Bluetooth
Bluetooth – это интерфейс беспроводной связи, который обеспечивает связь между следующими устройствами: ноутбуки, коммуникаторы, принтеры, клавиатуры и компьютерные мыши, внешние GPS-приемники и д.р. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе 1 — 100 метров друг от друга на скорости до 2 Мбит/c.
COM-порт
Последовательный порт или COM-порт — двунаправленный последовательный , предназначенный для обмена байтовой информацией. Ранее последовательный порт использовался для подключения модема или компьютерной мыши. Сейчас он используется для связи устройств проводным или беспроводным методом. Например, интерфейс Bluetooth также использует последовательный порт для связи устройств. Существуют две основные характеристики COM-порта: номер (например, COM1) и скорость порта (например, 4800 бит/с). Различные устройства могут связываться друг с другом только при одинаковых характеристиках порта.
GPS
GPS - это сокращение от названия «Global Positioning System», которое дословно можно перевести, как «глобальная система позиционирования». Американская система GPS (более точное название NAVSTAR-GPS) была создана в 1974 году. Система состоит из 24 (на текущий момент 32 спутника) орбитальных спутников, которые находятся на высоте около 20 тыс. километров и беспрерывно передают на Землю навигационные сигналы. Сигналы содержат данные эфемерид и альманаха спутников. Навигационная аппаратура пользователя принимает эти сигналы и вычисляет свое местоположение. Измерения по 4-спутникам позволяют определить точные координаты и время.
Как определяется местоположение.
Принцип действия определения местоположения таков. Данные с трех спутников (расстояние до спутников) позволяют выделить две точки пространства, в одной из которых может находиться принимающее устройство. Расстояние до спутников рассчитывается умножением скорости света на время прохождения сигнала от спутника до приемника. При этом для вычисления времени необходима точнейшая синхронизация часов спутника и приемника, так как разница даже в 0,0000003 секунды вызывает ошибку в определении местоположения в 100 метров. Для этого на каждом спутнике установлено по четыре точнейших атомных часов. Однако в приемниках находятся кварцевые часы, что неизбежно приводит к погрешностям в работе навигации. Поэтому для более точного определения местоположения, необходимы данные с четырех спутников, так как устройство при этом «находит» себя сразу в трех измерениях. Все спутники передают данные на приемник посредством радиосигнала, транслирующегося на двух частотах. Одна из них считается гражданской и имеет индекс 1.1 (1575,42 МГц), вторая же используется в основном военными и маркируется 1.2 (1227,6 МГц). При использовании обеих частот погрешность определения местоположения составляет всего несколько миллиметров. Такой способ определения местоположения используется военными и в геодезическом оборудовании. Помимо орбитальных спутников, в состав системы GPS входит пять наземных станций слежения. Все станции слежения оборудованы GPS-приемниками, которые принимают навигационные сигналы со всех спутников. Затем собранные данные отправляются на главную управляющую станцию. Там ведется анализ собранной информации. Затем на ее основе вводятся необходимые изменения в орбиты спутников и их встроенные часы. Такая операция проводится один раз в 24 часа с каждым сателлитом, входящим в орбитальную группировку. Сам GPS-приемник никаких данных на спутник или наземную станцию не передает. Поэтому он так и называется – приемник. Полученные данные со спутников он обрабатывает в течение некоторого времени – от нескольких секунд до десятка минут. Зависит это от того, какими типами данными обладает навигатор при запуске программы навигации. В первую очередь это альманах и эфемериды.
Сигнал спутников GPS имеет частоты 1.227 и 1.575 ГГц. Что это означает для пользователя? Для электромагнитной волны такой частоты будут непрозрачными металлические поверхности, некоторые пластмассы, дерево, бетон. При этом стекло пропускает сигнал, листва деревьев пропускает, но ослабляет. Именно поэтому нельзя поймать спутники в здании, для этого необходимо выйти на улицу и найти местоположение, при котором будет видна большая часть небосвода. Внимание! Самые точные показания можно ожидать, когда ведётся приём сигналов на открытой местности более чем с 4 спутников равномерно расположенных по всему небосводу, навигатор при этом не должен передвигаться.
Качество определения координат может быть лучше или хуже, в зависимости от того набора спутников, с которыми работает прибор. Если приемник имеет возможность выбрать из большого количества принимаемых сигналов лучшие, это положительно скажется на качестве определения координат. Если же выбора нет, то точность работы будет трудно предсказуемой.
Сразу ли после включения GPS приемника начнет работать навигационная система? Увы, это не так. Существует несколько различных режимов включения и в зависимости от них меняется время определения координат:
AutoLocate или первое включение
AutoLocate или первое включение - в этом режиме навигатор не имеет данных о своём положении относительно созвездия спутников. Ему необходимо найти несколько видимых спутников, определить положение на небосводе всех остальных спутников и только после этого загрузить альманах, эфемериды и определить своё текущее положение. Так как данные передаются со спутников с относительно небольшой скоростью, то время определения в данном режиме может достигать 20-30 мин.
«Горячий старт»
Время включения GPS-приемник, в памяти которого присутствуют данные альманаха и эфемерид, системное время и позиция известны с некоторой ошибкой, называется «горячим стартом». «Горячий старт» связан с кратковременным выключением приемника (до 6-и часов) не требует длительного времени на определение позиции.
«Теплый старт»
Время включения GPS-приемника, в памяти которого отсутствуют данные эфемерид и последней известной позиции, но известны данные альманаха и системного времени, называется «теплым стартом». При «теплом старте» приемник, включенный после 6-и часов бездействия, начнет поиск сигналов спутников, используя значение текущего времени и данные, хранящегося в памяти, альманаха. Будет осуществляться поиск только тех спутников, которых, по теоретическим расчетам находятся в видимом полушарии и должны быть доступны приемнику. Соответственно, известен достаточно узкий диапазон частот и временный задержек, который требуется просканировать в процессе поиска сигналов. Эта информация существенно ускоряет время захвата спутников, по сравнению с «холодным стартом».
«Холодный старт»
Время включения GPS-приемника, в памяти которого отсутствуют данные альманаха, эфемерид, системного времени и последней известной позиции называется «холодным стартом». «Холодный старт» приемника может быть связан не только с его длительным бездействием, но и перемещением на большое расстояние в выключенном состоянии.
Во время «холодного старта» приемник сканирует весь диапазон возможных значений частот и временных задержек навигационных сигналов. После того, как сигнал хотя бы от одного спутника будет получен и разобран, приемник будет иметь полную информацию об альманахе всей группировки и, по сути, перейдет к «теплому старту»
Атермальное металлизированное стекло.
Атермальные стекла с металлизированным покрытием, используемые на некоторых новых моделях автомобилей моделях Volvo, BMW, Mercedes, Toyota и Nissan, поглощают 50% инфакрасного и ультрафиолетового излучения, а в зимнее время менее подвержены замерзанию и запотеванию, за счёт высокой концентрации металла в своём составе, могут заблокировать приём сигналов GPS.
Выходом для автолюбителей, столкнувшихся с этой проблемой, является размещение навигатора внизу у центра ветрового стекала, где покрытия практически нет.
Атермальные стекла можно определить по цвету стекол:
обычные - полностью прозрачные, без оттенка;
атермальные стекла - синеватая или зеленоватая;
также атермальные стекла бликуют зеркально-фиолетовым оттенком.
Привязка позиции к дороге (Map Matching)
Привязка позиции к дороге (Map Matching) - режим, который дословно можно перевести, как «привязка к карте, или дорожной сети». Данный режим, в большей степени, применим для автомобильной навигации, когда перемещение автомобиля на электронной карте должно осуществляться в пределах дорожной сети, или, проще говоря - по дорогам.
Ошибка позиционирования GPS приемника может достигать 5-10 метров, а в трудных условиях «городских каньонов» и все 100 метров. В этом случае, движение иконки автомобиля на карте несколько отличается от реального пути и может пролегать по лесным массивам, строениям и водоемам, расположенным вблизи дороги. Чтобы устранить этот «визуальный конфликт» используется режим Map Matching, при котором по результатам анализа параметров движения и данных карты, программа вычисляет истинное перемещение автомобиля и «привязывает» его иконку на карте к дорожной сети.
NMEA
Национальная Ассоциация Морской Электроники (National Marine Electronics Association - NMEA) разработала специальный протокол для поддержания совместимости морского навигационного оборудования различных производителей. Этот NMEA протокол описывает не только данные, полученные с GPS приемников, но и измерения сонаров, радаров, электронных компасов, барометров и других навигационных устройств, использующихся на морских судах.
Интерфейс обмена данными большинства портативных GPS приемников реализован в соответствии с NMEA спецификацией. Большинство навигационных программ, которые обеспечивают отображение данных в реальном времени, поддерживают и «понимают» NMEA протокол. Эти данные содержат полные навигационные измерения GPS приемника - позицию, скорость и время.
POI
Термин «POI» (point of interest) дословно переводится как «интересные точки». База данных POI содержит информацию об отелях, больницах, заправках, ресторанах, кинотеатрах и т.п. Кроме точных координат, эта информация может содержать подробное описание, контактные телефоны, время работы.
SiRF
SiRF - это название чипсета (микропроцессора), производства компании «SiRF Technology», который используется в большом количестве моделей разнообразных GPS навигаторов, GPS приемников и КПК со встроенной поддержкой навигации. В течении последних нескольких лет, было выпущено несколько поколений чипсетов - SiRF II/LP, SiRF X-Trak, SiRF III, SiRF AtlasIV, SiRF AtlasV характеризующихся низким энергопотреблением, высокой чувствительностью и малыми размеами. Наибольшую популярность среди пользователей получил чипсет SiRF III, который благодаря своим уникальным характеристикам смог обеспечить определение позиции в очень плохих условиях - густом лесу, среди высоких строений и под мостами. Во многом, именно благодаря «революционному» чипсету SiRF III, спутниковая навигация получила такое широкое распространение и стала доступной для "гражданских" пользователей.
TMC
TMC (Traffic Message Channel), дословно переводится как канал дорожных сообщений. TMC использует цифровой радиоканал RDS для передачи информации о затруднениях в дорожном движении, ДТП, дорожных работах, участках с ограниченной видимостью. Разработчики навигационного оборудования договорились об определенном протоколе и формате сообщений, который легко можно декодировать. Разработана специальная система кодов ТМС, а вся дорожная сеть на территориях, где действует эта система, распределена на участки с уникальными идентификационными номерами.
На текущий момент, ТМС успешно работает в Европе и поддерживается большинством производителей навигаторов. В Европе это бесплатный сервис, за который пользователь не платит абонентской платы. К сожалению, на текущий момент, ни в Латвии, ни в России услуга ТМС не поддерживается.
USB
USB (Universal Serial Bus) - универсальная последовательная шина, предназначенная для периферийных устройств. Фактически USB является высокоскоростным последовательным интерфейсом, который может обеспечить скорость обмена данными до 480 Мбит/с. USB интерфейс осуществляет не только обмен данными, но также обеспечивает внешнее питание и «зарядку» внешних устройств. Посредством данного интерфейса к ПК подключается большинство коммуникаторов и автомобильных навигаторов.
Альманах
Альманах - это набор данных об орбитах и работоспособности всех спутников созвездия, передаваемый каждым спутником в его навигационных сообщениях. Данные альманаха служат для поиска и «захвата» спутников после включения приемника, в условиях, когда эфемеридная информация отсутствует или устарела.
В GPS системе, полный альманах для всей спутниковой группировки передается в течении 12.5 минут, в системе ГЛОНАСС - 2.5. минуты. Альманах действителен в течении нескольких недель.
ГЛОНАСС
Российская система «ГЛОНАСС» - ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система долго время была засекречена и называлась «Ураган». Является аналогом американской системы «NAVSTAR-GPS». Изначально она была предназначена для решения военных задач. Орбитальная группировка состояла из 24 спутников, которые были расположены на высоте более 19 тыс. километров. В отличие от «GPS», в системе используется не кодовое, а частотное разделение каналов. Это несколько повышает помехоустойчивость системы, но делает сложнее проектирование и реализацию работы приемников. Последние два года, правительство Росси прикладывает все усилия для восстановления работоспособности ГЛОНАСС. На текущий момент, количество работающих спутников ГЛОНАСС достигло 18.
Эфемериды
Эфемериды - предварительные координаты спутника на орбите, т.е. прогноз его движения в пространстве и времени. В отличие от альманаха, эфемериды позволяют вычислить точные координаты спутников и использовать их для вычисления местоположения пользователя.
Эфемериды передаются каждые 30 секунд и действительны в течение нескольких часов.