«GPS-навигатор» и «GPS-приемник» — структура устройства

Часто встречаются два названия «GPS-навигатор» и «GPS-приемник» . В чем разница этих двух понятий? Обычно под навигатором понимается более сложное устройство, обладающее качественным экраном и обилием навигационных функций, тогда как приемник может только вычислять координаты и передавать их посредством связи.

GPS-приемник

Для определения месторасположения объекта и направления его движения используется система спутниковой навигации. Наибольшее распространение получила американская система NAVSTAR, она позволяет определить месторасположение с точностью 35 м. Для того, чтобы ее использовать, необходимо приобрести GPS-приемник, который обрабатывает сигналы со спутников и тем самым вычисляет координаты. Средством обработки и отображения принятой GPS-приемником информации будет являться компьютер. Точнее сказать, программное обеспечение с картой местности, установленное на нем. Приемники сигнала GPS подразделяются на мультиплексные и параллельные.

Как известно, приемник необходим для приема сигналов со спутников. При этом мультиплексный приемник имеет только один канал. В каждый момент времени он принимает сигналы только от одного спутника, и для засечки координат ему приходится последовательно переключаться между спутниками. Малейшее отклонение сигнала за счет встречи с препятствием приводит к тому, что приемник теряет данный спутник, и все операции ему приходиться повторять снова. Такие приемники качественно работают только на больших открытых пространствах и уже практически не используются. Дальнейшее развитие технологий в области электроники привело к созданию параллельного приемника. Он имеет несколько независимых каналов (обычно – 8 или 12), с помощью которых может одновременно принимать информацию от нескольких спутников, обеспечивая возможность выбора наиболее подходящих для работы спутников, повышая точность измерений и лучше «держа» их. Для использования GPS в городе, в горах, в больших лесных массивах наиболее подходящими являются именно параллельные приемники. Для выполнения высокоточных работ с использованием фазовых измерений необходимо иметь, по крайней мере, 4-х или 8-и канальный GPS-приемник.

Особое внимание следует обратить на то, каким чипом комплектуется GPS-устройство, так как от алгоритма вычисления координат в большой степени зависит качество работы прибора. Одним из свидетельств хорошего чипа является наличие большого количества каналов, что позволяет принимать информацию одновременно с нескольких спутников. На данный момент большинство хороших приемников имеют 12 каналов, однако есть устройства и с 20 каналами приема. От мощности встроенного процессора зависит скорость прокрутки и масштабирования карты, если это GPS-навигатор. Следующим элементом, влияющим на точность измерений, является антенна.

GPS-устройства могут комплектоваться двумя видами антенн: внешней и внутренней. Внешняя антенна представляет собой спиральную катушку в пластиковом корпусе (тип «четырехзаходная спираль») и вынесена из корпуса приемника. Эта антенна лучше приспособлена для приема сигналов от спутников, находящихся у горизонта, несколько хуже принимает сигналы от спутников, находящихся сверху. Обычно такая антенна бывает съемной, и вместо нее можно подключить выносную антенну, расположив ее на крыше автомобиля для обеспечения более качественного приема. Далеко не у всех приемников есть такая опция. Для использования в автомобиле это особенно важно, так как металл гасит радиоволны, и внутри машины работа устройства затруднена. Кроме того, при всех равных условиях навигатор с выносной антенной (выступающей за корпус прибора) работает качественнее своего собрата со встроенной в корпус антенной.

Внутренняя антенна (патч-антенна) встроена в корпус приемника и предназначена для приема сигналов спутников, расположенных сверху, и хуже принимает сигналы от находящихся у горизонта. Как нам известно, компьютер GPS-устройства выбирает спутники, находящиеся под наибольшим углом к горизонту, то есть сверху, поэтому плоская патч-антенна обеспечивает достаточное качество приема сигналов от спутников.Немаловажным элементом GPS приемников является система питания.

Большинство GPS-устройств работают от батарей (аккумуляторов), именно это и обеспечивает их компактность. При покупке навигатора необходимо обратить особое внимание на продолжительность работы навигатора от батарей, их тип и количество. Очень важной является возможность подключения GPS-устройств к внешним источникам питания. В частности, в автомобилях, GPS-устройства подключаются к бортовой сети автомобиля (обычно навигатор подсоединяется через прикуриватель). Авиационные, морские, находящиеся на панели приборов, также подключаются к внешним источникам питания. Как правило, для защиты от ударов, влаги, а также других воздействий окружающей среды,  GPS-приемник помещают в плотные и герметичные корпуса, защищающие его.

GPS-навигаторы

Если говорить о GPS-навигаторах, то они, как правило,  в отличие от GPS-приемников, всю информацию, получаемую от спутников, а также генерируемую собственным компьютером, отображают на дисплее. Дисплей GPS-навигатора представляет собой матрицу, имеющую два (черный и белый) или четыре цвета (градации серого). Сейчас стали появляться также и цветные дисплеи. На них гораздо лучше читаются карты, но они имеют еще и важные недостатки: они не только дороги, но и потребляют гораздо больше электроэнергии, батарейки у таких навигаторов садятся значительно быстрее.Собственная память навигатора невелика и не позволяет хранить большое количество информации. Особое внимание при выборе навигатора следует обратить на то, является ли память энергонезависимой, и не потеряется ли вся информация при простой замене батареек. Для увеличения объема памяти в некоторых моделях навигаторов используются флеш-карты[1].

Перед покупкой GPS-навигатора необходимо определиться, какой вид карт подходит Вам больше всего, и убедится, что выбранный приемник поддерживает эти карты. Многие GPS приемники уже содержат общую карту мира (базовая карта), но на ней отображены только крупные города, дороги и участки воды. Некоторые навигаторы могут хранить в памяти более качественные карты или позволяют загружать требуемые карты. Некоторые навигаторы позволяют использовать специальные картриджи (флеш-карты), с более детальными картами районов. Некоторые GPS приемники позволяют загружать себе в память векторные карты с компьютера.  В памяти навигатора можно сохранять некоторое количество (500 и более) путевых точек, на ходу или задавая их координаты по карте, и составлять из них маршруты. При этом GPS-навигатор сможет провести пользователя вдоль этого маршрута от точки к точке. Также можно спланировать маршруты по бумажной карте, сохранить всю информацию в навигаторе и ходить на местности по составленному маршруту. GPS-навигаторы с такой функцией могут записывать трек (путь), по которому движется пользователь. Эта функция необходима, если пользователь заблудился или хочет сохранить пройденный трек, чтобы пройти его еще раз. Также по треку можно определить, на сколько далеко пользователь прошел по маршруту.

Одним из путей увидеть свое положение на детальной карте местности является подключение навигатора к компьютеру (настольному, портативному или КПК). Разъем данных позволяет сопрягать GPS с большим количеством программного обеспечения. В связи с ограниченностью памяти приемника эта функция может быть очень полезна, т.к. позволяет сохранить на ПК практически неограниченный объем данных (точки, треки, маршруты).

Некоторые GPS-навигаторы могут отображать время восхода/захода Солнца в любой заданной точке. Это позволяет планировать маршрут так, чтобы не передвигаться в темноте. Полезно для скалолазов, моряков, пилотов и т.п.

Большинство GPS-навигаторов могут показывать скорость движения. Это полезно знать для расчета продолжительности пути при текущей скорости. Приемники, имеющие спидометр, могут выдать вам такие параметры как ETA (Estimated Time of Arrival – приблизительное время, оставшееся до прибытия в заданную точку) и ETE (Estimated Time Enroute – приблизительное время суток, по прибытии в заданную точку). Многие GPS-устройства могут предупреждать об ухудшившейся точности определения координат. Это может происходить вследствие плохого приема сигналов спутников или неисправности прибора. Некоторые GPS-навигаторы имеют возможность поворота изображения на своем экране. Эта функция может быть полезна при одновременном использовании GPS в автомобиле/самолете (горизонтальное положение) и в руках (вертикальное положение).

P.S. На сегодняшний день основные навигационные возможности и эксплуатационные характеристики почти у всех устройств одинаковы: двенадцать параллельных каналов приема радиосигналов со спутника, примерно одинаковое время «холодного» (45 с) и «теплого» (1015 с) старта, одна и та же точность определения координат — 30 м. Практически все модели могут подключаться к компьютеру. Основное отличие GPS-устройств – это функциональные возможности и, соответственно, стоимость. 

Источник: press-release.com.ua