Global Position System, или просто GPS

Что такое GPS

Департамент обороны Соединённых Штатов Америки контролирует и обслуживает систему NavStar. Эта система состоит из 24 спутников, расположенных на шести полярных орбитах таким образом, что в любой точке Земли в любое время суток над горизонтом в зоне видимости всегда находятся как минимум 4 спутника. Позиция GPS (Global Position System) фиксируется после применения достаточно сложного математического принципа, называемого трилатерация. Ресивер обрабатывает данные с нескольких спутников и просчитывает удаление от них, учитывая их положение и время суток и корректируя данные в зависимости от состояния ионосферы.

Как работает GPS

При включении прибор инициирует связь с ближайшим спутником и загружает данные. Период загрузки может быть продолжительным – до 20 мин в зависимости от расположения спутников, статуса определяемой позиции, прохождения сигнала и т.д. После выключения прибора последнее местоположение записывается в его память. Если вы не изменили своё местонахождение, то при следующем включении прибор загрузится уже через 3-4 мин. Ресивер собирает данные от других спутников и выводит их в виде картинки на экран. После сбора информации прибор отправляет её на спутник, где она и обрабатывается. Основываясь на данных, поступающих со спутника, а также с учётом позиции и времени ресивер определяет позиционные точки и отображает их на экране.

Отличие GPS от других систем определения местоположения

Система, разработанная береговой охраной США, усовершенствовала всю систему позиционирования, и теперь она стала более точной. Система использует наземную станцию, имеющую фиксированную позицию. Именно эта станция рассчитывает теоретически правильное расстояние и время прохождения сигнала между спутником и станцией, исключая большие погрешности. Есть и другая, более новая и пока ещё экспериментальная система, разработанная в США специально для авиации. Она использует 25 наземных отправных станций. Каждая из них получает сигналы GPS и просчитывает все погрешности. Две основные станции обрабатывают эту информацию и посылают откорректированный сигнал на геостационарный спутник. Оттуда сигналы поступают уже на GPS-приёмники. Погрешность, как правило, составляет не более 5-7 м. Если спутник находится над экватором, в некоторых случаях пользователи могут быть заблокированы, например, если находятся в лесной местности. Но если вы на открытой воде и занимаетесь рыбной ловлей, то ваш прибор выдаст вам местоположение с точностью до 3 м в 95% времени использования.

Насколько точен GPS?

Точность прибора особенно важна при рыбной ловле, чтобы отмечать перспективные места и иметь возможность вернуться в это место снова. Служба точного позиционирования (PPS) используется военными и поэтому имеет свой код сигнала, который передаётся на частотах L1 (1575,42 MHz) и L2 (1227,60 MHz). Максимальная погрешность этого сигнала составляет 16 м. Стандартная система позиционирования (SPS) доступна для гражданских пользователей и также использует свой код C/A (курс/положение). Сигнал этого кодирования может быть менее точным.

Причины погрешности прибора

На точность показаний GPS влияют различные факторы. Это может быть ошибка в работе часов прибора. На каждом спутнике есть два атомных часовых механизма, работа которых синхронизирована с наземными атомными часами. Базируясь на этой информации, система GPS калибрует сигнал в соответствии с погодными условиями в ионосфере и космосе. Условия в ионосфере и тропосфере могут влиять на прохождение радиоволн, от которых зависит точность сигнала GPS. Погрешности могут также возникать из-за времени прохождения сигнала, скорости его распространения в пространстве. Возвращённый сигнал приходит с некоторым временным запозданием, а ваше положение может за это время измениться. На распространение GPS сигнала влияют также атмосферные условия, солнечная активность и т. п. Погрешность может составлять 20-30 м днём и до 5 м в ночное время.

Спутниковые режимы

Параллельный канал. Сегодня наибольшее распространение получили приборы, поддерживающие режим «параллельный канал». Эти приборы могут поддерживать связь и обрабатывать сигналы с двенадцати спутников одновременно. Выдавая обработанную информацию с такого количества спутников, прибор минимизирует возможные погрешности, поэтому он более точен.

Мультиплексный приёмник. Этот прибор использует один-два канала, по которым принимает и передаёт информацию. Скорость работы такого приёмника более высокая, но и его погрешность выше. Сегодня такие модели считаются устаревшими.

Инсталляция GPS

Антенна прибора должна устанавливаться на открытом месте, чтобы поле видимости было как можно больше. Выносная антенна должна быть максимально удалена от радиоантенны. Если у прибора нет выносной антенны, то его устанавливают на открытом месте.

Расположение кабелей прибора

Сетевой кабель питания прибора должен быть расположен как можно дальше от кабелей другого оборудования, которые находятся под высоким напряжением, естественно, он должен быть хорошо изолирован. Антенный кабель также должен быть полностью изолирован и находиться вне поля действия антенных кабелей других радиоприборов. Важно, чтобы кабель не был перекручен, так как это может стать причиной рассеивания сигнала, снижения его интенсивности, а также привести к неустойчивости сигнала. Не укорачивайте антенный кабель, если это не разрешено производителем.

Соединения

Убедитесь, что все коннекторы подходят к гнёздам и плотно в них держатся. Все контакты должны быть правильно и крепко присоединены и как можно лучше изолированы. Зона основных соединений должна быть максимально защищена от попадания воды. Для изоляции кабельных соединений лучше использовать самоклеющуюся изоляционную полимерную ленту. Она также будет защищать места соединения от попадания воды. Не используйте нестандартные коннекторы, а только те, которые разрешены производителем.

Заземление прибора

Использование стационарного прибора на катере предполагает его соединение с системой заземления RE противоположной полярности, в зависимости от рекомендаций производителя. Например, на катерах из алюминия заземление обычно присоединяется к корпусу.

Питание

Питание прибора должно быть бесперебойным, поэтому нельзя подключать GPS-приёмник к системе зажигания или к батарее устройств с высоким потреблением энергии, таким, как троллинговый электромотор.

Основные неполадки в работе прибора

Прибор даёт большую погрешность фиксированного положения. Система может неправильно определять местоположение из-за отключения спутника, что вызвано уходом спутника в тень (непрямой сигнал или его отсутствие из-за преград на пути следования сигнала).

Прибор выдаёт слишком малую погрешность. Небольшая погрешность, которая значительно меньше нормального уровня точности, может возникнуть по нескольким причинам. Сигнал может быть существенно усилен атмосферными возмущениями, такими как высокая солнечная активность (магнитные бури и взрывы на Солнце). Возможны ошибки в соединениях или неисправность антенны. Убедитесь, что антенна расположена вертикально.

Прибор не фиксирует местоположение. Это чаще всего случается, если спутник находится вне зоны видимости прибора. Также это может быть вследствие того, что антенна прибора сбита и находится в горизонтальном положении, поэтому сначала проверьте именно антенну. Пользователи ручных приборов должны убедиться, что находятся на открытом пространстве и прибор установлен вертикально.