РазноеСкорость по gps – GPS-навигация и измерение скорости | AUTO-GL.ru

Скорость по gps – GPS-навигация и измерение скорости | AUTO-GL.ru

GPS-навигация и измерение скорости | AUTO-GL.ru

Появляется все больше сообщений о том, что многие производители авто – намеренно завышают показания спидометра. Конечно, существует стандарт на погрешность приборов, а для спидометров значение погрешности может быть только положительным. Здесь все вполне понятно: если показания будут занижены, водитель рискует нарушить ПДД, даже не подозревая об этом. Но лучшим вариантом будет такой, когда спидометр, все же, «не врет».

На практике, показания на циферблате могут отличаться от данных GPS на 8-9 км/ч, если скорость авто меньше 100 км/ч. Стандарт допускает еще большую погрешность, она может быть равна 10% + 6 км/ч. С ростом скорости, разность в показаниях «механического» спидометра и «спутникового» возрастает. Разумеется, показания GPS приближены к реальности максимально (что подтверждается радарами ГАИ).

Погрешность спутникового спидометра

Навигация GPS и ГЛОНАСС позволяет определить координаты объекта с высокой точностью. Вдобавок, со спутника на GPS-приемник передаются данные о времени. Получается, компьютер или смартфон располагает всем необходимым для правильного вычисления скорости.

Но это – только теория.

А на практике, точность определения координат может варьироваться. Чем больше спутников одновременно видит приемник – тем погрешность меньше. И все же, она может составлять 25-30 метров (это в самом «плохом» случае, при наличии связи с минимальным числом спутников).

GPS-навигация и измерение скорости

Есть еще один негативный фактор. Чем медленнее процессор смартфона, тем больше будет величина запаздывания показаний. Собственно, GPS-спидометр показывает среднюю, а не моментальную скорость (пройденное расстояние делится на время). Чем меньше временной интервал измерений, тем точнее показания при замедлении либо при ускорении.

Значение погрешности измерений, выполняемых с помощью спутниковой навигации

По своей точности, GPS-спидометр идеалом не может быть. Однако, у таких приборов нет главного недостатка механических измерителей: вместе с ростом скорости, погрешность не возрастает. Если дисплей отображает значение порядка 120 км/ч, оно будет совпадать с результатом измерений, проводимых оптическим методом (с расхождением показаний до 2-3 км/ч).

auto-gl.ru

Измерение скорости с помощью GPS-приемника

Еще один из самых популярных споров среди автомобилистов — о скорости движения. Smiling При этом часто ссылаются на то, что спидометр «врет» (он действительно не может занижать показания скорости, но допустимая степень завышения равна 6 км/час + 10% от фактической скорости движения, что приводит к росту допустимой погрешности показаний спидометра пропорционально росту скорости движения в зависимости от фактического радиуса качения колес, сцепления колес с дорогой и т.д.). Отсюда и получаются ВАЗы, «летающие» со скоростью 180 км/час, и т.д. Как контр-доказательство все чаще и чаще используются показания различных GPS-приемников, встроенных в навигаторы, смартфоны и «профессиональные» приборы вроде vbox, которые любят использовать журналисты на тестах. Но насколько можно им доверять? Давайте посчитаем:

В настоящее время GPS позволяет определять точность положения на местности в радиусе не менее 13 метров. Но это при постоянном положении GPS-приемника, когда надо привязаться к местности. В случае же движущегося автомобиля можно рассчитывать на радиус окружности от 5 метров в случае отсутствия серьезных помех для приема сигнала со спутников — плотная городская застройка, плотная облачность, сильный снегопад и т.д.

Но даже эти 5 метров на автомобильных скоростях движения могут, и вносят, существенную погрешность в определение истинной скорости движения автомобиля. Я не знаю, как часто GPS-приемники определяют свое местоположение, но мои наблюдения за логами видеорегистратора DOD GSE550 показывают, что он фиксирует в них свои местоположение и скорость примерно один раз в 1.5 сек. Где-то с такой же частотой изменяются показания скорости в Яндекс.Навигатор, Navitel 5.0.3 и iGO под платформу Android. Поэтому предлагаю посчитать возможную погрешность показаний скорости для случая движения с фактической скоростью 20 м/с (72 км/час) в течение 3-х секунд:

С данной скоростью за 3 сек автомобиль пройдет 60 метров. При погрешности определения местоположения с точностью до 5 метров мы можем получить расчетное пройденное расстояние в пределах от 50 до 70 метров.

Smiling

Соответственно погрешность определения скорости составляет ±16.67%, что приводит к возможному определению скорости в диапазоне от 60 до 84 км/час. Многовато… Именно по этой причине к показаниям GPS-приемника применяют программную аппроксимацию, которая показывает текущую скорость, опираясь в том числе и на предыдущие показания. В результате указанные выше навигационные программы при равномерном движении со скоростью 80…90 км/час постоянно изменяют свои показания в диапазоне ±3…8 км/час даже при зрительно неподвижной стрелке спидометра. И так как погрешность определения местоположения постоянна, то с ростом скорости движения ее влияние на определение скорости уменьшается. Так, при скорости движения 40 м/с (144 км/час), максимальная погрешность уменьшается в два раза — до 8.33%, что и подтверждается моим опытом: при движении со скоростями 110 и более километров в час скачки показаний скорости в указанных навигационных программах практически отсутствуют.

Обратной стороной медали является то, что при резком и существенном изменении скорости движения (торможении, например) текущие показания скорости по GPS могут существенно отличаться от фактической скорости. Так, на одном из видео с моего видеорегистратора при фактической скорости в районе 40 км/час на видео зафиксирована скорость 74 км/час.

Так что точность показаний скорости по GPS очень сильно зависит от качества приема сигнала со спутников и качества алгоритмов аппроксимации этого сигнала.

Вы можете взять файл с расчетами и изменить его под свои нужды здесь.

carinfo.kiev.ua

Определить мою скорость движения онлайн

Определение скорости движения автомобиля

Сегодня рассмотрим простые способы определения скорости автомобиля.

Иногда в жизни случается так, что вам необходимо определить скорость своего автомобиля не учитывая то, что показывает ваша панель приборов. Для этого могут быть совершенно разные причины, отказ панели в работе, кроме того, очень часто спидометры немного привирают скорость.

Достаточно часто происходит так, что вы, наблюдая за своей панелью приборов, видите на спидометре одну скорость, а по факту она оказывается совершенна другая. И это хорошо, когда на самом деле она будет меньше, чем вам показано. Потому что если ее показатели больше даже на каких-то пять километров, то вы можете получить штраф от сотрудника ГИБДД за превышение скорости, хотя на самом деле, думаете что едите в пределах допустимой нормы.

Именно по этим причинам определение скорости движения автомобиля необходимо уметь делать несколькими способами.

Все мы привыкли следить за скоростью своего автомобиля по спидометру, но иногда случается так, что он в самый неподходящий момент выходит из строя и тогда определение скорости движения автомобиля предложенным сейчас способом может прийти вам на помощь. Да и как уже говорилось выше, все спидометры могут врать. Поэтому проверив его заранее, вы будете знать настоящую скорость движения вашего автомобиля.

Для тог чтобы определить реальную скорость вашего автомобиля или понять насколько врет ваш спидометр автомобиля, необходимо разогнать автомобиль и поддерживать одинаковую скорость. Другими словами, вы можете выехать за город для того чтобы у вас была возможность ехать с постоянной скоростью девяносто километров в час. В том случае, если на вашем автомобиле установлена функция круиз-контроль, следует ее включить. Теперь, когда автомобиль движется с постоянной скоростью, можно приступать к определению реальной скорости вашего движения.

Отличным помощником в этом вам станет Навител. Дело в том, что Наветел ведет посредством программы ваш автомобиль вместе со спутником, а это значит, что он замеряет реальную скорость автомобиля, так как практически не может врать.

Включив программу Навител, в верхнем углу экрана вы увидите реальную скорость своего автомобиля, потому что все данные, которые он выдает, он сверяет со спутником. Таким образом, если Навител покажет вашу скорость 85-86 километров в час, а на спидометре у вас будет показывать 90 километров в час, то это значит только то, что ваш спидометр завышает реальную скорость автомобиля на 4-5 километров.

Определение скорости встречного автомобиля

Чаще всего мы следим за скоростью своего собственного автомобиля, поэтому скорость попутного автомобиля определить гораздо легче, чем скорость встречного авто. Однако стоит отметить, что вопрос про определение скорости встречного автомобиля сегодня волнует все больше автомобилистов. Потому что и от этого фактора во множестве зависит безопасность их маневров, таких как обгон, поворот на главную или второстепенную дорогу, разворот, а также для полной оценки ситуации на дороге для того чтобы своевременно среагировать в сложившейся ситуации.

При этом следует отметить, что достоверно ответить на вопрос про определение скорости встречного автомобиля просто невозможно. Ведь расчет данных показателей зависит не только от погодных условий, дорожного покрытия и технического состояния транспорта, но и от того, каковы действия будут у водителя, который непосредственно находится за рулем данного встречного транспортного средства.

Если говорить о каких-то расчетах, то скорость встречного автомобиля можно просто предположить.

Например, когда вам навстречу движется фура, большой автобус или груженый легковой автомобиль с прицепом, то вряд ли скорость такого транспорта будет превышать более девяноста километров в час.

Ну а в том случае, когда вам навстречу едет современный легковой автомобиль или микроавтобус, то тут и предположить возможную скорость тяжело. Потому что, имея отличные технические характеристики такие автомобили, могут буквально за несколько секунд существенно увеличить скорость своего движения.

Помните о том, что все приходит с опытом. Поэтому водители, которые находятся за рулем уже не один год, могут зрительно определить приблизительную скорость встречного транспорта. Но даже несмотря на это, никогда нельзя быть уверенным при совершении маневра в скорости встречного автомобиля. Если же вы научитесь определять скорость встречного транспорта, то со временем сможете установить рекорд скорости на автомобиле среди тех, чью скорость вы отмечали.

Предыдущая статья: Тюнинг салона: как подобрать лучшую ткань для перетяжки? Следующая статья: Оформление автомобиля при покупке

Источник: https://chancecar.ru/opredelenie-skorosti-dvizheniya-avtom.html

Определение скорости автомобиля

Сегодня легкая, но полезная статья – определение скорости автомобиля. В наш век информационных технологий, цифровых радаров и цифровых камер, нужно точно знать скорость вашего автомобиля. Причем практически каждый автомобиль, не показывает точную скорость, бывают случаи, когда спидометр автомобиля врет на 5 и более километров в час. Для чего же нужно определять точное показание? Все просто, сейчас даже превышение на пару километров фиксируют радары, тем более на пять и выше…

Определение скорости автомобиля

Простой пример – ваш автомобиль двигается со скоростью в 73 км/ч, то есть уже попадает под штраф, так как превышение более 10 км/ч. Но если ваш спидометр врет и превышает скорость на 5 – 7 км/ч, то реально скорость 66 – 68 км/ч и вы еще не превышаете. Поэтому нужно четко знать насколько врет ваш спидометр, пригодится на будущее.

Итак, я буду определять скорость своего автомобиля (Chevrolet Aveo).

Разгоняю автомобиль до скорости в 90 км/ч и включаю круиз – контроль, автомобиль двигается со скоростью 90 км/ч. То есть, я ничего не нарушаю, 90 км/ч это нормальная скорость для загородных трасс. Но реально ли мой автомобиль двигается с этой скоростью? Нужно определить точную скорость автомобиля.

Скорость 90 км/ч

В этом нам поможет все тот же «старый – добрый» навител. Все дело в том, что навител замеряет реальную скорость автомобиля, ведет нас по спутникам, поэтому врать практически не может.

Навител

В верхнем углу экрана отображается реальная скорость автомобиля, навител сверяет эту скорость со спутниками.

Как видите, автомобиль стабильно двигается со скоростью в 90 км/ч, а навител показывает 86 – 87 км/ч, скорость немного прыгает.

86 км/ч

Таким образом, мой автомобиль завышает скорость на 3 – 4 км/ч, а это существенно. То есть если я буду двигатель со скоростью в 103 км/ч, за городом, то я ничего нарушать не буду, превышение на 10 км/ч, не будет.

Сейчас небольшое видео как определить скорость автомобиля.

CARInfo

Еще один из самых популярных споров среди автомобилистов — о скорости движения. При этом часто ссылаются на то, что спидометр «врет» (он действительно не может занижать показания скорости, но допустимая степень завышения равна 6 км/час + 10% от фактической скорости движения, что приводит к росту допустимой погрешности показаний спидометра пропорционально росту скорости движения в зависимости от фактического радиуса качения колес, сцепления колес с дорогой и т.д.). Отсюда и получаются ВАЗы, «летающие» со скоростью 180 км/час, и т.д. Как контр-доказательство все чаще и чаще используются показания различных GPS-приемников, встроенных в навигаторы, смартфоны и «профессиональные» приборы вроде vbox, которые любят использовать журналисты на тестах. Но насколько можно им доверять? Давайте посчитаем:

В настоящее время GPS позволяет определять точность положения на местности в радиусе не менее 13 метров. Но это при постоянном положении GPS-приемника, когда надо привязаться к местности. В случае же движущегося автомобиля можно рассчитывать на радиус окружности от 5 метров в случае отсутствия серьезных помех для приема сигнала со спутников — плотная городская застройка, плотная облачность, сильный снегопад и т.д.

Но даже эти 5 метров на автомобильных скоростях движения могут, и вносят, существенную погрешность в определение истинной скорости движения автомобиля. Я не знаю, как часто GPS-приемники определяют свое местоположение, но мои наблюдения за логами видеорегистратора DOD GSE550 показывают, что он фиксирует в них свои местоположение и скорость примерно один раз в 1.5 сек. Где-то с такой же частотой изменяются показания скорости в Яндекс.Навигатор, Navitel 5.0.3 и iGO под платформу Android. Поэтому предлагаю посчитать возможную погрешность показаний скорости для случая движения с фактической скоростью 20 м/с (72 км/час) в течение 3-х секунд:

С данной скоростью за 3 сек автомобиль пройдет 60 метров. При погрешности определения местоположения с точностью до 5 метров мы можем получить расчетное пройденное расстояние в пределах от 50 до 70 метров.

Соответственно погрешность определения скорости составляет ±16.67%, что приводит к возможному определению скорости в диапазоне от 60 до 84 км/час. Многовато… Именно по этой причине к показаниям GPS-приемника применяют программную аппроксимацию, которая показывает текущую скорость, опираясь в том числе и на предыдущие показания. В результате указанные выше навигационные программы при равномерном движении со скоростью 80…90 км/час постоянно изменяют свои показания в диапазоне ±3…8 км/час даже при зрительно неподвижной стрелке спидометра. И так как погрешность определения местоположения постоянна, то с ростом скорости движения ее влияние на определение скорости уменьшается. Так, при скорости движения 40 м/с (144 км/час), максимальная погрешность уменьшается в два раза — до 8.33%, что и подтверждается моим опытом: при движении со скоростями 110 и более километров в час скачки показаний скорости в указанных навигационных программах практически отсутствуют.

Обратной стороной медали является то, что при резком и существенном изменении скорости движения (торможении, например) текущие показания скорости по GPS могут существенно отличаться от фактической скорости. Так, на одном из видео с моего видеорегистратора при фактической скорости в районе 40 км/час на видео зафиксирована скорость 74 км/час.

Так что точность показаний скорости по GPS очень сильно зависит от качества приема сигнала со спутников и качества алгоритмов аппроксимации этого сигнала.

Вы можете взять файл с расчетами и изменить его под свои нужды .

Источник: https://carinfo.kiev.ua/sand_box/gps_speed

10. Скорость движения

10.1. Водитель должен вести транспортное средство со скоростью, не превышающей установленного ограничения, учитывая при этом интенсивность движения, особенности и состояние транспортного средства и груза, дорожные и метеорологические условия, в частности видимость в направлении движения. Скорость должна обеспечивать водителю возможность постоянного контроля за движением транспортного средства для выполнения требований Правил. При возникновении опасности для движения, которую водитель в состоянии обнаружить, он должен принять возможные меры к снижению скорости вплоть до остановки транспортного средства.

10.2. В населенных пунктах разрешается движение транспортных средств со скоростью не более 60 км/ч, а в жилых зонах и на дворовых территориях не более 20 км/ч.

Примечание. По решению органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации может разрешаться повышение скорости (с установкой соответствующих знаков) на участках дорог или полосах движения для отдельных видов транспортных средств, если дорожные условия обеспечивают безопасное движение с большей скоростью. В этом случае величина разрешенной скорости не должна превышать значения, установленные для соответствующих видов транспортных средств на автомагистралях.

10.3. Вне населенных пунктов разрешается движение:

  • мотоциклам, легковым автомобилям и грузовым автомобилям с разрешенной максимальной массой не более 3,5 т на автомагистралях – со скоростью не более 110 км/ч, на остальных дорогах – не более 90 км/ч;
  • междугородним и маломестным автобусам на всех дорогах – не более 90 км/ч;
  • другим автобусам, легковым автомобилям при буксировке прицепа, грузовым автомобилям с разрешенной максимальной массой более 3,5 т на автомагистралях – не более 90 км/ч, на остальных дорогах – не более 70 км/ч;
  • грузовым автомобилям, перевозящим людей в кузове, – не более 60 км/ч;
  • транспортным средствам, осуществляющим организованные перевозки групп детей, – не более 60 км/ч;
  • Примечание. По решению собственников или владельцев автомобильных дорог может разрешаться повышение скорости на участках дорог для отдельных видов транспортных средств, если дорожные условия обеспечивают безопасное движение с большей скоростью. В этом случае величина разрешенной скорости не должна превышать значения 130 км/ч

на дорогах, обозначенных знаком

5.1

и 110 км/ч на дорогах, обозначенных знаком

5.3

10.4. Транспортным средствам, буксирующим механические транспортные средства, разрешается движение со скоростью не более 50 км/ч.

Транспортным средствам, перевозящим крупногабаритные, тяжеловесные и опасные грузы, разрешается движение со скоростью, не превышающей скорости, установленной при согласовании условий перевозки.

10.5. Водителю запрещается:

  • превышать максимальную скорость, определенную технической характеристикой транспортного средства;
  • превышать скорость, указанную на опознавательном знаке “Ограничение скорости”, установленном на транспортном средстве;
  • создавать помехи другим транспортным средствам, двигаясь без необходимости со слишком малой скоростью;
  • резко тормозить, если это не требуется для предотвращения дорожно-транспортного происшествия.

Источник: https://speedcam.online/pdd/pdd-rf/10-skorost-dvizheniya/

Читайте также:

  • Убер такси онлайн заказ

    Номер телефона: Заказ такси Убер можно сделать через мобильное приложение или на официальном сайте. Официальный…

  • Проезд перекрестков онлайн

    Скачать Тренажер ПДД: Перекрестки на Андроид Описание: Каждый автомобилист прекрасно знает, что Правила Дорожного Движения…

  • Угловая скорость

    Свойства Угловая скорость (синяя стрелка) в одну единицу по часовой стрелкеУгловая скорость (синяя стрелка) в…

  • Какова скорость машины

    Раздел: • ФизикаАвтор вопроса: Азизов Александр НиколаевичОтправлена: 29.03.2009, 13:33Поступило ответов: 1Здраствуйте Уважаемые Эксперты! помогите пожалуйста…

avtokent74.ru

10. Скорость движения | SPEEDCAM.ONLINE

10.1. Водитель должен вести транспортное средство со скоростью, не превышающей установленного ограничения, учитывая при этом интенсивность движения, особенности и состояние транспортного средства и груза, дорожные и метеорологические условия, в частности видимость в направлении движения. Скорость должна обеспечивать водителю возможность постоянного контроля за движением транспортного средства для выполнения требований Правил. При возникновении опасности для движения, которую водитель в состоянии обнаружить, он должен принять возможные меры к снижению скорости вплоть до остановки транспортного средства.


10.2. В населенных пунктах разрешается движение транспортных средств со скоростью не более 60 км/ч, а в жилых зонах и на дворовых территориях не более 20 км/ч.

Примечание. По решению органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации может разрешаться повышение скорости (с установкой соответствующих знаков) на участках дорог или полосах движения для отдельных видов транспортных средств, если дорожные условия обеспечивают безопасное движение с большей скоростью. В этом случае величина разрешенной скорости не должна превышать значения, установленные для соответствующих видов транспортных средств на автомагистралях.


10.3. Вне населенных пунктов разрешается движение:

  • мотоциклам, легковым автомобилям и грузовым автомобилям с разрешенной максимальной массой не более 3,5 т на автомагистралях — со скоростью не более 110 км/ч, на остальных дорогах — не более 90 км/ч;
  • междугородним и маломестным автобусам на всех дорогах — не более 90 км/ч;
  • другим автобусам, легковым автомобилям при буксировке прицепа, грузовым автомобилям с разрешенной максимальной массой более 3,5 т на автомагистралях — не более 90 км/ч, на остальных дорогах — не более 70 км/ч;
  • грузовым автомобилям, перевозящим людей в кузове, — не более 60 км/ч;
  • транспортным средствам, осуществляющим организованные перевозки групп детей, — не более 60 км/ч;
  • Примечание. По решению собственников или владельцев автомобильных дорог может разрешаться повышение скорости на участках дорог для отдельных видов транспортных средств, если дорожные условия обеспечивают безопасное движение с большей скоростью. В этом случае величина разрешенной скорости не должна превышать значения 130 км/ч

на дорогах, обозначенных знаком

5.1

5.1

и 110 км/ч на дорогах, обозначенных знаком

5.3

5.3

10.4. Транспортным средствам, буксирующим механические транспортные средства, разрешается движение со скоростью не более 50 км/ч.

Транспортным средствам, перевозящим крупногабаритные, тяжеловесные и опасные грузы, разрешается движение со скоростью, не превышающей скорости, установленной при согласовании условий перевозки.


10.5. Водителю запрещается:

  • превышать максимальную скорость, определенную технической характеристикой транспортного средства;
  • превышать скорость, указанную на опознавательном знаке «Ограничение скорости», установленном на транспортном средстве;
  • создавать помехи другим транспортным средствам, двигаясь без необходимости со слишком малой скоростью;
  • резко тормозить, если это не требуется для предотвращения дорожно-транспортного происшествия.

speedcam.online

Система GPS. Взгляд изнутри и снаружи

Немного истории.

Как нередко бывает с высокотехнологичными проектами, инициаторами разработки и реализации системы GPS (Global Positioning System — система глобального позиционирования) стали военные. Проект спутниковой сети для определения координат в режиме реального времени в любой точке земного шара был назван Navstar (Navigation system with timing and ranging — навигационная система определения времени и дальности), тогда как аббревиатура GPS появилась позднее, когда система стала использоваться не только в оборонных, но и в гражданских целях.

Первые шаги по развертыванию навигационной сети были предприняты в середине семидесятых, коммерческая же эксплуатация системы в сегодняшнем виде началась с 1995 года. В настоящий момент в работе находятся 28 спутников, равномерно распределенных по орбитам с высотой 20350 км (для полнофункциональной работы достаточно 24 спутников).

Несколько забегая вперед, скажу, что поистине ключевым моментом в истории GPS стало решение президента США об отмене с 1 мая 2000 года режима так называемого селективного доступа (SA — selective availability) — погрешности, искусственно вносимой в спутниковые сигналы для неточной работы гражданских GPS-приемников. С этого момента любительский терминал может определять координаты с точностью в несколько метров (ранее погрешность составляла десятки метров)! На рис.1 представлены ошибки в навигации до и после отключения режима селективного доступа (данные U.S. Space Command ).Рис1.

Попробуем разобраться в общих чертах, как устроена система глобального позиционирования, а потом коснемся ряда пользовательских аспектов. Рассмотрение же начнем с принципа определения дальности, лежащего в основе работы космической навигационной системы.

Алгоритм измерения расстояния от точки наблюдения до спутника.

Дальнометрия основана на вычислении расстояния по временной задержке распространения радиосигнала от спутника к приемнику. Если знать время распространения радиосигнала, то пройденный им путь легко вычислить, просто умножив время на скорость света.

Каждый спутник системы GPS непрерывно генерирует радиоволны двух частот — L1=1575.42МГц и L2=1227.60МГц. Мощность передатчика составляет 50 и 8 Ватт соответственно. Навигационный сигнал представляет собой фазовоманипулированный псевдослучайный код PRN (Pseudo Random Number code). PRN бывает двух типов: первый, C/A-код (Coarse Acquisition code — грубый код) используется в гражданских приемниках, второй Р-код (Precision code — точный код), используется в военных целях, а также, иногда, для решения задач геодезии и картографии. Частота L1 модулируется как С/А, так и Р-кодом, частота L2 существует только для передачи Р-кода. Кроме описанных, существует еще и Y-код, представляющий собой зашифрованный Р-код (в военное время система шифровки может меняться).

Период повторения кода довольно велик (например, для P-кода он равен 267 дням). Каждый GPS-приемник имеет собственный генератор, работающий на той же частоте и модулирующий сигнал по тому же закону, что и генератор спутника. Таким образом, по времени задержки между одинаковыми участками кода, принятого со спутника и сгенерированного самостоятельно, можно вычислить время распространения сигнала, а, следовательно, и расстояние до спутника.

Одной из основных технических сложностей описанного выше метода является синхронизация часов на спутнике и в приемнике. Даже мизерная по обычным меркам погрешность может привести к огромной ошибке в определении расстояния. Каждый спутник несет на борту высокоточные атомные часы. Понятно, что устанавливать подобную штуку в каждый приемник невозможно. Поэтому для коррекции ошибок в определении координат из-за погрешностей встроенных в приемник часов используется некоторая избыточность в данных, необходимых для однозначной привязки к местности (подробней об этом чуть позже).

Кроме самих навигационных сигналов, спутник непрерывно передает разного рода служебную информацию. Приемник получает, например, эфемериды (точные данные об орбите спутника), прогноз задержки распространения радиосигнала в ионосфере (так как скорость света меняется при прохождении разных слоев атмосферы), а также сведения о работоспособности спутника (так называемых «альманах», содержащий обновляемые каждые 12.5 минут сведения о состоянии и орбитах всех спутников). Эти данные передаются со скоростью 50 бит/с на частотах L1 или L2.

Общие принципы определения координат с помощью GPS.

Основой идеи определения координат GPS-приемника является вычисление расстояния от него до нескольких спутников, расположение которых считается известным (эти данные содержатся в принятом со спутника альманахе). В геодезии метод вычисления положения объекта по измерению его удаленности от точек с заданными координатами называется трилатерацией. Рис2.

Если известно расстояние А до одного спутника, то координаты приемника определить нельзя (он может находится в любой точке сферы радиусом А, описанной вокруг спутника). Пусть известна удаленность В приемника от второго спутника. В этом случае определение координат также не представляется возможным — объект находится где-то на окружности (она показана синим цветом на рис.2), которая является пересечением двух сфер. Расстояние С до третьего спутника сокращает неопределенность в координатах до двух точек (обозначены двумя жирными синими точками на рис.2). Этого уже достаточно для однозначного определения координат — дело в том, что из двух возможных точек расположения приемника лишь одна находится на поверхности Земли (или в непосредственной близи от нее), а вторая, ложная, оказывается либо глубоко внутри Земли, либо очень высоко над ее поверхностью. Таким образом, теоретически для трехмерной навигации достаточно знать расстояния от приемника до трех спутников.

Однако в жизни все не так просто. Приведенные выше рассуждения были сделаны для случая, когда расстояния от точки наблюдения до спутников известны с абсолютной точностью. Разумеется, как бы ни изощрялись инженеры, некоторая погрешность всегда имеет место (хотя бы по указанной в предыдущем разделе неточной синхронизации часов приемника и спутника, зависимости скорости света от состояния атмосферы и т.п.). Поэтому для определения трехмерных координат приемника привлекаются не три, а минимум четыре спутника.

Получив сигнал от четырех (или больше) спутников, приемник ищет точку пересечения соответствующих сфер. Если такой точки нет, процессор приемника начинает методом последовательных приближений корректировать свои часы до тех пор, пока не добьется пересечения всех сфер в одной точке.

Следует отметить, что точность определения координат связана не только с прецизионным расчетом расстояния от приемника до спутников, но и с величиной погрешности задания местоположения самих спутников. Для контроля орбит и координат спутников существуют четыре наземных станции слежения, системы связи и центр управления, подконтрольные Министерству Обороны США. Станции слежения постоянно ведут наблюдения за всеми спутниками системы и передают данные об их орбитах в центр управления, где вычисляются уточнённые элементы траекторий и поправки спутниковых часов. Указанные параметры вносятся в альманах и передаются на спутники, а те, в свою очередь, отсылают эту информацию всем работающим приемникам.

Кроме перечисленных, существует еще масса специальных систем, увеличивающих точность навигации, — например, особые схемы обработки сигнала снижают ошибки от интерференции (взаимодействия прямого спутникового сигнала с отраженным, например, от зданий). Мы не будем углубляться в особенности функционирования этих устройств, чтобы излишне не осложнять текст.

После отмены описанного выше режима селективного доступа гражданские приемники «привязываются к местности» с погрешностью 3-5 метров (высота определяется с точностью около 10 метров). Приведенные цифры соответствуют одновременному приему сигнала с 6-8 спутников (большинство современных аппаратов имеют 12-канальный приемник, позволяющий одновременно обрабатывать информацию от 12 спутников).

Качественно уменьшить ошибку (до нескольких сантиметров) в измерении координат позволяет режим так называемой дифференциальной коррекции (DGPS — Differential GPS). Дифференциальный режим состоит в использовании двух приемников — один неподвижно находится в точке с известными координатами и называется «базовым», а второй, как и раньше, является мобильным. Данные, полученные базовым приемником, используются для коррекции информации, собранной передвижным аппаратом. Коррекция может осуществляться как в режиме реального времени, так и при «оффлайновой» обработке данных, например, на компьютере.

Обычно в качестве базового используется профессиональный приемник, принадлежащий какой-либо компании, специализирующейся на оказании услуг навигации или занимающейся геодезией. Например, в феврале 1998 года недалеко от Санкт-Петербурга компания «НавГеоКом» установила первую в России наземную станцию дифференциального GPS. Мощность передатчика станции — 100 Ватт (частота 298,5 кГц), что позволяет пользоваться DGPS при удалении от станции на расстояния до 300 км по морю и до 150 км по суше. Кроме наземных базовых приемников, для дифференциальной коррекции GPS-данных можно использовать спутниковую систему дифференциального сервиса компании OmniStar. Данные для коррекции передаются с нескольких геостационарных спутников компании.

Следует заметить, что основными заказчиками дифференциальной коррекции являются геодезические и топографические службы — для частного пользователя DGPS не представляет интереса из-за высокой стоимости (пакет услуг OmniStar на территории Европы стоит более 1500 долларов в год) и громоздкости оборудования. Да и вряд ли в повседневной жизни возникают ситуации, когда надо знать свои абсолютные географические координаты с погрешностью 10-30 см.

В заключение части, повествующей о «теоретических» аспектах функционирования GPS, скажу, что Россия и в случае с космической навигацией пошла своим путем и развивает собственную систему ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система). Но из-за отсутствия должных инвестиций в настоящее время на орбите находятся лишь семь спутников из двадцати четырех, необходимых для нормального функционирования системы…

Краткие субъективные заметки пользователя GPS.

Так уж получилось, что о возможности определять свое местоположение с помощью носимого приборчика размерами с сотовый телефон я узнал году в девяносто седьмом из какого-то журнала. Однако замечательные перспективы, нарисованные авторами статьи, были безжалостно разбиты заявленной в тексте ценой навигационного аппарата — почти 400 долларов!

Года через полтора (в августе 1998) судьба занесла меня в маленький спортивный магазинчик в американском городе Бостон. Какого же было мое удивление и радость, когда на одной из витрин я случайно заметил несколько разных навигаторов, самый дорогой из которых стоил 250 долларов (простенькие же модели предлагались за $99). Конечно, уйти из магазина без прибора я уже не мог, поэтому принялся пытать продавцов о характеристиках, преимуществах и недостатках каждой модели. Ничего вразумительного от них я не услышал (и отнюдь не из-за того, что плохо знаю английский), так что пришлось разбираться во всем самому. И в результате, как это нередко бывает, была приобретена самая продвинутая и дорогая модель — Garmin GPS II+, а также специальный чехол к ней и шнур для питания от гнезда прикуривателя автомобиля. В магазине имелось еще два аксессуара для теперь уже моего аппарата — устройство для крепления навигатора на велосипедном руле и шнур для соединения с РС. Последний я долго крутил в руках, но, в конце концов, все же решил не покупать из-за немалой цены (немногим более 30 долларов). Как потом оказалось, шнур я не купил совершенно правильно, ибо все взаимодействие прибора с компьютером сводится к «сливке» в ЭВМ пройденного маршрута (а также, думаю, координат в режиме реального времени, но насчет этого есть определенные сомнения), да и то при условии покупки софта от Garmin. Возможность загружать в прибор карты, к сожалению, отсутствует.

Давать подробное описание своего прибора я не буду хотя бы потому, что он уже снят с производства (желающие ознакомиться с подробной технической характеристикой могут сделать это здесь ). Замечу лишь, что вес навигатора — 255 гр., размеры — 59х127х41 мм. Благодаря своему треугольному сечению аппарат исключительно устойчиво располагается на столе или панели приборов автомобиля (для более прочной фиксации в комплект входит липучка Velcro). Питание осуществляется от четырех пальчиковых батареек АА (их хватает лишь на 24 часа непрерывной работы) или внешнего источника. Попробую рассказать об основных возможностях моего прибора, которые, думаю, имеет подавляющее большинство присутствующих на рынке навигаторов.

С первого взгляда GPS II+ можно принять за мобильный телефон, выпущенный пару лет назад. Лишь только присмотревшись, замечаешь необычно толстую антенну, огромный дисплей (56х38 мм!) и малое, по телефонным меркам, количество клавиш.

При включении прибора начинается процесс сбора информации со спутников, а на экране появляется простенькая мультипликация (вращающийся земной шар). После первоначальной инициализации (которая в открытом месте занимает пару минут) на дисплее возникает примитивная карта неба с номерами видимых спутников, а рядом — гистограмма, свидетельствующая об уровне сигнала от каждого спутника. Кроме того, указывается погрешность навигации (в метрах) — чем больше спутников видит прибор, тем, разумеется, точнее будет определение координат.

Интерфейс GPS II+ построен по принципу «перелистываемых» страниц (для этого даже есть специальная кнопка PAGE). Выше была описана «страница спутников», а кроме нее, есть «страница навигации», «карта», «страница возврата», «страница меню» и ряд других. Следует заметить, что описываемый аппарат не русифицирован, однако даже с плохим знанием английского можно понять его работу.

На странице навигации отображаются: абсолютные географические координаты, пройденный путь, мгновенная и средняя скорости движения, высота над уровнем моря, время движения и, в верхней части экрана, электронный компас. Надо сказать, что высота определяется с гораздо большей погрешностью, чем две горизонтальные координаты (на этот счет есть даже специальная ремарка в руководстве пользователя), что не позволяет использовать GPS, например, для определения высоты парапланеристами. Зато мгновенная скорость вычисляется исключительно точно (особенно для быстродвижущихся объектов), что дает возможность использовать прибор для определения скорости снегоходов (спидометры которых имеют обыкновение значительно врать). Могу дать «вредный совет» — взяв напрокат автомобиль, отключите его спидометр (чтобы он насчитал поменьше километров — ведь оплата зачастую пропорциональна пробегу), а скорость и пройденное расстояние определяйте по GPS (благо он может вести измерения как в милях, так и в километрах).

Средняя скорость движения определяется по несколько странному алгоритму — время простоя (когда мгновенная скорость равна нулю) в вычислениях не учитывается (более логично, на мой взгляд, было бы просто делить пройденное расстояние на общее время поездки, но создатели GPS II+ руководствовались каким-то иными соображениями).

Пройденный путь отображается на «карте» (памяти аппарата хватает километров на 800 — при большем пробеге автоматически стираются самые старые метки), так что при желании можно посмотреть схему своих блужданий. Масштаб карты меняется от десятков метров до сотен километров, что, несомненно, исключительно удобно. Самое же замечательное состоит в том, что в памяти прибора имеются координаты основных населенных пункты всего мира! США, конечно, представлено более подробно (например, все районы Бостона присутствуют на карте с названиями), чем Россия (тут указано расположение лишь таких городов как Москва, Тверь, Подольск и т.п.). Представьте, например, что Вы направляетесь из Москвы в Брест. Находите в памяти навигатора «Брест», жмете специальную кнопку «GO TO», и на экране появляется локальное направление Вашего движения; глобальное направление на Брест; количество километров (по прямой, разумеется), оставшееся до точки назначения; средняя скорость и расчетное время прибытия. И так в любой точке мира — хоть в Чехии, хоть в Австралии, хоть в Таиланде…

Не менее полезной является так называемая функция возврата. Память аппарата позволяет записывать до 500 ключевых точек (waypoints). Каждую точку пользователь может называть по своему усмотрению (например, DOM, DACHA и т.п.), также предусмотрены различные пиктрограммки для отображения информации на дисплее. Включив функцию возврата к точке (любой из заранее записанных), владелец навигатора получает те же возможности, что и в описанном выше случае с Брестом (т.е. расстояние до точки, расчетное время прибытия и все остальное). У меня, например, был такой случай. Приехав в Прагу на автомобиле и устроившись в гостинице, мы с приятелем отправились в центр города. Оставив машину на стоянке, пошли побродить. После бесцельной трехчасовой прогулки и ужина в ресторане мы поняли, что совершенно не помним, где оставили машину. На улице ночь, мы — на одной из маленьких улочек незнакомого города… К счастью, прежде чем покинуть автомобиль, я записал его местоположение в навигатор. Теперь же, нажав пару кнопок на аппарате, я узнал, что машина стоит в 500 метрах от нас и через 15 минут мы уже слушали тихую музыку, направляясь на автомобиле в гостиницу.

Кроме движения к записанной метке по прямой, что не всегда удобно в условиях города, Garmin предлагает функцию TrackBack — возврат по своему пути. Грубо говоря, кривая движения аппроксимируется рядом прямолинейных участков, а в точках излома ставятся метки. На каждом прямолинейном участке навигатор ведет пользователя к ближайшей метке, по достижении же ее осуществляется автоматическое переключение на следующую метку. Исключительно удобная функция при езде на автомобиле по незнакомой местности (сигнал со спутников сквозь здания, конечно, не проходит, поэтому, чтобы получить данные о своих координатах в условиях плотной застройки, приходится искать более-менее открытое место).

Я не буду дальше углубляться в описание возможностей прибора — поверьте, что кроме описанных, в нем есть еще масса приятных и нужных примочек. Одна смена ориентации дисплея чего стоит — можно использовать аппарат как в горизонтальном (автомобильном), так и в вертикальном (пешеходном) положении (см. рис.3).

Одной из основных же прелестей GPS для пользователя я считаю отсутствие какой-либо платы за пользование системой. Купил один раз прибор — и наслаждайся!

Заключение.

Я думаю, нет нужды перечислять области применения рассмотренной системы глобального позиционирования. GPS-приемники встраивают в автомобили, сотовые телефоны и даже наручные часы! Недавно я встретил сообщение о разработке чипа, совмещающего в себе миниатюрный GPS-приемник и модуль GSM — устройствами на его базе предлагается оснащать собачьи ошейники, чтобы хозяин мог без труда обнаружить потерявшегося пса посредством сотовой сети.

Но в любой бочке меда есть ложка дегтя. В данном случае в роли последнего выступают российские законы. Я не буду подробно рассуждать о юридических аспектах использования GPS-навигаторов в России (кое-что об этом можно найти здесь ), замечу лишь, что теоретически высокоточные навигационные приборы (коими, без сомнения являются даже любительские GPS-приемники) у нас запрещены, а их владельцев ждет конфискация аппарата и немалый штраф.

К счастью для пользователей, в России строгость законов компенсируется необязательностью их выполнения — например, по Москве разъезжает огромное количество лимузинов с шайбой-антенной GPS-приемников на крышке багажника. Все более-менее серьезные морские суда оборудованы GPS (и уже выросло целое поколение яхтсменов, с трудом ориентирующихся в пространстве по компасу и прочим традиционным средствам навигации). Надеюсь, власти не будут вставлять палки в колеса техническому прогрессу и в ближайшее время легализуют пользование GPS-приемниками в нашей стране (отменили же разрешения на сотовые телефоны), а также дадут добро на рассекречивание и тиражирование подробных карт местности, необходимых для полноценного использования автомобильных навигационных систем.

www.ixbt.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *