Жпс часы

GPS – обзор технологии

К данному моменту GPS уже стала жизненно необходимой системой, она является неотъемлемой частью современной навигации на земле, в море, в воздухе, кроме того, это важный инструмент для составления карт, а также наблюдения за изменением ландшафта земной поверхности. Эта система вносит определенный вклад в такие, казалось бы, сторонние отрасли как телекоммуникации и разного рода научные исследования (к примеру, исследование природы землетрясений).

Система GPS была разработана министерством обороны США, контролируется им же. Несмотря на то, что содержание данной системы обходится примерно в $400 000 000 в год (если считать старение спутников), простые смертные могут свободно использовать ее для своих скромных нужд.

В конце 2005 года к уже запущенным спутникам был добавлен еще один спутник следующего поколения. Этот спутник обладал рядом дополнительных возможностей, одной из которых является поддержка второго гражданского GPS-сигнала, который именуется L2C и предназначен для повышения точности и надежности работы системы в целом. В ближайшие годы планируется запускать все больше модернизированных спутников, в перспективе они должны добавить третий и четвертый сигналы, а кроме того, кучу новых возможностей, которые будут использоваться исключительно военными (кто бы сомневался).

В августе 2000 года стала общедоступна The Wide-Area Augmentation System (WAAS), а если по-человечески – система панорамного обзора, которая позволила определять местоположение портативного GPS-приемника с точностью до двух метров. Два метра, конечно, неплохо, но можно добиться точности и в один сантиметр, если использовать Differential GPS (DGPS).

Наверно, многие слышали о GPS, многие пользуются им ежедневно. Однако для подавляющего большинства людей это остается лишь технологией, позволяющей определить их местоположение на поверхности Земли. На самом деле, это немного не так, используется сия технология в самых разнообразных сферах человеческой деятельности.

Нужно сказать, что без точной временной синхронизации моментально возрастет уровень ошибок при передаче информации, а в некоторых случаях передача станет невозможна. Это связано с нюансами реализации оборудования. К примеру, при определенной реализации передачи в обыкновенных локальных сетях, сетевые карты должны синхронизироваться чуть ли не после передачи каждого байта. Это конечно совершенно отдаленный пример, но представьте, какой уровень синхронизации должен быть в гораздо более серьезных промышленных и научных установках.

Атомные часы на спутниках отсчитывают "GPS time". Это время измеряется в днях, часах, минутах, секундах, ну и так далее. В общем все также как в земном времени, которое базируется на вращении Земли. Основным отличием является то, что GPS-время абсолютно не зависит от вращения Земли. GPS-день составляет 86400 секунд в СИ (кстати, СИ, это не система измерений, это система интернациональная, вроде пустяк, а знают не все), что является стандартом International Atomic Time (TAI) (Международное атомное время).

В 1980 году GPS-время было приравнено к Coordinated Universal Time (UTC) (универсальное синхронизированное время (среднее время по Гринвичу)). Таким образом, GPS-часы начали тикать 6 января 1980 года в 00:00:00 UTC (00:00:19 TAI), а разница в 19 секунд набежала из-за малопонятных "leap seconds". Но это мы уже уходим в дебри специальных дисциплин, так что если кому интересно – дерзайте, заодно и теорию относительности подучите, она тут на каждом шагу встречается.

  • Геофизика и геология. Высокоточные измерения напряжение различных слоев земли могут быть сделаны с помощью GPS. Вначале давайте разберемся с напряжением, это никак не связано с батарейками, здесь это скорее деформация и смещение горных пород под действием каких-либо сил. Для измерения этой величины достаточно взять 2 GPS-приемника, один из которых должен быть неподвижным (насколько это возможно), тогда легко определить смещение второго приемника относительно первого, что и будет искомой величиной. Эта технология находит применения в наблюдении за вулканами, и позволяет заранее предсказать причину и форму будущих изменений окружающего ландшафта.

Первая спутниковая навигационная система Transit (использовалась военно-морскими силами США) была успешно испытана в 1960 году. В этой системе использовалось 5 спутников, и она позволяла производить навигационные корректировки приблизительно каждый час. В 1967 году морское ведомство США разработало новый спутник – Timation, который предоставил возможность разместить у себя на борту, а фактически вывести на орбиту, точные часы (технология, на которую опирается GPS). В 1970-х наземная навигационная система Omega Navigation System стала первой радио навигационной системой, охватывающей весь земной шар. Эта система основывалась на сравнении фаз сигналов.

Первый экспериментальный Block-I GPS-спутник был запущен в феврале 1978 года. ПервыеGPS-спутники производились Rockwell International, а сейчас производятся Lockheed Martin. После событий 1983 года, когда система противовоздушной обороны СССР сбила пассажирский авиалайнер KAL 007 в своем воздушном пространстве (лайнер попал в воздушное пространство СССР по ошибке), убив всех, кто находился на борту (всего 269 человек), президент США Рональд Рейган заявил, что GPS может стать доступна гражданским лицам сразу после завершения ее строительства. К 1985 году на орбиту было запущено еще 10 Block-I спутников. Первый современный Block-II спутник был запущен 14 февраля 1989 года. К декабрю 1993 года количество спутников было доведено до количества, при котором система уже могла функционировать, а к 17 января 1994 года все 24 спутника были на орбите.

В 1996 году президент США Билл Клинтон в полной мере осознал важность GPS не только для военных нужд, но также и для гражданского использования. После этого выходит директива, устанавливающая статус GPS как двойственной системы (и для военных и для гражданских). В 1998 году вице-президент США Эл Гор объявляет о намерениях добавить в GPS еще два гражданских сигнала для повышения точности и надежности работы системы, а также для обеспечения более высокого уровня безопасности полетов.

Последний запуск спутника был произведен в сентябре 2005 года, в то время как дата запуска самого старого GPS-спутника, функционирующего сейчас, – февраль 1989 года.

Система GPS использует спутники, расположенные определенным образом, а точнее на Intermediate circular orbit (ICO). Это орбиты, заключенные между околоземной орбитой (1400 км) и геосинхронной орбитой (35790 км). Кроме того, на орбите постоянной присутствуют три незадействованных спутника на случай непредвиденных ситуаций и всевозможных неисправностей и ошибок. Каждый спутник облетает Землю ровно два раза в сутки на высоте 20200 км. Орбиты расположены таким образом, что в любой момент времени практически любая точка земной поверхности находится в покрытии сразу четырех спутников. В каждой из шести орбитальных плоскостей находится шесть активных спутников. Орбита каждого спутника отклонена на 55 градусов от плоскости экватора.

Положение спутников контролируется пятью наземными станциями, расположенными по всему миру (Hawaii, Kwajalein, Ascension Island, Diego Garcia, Colorado Springs). Кроме того, существует одна главная станция (авиабаза Фалькон в шт. Колорадо), которая и передает всю информацию на спутники через второстепенные станции слежения. В этой информации обычно содержится регулировка времени с точность до одной микросекунды.

Каждый спутник регулярно передает во внешний мир время, в соответствии со своими атомными часами и другую информацию в цифровом виде. Обычно спутники передают свое точное положение на орбите и приблизительное положение всех остальных действующих GPS-спутников. Казалось бы, зачем передавать информации о нахождении остальных спутников, однако наземные приемники выбирают самый сильный полученный сигнал, а потом, по полученной информации пытаются поймать менее сильные сигналы других спутников.

Основным назначение GPS-приемника является определение своего местоположения на поверхности Земли. Это положение однозначно определяется с помощью трех параметров – географической широты и долготы, а также положения над уровнем моря. Кроме того, приемник должен определять точное время, не в смысле который сейчас час, а в смысле точной синхронизации со спутником. Все эти параметры определяются с помощью процесса трилатерации. Если в двух слов, то трилатерация заключается в нахождении положения объекта с помощью как минимум четырех точек с известными координатами и известными расстояниями от каждой точки до объекта. Вообще говоря, находят они не расстояние, а псевдодальность (pseudorange), что является первым приближением расстояния.

Итак, спутники посылают сигнал, в котором зашифрованы их собственные координаты и время, когда сигнал был отправлен. Получив сигнал, приемник расшифровывает его, высчитывает орбиту каждого из спутников, а затем находит расстояние до этих спутников. Расчет расстояния производится учитывая задержку между временем, когда сигнал был отправлен и когда был получен. Таким образом, зная время, за которое пришел сигнал, легко найти и расстояние, умножив его на скорость сигнала.

Процесс точного определения задержки, пожалуй, самый трудоемкий. Каждый спутник периодически посылает 1023 бита псевдо произвольной последовательности (pseudo random sequence), это последовательность, которая обладает лишь некоторыми свойствами произвольной. У каждого спутника такая последовательность своя, что позволяет им делить одни и те же радиочастоты с помощью параллельного доступа с кодовым разделением (Code division multiple access). Приемник генерирует последовательности, которые посылает каждый из спутников и сравнивает с полученными, таким образом, приемник может легко распознать каждый из спутников.

Вернемся к вопросу трилатерации. Приемник уже определил 4 положения спутников и 4 расстояния до них. Теперь представьте 4 сферы с центрами в местах, где находятся спутники и радиусами равными расстояниям до спутников. Вообще говоря, исходя из школьной стереометрии, возможны 3 варианта: 2 точки пересечения, одна точка пересечения и никаких точек пересечения. По очевидным причинам точкой пересечения является местонахождения приемника. Две точки возможны если все спутники находятся в одной плоскости, что не всегда возможно (3 спутника всегда лежат в одной плоскости). Этот вариант в принципе тоже приемлем, так как одна точка находится где-то на Земле, а вторая симметрична относительно плоскости, в которой лежат спутники, а точнее где-то в космосе. Выбрать нужную достаточно просто. Если же точка пересечения одна, то она и является искомой.

При работе реальных приемников все несколько сложнее, виной этому несколько вполне определенных причин. Стоимость GPS-приемника начинается с $90, а стоимость атомных часов примерно равна стоимости нескольких десятков произведений немецкого автопрома, а 50 мерседесов стоят явно дороже 50 баксов. Таким образом, расстояние высчитать не так то просто. К счастью, достаточно точные обыкновенные часы, которые к великой радости, могут дать достаточно точное сравнение для времени сигнала. В результате этого возникает погрешность определения географического положения, к счастью небольшая (сферы пересекаются около одной точки).

Изменение скорости радиосигнала в ионосфере зависит от его частоты, поэтому вторую частоту L2 (об этом ниже) для устранения этой ошибки. Некоторые военные и дорогие гражданские (обычно используемые для мониторинга) приемники могут сравнивать частоты L1 и L2, рассчитывать задержку сигнала в атмосфере и производить точную корректировку.

GPS-сигналы подвергаются рассеянию и отражению на окружающей поверхности – здания, рельеф местности, плотные виды почвы и т.д. Это причина возникновения еще одной ошибки. Множество методик приема призвано уменьшить эту ошибку (в частности Narrow Correlator spacing – достаточно специфический вопрос, я так понимаю, сравнивают полученную функцию с тем, что должно быть с достаточно жесткими условиями). Если же сигнал заблудился и долго где-то путешествовал, то приемник сам способен распознать это и проигнорировать такой сигнал. Если же сигнал только отразился, например, от земной поверхности, отфильтровать его гораздо сложнее (используются специальные антенны). Это связано с тем, что такие погрешности малозаметны при сравнении с основным сигналом и очень похожи на искажения, вызванные обычными движениями воздушных масс.

Многие GPS-приемники могут передавать информацию ПК или другим приборам, используя NMEA 0183 протокол. NMEA 2000 – более новый, однако менее распространенный протокол.

Итак, рассмотрим несколько частот, которые присутствуют в спектре электромагнитных волн (радиоволн) GPS: (Почему несколько? Система наполовину военная, всей правды Вам никто не расскажет).

Наручные часы Suunto (Суунто)

Важнее всего – путь к вершине, будь то пик горной гряды или личный рекорд. Suunto Ambit3 Peak – ваши идеальные GPS часы для спорта и приключений. Они помогут вам на каждом этапе пути, дадут всю необходимую информацию для успешного и безопасного преодоления препятствий.

Важнее всего – путь к вершине, будь то пик горной гряды или личный рекорд. Suunto Ambit3 Peak – ваши идеальные GPS часы для спорта и приключений. Они помогут вам на каждом этапе пути, дадут всю необходимую информацию для успешного и безопасного преодоления препятствий.

Совмещая в себе альтиметр, барометр, компас и сведения о погоде, часы Suunto Core готовы предоставить исследователям все необходимые функции для великих приключений. Эти часы специально созданы, чтобы пробудить в каждом тягу к исследованиям

Совмещая в себе альтиметр, барометр, компас и сведения о погоде, часы Suunto Core готовы предоставить исследователям все необходимые функции для великих приключений. Эти часы специально созданы, чтобы пробудить в каждом тягу к исследованиям

Suunto Elementum Aqua — высококачественные часы ручной работы, выпускаемые исключительно в Финляндии. В них традиционное мастерство ручного изготовления сочетается с функциональными возможностями высокотехнологичных часов для погружений. Часы серии Aqua отлично подходят для ношения в городе, но их оценят и любители подводного плавания. Часы Aqua автоматически определяют вхождение в воду и запускают все функции и измерения, которые позволят получить удовольствие от погружения. Конструкция со стальным корпусом и сапфировым стеклом готова противостоять стихиям.

В таблице наглядно представлены отличия функционала моделей часов Suunto Ambit 2 и Ambit 2 S

Компания Suunto выпускает на рынок новую модель премиум класса в современном стильном дизайне

Часы Suunto Ambit2 S стали победителем в ежегодном турнире RUNNER´S WORLD TRAIL-AWARD в Германии в категории аксессуаров

Начав существование в далеком 1936 году, фирма Суунто в 80-е стала лидером по производству компьютера для занятий дайвингом, а десятилетие спустя — лидером по производству часов. Изобретение точного компаса, внутри которого была жидкость, для инженера Волхонена послужило веским основанием создать собственное производство. В числе открытий финской компании Suunto (Суунто) — подводный компас.

Томас Волхонен сам был путешественником и как никто другой знал навигационные потребности альпинистов, яхтсменов, велосипедистов, всех, кто ищет приключения и любит активную жизнь. Секрет популярности компании, которую он создал, в ожидаемости ее продукции. Навигационные приборы и часы для туризма от Suunto известны почти в 60-ти странах мира.

Маленькая фирма разрослась до уровня международного холдинга. Все без исключения фирменные продукты — часы для бега, наручные компьютеры, компасы — проходят ручную сборку и в обязательном порядке тестируются. В Японии для компании изготавливают микросхемы, все остальные детали, включая корпусы, производятся в Финляндии. В 2007 году в Китае компания открыла дочернее производство, где выпускают Suunto Core — спортивную линейку.

Все, что создает Суунто в результате кропотливого труда талантливых ученых, инженеров пользуется неизменным спросом, так как сочетает в себе стиль, многофункциональность и точность приборов. Продукция ориентирована на современного человека, стремящегося к совершенствованию духа и тела, познанию себя и мироздания. Именно в этом заключается главная идея компании, которая создает уникальные часы для спорта, рыбалки, охоты.

Коллекции для активного образа жизни

Сегодня все часы Suunto делятся на несколько категорий:

· для туризма: приборы с встроенным барометром, компасом, альтиметром. Из них можно выделить модели Suunto Vector и Observer;

· для зимних видов спорта: S-Landerи Altimax;

· для морских прогулок на яхтах: Yahtsman и Regatta;

· для спорта: спортивные часы Suunto Quest;

· для жителей городов: Elementum (с функцией outdoor).

Тем, кто занимается спортом, отлично подойдут электронные приборы Suunto Ambit или спортивные модели, в которых встроен пульсометр. Любое изменение частоты пульса сразу же оповещается специальным сигналом.

Самым уникальным произведением Suunto является миниатюрный подводный компьютер, одеваемый на руку. Созданная в 2001 году, модель Spyder не только еще раз прославила компанию, но и положила начало производству декомпрессиметров.

Продукция финской торговой марки безупречна в работе при любых, даже сложных условиях эксплуатации, например под водой. Потребовалось немало времени, чтобы создать уникальный прибор, сочетающий в себе функции манометра, глубиномера. Все их прекрасно выполняют часы для дайвинга, которые разрабатывались еще в 70-х годах прошлого столетия. Такой прибор оценили настоящие профессионалы, например Джил Хейнерт — дайвингист со стажем.

Можно ли часы Суунто купить в Украине?

Нет ничего проще, чем сделать превосходный подарок близкому другу, который увлекается рыбалкой или скалолазанием — купить часы Suunto в Украине с помощью нашего интернет магазина. Отметим, что название компании переводится с финского языка, как «направление». Пусть вашим направлением станет выбор качественной и сверхточной техники, какой является продукция популярного бренда.

Источники:
GPS – обзор технологии
Глобальная система позиционирования (Global Positioning System) или сокращенно GPS является единственной в мире полнофункциональной спутниковой системой навигации. Более 25 специализированных спутников постоянно посылают точные (в первую очередь по времени) радиосигналы, которые улавливаются GPS-приемниками по всему миру. Это вещание позволяет приемникам (ресиверам) точно определять свое месторасположение (долготу, широту, положение над уровнем моря) в любую погоду, в любое время суток, в любой точке земного шара.
http://www.f1cd.ru/mobile/arts/gps_technology/
Наручные часы Suunto (Суунто)
Интернет магазин часов MeteoMaster предлагает часы фирмы Suunto: для туризма, дайвинга, бега и спорта по цене производителя. ☎ 095-367-8590
http://www.meteomaster.com.ua/meteoitems_R387/

COMMENTS