За последние несколько лет большую популярность в мире завоевали системы глобального позиционирования (определения точного местоположения).
Первые системы глобального позиционирования GPS (Global Positioning System) разрабатывались исключительно для военных целей. Глобальная навигационная система GPS предназначена для передачи навигационных сигналов, которые могут одновременно приниматься во всех регионах мира. Инициатором создания GPS-системы стало Министерство Обороны США. Ее разработка началась в 1973 г., когда Министерство Обороны США перестала устраивать радионавигационная система, состоящая из наземных навигационных систем Loran-C и Omega, и спутниковой системы Transit. Проект создания спутниковой сети для определения координат в режиме реального времени в любой точке земного шара был назван NAVSTAR GPS (NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System - навигационная система определения времени и дальности). Используемая сейчас аббревиатура GPS появилась позднее, когда система стала использоваться не только для военных, но и для мирных целей. Первая штатная орбитальная группировка системы разворачивалась с июня 1989 г. по март 1994 г. На орбиту были выведены 24 навигационных спутника Block II. Окончательно GPS-система была введена в эксплуатацию в 1995 г. В настоящее время она эксплуатируется и обслуживается Министерством Обороны США.
В состав GPS-системы входят 3 основных сегмента: космический, наземный и пользовательский. Космический сегмент состоит из 28 автономных спутников, равномерно распределенных по орбитам с высотой 20350 км (для полнофункциональной работы системы достаточно 24 спутников). Каждый спутник излучает на 2 частотах специальный навигационный сигнал, в котором зашифровано 2 вида кода. Один из них доступен лишь немногим пользователям, среди которых, конечно же, военные и федеральные службы США. Кроме этих 2 сигналов, спутник излучает и третий, информирующий пользователя о дополнительных параметрах (состоянии спутника, его работоспособности и др.). Параметры орбит спутников периодически контролируются сетью наземных станций слежения (всего 5 станций, находящихся в тропических широтах), с помощью которых (не реже 1-2 раз в сутки): вычисляются баллистические характеристики, регистрируются отклонения спутников от расчетных траекторий движения, определяется собственное время бортовых часов спутников, осуществляется мониторинг исправности навигационной аппаратуры и др. При этом для обнаружения отказов оборудования спутников с помощью наземных станций обычно требуется несколько часов. Третий сегмент GPS-системы - это GPS-приемники, выпускаемые и как самостоятельные приборы (носимые или стационарные), и как платы для подключения к ПК, бортовым компьютерам и другим аппаратам.
Основными возможностями GPS-системы (при наличии приемника GPS-сигнала) являются:
- определение местонахождения мобильного абонента;
определение наиболее короткого и удобного пути до пункта назначения;
определение обратного маршрута;
определение скорости движения (максимальной, минимальной, средней);
определение времени в пути (прошедшего и сколько потребуется еще) и др.
Все модели GPS приемников, начиная с самых дешевых, имеют следующий набор базовых возможностей:
· определение прямоугольных (x,y) и геодезических координат (широта, долгота) координат точки стояния и высоты над уровнем моря.
· определение сторон света, дирекционного угла на точку и эмуляция "компаса"
· поддержку нескольких систем координат (datum) и возможности задания пользовательской, что является необходимым условием использования приемников с отечественными картами;
· определение текущей, средней, максимальной скорости;
· занесение в память приемника координат выбранных точек (т.н. waypoints);
· определение направление движения;
· определение расстояния до выбранной точки и ориентировочное время пути, исходя из текущей (или средней за период) скорости;
· запись в память устройства пройденного маршрута с возможностью обратной его прокрутки;
· индикация точного местного времени, времени заката и рассвета;
· определение пройденного пути;
· интерфейс к PC для загрузки waypoint'ов, маршрутов. Возможен мониторинг местоположения прямо на экране компьютера, но для этого может понадобиться или карманный компьютер, или ноутбук.
Почти все устройства имеют влаго- и пылезащищенное исполнение, что неоценимо в полевых условиях. Обычно, устройства питаются от батареек или аккумуляторов <https://www.trubka.ua/glossary/akkumulyator.html>, с возможностью питания от бортовой сети автомобиля.
Оборудование для пользования услугами GPS системы:приёмник- радиоприёмное устройство для определения географических координат текущего местоположения антенны приёмника, на основе данных о временных задержках прихода радиосигналов, излучаемых спутниками группы NAVSTAR. Максимальная точность измерения составляет 3-5 метров, а при наличии корректирующего сигнала от наземной станции - до 1 мм (обычно 5-10мм) на 1 км расстояния между станциями (дифференциальный метод). Точность коммерческих GPS-навигаторов составляет от 150 метров (у старых моделей при плохой видимости спутников) до 3 метров (у новых моделей на открытом месте). Кроме того, при использовании систем SBAS и местных систем передачи поправок точность может быть повышена до 1-2 метров по горизонтали. До 1 мая 2000 года точность искусственно занижалась путем внесения в передаваемые спутником данные помех.
Классификация:
На базе GPS-приёмников создаются как самостоятельные устройства - GPS-навигаторы, GPS-трекеры, GPS-логгеры имеющие собственный процессор для необходимых расчётов и (в основном, у навигаторов) дисплей для отображения информации, и GPS-приставки к КПК и ноутбукам, которые бывают беспроводные (BlueTooth, Wi-Fi, IrDa) и проводные (USB, RS-232, PS/2). Последние также жаргонно называют GPS-мышками из-за внешнего сходства с компьютерными мышами. Помимо этих устройств, для GPS-навигации используются онбордеры (встроенные автомобильные компьютеры).
Оборудование условно делится на пользовательское и профессиональное. Профессиональное отличается качеством изготовления компонент (особенно антенн) и ПО, поддерживаемыми режимами работы (например RTK, binary data output), рабочими частотами (L1+L2), алгоритмами подавления многолучевости, солнечной активности (влияние ионосферы), поддерживаемыми системами навигации (например GPS - ГЛОНАСС приёмники) и, разумеется, ценой.
Пользовательские приёмники. Помимо собственно широты, долготы и высоты такой GPS-приёмник способен сообщить:
точное время (некоторые приёмники имеют выход PPS);
ориентацию по сторонам света (в моделях без встроенного компаса - только направление скорости при движении);
высоту над уровнем моря (при условии приёма сигнала более четырёх спутников или при наличии встроенного баровысотомера);
направление на точку с координатами, заданными пользователем;
текущую скорость, пройденное расстояние, среднюю скорость;
данные с информацией о состоянии дороги - пробки, дорожные работы и т. д. (в моделях, оснащённых TMC-приёмником и при наличии службы Канал автодорожных сообщений);
текущее положение на электронной карте местности (модели, оснащённые картами);
текущее положение относительно трека.
Наличие карты в GPS-навигаторах существенно улучшает пользовательские характеристики навигатора. Навигаторы с картами показывают положение не только самого приёмника, но и объектов вокруг него.
Все электронные GPS-карты можно поделить на два основных типа - векторные и растровые.
Растровые карты - это самый простой и доступный тип карт. Фактически это изображение местности, к которому привязываются географические координаты. Масштаб растровой карты напрямую зависит от исходного варианта; или это фотография со спутника, или отсканированная бумажная карта. В России лучше всего представлены растровые карты крупных городов, для других районов карты найти проблематично. Также есть проблема привязки координат карты к координатам, выдаваемым приёмником (проблема датума). На платформах PC и Windows Mobile для использования растровых карт доступна популярная программа OziExplorer. Так же огромный массив растровых (фотографических, и растеризованных векторных) карт и средства работы с ними, включая поддержку работы с GPS-приёмниками, предоставляют такие интернет-сервисы, как Карты Google.
Векторные карты представляют собой базу данных, где хранится информация об объектах, их характеристиках и взаимном месторасположении, географических координатах и прочем. В картах могут храниться разнообразные характеристики местности: горы, реки, озера, впадины, дороги, мосты, уровни антропогенных загрязнений, типы растительности, расположение линий ЛЭП. Также многие подробные карты хранят множество таких объектов как заправки, гостиницы, кафе и рестораны, стоянки, посты дорожной полиции, запрещённые к проезду зоны, достопримечательности и памятники, культурные артефакты, больницы.
Поскольку в них не содержится объёмных графических изображений, места в памяти они занимают гораздо меньше, чем растровые и быстрее работают. Безусловным преимуществом векторных карт, является возможность искать на карте конкретные дома и улицы, достопримечательности, кафе, больницы, автозаправки и прочие необходимые путешественнику места. Кроме того, векторные карты позволяют показывать разную детализацию объектов при отображении карты в разных масштабах.
Существуют навигационные системы, позволяющие пользователю дополнять карты навигатора своими собственными объектами.
В специализированных автомобильных GPS-навигаторах существует возможность прокладывать маршруты по векторной навигационной карте - с учётом дорожных знаков, разрешённых поворотов и даже дорожных пробок. Такие карты в России есть только для крупных городов:
Их количество и качество со временем увеличится, но не быстро, так как хорошо делать карты весьма трудоёмко.
Таким образом, при подготовке туристических походов в ряде случаев осмысленным является рисование собственных карт района будущего путешествия. Такая карта рисуется с помощью специализированного векторного графического редактора - и может быть сохранена в векторном формате, пригодном для загрузки в GPS-приемник. Таким образом, количество и качество туристических карт для GPS также со временем растет.
GPS-тре́кер (также GPS-локатор, GSM-трекер или GPRS-трекер) - устройство приёма-передачи данных для слежения и контроля за передвижениями объектов, к которому он прикрепляется, использующее Global Positioning System для точного определения местонахождения объекта.трекер содержит GPS-приёмник, с помощью которого он определяет свои координаты, а также передатчик для отправки их удаленному пользователю.
По конструкции различают два класса GPS-трекеров:
Персональный портативный GPS-трекер - обычно так называется GPS-трекер малых размеров. Предназначен для индивидуального использования.
Автомобильный GPS-трекер (часто называемый: Автомобильный контроллер) - это станционное устройство, которое подключается к бортовой сети автомобиля или другого транспортного средства.
Трекер может применяться для определения местонахождения людей, животных, товаров или транспорта, а также других объектов. Устройство записывает полученную информацию с регулярными интервалами, а затем может эти данные записывать или передавать их посредством радиосвязи, GPRS- или GSM-соединения, спутникового модема на сервер поддержки или другой компьютер (например, в виде SMS или по сети Интернет). В случае использования сервера поддержки, он обрабатывает полученные данные и регистрирует их в своей базе данных; затем пользователь трекера может зайти на сервер системы в сети Интернет под своим именем и паролем, и система отображает местонахождение и географию перемещения на карте. Передвижения трекера можно анализировать либо в режиме реального времени, либо позже. Функция GPS трекинга существует у некоторых моделей сотовых телефонов.
Возможности применения трекеров включают:
Контроль за передвижением транспорта. Например, транспортная компания или такси-сервис могут поставить такое устройство на свои средства передвижения и, таким образом, получать информацию о времени и маршруте, искать угнанный автотранспорт.
Контроль за передвижением животных. Такие трекеры могут быть в виде ошейников или использоваться учёными или хозяевами домашних животных.
Контроль за ходом спортивных соревнований. Трекер позволяет узнать о нарушении правил, если участник соревнований решит сократить путь (например, в планеризме) или для определения величины дистанции (например, в джоггинге).
Наблюдение за людьми. Могут использоваться для контроля за передвижениями человека или его автомобиля для изучения его привычек, для поиска и защиты детей или пожилых людей. При этом родители на своём компьютере могут установить зону, в которой может находиться их ребёнок. Если владелец сотового телефона с функцией GPS трекинга покинет эту зону, то на компьютер или на сотовый телефон родителей будет выведен сигнал тревоги.
Наблюдение за работниками. GPS-контроль помогает выявить маршрут выездных работников. Например торговых представителей, водителей, мерчандайзеров и др. С помощью программы для работы торговых агентов, в которой установлен GPS-контроль можно следить придерживаются ли маршрута персонал компании. Это помогает оптимизировать рабочий процесс, снизить не целевое использование рабочего времени.
Полуавтоматическое снабжение цифровых фотографий геотегами в EXIF/IPTC, для привязки фотографий к глобальным координатам и дальнейшего просмотра на картах.
Некоторые трекеры на сегодняшний день поддерживают кнопку «SOS», которая позволяет ребенку и любому другому пользователю отправить тревожный сигнал с точными координатами на несколько номеров в виде SMS сообщения.
Против GPS треккинга используются средства подавления сигнала от трекера, которые могут создавать помехи в работе также других устройств, использующих те же частоты, что и трекер. Поэтому во многих странах использование средств подавления сигнала признаётся незаконным. При этом GPS трекер продолжает записывать своё местоположение и эта информация может быть получена его собственником позже. Против GPS трекеров можно использовать также подавление GPS-сигнала, в результате чего трекер не может определить своего местоположения и теряется его основная функция.
Однако, некоторые производители трекеров, уже предусмотрели и совершенствуют информирование пользователя в случае обнаружения вероятности подавления GPS-сигнала противоугонных комплексов.
GPS-логгер (GPS-logger, другими словами: GPS recorder или GPS DATA-логгер) - особый класс GPS-радиоприёмников, который может работать в режиме обычного GPS-приёмника (только принимая информацию от спутниковой группировки NAVSTAR) или - в режиме рекордера/логгера записывая информацию о пройденном пути (треке) в свою встроенную память. Впоследствии накопленную информацию из приёмника можно выгрузить в компьютер для её анализа.
Некоторые производители для наименования производимых GPS-логгеров используют термин - пассивный трекер (Passive Tracker).логгеры бывают портативные (с питанием от малогабариного аккумулятора) или автомобильные (для закрепления его в транспортном средстве, с питанием от бортовой сети).
Наличие встроенной памяти для записи пути (трека, лога). В современных моделях GPS-логгеров объём памяти может достигать такой величины, что позволяет записать в него трек(и) размером до 200 000 точек.
Некоторые модели GPS-логгеров имеют кнопку, нажимая на которую можно на записываемом пути отметить ту или иную важную (интересную) точку своего пути. Отмеченная точка будет отображена на пройденном пути специальной меткой.логгер может применяться в спорте, туризме, рыболовстве, слежении за подвижными объектами, городском ориентировании, геодезии, картографии и др.
Итак, проведя анализ системы глобального позиционирования в целом, можно сказать, что эта система уже охватила огромную сферу человеческих интересов, используется повсеместно, и у неё еще есть куда стремиться, и на чем развернуться. Огромная сфера потребления, новейшие технологии делают её одной из самых востребованных на рынке технологий. На её основе сделано множество устройств и приспособлений, которые очень помогают людям, начиная от простых житейских ситуаций, помощь в бизнесе, использование в военных целях. Перспектив для развития технологий достаточно, сделать её точнее, компактней, дешевле, встраивать во всевозможные устройства и расширять сферу применения.
Российское правительство прилагает большие усилия, чтобы восстановить работоспособность Глонасс. С большими сложностями, но все же, развивается европейская система Galilleo. В апреле был выведен на орбиту уже 5-й спутник китайской системы “Beidou”.
Правительством США был разработан долгосрочный план развития системы GPS. В ближайшие несколько лет планируется вывод на орбиту новых модификации GPS спутников (GPS-IIF, GPS-III) с новыми военными и гражданскими сигналами (L5, M, L1C). Существенному усовершенствованию подвергнется наземный сегмент системы.
Сегодня область применения системы глобального позиционирования GPS достаточно обширна. Всё чаще GPS-приемники встраивают в мобильные телефоны и коммуникаторы, в автомобили, часы и даже в собачьи ошейники. Люди привыкают к такому благу как GPS навигация, и пройдёт совсем немного времени как они уже не смогут обойтись без неё. Именно поэтому стоит сказать пару слов о недостатках GPS.
Недостатками GPS навигации является то, что при определённых условиях сигнал может не доходить до GPS-приёмника, поэтому практически невозможно определить своё точное местонахождение в глубине квартиры внутри железобетонного здания, в подвале или в тоннеле. Рабочая частота GPS находится в дециметровом диапазоне радиоволн, поэтому уровень приёма сигнала от спутников может ухудшиться под плотной листвой деревьев, в районах с плотной городской застройкой или из-за большой облачности, а это скажется на точности позиционирования. Магнитные бури и наземные радиоисточники тоже способны помешать нормальному приёму сигналов GPS. Карты, предназначенные для GPS навигации, быстро устаревают и могут быть не точными, поэтому нужно верить не только данным GPS-приёмника, но и своим собственным глазам. Особенно стоит отметить, что работа глобальной системы навигации GPS полностью зависима от министерства обороны США и нельзя быть уверенным, что в любой момент времени США не включит помеху (SA - selective availability) или вообще полностью отключит гражданский сектор GPS как в отдельно взятом регионе, так и вообще. Претенденты уже были. Благо, что у GPS есть альтернатива в виде навигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и Galileo (ЕС), которые в перспективе должны получить широкое распространение. Так же ведётся работа по разработке чипов навигации поддерживающих сразу три системы позиционирования GPS, Galileo и ГЛОНАСС.
средство бронезащита личный состав позиционирование
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ Р - 52080- 2003 «Средства индивидуальной бронезащиты. Термины и определения». ИПК Издательство стандартов. - 2003 г.
. Журнал Mobi №4 апрель 2006
. Специальная техника и информационная безопасность. Учебник под ред. В.И. Кирина - М.: Изд-во Академии МВД России, 2000 г.
. Химичев Виктор Андреевич. Современные аспекты развития средств индивидуальной бронезащиты. М.: Омега, 2008 г.
. https://www.mobi.ru/ShowArticle.php?id=884&prn=1