Журнал «4pda» №3 2006 г. - Коллектив авторов. Страница 6

Немного терминологии

Рассматривая технические характеристики того или иного приемника, вы можете увидеть различные термины, вроде Cold Start или Warm Start (холодный и теплый старт). Что же означают эти термины?

При холодном старте время и координаты приемнику известны с некоторыми ограничениями, а альманах и эфемерида не известны.

При теплом старте время, координаты и альманах известны, опять же, с ограничениями. Эфемерида как минимум от 3-х спутников известна после последнего выключения приемника.

Что такое альманах и эфемерида? Давайте попробуем разобраться. Спутники постоянно передают два типа данных: альманах и эфемериду.

Альманах — данные об орбитах всех спутников. Каждый спутник передает альманах для всех спутников. Эти данные не всегда точны и обновляются примерно один раз в несколько месяцев.

Эфемерида — сравнительно более точные данные об орбите спутника. Часы корректируются отдельно для каждого спутника, что очень важно для максимально точного позиционирования, а каждый спутник передает только собственную эфемериду. Достоверность этих данных определяется особенностями конкретного спутника, а сами данные актуальны в течение короткого времени — от 30 минут до 4-6 часов. Каждый набор эфемерид имеет свой индикатор, сообщающий о том, как долго эти данные будут оставаться актуальными. Эфемериды передаются спутником каждые 30 секунд. Такой промежуток времени выбран для того, чтобы gps-приемники успевали принимать и обрабатывать эту информацию.

Когда вы включаете GPS-приемник, он начинает искать спутники там, где, по его мнению, они должны находиться. Это мнение основывается на альманахе и текущем времени, и, исходя из этих данных, приемником выбираются спутники для первоначального поиска. Эфемериды принимаются от каждого спутника, видимого приемником, проверяются на достоверность и достаточность информации для определения координат.

Если питание приемника выключить и сразу же включить, эфемериды будут считаться актуальными, и приемник быстро найдет спутники, так как ему нет необходимости обновлять данные. Такая ситуация называется «теплый» старт. Если же эфемериды устарели, gps-приемник начнет заново собирать новые эфемериды для всех спутников с устаревшими данными, хотя в реальности gps-приемники постоянно собирают свежие эфемериды.

Рассмотрим ситуацию, когда на момент включения приемника «свежие» эфемериды были менее, чем для трех спутников — в таком случае определение координат местоположения станет невозможным, пока не будет пойман хотя бы еще один дополнительный спутник.

Если приемник перемещается, например, находясь в автомобиле, то сбор эфемерид займет более длительное время, чем при неизменном местоположении, а если GPS-приемник увезти на расстояние нескольких сотен километров в выключенном состоянии, или если в нем сбилось точное время, то эфемериды окажутся недостоверными, и приемник попытается найти спутники там, где их уже нет.

Когда вы приобретаете GPS-приемник и включаете его в первый раз, то он «находится в растерянности», потому что не знает, где находится. Чтобы определить свое местоположение, приемник начинает сканировать частотный диапазон GPS в поисках сигналов спутников. Такой процесс принято называть «холодным» стартом. Холодный старт состоит из поиска спутника, декодирования получаемых сигналов и проведения необходимых расчетов, что в совокупности может занимать от 5 до 20 минут. Точная продолжительность процесса зависит от множества факторов, которые включают количество видимых спутников и алгоритм поиска, реализованный в отдельно взятой модели.

Если же приемник знает свое местоположение, то процесс определения местоположения сокращается в несколько раз, а при наличии в памяти устройства ранее запомненного альманаха точные координаты будут определены в течение нескольких секунд. Такую ситуацию называют «горячий» старт.

Довольно часто можно услышать или прочитать в описаниях программ и самих устройств аббревиатуры, такие как NMEA, SiRF, WAAS, DGPS. А иногда у обывателя возникает вопрос: «Зачем в приемниках одновременно и NMEA, и SiRF?» Чтобы ответить на этот вопрос, вернемся к терминологии.

NMEA — протокол передачи сообщений между приборами, установленными на судах. Большинство из существующих навигационных приемников выдают данные в стандарте nmea-0183, который является международным стандартом, разработанным «Национальной Ассоциацией Морской Электроники» для обмена данными между морскими электронными приборами. Данные nmea-0183 — это самый обычный текст в кодах ascii, пересылаемый со скоростью 4800 бод.

SiRF — главный электронный компонент в gps-чипе приемника. Этот чип производит обработку получаемых от спутников сигналов, пытаясь принять сигналы от всех видимых спутников. Спутники с самыми слабыми сигналами будут проигнорированы чипом, который попытается выделить только спутники с наиболее сильными сигналами.

Большинство GPS-приемников изготовлено на чипсетах американской компании SiRF Technology, а самая последняя разработка — чип SiRF STAR III , который отличается в лучшую сторону пониженным энергопотреблением и способностью принимать до 20 параллельных каналов.

WAAS — «wide area augmentation system» — комплекс спутниковых и наземных средств, обеспечивающий навигаторы gps корректирующими сигналами, что резко повышает точность определения координат, примерно в пять раз. Навигаторы с возможностями waas способны в 95% случаев определять координаты точнее 3 м. Система waas бесплатна, и для ее использования никакого дополнительного оборудования приобретать не потребуется.

На данный момент система WAAS действует только на территории Северной Америки. В Южной Америке и Европе нет наземных станций, так что даже если ваш GPS-навигатор и может принимать сигналы WAAS, то на территории нашей страны отсутствует возможности получать подобный сигнал, а потому точность стандартной GPS-навигации не повысится.

В Европе существует аналог WAAS — система EGNOS , сокращение от «european geostationary navigation overlay service» (Европейская геостационарная навигационная оверлейная служба). Эта система разрабатывалась для улучшения точности передачи навигационных сигналов американских спутников gps и российских ГЛОНАСС. Система egnos должна принимать сигналы со спутников обеих систем и обрабатывать их, используя метод коррекции сигнала, повышая точность получаемой информации до 2-3 метров. На самом деле egnos — это лишь начало реализации европейской глобальной спутниковой навигационной системы galileo, которая, как предполагается, будет состоять из 30 собственных спутников и начнет работу в 2006-2008 годах.