш поширеними є приймачі GNSS для індивідуального використання водіями автомобільного транспорту. Вони мають розмір кишенькового калькулятора з клавіатурою та рідкокристалічним дисплеєм. Приймач GNSS не тільки вкаже Ваше місце на карті, але й здатний відстежувати по карті Ваші переміщення. Якщо Ви залишите приймач увімкненим, він може перебувати в постійному зв'язку із супутниками GNSS, щоб відстежувати зміну Вашого положення. За допомогою цієї інформації та вбудованого годинника приймач може дати Вам наступні відомості:

· Місцезнаходження;

· Найбільш короткий та зручний шлях до пункту призначення;

· як далеко Ви вже поїхали;

· як довго Ви подорожуєте;

· Швидкість руху (зараз, максимальна, мінімальна, середня);

· Час у дорозі (минулий і скільки ще потрібно).

Автомобільні GNSS-приймачі – це, по суті, електронні лоцмани, що дають вказівки водієві синтезованим голосом, заздалегідь повідомляючи про всі повороти, стоянки та інші особливості даного маршруту. У великому місті іноді складно зорієнтуватись навіть тим, хто прожив там усе життя. Що вже казати про приїжджих. Та й за межами міста нескладно загубитися. Отже, GNSS-навігатор – дуже корисна і іноді навіть необхідна річ. Особливо якщо йдеться про початківця водія або людину, яка вперше опинилась у незнайомому місті.

Останнім часом набуває широкого поширення дуже вдала інтеграція GNSS, радіозв'язку та комп'ютерної техніки - диспетчерські навігаційні системи, призначені для централізованого контролю за пересуванням автомобілів. У цих системах кожен автомобіль оснащений GNSS-приймачем та радіозв'язковим обладнанням для контакту з диспетчерським пунктом. На моніторі диспетчера формується електронна цифрова карта території, яка обслуговується транспортними засобами. Закодована інформація про координати та швидкість руху автомобілів, що отримується по радіоканалу, дозволяє відобразити їхнє поточне положення на цій карті. Паралельно цієї інформації по радіолінії можуть автоматично передаватися відомості від різних датчиків, встановлених на автомобілі: наприклад, про несанкціоноване розкриття контейнерів, про наявність палива, про зупинки, ДТП, аварії тощо.

Такі диспетчерські GNSS-системи можуть успішно використовуватися в торгових і транспортних компаніях, а також у пошукових та аварійних службах, інкасації банків, МВС тощо. Елементи таких систем можуть встановлюватися в автомобілях потай. У разі спроби викрадення пристрій автоматично повідомить координати автомобіля, за якими відповідна служба зможе його знайти.

Системи супутникового моніторингу транспорту вирішують такі завдання.

1. Контроль за цільовим використанням транспорту. Перевіряється дійсний маршрут, пройдений транспортним засобом, точки зупинок, швидкісний режим, витрата палива, час роботи механізмів.

2. Контроль за дотриманням графіка руху. На карті визначаються контрольні зони. Перевіряється час перетину меж зон.

3. Збір статистки та оптимізація маршрутів. Проаналізувавши пройдені маршрути щодо швидкісного режиму та витрати палива, диспетчер може розробити нові, ефективніші.

4. Забезпечення безпеки. Знання розташування дозволяє швидко знайти викрадений або потрапив у біду транспортний засіб. Автомобілі спеціального призначення таксі можуть обладнатися прихованою кнопкою, натискання на яку відсилає тривожний сигнал в диспетчерський центр.

5. Допомога водію у виборі маршруту біля. Знаючи місцезнаходження транспортного засобу, диспетчер може порадити водієві маршрут руху у незнайомій місцевості.

Система супутникового моніторингу транспорту включає такі компоненти:

· транспортний засіб, обладнаний GPS- або ГЛОНАСС-контролером або трекером, який отримує дані від супутників і передає їх на серверний центр моніторингу за допомогою GSM, CDMA, Wi-Fi, Bluetooth або рідше космічного та УКХ зв'язку;

· Серверний центр з програмним забезпеченням для прийому, зберігання, обробки та аналізу даних;

· Комп'ютер диспетчера, що веде моніторинг автомобілів.

Більшість GNSS-контролерів та трекерів мають схожі функціональні можливості:

· Обчислення власне місце розташування, швидкість та напрямок руху на підставі сигналів супутників систем глобального позиціонування GPS;

· Підключення зовнішніх датчиків через аналогові або цифрові входи;

· Зчитування даних з бортового обладнання;

· Зберігання деякого обсягу даних у внутрішній пам'яті на період відсутності зв'язку;

· Передача отриманих даних на серверний центр, де відбувається їх обробка.

Для отримання додаткової інформації на транспортний засіб встановлюються додаткові датчики, що підключаються до GPS-або ГЛОНАСС-контролера, наприклад:

· Датчик витрати палива;

· Датчик навантаження на осі транспортного засобу;

· Датчик рівня палива в баку;

· Датчик температури в рефрижераторі;

· Датчики, що фіксують факт роботи або простою спецмеханізмів (поворот стріли крана, роботи бетонозмішувача), факт відкриття дверей або капота, факт наявності пасажира (таксі).

Використання систем супутникового моніторингу підвищує якість та ефективність роботи корпоративного транспорту, та в середньому на 20–25 % знижують витрати на паливо та утримання автопарку. Прикладами використання таких диспетчерських систем можуть похвалитися десятки міст Росії.

29 січня 2009 р. було оголошено, що першим містом країни, де громадський транспорт масово оснащений системою супутникового моніторингу на базі ГЛОНАСС, став Сочі. На той момент ГЛОНАСС-обладнання було встановлене на 250 сочинських автобусах.

З недавніх пір за всіма пересуваннями автомобілів швидкої допомоги у Благовіщенську стежать диспетчери у спеціальному сервісі, який було створено для скорочення часу прибуття до хворого. В оперативному відділі станції робочі місця обладнані електронною картою Благовіщенська, і тепер місцезнаходження бригад швидкої допомоги, їхній маршрут, параметри швидкості та часу руху диспетчер легко може відстежувати по монітору.

Пермське відділення Свердловської залізниці розпочало підготовку до реалізації пілотного проекту щодо впровадження супутникової системи контролю ITARUS-АТС. Система покликана здійснювати контроль із центру оперативного управління за швидкістю та місцезнаходженням поїздів. Крім того, вона проводить безперервну діагностику рухомого складу, при необхідності автоматично віддає команди на екстрені зупинки або тимчасове обмеження швидкості. Очікується, що впровадження системи підвищить пропускну спроможність ліній та дозволить скоротити витрати на експлуатацію та технічне обслуговування залізничної інфраструктури. За підсумками дослідної експлуатації в Пермському краї планується поширити цю технологію на мережу російських залізниць.

Розвиток систем GNSS-диспетчеризації здійснюється в рамках постанови Уряду РФ від 03.08.1999 р № 896 «Про використання в Російській Федерації глобальних навігаційних супутникових систем на транспорті та в геодезії».

Розглянемо інші сфери застосування супутникових систем навігації.

Фахівці, що працюють у галузі природних ресурсів – геологи, географи, лісники та біологи використовують GNSS картографічні системи для запису положень та додаткової інформації про об'єкти. Наприклад, лісники як додаткова інформація можуть реєструвати вік, стан, кількість і тип лісу. Вони можуть проводити зйомку територій, що підлягають вирубці або посадці. Біологи мають можливість реєструвати ареали розселення диких тварин, маршрути їх міграцій, чисельність популяцій та іншу інформацію.

GNSS виявляється вкрай ефективним у міському господарстві під час зйомки каналізаційних, газових та водних трубопроводів, а також електричних та телефонних ліній. Такі об'єкти, як кришки колодязів та пожежні гідранти, картографуються як крапки з відповідною атрибутивною інформацією. Крім того, за допомогою GNSS можна виконувати зйомку земельних ділянок, ділянок проведення будівельних робіт, об'єктів вулиць та заводів.

GNSS картографічні системи допомагають описувати особливості ділянок полів, що у інтенсивному сільськогосподарському застосуванні. Ви можете точно пов'язати такі характеристики, як мікроклімат, тип грунту, ділянки пошкоджені комахами або хворобами, обсяг продукції, що збирається тощо, з їх місцезнаходженням. Положення трактора може бути використане спільно з даними про тип ґрунту для більш економної витрати добрив або хімічних розпилювачів. Це безпосередньо знижує вартість витрат на добрива та зменшує забруднення природних водних джерел цими речовинами. Крім того, GNSS можна використовувати для картографування розташування колодязів та інших джерел води; записи розмірів озер та їх стану; реєстрації ареалів поширення риби та диких тварин; змін берегової лінії, польових угідь та кліматичних зон.

Археологи та історики можуть використовувати картографічні GNSS-системи для навігації та реєстрації розкопок та історичних місць.

Навігаційні можливості систем можуть надати неоціненну допомогу у пошуку та порятунку людей, у роботі міліції та пожежників при екстреному пошуку певного місця розташування. Ще в 1990-х роках. з'явилися перші мобільні телефони з GNSS. У деяких країнах, наприклад, США, це використовується для оперативного визначення місцезнаходження людини, яка телефонує службою порятунку. У Росії у 2010 р. розпочато реалізацію аналогічного проекту – ЕРА-ГЛОНАСС.

ВСТУП.. 1

1. РИНОК ІНФОРМАЦІЙНИХ ПРОДУКТІВ. 1

1.1 ІНФОРМАЦІЙНІ РЕСУРСИ 1

1.2. ІНФОРМАЦІЙНІ ПРОДУКТИ ТА ПОСЛУГИ 3

1.3. РИНОК ІНФОРМАЦІЙНИХ ПРОДУКТІВ І ПОСЛУГ 5

1.4. СТРУКТУРА ІНФОРМАЦІЇ 9

3.2. Як співвідносяться інформаційна технологія та інформаційна система. 10

2. ВИЗНАЧЕННЯ І КЛАСИФІКАЦІЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ... 11

2.1. ВИЗНАЧЕННЯ ІНФОРМАЦІЙНОЇ СИСТЕМИ 11

2.2. КЛАСИФІКАЦІЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ 15

2.2.1. За ознакою структурованості завдань. 15

2.2.2. За функціональною ознакою та рівнями управління. 17

2.2.3. Класифікація за характером інформації, що обробляється. 25

2.2.3. Класифікація за цільовими функціями. 25

3. Класифікація за видами управління. 26

4. Класифікація за галузевою та територіальною ознакою. 28

2.2.3. Класифікація за рівнем автоматизації. 28

За рівнем відкритості. 29

За режимом роботи.

3. СТРУКТУРА АВТОМАТИЗОВАНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ 30

3.1. Склад та призначення структурних елементів АІС. 30

3.2. Технологічне забезпечення АІС.. 33

4. СТАДІЇ ТА ЕТАПИ ПРОЕКТУВАННЯ АІС І АІТ. 37

4.1. Загальні засади проектування. 37

4.5. План постановки завдання. 55

5. Автоматизоване робоче місце – засіб автоматизації роботи кінцевого користувача. 58

6. РОБОТА З ЕЛЕКТРОННИМИ ДОКУМЕНТАМИ. 61

6.1. Електронізація діловодства. 62

6.2. Вибір програмного забезпечення для роботи з електронними документами 67

6.3. Класифікатори та кодування в електронних документах. 80

6.4. Автоматизація ідентифікації об'єктів. Штрих-кодування. 83

7. ІНФОРМАЦІЙНО-КУМУНІКАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ – ОСНОВА РИНКУ ЕЛЕКТРОННИХ ПОСЛУГ. 88

7.1. Електронний уряд. 91

7.2. Фінансові послуги через Інтернет. 98

7.3. Загальні інформаційно-комунікаційні інтерактивні системи сервісів. 102

7.4. Супутникові навігаційні системи та їх використання. 108

Багато автовласників використовують навігатори у своїх автомобілях. При цьому деякі з них не знають про існування двох різних супутникових систем – російської ГЛОНАСС та американської GPS. З цієї статті ви дізнаєтеся, у чому їх відмінності і якій слід віддати перевагу.

Як працює навігаційна система

Навігаційна система в основному використовується для того, щоб визначити місце розташування об'єкта (в даному випадку автомобіля) та швидкість його руху. Іноді від неї потрібне визначення деяких інших параметрів, наприклад, висоти над рівнем моря.

Обчислює вона ці параметри, встановлюючи відстань між самим навігатором та кожним із кількох супутників, розташованих на земній орбіті. Як правило, для ефективної роботи системи необхідна синхронізація із чотирма супутниками. По зміні цих відстаней вона визначає координати об'єкта та інші характеристики руху. Супутники ГЛОНАСС не синхронізуються з обертанням Землі, через що забезпечується їхня стабільність на великому проміжку часу.

Відео: ГлоНаСС vs GPS

Що краще ГЛОНАСС або GPS і в чому їхня різниця

Системи навігації насамперед передбачали їх використання у військових цілях, і лише потім стали доступними для звичайних громадян. Очевидно, що військовим необхідно використовувати розробки своєї держави, тому що іноземна система навігації може бути відключена владою цієї країни у разі конфліктної ситуації. Понад те, у Росії закликають використовувати систему ГЛОНАСС й у повсякденні військовим і державним службовцям.

У повсякденному житті звичайному автомобілісту зовсім не варто переживати з приводу вибору навігаційної системи. І ГЛОНАСС, і забезпечують якість навігації, достатню для використання у життєвих цілях. На північних територіях Росії та інших держав, розташованих у північних широтах, супутники ГЛОНАСС працюють ефективніше через те, що їх траєкторії пересування знаходяться вище над Землею. Тобто у Заполяр'ї, у скандинавських країнах ГЛОНАСС ефективніше і це визнали шведи ще 2011 року. В інших регіонах GPS трохи точніше ГЛОНАСС у місцезнаходження. За даними Російської системи диференціальної корекції та моніторингу помилки GPS становили від 2 до 8 метрів, помилки ГЛОНАСС від 4 до 8 метрів. Але GPS, щоб визначити місце розташування потрібно зловити від 6 до 11 супутників, ГЛОНАСС вистачить 6-7 супутників.

Також слід врахувати, що система GPS з'явилася на 8 років раніше і пішла у солідний відрив у 90-ті роки. І за останнє десятиліття ГЛОНАСС цей відрив скоротила майже повністю, а до 2020 року розробники обіцяють, що ГЛОНАСС не ні в чому поступатиметься GPS.

Більшість сучасних встановлюється комбінована система, яка підтримує як російську супутникову систему, і американську. Саме такі пристрої є найбільш точними і мають найнижчу помилку у визначенні координат автомобіля. Також зростає і стабільність сигналів, адже такий апарат може «побачити» більше супутників. З іншого боку, ціни на такі навігатори набагато вищі за односистемні аналоги. Воно й зрозуміло – у них вбудовуються два чіпи, здатні приймати сигнали кожного типу супутників.

Відео: тест GPS та GPS + ГЛОНАСС приймачів Redpower CarPad3

Таким чином, найбільш точними та надійними навігаторами є двосистемні пристрої. Однак їх переваги пов'язані з одним суттєвим недоліком – вартістю. Тому при виборі потрібно подумати – а чи потрібна така висока точність в умовах щоденного використання? Також для простого автолюбителя не дуже важливо, якою навігаційною системою користуватися – російською чи американською. Ні GPS, ні ГЛОНАСС не дадуть вам заблукати і доставлять до бажаного місця призначення.

НАВІГАЦІЙНІ РАДІОСИГНАЛИ

Принцип роботи системи
навігації

НАВІГАЦІЙНЕ ПОВІДОМЛЕННЯ

СИСТЕМИ КООРДИНАТ

ЧИННИКИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ЗНИЖЕННЯ ТОЧНОСТІ

СИСТЕМИ ЧАСУ

ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ НАВІГАЦІЇ

Основні елементи супутникової системи навігації

Космічний сегмент

Космічний сегмент, що складається з навігаційних супутників, є сукупністю джерел радіонавігаційних сигналів, що передають одночасно значний обсяг службової інформації. Основні функції кожного супутника – формування та випромінювання радіосигналів, необхідних для навігаційних визначень споживачів та контролю бортових систем супутника.

Наземний сегмент

До складу наземного сегмента входять космодром, командно-вимірювальний комплекс та центр управління. Космодром забезпечує виведення супутників на необхідні орбіти при початковому розгортанні навігаційної системи, і навіть періодичне заповнення супутників з їх виходу з ладу чи вироблення ресурсу. Головними об'єктами космодрому є технічна позиція та стартовий комплекс. Технічна позиція забезпечує прийом, зберігання та складання ракет-носіїв та супутників, їх випробування, заправку та стикування. До завдань стартового комплексу входять: доставка носія з навігаційним супутником на стартовий майданчик, установка на пускову систему, передпольотні випробування, заправка носія, наведення та пуск.

Командно-вимірювальний комплекс служить для постачання навігаційних супутників службовою інформацією, необхідною для проведення навігаційних сеансів, а також для контролю та керування ними як космічними апаратами.

Центр управління, пов'язаний інформаційними та керуючими радіолініями з космодромом та командно-вимірювальним комплексом, координує функціонування всіх елементів супутникової навігаційної системи.

Користувальницький сегмент

У сегмент користувача входить апаратура споживачів. Вона призначається для прийому сигналів від навігаційних супутників, вимірювання параметрів навігацій і обробки вимірювань. Для вирішення навігаційних завдань у апаратурі споживача передбачається спеціалізований вбудований комп'ютер. Різноманітність наявної апаратури споживачів забезпечує потреби наземних, морських, авіаційних та космічних (у межах ближнього космосу) споживачів.

Принцип роботи системи навігації

Сучасна супутникова навігація ґрунтується на використанні принципу беззапитових далекомірних вимірювань між навігаційними супутниками та споживачем. Це означає, що споживачеві передається у складі навігаційного сигналу інформація координати супутників. Одночасно (синхронно) виробляються виміри дальностей до навігаційних супутників. Спосіб вимірювань дальностей ґрунтується на обчисленні тимчасових затримок сигналу, що приймається від супутника в порівнянні з сигналом, генерованим апаратурою споживача.

На малюнку наведена схема визначень розташування споживача з координатами x, y, z на основі вимірювань дальності до чотирьох навігаційних супутників. Кольоровими яскравими лініями показані кола, у центрі яких розташовані супутники. Радіуси кіл відповідають справжнім далекостям, тобто. істинним відстаням між супутниками та споживачем. Кольорові неяскраві лінії - це кола з радіусами, що відповідають виміряним далекостям, які відрізняються від істинних і тому називаються псевдодальностями. Справжня дальність відрізняється від псевдодальності на величину, рівну добутку швидкості світла догляд годинника b, тобто. величину зміщення годинника споживача по відношенню до системного часу. На малюнку показаний випадок, коли догляд годинника споживача більше нуля – тобто годинник споживача випереджає системний час, тому виміряні псевдодальності менші від справжніх дальностей.

В ідеальному варіанті, коли виміри виробляються точно і показання годин супутників і споживача збігаються визначення положення споживача в просторі достатньо виміряти до трьох навігаційних супутників.

Насправді показання годинника, що входить до складу навігаційної апаратури споживача, відрізняються від показань годинника на борту навігаційних супутників. Тоді для вирішення навігаційної задачі до невідомих раніше параметрів (три координати споживача) слід додати ще один – зміщення між годинником споживача та системним часом. Звідси випливає, що в загальному випадку для вирішення навігаційної задачі споживач повинен «бачити» як мінімум чотири навігаційні супутники.

Системи координат

Для функціонування навігаційних супутникових систем необхідні дані про параметри обертання Землі, фундаментальні ефемериди Місяця і планет, дані про гравітаційне поле Землі, про моделі атмосфери, а також високоточні дані про системи координат і часу, що використовуються.

Геоцентричні системи координат – системи координат, початок яких збігається із центром мас Землі. Їх також називають загальноземними чи глобальними.

Для побудови та підтримки загальноземних систем координат використовуються чотири основні методи космічної геодезії:

• радіоінтерферометрія з наддовгою базою (РСДБ),
• лазерна локація космічних апаратів (SLR),
• доплерівські вимірювальні системи (DORIS),
• навігаційні виміри космічних апаратів ГЛОНАСС та інших ДПСС.

Міжнародна земна система координат ITRF є зразком земної системи координат.

У сучасних навігаційних супутникових системах використовуються різні, зазвичай національні, системи координат.

Системи часу

Відповідно до розв'язуваних завдань застосовуються два типи систем часу: астрономічні та атомні.

Системи астрономічного часузасновані на добовому обертанні Землі. Еталоном для побудови шкал астрономічного часу є сонячна або зоряна доба, залежно від точки небесної сфери, за якою проводиться вимірювання часу.

Всесвітній час UT(Universal Time) – це середній сонячний час на грінвічному меридіані.

Світовий координований час UTCсинхронізовано з атомним часом та є міжнародним стандартом, на якому базується громадянський час.

Атомний час(TAI) - час, основою виміру якого покладено електромагнітні коливання, випромінювані атомами чи молекулами під час переходу з одного енергетичного стану до іншого. У 1967 році на Генеральній конференції заходів і ваг атомна секунда являє собою перехід між надтонкими рівнями F=4, M=0 та F=3, M=0 основного стану 2S1/2 атома цезію-133, не обуреного зовнішніми полями, і що частоті цього переходу приписується значення 9192631770 Герц.

Супутникова радіонавігаційна система є просторово-часової системою із зоною дії, що охоплює весь навколоземний простір, та функціонує у власному системному часі. Важливе місце у ДПСС відводиться проблемі тимчасової синхронізації підсистем. Тимчасова синхронізація важлива і забезпечення заданої послідовності випромінювання сигналів всіх навігаційних супутників. Вона обумовлює можливість застосування пасивних далекомірних (псевдодалекомірних) методів вимірювань. Наземний командно-вимірювальний комплекс забезпечує синхронізацію шкал часу всіх навігаційних КА шляхом їх звіряння та корекції (безпосередньої та алгоритмічної).

Навігаційні радіосигнали

Навігаційні радіосигнали

При виборі типів і параметрів сигналів, які у супутникових радіонавігаційних системах, враховується цілий комплекс вимог і умов. Сигнали повинні забезпечувати високу точність вимірювання часу приходу (затримки) сигналу та його доплерівської частоти та високу ймовірність правильного декодування навігаційного повідомлення. Також сигнали повинні мати низький рівень взаємної кореляції для того, щоб сигнали різних космічних навігаційних апаратів надійно відрізнялися навігаційною апаратурою споживачів. Крім того, сигнали ГНСС повинні максимально ефективно використовувати відведену смугу частот при малому рівні позасмугового випромінювання, володіти високою стійкістю до перешкод.

Майже всі існуючі навігаційні супутникові системи, крім індійської системи NAVIC, використовують передачі сигналів діапазон L. Система NAVIC випромінюватиме сигнали додатково й у S діапазоні.

Діапазони, які займають різні навігаційні супутникові системи

Види модуляції

З розвитком супутникових навігаційних систем змінювалися використовувані види модуляції радіосигналів.
У більшості систем навігації спочатку використовувалися виключно сигнали з бінарною (двопозиційною) фазовою модуляцією – ФМ-2 (BPSK). В даний час в супутниковій навігації почався перехід до нового класу функцій, що модулюють, що отримали назву BOC (Binary Offset Carrier)-сигналів.

Принципова відмінність BOC-сигналів від сигналів з ФМ-2 полягає в тому, що символ модулюючої ПСП BOC-сигналу являє собою не прямокутний відеоімпульс, а відрізок меандрового коливання, що включає деяке постійне число періодів k. Тому сигнали із BOC-модуляцією часто називають меандровими шумоподібними сигналами.

Використання сигналів з BOC-модуляцією підвищує потенційну точність вимірювання і здатність до затримки. Одночасно з цим зменшується рівень взаємних перешкод при спільному функціонуванні навігаційних систем, що використовують традиційні та нові сигнали.

Навігаційне повідомлення

Кожен супутник приймає із наземних станцій управління навігаційну інформацію, яка передається назад користувачам у складі навігаційного сполучення. Навігаційне повідомлення містить різні типи інформації, необхідні для того, щоб визначити місце розташування користувача та синхронізувати його шкалу часу з національним еталоном.

Типи інформації навігаційного повідомлення

• Ефемеридна інформація, необхідна для обчислення координат супутника з достатньою точністю
• Похибка розбіжності бортової шкали часу щодо системної шкали часу для обліку усунення часу космічного апарату при навігаційних вимірах
• Розбіжність між шкалою часу навігаційної системи та національною шкалою часу, для вирішення задачі синхронізації споживачів
• Ознаки придатності з інформацією про стан супутника для оперативного вилучення супутників з виявленими відмовами з навігаційного рішення
• Альманах з інформацією про орбіти та стан усіх апаратів у групуванні для довгострокового грубого прогнозу руху супутників та планування вимірювань
• Параметри моделі іоносфери необхідні одночастотним приймачам для компенсації похибок навігаційних вимірювань, пов'язаних із затримкою поширення сигналів в іоносфері
• Параметри обертання Землі для точного перерахунку координат споживача у різних системах координат

Ознаки придатності оновлюються протягом кількох секунд під час виявлення відмови. Параметри ефемерид і часу, як правило, оновлюються не частіше ніж раз на півгодини. При цьому період оновлення для різних систем сильно відрізняється і може досягати чотирьох годин, тоді як альманах оновлюється не частіше ніж раз на день.

За своїм змістом навігаційне повідомлення поділяється на оперативну та неоперативну інформацію та передається у вигляді потоку цифрової інформації (ЦІ). Спочатку у всіх навігаційних супутникових системах використовувалася структура виду «суперкадр/кадр/рядок/слово». При цій структурі потік ЦІ формується у вигляді суперкадрів, що безперервно повторюються, суперкадр складається з декількох кадрів, кадр складається з декількох рядків.
Відповідно до структури "суперкадр/кадр/рядок/слово" формувалися сигнали системи БЕЙДОУ, ГАЛІЛЕО (крім E6), GPS (LNAV дані, L1), сигнали ГЛОНАСС з частотним поділом. Залежно від системи розміри суперкадрів, кадрів і рядків можуть відрізнятися, але принцип формування залишається схожим.

Нині у більшості сигналів використовується гнучка рядкова структура. У цій структурі навігаційне повідомлення формується як змінного потоку рядків різних типів. Кожен тип рядка має унікальну структуру і містить певний тип інформації (зазначені вище).

Гнучка рядкова структура навігаційного повідомлення дозволяє значно ефективніше використовувати пропускну спроможність каналу передачі. Але головною перевагою навігаційного сполучення з гнучкою рядковою структурою є можливість її еволюційної модернізації за дотримання принципу зворотної сумісності. Для цього в ІКД для розробників НАП спеціально вказується, що якщо НАП у навігаційному сполученні зустрічає рядки невідомих їй типів, то вона має їх ігнорувати. Це дозволяє додавати в процесі модернізації ДПСС до раніше існуючих типів рядків рядка з новими типами. НАП, випущена раніше, ігнорує рядки з новими типами і, отже, не використовує ті новації, які запроваджуються у процесі модернізації ДПСС, але її працездатність не порушується.
Повідомлення сигналів ГЛОНАСС із кодовим поділом мають рядкову структуру.

Чинники, що впливають на зниження точності

На точність визначення споживачем своїх координат, швидкості руху та часу впливає безліч факторів, які можна поділити на категорії:

1. Системні похибки, що вносяться апаратурою космічного комплексу

   Похибки, пов'язані з функціонуванням бортової апаратури супутника та наземного комплексу управління ДПСЗ обумовлені в основному недосконалістю частотно-часового та ефемеридного забезпечення.

2. Похибки, що виникають на трасі поширення сигналу від космічного апарату до споживача

   Похибки обумовлені відмінністю швидкості поширення радіосигналів в атмосфері Землі від швидкості їх поширення у вакуумі, а також залежністю швидкості від фізичних властивостей різних шарів атмосфери.

3. Похибки, що виникають в апаратурі споживача

   Апаратурні похибки поділяються на систематичну похибку апаратурної затримки радіосигналу в АП та флуктуаційні похибки, зумовлені шумами та динамікою споживача.

Крім того, на точність навігаційно-часового визначення суттєво впливає взаємне розташування навігаційних супутників та споживача.
Кількісною характеристикою похибки визначення місцезнаходження та поправки показань годинника, пов'язаної з особливостями просторового положення супутника та споживача, служить так званий геометричний факторΓ Σ або коефіцієнт геометрії. В англомовній літературі використовується позначення GDOP – Geometrical delusion of precision.
Геометричний фактор Γ Σ показує, скільки разів відбувається зменшення точності вимірювань і залежить від наступних параметрів:

• Г п - геометричний фактор точності визначення розташування споживача ДПСС у просторі.
  Відповідає PDOP – Position delusion of precision.
• Р г - геометричний фактор точності визначення розташування споживача ДПСС по горизонталі.
  Відповідає HDOP – Horizontal delusion of precision.
• Г в - геометричний фактор точності позиціонування споживача ДПСС по вертикалі.
  Відповідає VDOP – Vertical delusion of precision.
• Г т – геометричний фактор точності визначення поправки показань годинника споживача ДПСС.
  Відповідає TDOP – Time delusion of precision.

Підвищення точності навігації

Існуючі нині глобальні навігаційні супутникові системи (ГНСС) GPS і ГЛОНАСС дозволяють задовольнити потреби у навігаційному обслуговуванні широке коло споживачів. Але є низка завдань, які вимагають високих точностей навігації. До цих завдань належать: зліт, захід на посадку та посадка літаків, судноводіння у прибережних водах, навігація вертольотів та автомобілів та інші.

Класичним методом підвищення точності визначення навігацій є використання диференціального (відносного) режиму визначень.

Диференціальний режим передбачає використання одного або більше базових приймачів, розміщених у точках з відомими координатами, які одночасно з приймачем споживача (рухомим, або мобільним) здійснюють прийом сигналів тих самих супутників.

Підвищення точності навігаційних визначень досягається за рахунок того, що помилки виміру навігаційних параметрів споживчого та базових приймачів є корельованими. При формуванні різниць вимірюваних параметрів більшість таких похибок компенсується.

В основі диференціального методу лежить знання координат опорної точки – контрольно-коректуючої станції (ККС) або системи опорних станцій, щодо яких можуть бути обчислені поправки до визначення псевдодальностей до навігаційних супутників. Якщо ці поправки врахувати в апаратурі споживача, то точність розрахунку, зокрема координат може бути підвищена в десятки разів.

Для забезпечення диференціального режиму для великого регіону – наприклад, для Росії, країн Європи, США – передача диференціальних поправок, що коректують, здійснюється за допомогою геостаціонарних супутників. Системи, що реалізують такий підхід, отримали назву широкозонних диференціальних систем.

Супутникова навігація GPS давно вже є стандартом для створення систем позиціонування та активно застосовується у різних трекерах та навігаторах. У проектах Arduino GPS інтегрується за допомогою різних модулів, які не потребують знання теоретичних основ. Але справжньому інженеру має бути цікаво розібратися з принципом та схемою роботи GPS, щоб краще розуміти можливості та обмеження цієї технології.

Схема роботи GPS

GPS – це супутникова навігаційна система, розроблена Міністерством оборони США, яка визначає точні координати та час. Працює у будь-якій точці Землі в будь-яких погодних умовах. GPS складається з трьох частин – супутників, станцій на Землі та приймачів сигналу.

Ідея створення супутникової навігаційної системи зародилася ще у 50-ті роки минулого сторіччя. Американська група вчених, яка спостерігає за запуском радянських супутників, зауважила, що при наближенні супутника частота сигналу збільшується і зменшується при його віддаленні. Це дозволило зрозуміти, що можна виміряти становище і швидкість супутника, знаючи свої координати Землі, і навпаки. Величезну роль розвитку навігаційної системи зіграв запуск супутників на низьку навколоземну орбіту. А 1973 року було створено програму «DNSS» («NavStar»), за цією програмою супутники запускалися на середню навколоземну орбіту. Назву GPS програма отримала в тому ж 1973 році.

Система GPS на даний момент використовується не лише у військовій галузі, а й у цивільних цілях. Сфер застосування GPS багато:

• Мобільний зв'язок;
• Тектоніка плит – відбувається стеження за коливаннями плит;
• Визначення сейсмічної активності;
• Супутникове відстеження транспорту – можна проводити моніторинг за становищем, швидкістю транспорту та контролювати їх рух;
• Геодезія – визначення точних меж земельних ділянок;
• Картографія;
• Навігація;
• Ігри, геотегінт та інші розважальні області.

Найважливішим недоліком системи вважатимуться неможливість отримання сигналу за певних умов. Робочі частоти GPS лежать у дециметровому діапазоні хвиль. Це призводить до того, що рівень сигналу може знизитися через високу хмарність, щільне листя дерев. Радіоджерела, глушилки, а в окремих випадках навіть магнітні бурі також можуть заважати нормальній передачі сигналу. Точність визначення даних погіршуватиметься у приполярних районах, оскільки супутники невисоко піднімаються над Землею.

Навігація без GPS

Поправки отримані рівняння вносить розбіжність між розрахунковим і фактичним становищем супутника. Похибка, що виникає внаслідок цього, називається ефемеридною та становить від 1 до 5 метрів. Також свій внесок роблять інтерференція, атмосферний тиск, вологість, температура, вплив іоносфери та атмосфери. Сумарно сукупність помилок може довести похибку до 100 метрів. Деякі помилки можна усунути математично.

Щоб зменшити всі помилки, використовують диференціальний режим GPS. У ньому приймач отримує радіоканалу всі необхідні поправки до координат від базової станції. Підсумкова точність виміру досягає 1-5 метрів. При диференціальному режимі існує два методи коригування отриманих даних - це корекція самих координат і корекція навігаційних параметрів. Перший метод використовувати незручно, тому що всі користувачі повинні працювати по одним і тим же супутникам. У другий випадок значно збільшується складність самої апаратури визначення місцезнаходження.

Існує новий клас систем, який збільшує точність виміру до 1 см. Величезний вплив на точність кут між напрямками на супутники. При великому куті розташування буде визначатися з більшою точністю.

Точність виміру може бути штучно знижена Міністерством оборони США. Для цього на пристрої навігації встановлюється спеціальний режим S/A – обмежений доступ. Режим розроблено у військових цілях, щоб не дати противнику переваги у визначенні точних координат. З травня 2000 року режим обмеженого доступу було скасовано.

Усі джерела помилок можна розділити на кілька груп:

• Похибка у обчисленні орбіт;
• Помилки, пов'язані із приймачем;
• Помилки, пов'язані з багаторазовим відображенням сигналу від перешкод;
• Іоносфера; тропосферні затримки сигналу;
• Геометрія розташування супутників.

Основні характеристики

У систему GPS входить 24 штучні супутники Землі, мережа наземних станцій спостереження та навігаційні приймачі. Станції спостереження потрібні визначення та контролю параметрів орбіт, обчислення балістичних характеристик, регулювання відхилення від траєкторій руху, контроль апаратури бору космічних апаратів.

Характеристики навігаційних систем GPS:

• Кількість супутників – 26, 21 основний, 5 запасних;
• Кількість орбітальних площин – 6;
• Висота орбіти – 20 000 км;
• Термін експлуатації супутників – 7,5 років;
• Робочі частоти - L1 = 1575,42 МГц; L2=12275,6МГц, потужність 50 Вт та 8 Вт відповідно;
• Надійність навігаційного визначення – 95%.

Навігаційні приймачі бувають кількох типів – портативні, стаціонарні та авіаційні. Приймачі також характеризуються рядом параметрів:

• Кількість каналів – у сучасних приймачах використовується від 12 до 20 каналів;
• Тип антени;
• Наявність картографічної підтримки;
• Тип дисплея;
• Додаткові функції;
• Різні технічні характеристики – матеріали, міцність, захист від вологи, чутливість, обсяг пам'яті та інші.

Принцип дії самого навігатора – насамперед пристрій намагається зв'язатися із навігаційним супутником. Як тільки зв'язок буде встановлений, відбувається передача альманаху, тобто інформації про орбіти супутників, що знаходяться в рамках однієї системи навігації. Зв'язки з одним тільки супутником недостатньо для отримання точного розташування, тому супутники, що залишилися, передають навігатору свої ефемериди, необхідні для визначення відхилень, коефіцієнтів обурення та інших параметрів.

Холодний, теплий та гарячий старт GPS навігатора

Увімкнувши навігатор вперше або після тривалої перерви, починається довге очікування для отримання даних. Довгий час очікування пов'язаний з тим, що в пам'яті навігатора відсутні або застаріли альманах та ефемеріди, тому пристрій повинен виконати ряд дій щодо отримання або оновлення даних. Час очікування або так званий час холодного старту залежить від різних показників – якість приймача, стан атмосфери, шуми, кількість супутників у зоні видимості.

Щоб розпочати свою роботу, навігатор повинен:

• Знайти супутник та встановити з ним зв'язок;
• Отримати альманах та зберегти його в пам'яті;
• Отримати ефемериди від супутника та зберегти їх;
• Знайти ще три супутники і встановити з ними зв'язок, отримати від них ефемеріди;
• Обчислити координати за допомогою ефемерид та розташування супутників.

Тільки пройшовши весь цей цикл, пристрій почне працювати. Такий запуск і називається холодним стартом.

Гарячий старт значно відрізняється від холодного. У пам'яті навігатора вже є актуальний на даний момент альманах та ефемеріди. Дані для альманаху дійсні протягом 30 днів, ефемерид – протягом 30 хвилин. З цього виходить, що пристрій вимикався на нетривалий час. При гарячому старті алгоритм буде простіше – пристрій встановлює зв'язок із супутником, за необхідності оновлює ефемериди та обчислює місцезнаходження.

Існує теплий старт – у цьому випадку альманах є актуальним, а ефемериди потрібно оновити. Часу на це витрачається трохи більше ніж на гарячий старт, але значно менше, ніж на холодний.

Обмеження на купівлю та використання саморобних модулів GPS

Російське законодавство вимагає від виробників зменшувати точність визначення приймачів. Працювати з незагрубленою точністю може здійснюватись лише за наявності у користувача спеціалізованої ліцензії.

Під забороною Російської Федерації перебувають спеціальні технічні засоби, призначені для негласного отримання (СТС НПИ). До таких належать GPS трекери, які використовуються для негласного контролю за переміщенням транспорту та інших об'єктів. Основна ознака незаконного технічного засобу – його скритність. Тому перед придбанням пристрою потрібно уважно вивчити його характеристики, зовнішній вигляд, наявність прихованих функцій, а також переглянути необхідні сертифікати відповідності.

Також важливо, як продається пристрій. У розібраному вигляді прилад може не належати до СТС НПІ. Але при збиранні готовий пристрій може ставитися до заборонених.