Глава 9. Ориентирование по навигатору
Ориентирование на местности с помощью приборов спутниковой навигации
Многие способы ориентирования, описанные выше, можно отнести к разряду рискованных, поскольку современный человек, который редко бывает в лесу, не обладает той наблюдательностью, которая была свойственна нашим предкам. Зато современные люди имеют возможность пользоваться научными достижениями, в частности, возможностями спутниковой навигации.
Как работает система спутниковой навигации.
GPS (Global Positioning System) — это спутниковая навигационная система, позволяющая с точностью не хуже 100 м определить местоположение объекта: — широту; — долготу; — высоту над уровнем моря, а также направление и скорость его движения. Кроме того, с помощью GPS можно определить время с точностью до 1 наносекунды.
Из чего состоит GPS.
GPS состоит из работающих в единой сети 24 спутников, находящихся на 6 орбитах высотой около 17 000 км над поверхностью Земли. Спутники постоянно движутся со скоростью около 3 км/сек, совершая два полных оборота вкруг планеты менее чем за 24 часа.
Орбиты спутников располагаются примерно между 60 градусами северной и южной широты. Этим достигается то, что сигнал хотя бы от некоторых спутников может приниматься повсеместно в любое время. Даже на полюсах можно "увидеть" спутники.
Что такое GPS приёмник?
GPS приёмник или GPS навигатор — это прибор, позволяющий определить ваше местоположение в любой точке: на суше, на море и в околоземном пространстве.
В зависимости от области применения, диапазон которой довольно широк, а также от стоимости, которая может колебаться от сотен до нескольких тысяч долларов, исполнение GPS-приемников также весьма разнообразно. В целом весь спектр моделей можно разделить на четыре большие группы: — Портативные GPS приемники индивидуального применения.
Эти модели отличаются малыми габаритами и широким набором сервисных функций, от возможности формирования и расчета маршрут следования, до функции приема и передачи электронной почты. — Автомобильные GPS приемники, которые предназначены для установки в любом наземном транспортном средстве и имеют возможность подключения внешней приемо-передающей аппаратуры для автоматической передачи параметров движения на диспетчерские пункты. — Морские GPS приемники, оснащенные ультразвуковым эхолотом, а также дополнительными сменными картриджами с картографической и гидрографической информацией для конкретных береговых районов. — Авиационные GPS приемники, используемые для пилотирования летательных аппаратов, включая коммерческую авиацию.
Как GPS приёмник определяет координаты?
Для определения местоположения GPS приемник сравнивает время отправки сигнала со спутника со временем его получения на Земле. Эта разница во времени говорит приемнику о расстоянии до конкретного спутника. Если добавить к этому информацию о расстоянии, измеренном до нескольких других спутников, то можно триангулировать свое местоположение. Имея сигналы от (минимум) трех спутников, можно определить широту и долготу — это называется двумерной фиксацией. Если же спутников четыре или более, то GPS приемник может определить положение в 3-х мерном пространстве, т. е. указать широту, долготу и высоту над уровнем моря. Постоянно отслеживая ваше местоположение в течение некоторого времени, приемник также может рассчитать скорость и направление Вашего движения.
Что влияет на точность определения координат?
Одним из важнейших преимуществ GPS перед существовавшими ранее наземными системами является всепогодность. Независимо от того, для каких целей Вы используете навигацию, GPS приемник готов показать Ваше местоположение — и именно тогда, когда вам это надо.
На точность GPS, влияет геометрия спутников. Понятие "геометрия спутников" означает то, как они расположены относительно друг друга и GPS-приемника. Если, например, приемник "видит" четыре спутника и все четыре расположены в северном и западном направлениях, то спутниковая геометрия скорее плохая. Причем вплоть до того, что приемник вообще не сможет определить местоположение. Почему? Потому что все расстояния, измеренные до спутников, будут лежать в одном глобальном направлении. Это означает, что триангуляция будет плохой и что область пересечения построенных прямых будет довольно большой (т. е. область вероятного положения будет занимать значительное пространство и точно указать координаты невозможно). В этом случае, даже если приемник выдает некоторые значения координат, их точность не будет достаточно хороша (возможно, 100–150 м). Если же эти четыре спутника будут находиться в разных направлениях, то точность значительно возрастет. Геометрия спутников становится особенно важной при использовании GPS приемника в автомобиле, среди высоких зданий, в горах или в глубоких ущельях. Если сигналы от некоторых спутников оказываются экранированными, то точность определения местоположения будет зависеть от оставшихся "видимых" спутников.
Другим источником ошибок является переотражение спутникового сигнала от различных объектов. (В быту мы встречаемся с эти явлением в виде появления раздвоенного изображения на экране телевизора). В случае GPS переотражение возникает при взаимодействии сигнала со зданиями или рельефом местности до того, как он достигнет приемной антенны. Такому сигналу требуется больше времени для достижения приемника, чем прямому. Это увеличение времени заставляет приемник считать, что спутник находится на большем расстоянии, чем на самом деле и это увеличивает ошибку при определении положения. Такие переотражения, если происходят, то могут добавить около 5 м в общую ошибку.
Ориентирование в спортивном путешествии со спутниковым навигатором.
В туристском путешествии нередко встречаются ситуации, когда наличие в группе прибора GPS позволяет легко решить проблемы, связанные с
