Читать онлайн «Эхолоты и GPS навигаторы». Страница 9

SPD – speed – скорость, TRK – Track – трасса), имена путевых точек рис. 47). Алфавитно-цифровое отображение информации в чистом виде использовалось на начальном этапе развития техники GPS.

Графическое отображение осуществляется с помощью образуемых на экране рисунков, представляющих характер движения носителя (судна, автомобиля, человека). Графика в аппаратах различных фирм практически одинакова и различается, как правило, в деталях. Наиболее распространенными рисунками являются электронный компас (не путать с магнитным!), графический указатель движения, трасса движения, маршруты, символы для путевых точек. Конечно, только одной графикой дело не обходится – попутно на экран могут выводиться координаты судна, курс, направление на путевую точку, скорость и еще масса нужной и полезной информации (рис. 48). В современных приемниках используются оба вида индикации.

Рис. 47. Отображение в алфавитно-цифровой форме

Точность определения координат места

Точность определения координат места является фундаментальным показателем любой навигационной системы, от значения которого будет зависеть, насколько правильно судно будет следовать по проложенному маршруту и не попадет ли оно на находящиеся поблизости мели или камни.

Рис. 48. Графическое отображение на экране

Точность приборов обычно оценивают по величине среднеквадратической погрешности (СКО)–интервалу, в который попадает 72% измерений, или по максимальной ошибке, соответствующей 95%. Большинство фирм-производителей оценивают СКО своих приемников GPS в 25 метров, что соответствует максимальной ошибке 50 метров.

Для плавания больших судов в узостях и в местах с большим количеством навигационных опасностей существующая точность может оказаться недостаточной. Для такого случая предусмотрен так называемый дифференциальный режим GPS или, иначе, DGPS, уменьшающий ошибку определения места до 5 метров. Для реализации этого режима необходим подключаемый к GPS-навигатору дополнительный приемник для приема дифференциальных поправок, передаваемых специальной станцией. Следует отметить, что режим этот действует в ограниченных зонах, в которых работают наземные станции передачи дифференциальных поправок.

Точность зависит от ряда факторов – от взаимного расположения спутников на данный момент, состояния атмосферы, наличия отражающих радиоволны объектов около антенны приемника, от точности совпадения принятой производителем приемника модели Земли с принятым в России. Большинство навигаторов сами оценивают точность определения координат на данный момент, и полученное значение выводят на дисплей. При превышении заданной ошибки приемник перестанет выдавать координаты и сообщит об этом владельцу.

Навигационные характеристики

Навигационные возможности приемников GPS характеризуют количеством запоминаемых прибором путевых точек, маршрутов и содержащихся в них маршрутных точек. Под путевыми понимаются используемые для навигации характерные точки на поверхности Земли, – промежуточные пункты маршрутов, якорные стоянки, укрытия, навигационные опасности, буи и т. п. Под маршрутом понимается некоторая прямая либо ломаная линия, образованная несколькими точками (как минимум двумя). Вполне очевидно, что чем больше приемник может создавать и хранить путевых точек и маршрутов, тем более сложные задачи он может решать. Например, если при плавании по открытому морю можно ограничиться только двумя путевыми точками, то при движении по извилистым фарватерам с частыми изменениями направления движения может потребоваться несколько десятков. Еще больше точек может потребоваться для рыбаков – помимо путевых точек, они могут записывать в память координаты рыбных мест, камней и коряг, поставленных сеток.

Современные носимые и стационарные приемники GPS могут создавать и хранить, в зависимости от модели, от 500 до 5000 путевых точек и 20–50 маршрутов с 20–30 точками в каждом.

Помимо путевых точек в любом приемнике есть запас точек для записи и сохранения пройденной трассы. Это количество может достигать от 1000 до нескольких десятков тысяч точек в профессиональных навигаторах. Записанная трасса может быть использована для возврата по ней назад (функция «Track Back», речь о которой пойдет позже).

Количество одновременно отслеживаемых спутников

Этот показатель характеризует устойчивость работы навигатора и его возможность обеспечения наивысшей точности. Учитывая тот факт, что для определения двух координат позиции – долготы и широты – нужно одновременно отслеживать 3 спутника, а для определения высоты – четырех, и то, что в своем движении они могут занимать неблагоприятное положение относительно приемника, то вполне понятно стремление конструкторов создавать приемники с большим количеством отслеживаемых спутников. Кроме того, чем больше одновременно отслеживается спутников, тем выше точность определения координат. Современные GPS навигаторы, даже носимые, имеют 8 или 12-канальные приемники, способные одновременно принимать и отслеживать сигналы соответственно до 8 или 12 спутников.

Для знакомства с работой с аппаратурой спутниковой навигации используем какую-либо популярную модель навигатора, например, Garmin GPS-72 – 12-канальный портативный приемник GPS со встроенной антенной (рис. 49). Большой монохромный дисплей прибора с 4-х уровневой серой индикацией (120 × 160 пикселей) и регулируемой подсветкой обеспечивает хорошее качество изображения в любое время суток. Управление приемником осуществляется расположенными на лицевой панели 9-ю кнопками, открывающими доступ пользователю ко всем функциям и базам данных прибора.

GPS-72 чрезвычайно прост в использовании, интуитивно понятен в работе и позволяет быстро, без специального обучения, перейти к практической навигации. Прибор изначально создавался для использования на небольших судах и поэтому имеет водонепроницаемый корпус, может плавать и выдерживать погружение в воду.

Встроенная память 1 Мб позволяет загружать в нее с дисков информацию о магазинах, ресторанах, сервисах и других предприятиях сферы обслуживания.

Приемник GPS-72 имеет следующие основные характеристики:

Путевые точки – 500 путевых точек с координатами, названиями и графическими символами;

Маршруты – 50 маршрутов по 50 путевых точек в каждом;

Траектории – автоматическая запись и хранение в памяти до 10 траекторий;

Рис. 49. Носимый приемник Garmin GPS-72

Путевой компьютер – путевой одометр, время остановок, средняя скорость движения, время движения, максимальная скорость.

Встроенная база данных по городам мира;

Внутренняя память 1 Мб.

Функция «Человек за бортом»

Сигнализация прибытия в точку назначения, дрейфа на якорной стоянке, отклонения от курса.

Начало работы

Первое включение

Для любого прибора, будь то телевизор, мобильный телефон или холодильник, есть первое включение, отличающееся наличием каких-то операций, отсутствующих при последующем общении с ними. Есть такое первое включение и у приемника GPS.

Ранее мы говорили, что для определения координат в памяти навигатора должна храниться информация о параметрах орбит спутников, состоянии атмосферы и еще ряд параметров, определяющих точность определения местоположения. Внутренние часы приемника, с помощью которых определяются время задержки сигналов, должны точно совпадать с точными часами спутника. В то же время, навигаторы выходят с завода с девственно чистой памятью, либо с записанной неизвестно когда одной точкой (в приемниках Garmin присутствует точка GARMIN с координатами завода-изготовителя). Поэтому, если мы захотим сразу определить место, в котором мы находимся, сразу у нас ничего не получится. А чтобы все получилось – и определение координат, и навигация – необходимо при первом включении провести инициализацию приемника GPS. Вообще, эту операцию проводят не только при первом включении – она необходима при длительных перерывах в работе приемника или при перевозке его на весьма большое расстояние от места предыдущей работы.

Инициализация

Для инициализации приемник должен обнаружить сигналы от навигационных спутников, получить от них информацию о параметрах орбит и записать их в память.

Кроме того, навигатор должен по сигналам спутников совместить показания своих внутренних часов с часами навигационной системы и синхронизировать их.