Ublox 7 настройка android

ДЖИПИЭС ГЛОНАС U-BLOX 7 под юсби разъём и установка программы навигатора 7 дорог на расбери пи 3

У МЕНЯ ПОЛУЧИЛОСЬ ТАК, скачиваете с официального сайта программу 7 дорога на расбери пи 3,в папку /home/pi/Download, там она будет под арм линукс не линукс 86 или се,а именно арм линекс,я указал синим цветом ниже, и так после скачивания и распаковки в хомпи довнлоодс,так написал по русски а то нету времени писать на английском),заходите и открываете в эту папку и ищите в виде рисунка самолётика бумажного нарисованного и в низу написано 7 ways, после нажимаете на этот значёк и открываете его,и откроется программа 7 дорог,послеможете полазить в настройках и скачать если интернет включён карту голосовые настройки скины и так далее,короче настроить нужно.

После всего этого подключаете к юсби разьёму джипиэс глонас и после заходите с настройки джипиэс и там нужно сделать малые монипуляции местоположение на значке нажать определять Экорректировка времени поставить галочку, определять данные о движении и самое главное как у меня не раз получалось нажать галочку использовать порт и в нижней строке прописать 9600 а выше в строке у меня расбери так отвечает на путь программы и джипиэс глонаса /dev/ttyACM0 потом подтвердить нажать опять на галочку,что бы видно было прозрачно,что вы прописали и цифры и буквы английские и потом нажать ок и если всё прошло хорошо,то ещё раз можете зайти в настройки джипиэс и увидите как линии красного цвета скачут в верх и в низ,значит всё впорядке,зелёными они будут потом,когда вы вынесете расбери на улицу конечно же с джипиэс глонас,но если не получится,значит или вы не то,что то сделали или путь не /dev/ttyACM0, может у вас dev/ttyUSB0 , но ещё в командной строке сделайте такую манипуляцию,если не получится так как я описал выше,я сделал так а потом выше как описывал и всё получилось сразу sudo bashsudo apt-get install gpsd gpsd-clients python-gps и потом закрыл всё и всё работает.ну если на худой конец не получится и так то нужно подолбатся конечно в командной строке и прописывать разную ерунду в виде вот этой,это как бы более правильно но или дев тати юсби ноль или дев тати асм ноль,Пробуйте, может у вас получиться.

#проверка устройств USB lsusb

#проверка ls /dev/ttyUSB

#должен определиться: /dev/ttyUSB0

#нужно установить apt-get install gpsd gpsd-clients python-gps

#исправить файл sudo nano /etc/default/gpsd

#Все убрать и вставить это

#перегрузить sudo /etc/init.d/gpsd restart

#проверка спутников cgps -s или gpsmon или xgps

#перед запуском «семь дорог» исполнить в терминале (перевод в NMEA )gpsctl -f -n -s 4800 /dev/ttyUSB0 для 7дорог в поле порт добавить

Ваш адрес утройства — /dev/ttyUSB0 скорость 4800

Источник

Ublox 7 настройка android

Коннечно, тема старая, но поиск google выдает ее в первых позициях.
Надеюсь кому-нибудь пригодится.

Инструкция взята отсюда:
Но я думаю должно заработать и на Desire. Проверю отпишусь..

1. Запускаем программу Root Explorer (или ES Проводник)
2. Переходим в каталог /etc и находим файл gps.conf
3. После длинного нажатия на файл и выбираем «Open in Text Editor» (в ES Проводник: Открыть как -> Текст -> ES Редактор)
4. Mеняем эту строку:
NTP_SERVER=north-america.pool.ntp.org у меня стояля ‘Европа’
На строку (для России):
NTP_SERVER=ru.pool.ntp.org
Если вы находитесь не в России, то строка для разных стран выглядит так:
Украина: NTP_SERVER=ua.pool.ntp.org
Беларусь: NTP_SERVER=by.pool.ntp.org
Германия: NTP_SERVER=de.pool.ntp.org
И так далее. Найти наименование ntp сервера для своей страны вы можете здесь: _http://www.pool.ntp.org/zone/@
5. Сохраняем файл и перегружаем планшет.

Вау. Действительно работает. В Навителе секунд за 30 нашел 8 спутников. Соединение со спутниками заняло меньше минуты. Уж и не чаял такой прыти от своего Desire. Думал, это судьба — ждать по 5-10 минут соединения. Ан нет. Всем удачи!! :clap:

Сообщение отредактировал stilsam — 17.08.11, 11:32

ну и в дополнение к этому, а лучше сначало — стоит поменять flash cover в которй gps антенка
очень помогает! (для Desire HD)

ps: +
1) поставте прогу GPS Status с маркета
2) зайдите в Menu — Tools — Manage A-GPS state и нажмите Reset
3) потом Download
4) далее зайдите Menu — Setting — GPS & Sensor — GPS Filtering и поставьте фиксацию сигнала в Medium, а лучше в Strong и посмотрите резульат фикса
. радуйтесь
у меня теперь эта прога фиксирует спутники в медиум режиме за 3 секунды, в режиме стронг за 5-6 секунд

ну и навител теперь ловит влёт в любую погоду . серьезно!
:hemp:

Сообщение отредактировал xotta6bl4 — 13.03.12, 17:58

Источник

GPS приемник U-blox-7

Всем привет, и сразу к делу.

Есть, или вернее было, такое чудо от китаез.

Работало исправно аж 2 недели! (в авто магнитоле) Потом не нужны были карты, а когда понадобилось — оказалось не ловит спутники. Определяется на com-5, но при попытке синхронизировать часы зависает на 48%.

Первым делом подумал на магнитолу, заново пере прошил, а вот результат — снова нет сигнала.

После этого, уже подумал на сам приемник. Втыкаю в ноут — все тоже самое, 48% в цикле и все.

На сайте производителя скачал утилку и прошу. На винде прошил. По логам все нормально. Но при поиске спутников опять на 48%. На скрине уже отключился от приемника.

под линем более наглядно

вскрытие показывает что теоретически обугленного ничего нет. Окислений нет — это туман от сборки.

Выкидывать как то не с руки. Ждать 3 месяца пока китаезы новый вышлют тоже не приятно.

Что посоветуете Вы? Может кто сталкивался с таким?

В хозяйстве есть тестер и громадный паяльник. кувалда с наковальней спрашивают почему я за них забыл 🙂

ps. Не смог определиться в каком сообществе опубликовать, вроде и авто, вроде и электроника.

я бы промыл плату, высушил, потом проверил питание как со стороны USB, так и после преобразователя.

Проверь напряжение тестером на встроенной батарейке (верхний левый угол). Так, на всякий случай.

вызывайте омон тут шпион!!

еще проверьте напряжения на преобразователе (4A20) в корпусе sot23-5
LD3985M33R
а я бы и ёмкость по 5v и 3v увеличил хотя бы до 100uF

в реестре нужно было исправить в ветке 5446_422_256 на 5446_423 и название правильное вставить: u-blox 7 — GPS/GNSS Receiver

Необычные применения геолокации, о которых вы даже не догадывались

Привет Пикабу! 1492 год. Колумб, ориентируясь по звездам и решив скосить путь до Индии, случайно очередной раз открывает Америку. 2021 год. Курьер, следуя по маршруту в старом китайском смартфоне, промахивается домом. Казалось бы, между этими ситуациями большая пропасть, однако на деле это не так. Что же общего между простым пользователем спутниковой навигации и великим первооткрывателем? Расскажем дальше.

Современная спутниковая геолокация невозможна без звезд

Я думаю вы знаете, что раньше моряки определяли свое местоположение при помощи звезд. Ведь когда вокруг тебя водная гладь без единого ориентира, только космос поможет проложить верный маршрут. И, казалось бы, с началом эпохи GPS и ГЛОНАСС звездная навигация должна была кануть в лету, но нет. Ваш смартфон показывает точное положение в том числе благодаря глубокому космосу. Да-да, открывая Навигатор, мы недалеко уходим от средневекового капитана, настраивающего на мостике секстант.

Все дело в том, что Земля нестабильна из-за постоянного движения материков, которые вызывают землетрясения и извержения вулканов. Значит, для сверхточной спутниковой навигации нужно искать привязку за пределами нашей планеты. Луна? Она зависит от нашей планеты — не подходит. Солнце? Уже лучше, но все равно оно не стабильно из-за гравитационной связи с планетами нашей системы.

На помощь приходят квазары — одни из самых ярких объектов в видимой Вселенной. Настолько ярких, что их свет в десятки, а то и сотни раз мощнее всех звезд нашей галактики вместе взятых.

Считается что Квазары это ядра галактик на начальном этапе развития, в которых сверхмассивная черная дыра поглощает окружающее вещество. Они извергают столб света как своеобразные прожекторы и при этом, будучи удаленными от нас на многие миллионы и даже миллиарды световых лет, они максимально стабильны в своем положении на небе — собственно, что и нужно для базиса, или начала отсчета координат.

Для определения местоположения по ним была изобретена целая технология, радио интерферометрия со сверхдлинной базой, или РСДБ — информация собирается с нескольких разнесённых по земле радиотелескопов и объединяется имитируя телескоп, размеры которого равны максимальному расстоянию между исходными телескопами.

Привязавшись к нескольким квазарам, можно создать очень точную систему координат, работающую не только на Земле, но и за ее пределами.

Например, при помощи РСДБ еще в 1971 год, за годы до GPS, НАСА точно отслеживала перемещение астронавтов по поверхности Луны. Десятилетием позже, уже в начале 80-ых, аналогичным методом следили за перемещением советских аэростатов «Вега» в атмосфере Венеры.

Так что не удивительно, что с развитием спутниковой навигации эти самые спутники и базовые станции на Земле также «вписали» в «квазарную систему координат», что позволило абстрагироваться от изменчивой земной коры. Поэтому, держа в руке смартфон с GPS, знайте — от средневекового секстанта он отличается не так уж и сильно.

Тележка со смартфонами может сломать Google

А вы задумывались над тем, как карты Google или Яндекс показывают пробки? Да, здесь тоже замешаны спутники: смартфоны передают компаниям свое местоположение, по изменению которого легко рассчитать скорость его передвижения. И если в одном месте на дороге сотня смартфонов движутся со скоростью в несколько километров в час — значит, тут пробка, что и отрисовывается на карте.

К слову, это может приводить к забавным багам. Так, немецкий художник (нет, не тот) Саймон Векерт сломал алгоритмы Google, возя за собой по Берлину тележку со смартфонами. 99 гаджетов с открытыми картами, медленно перемещающимися вдоль дороги, хватило, чтобы Google отметил путь художника красным — вот такие уязвимые современные технологии.

GPS не работал бы без Эйнштейна

Многие считают теорию относительности чем-то очень далеким от нас и применимым лишь к глубокому космосу. И на первый взгляд это кажется логичным: очень многое из того, что происходит на Земле, отлично описывается законами дедушки Ньютона. Многое, но не все, и без Эйнштейна не было бы, например, спутниковой навигации.

Все дело в том, что каждый спутник GPS или ГЛОНАСС летает на высоте около 20 000 километров, а его орбитальная скорость превышает 14 000 километров час. И этого хватает, чтобы из-за релятивистских эффектов очень точные атомные часы на спутнике каждый день начинали отставать относительно аналогичных часов на Земле на 38 микросекунд.

Казалось бы, это ничтожная величина, но только не на таких скоростях: для того, чтобы обеспечить метровую погрешность в определении местоположения пользователя на Земле, погрешность на спутниковых часах должна быть не больше пары десятков наносекунд.

Говоря простым языком, если всего на один день забыть о существовании теории относительности, точность определения местоположения возрастет до сотни метров, а за неделю спутники станут бесполезны в навигации. Так что в следующий раз, пользуясь навигатором на своем смартфоне, поблагодарите за это Эйнштейна и очередное подтверждение его теории.

Земная кора против точной геолокации

И хотя нашему голубому шарику уже больше 4 млрд лет, он все еще геологически активен. С одной стороны, это плюс — у Земли есть магнитное поле, которое защищает нас от высокоэнергетических космических лучей. С другой стороны, это большой минус, ведь именно из-за активности земной коры происходят разрушительные землетрясения и извержения вулканов.

Кроме того, имеет место быть дрейф литосферных плит с материками на них. Конечно, человеку это абсолютно не заметно, ведь за целый год Евразия убегает от Северной Америки всего лишь на 5 сантиметров, так что даже за всю нашу жизнь изменения будут незаметны.

Но только не для GPS и ГЛОНАСС. Все дело в том, что для их работы нужны базовые наземные станции, расстояние от которых до спутников должно быть максимально точно измеряно и не меняться. И, как вы уже догадались, движения некоторых литосферных плит оказалось вполне достаточно, чтобы внести в это расстояние значимую погрешность.

Например, Австралия упорно движется на северо-восток со скоростью в 7 сантиметров в год, из-за чего за 5 лет образовалась погрешность в измерении местоположения больше метра! Как итог, правительство этой страны дало госпредприятию Geoscience Australia указание внести необходимые поправки и делать это в будущем.

Но, разумеется, есть и обратная сторона медали: именно таким образом географы и геологи узнают о точном дрейфе материков, что позволяет предсказывать, например, будущие землетрясения и извержения вулканов, выстраивая четкие временные модели Земли.

С GPS акулы не страшны

Думаю, фильм «Челюсти» Стивена Спилберга видели многие и никто бы не хотел попасть в похожую ситуацию. И хотя количество нападений акул на человека в год исчисляется всего лишь несколькими десятками, далеко не каждый купальщик на океанском побережье уверен, что не будет съеден зубастым монстром.

И именно поэтому организация OCEARCH уже несколько лет помечает крупных акул датчиками GPS, что позволяет их отслеживать в режиме реального времени на карте, которая открыто доступна в интернете. Всего таким образом промаркировано более сотни акул, преимущественно самых крупных, белых. Так что теперь, выходя купаться на Майами-Бич, можно прямо с телефона удостовериться, что вами никто не собирается полакомиться.

Рисунки на полях

Большинство применений спутниковой геолокации достаточно серьезны, и это не удивительно — в начале своего существования GPS и ГЛОНАСС с максимальной точностью были доступны только военным и ученым, да и сейчас мы пользуемся ими в основном для дела. Однако возможность отслеживать местоположение отдельно взятого прибора породило сразу несколько развлечений.

Во-первых, это рисование различных фигур или надписей на картах. Тут все вполне очевидно — есть множество программ, которые позволяют отрисовывать трек ваших перемещений. Так что если вы будете ходить кругами или в виде значка доллара — что ж, трекер это вам и нарисует. Есть даже целый сайт, который собирает такие рисунки, среди которых есть и достаточно сложные:

Во-вторых, это конечно же охота за сокровищами. Что может быть лучше рисунка ключа? Правильно, синяя точка на Google Картах. С учетом того, что сейчас GPS-трекеры стоят дешево, нередко дешевле тысячи рублей, это позволяет устраивать игры в стиле «найди клад», когда на большой площади расположены сразу несколько трекеров, но сундучок с сокровищами есть только рядом с одним из них.

И это — далеко не полный список того, для чего можно использовать геолокацию. По разному прохождению волн от спутника до GPS-трекера можно узнать про изменения атмосферы, по их отражению от земли — о высоте снежного покрова. Разумеется, у GPS и ГЛОНАСС есть множество военных применений, ровно как и гражданских, таких как отслеживание фур или автобусов на карте. Вообще говоря, без спутниковой навигации сложно представить наш мир таким, каким он есть.

И все благодаря доктору Ричарду Кершнеру. Едва ли вы слышали это имя до сегодняшнего дня, но именно он в 1958 году убедил американское агентство DARPA в том, что за спутниковой навигацией будущее, и именно благодаря ему начиная с 1964 года работала и продолжает работать система Transit, хотя сейчас ее используют только для изучения верхних слоев атмосферы.

Подписывайся если такое интересно.

Мой Компьютер — специально для Пикабу

Экваториальный фонтан: обнаружена аномалия в динамике полос земной ионосферы

Современный мир во многом зависит от надежности спутниковой навигации и связи. Изменения в ионосфере могут вызвать искажения в передаче сигнала с орбиты. И миссия NASA GOLD позволит избежать неожиданностей. При изучении погоды в земной термосфере-ионосфере ученые обнаружили нетипичное поведение в полосах заряженных частиц, окружающих экватор Земли.

На визуализации NASA представлен процесс «экваториального фонтана» — подъёма ионов от экватора вместе с тёплым воздухом и образования полос повышенной плотности в ионосфере к северу и югу от экватора. Эти полосы, называемые экваториальной ионизационной аномалией (EIA), могут изменяться в размере, форме и интенсивности в зависимости от условий в ионосфере. Новые данные с GOLD показывают, что движения полос EIA в процессе «дыхания» могут и не быть симметричными, как это представлялось ранее. Этому явлению ещё предстоит найти объяснение.

Миссия GOLD (Global-scale Observations of the Limb and Disk) использует спектрограф высокого разрешения с двумя идентичными каналами для получения изображений в далеком ультрафиолетовом диапазоне, размещённый в качестве попутной нагрузки на геостационарном спутнике связи SES-14. GOLD изучает верхние слои атмосферы Земли (на высоте 80—640 км) уже на протяжении двух лет.

Одной из отличительных особенностей ночной ионосферы являются двойные полосы плотных заряженных частиц по обе стороны от магнитного экватора Земли. Эти полосы, называемые экваториальной ионизационной аномалией (EIA), могут изменяться по размеру, форме и интенсивности в зависимости от условий в ионосфере, которые в свою очередь зависят от различных факторов, включая геомагнитные бури и погоду на Земле. Симметричный дрейф полос EIA вызван восходящими потоками воздуха, который увлекает за собой заряженные частицы.

До данных миссии GOLD ученые полагали, что любые быстрые изменения, происходящие в полосах плотных заряженных частиц, симметричны. Если северная полоса движется на север, южная полоса делает зеркальное движение на юг. Однако в одну из ночей ноября 2018 г. наблюдения GOLD зафиксировали крайне нетипичное поведение EIA, когда южная полоса частиц сместилась на юг, но северная полоса осталась неизменной. Это не стало первым случаем наблюдения ассиметричного движения полос, но впервые оно произошло за столь непродолжительное время (2 часа против 6—8 часов). Данные наблюдения легли в основу научной статьи, опубликованной в Journal of Geophysical Research: Space Physics (декабрь 2020).

Точная причина асимметричного дрейфа, наблюдаемого GOLD, до сих пор неизвестна. По догадкам учёных, объяснением может быть целая комбинацию различных факторов, от которых зависит движение электронов в ионосфере: текущие химические реакции, электрические поля и высокогорные ветры.

Изменения плотности и её состава могут вызывать искажения в работе коммуникационных сигналов, радио и навигации. Текущее открытие поможет ученым глубже понять динамику изменений ионосферы. Из-за невозможности организации регулярных наблюдений динамики ионосферы, учёные в значительной степени полагаются на компьютерные модели, схожие с теми, которые используют метеорологи для предсказания погоды на Земле. Теперь же с появлением GOLD у учёных появился инструмент, регулярно наблюдающий за процессом и снимающий данные каждые 30 мин. До этого они опирались на данные от случайных пролетающих спутников и ограниченные наземные наблюдения.

Советские аналоги ГЛОНАСС и GPS

Цикло́н (гражданский вариант системы известен как «Цикада») — первая спутниковая система навигации в СССР, построенная на базе космического аппарата (КА) «Циклон» и КА «Залив» (Индекс ГУКОС — 11Ф617), в состав которой входили три аппаратных комплекса: «Цунами-АМ» на искусственных спутниках Земли, «Цунами-БМ» (P-790) на кораблях и «Цунами-ВМ» на береговых объектах.

Первые спутники системы, Космос-192 и Космос-220, были запущены 23 ноября 1967 года и 7 мая 1968 года соответственно. Председателем государственной комиссии по запуску был назначен начальник НИИ-9 ВМФ контр-адмирал Максюта Ю.И.

Развёртывание системы начато в 1971 году, когда она была сдана в опытную эксплуатацию под названием «Залив». В 1976 году система была принята на вооружение, в составе шести космических аппаратов «Парус», обращающихся на околополярных орбитах высотой 1000 км.

Проект «Циклон» являлся первым в мире совмещённым навигационно-связным спутниковым комплексом. Система обеспечивала определение плановых координат местоположения и была оснащена бортовым ретранслятором для радиотелеграфной связи кораблей ВМФ и подводных лодок с береговыми пунктами управления и между собой. Связь между абонентами осуществлялась как в зонах прямой радиовидимости, так и глобально, с задержкой по времени переноса спутником информации. Также дополнительно излучался радиосигнал на частоте 10 ГГц, который использовался для коррекции корабельной системы указания курса.

Для нормального функционирования системы требуется поддержание на орбите группировки из 6 спутников «Парус». Аппаратура, используемая на этой серии спутников, позволяет определять координаты на плоскости с точностью до 80—100 метров.

Точность определения координат системой «Циклон» уступает характеристикам более современных систем навигации GPS и ГЛОНАСС. В процессе эксплуатации системы выяснилось, что основной вклад в погрешность навигационных определений вносят погрешности передаваемых спутникам собственных эфемерид, которые рассчитываются и закладываются на борт КА средствами НКУ — наземного комплекса управления.В 1976 году был разработан гражданский вариант навигационной системы для нужд торгового морского флота, получивший название «Цикада».

Цикада (индекс ГУКОС — 11Ф643) — гражданский вариант морской спутниковой навигационной системы «Циклон». Приёмная аппаратура «Шхуна» обеспечивает определение положения судна с точностью 50-100 метров. Сдана в эксплуатацию в 1979 году в составе 4 спутников, выведенных на круговые орбиты высотой 1000 км, наклонением 83°. Плоскости орбит наклонены на 45° друг к другу. Аналогом системы «Цикада» является КНС «Транзит» (США), снятая с эксплуатации в 1997 году.

Цикада-М — космическая навигационная система, по предназначению, принципу местоопределения и характеристикам аналогичная системе Цикада. Состав системы — 6 космических аппаратов. Система Цикада-М обеспечивает определение координат места со среднеквадратической погрешностью 80 м. В зависимости от географического положения судна дискретность обсервации составляет 10…55 минут.

Создавалась КНС Цикада-М для навигационного обеспечения военных потребителей и эксплуатируется с 1976 года. После 2008 года потребители КНС «Цикада», «Цикада-М» переводятся на обслуживание КНС ГЛОНАСС, и эксплуатация этой системы была прекращена.

Для работы с низкоорбитальными КНС «Цикада», «Цикада-М» разработана и выпускалась корабельная приемоиндикаторная аппаратура «Шхуна», АДК-3,4, «Челн-1» (СЧ-1), «Челн-2» (СЧ-2) и навигационно-геодезическая система «Челн-3» (СЧ-3). Дальнейшее использование этой аппаратуры гражданскими потребителями при введении в эксплуатацию системы ГЛОНАСС не планируется.

Маршрут построен

Если вы думаете, что навигатор в вашем смартфоне получает ваши координаты со спутника, то вы ошибаетесь, и сейчас я объясню, в чём дело.

Но начну издалека.

С середины 20 века гуманисты и филантропы по обе стороны океана озаботились одной интересной оптимизационной задачей – максимизировать количество ущерба, наносимого противнику, затратив минимум супердорогих атомных боеприпасов. Проблема вот в чём – представьте вам надо бросить баскетбольный мячик в кольцо, которое находится в соседнем городе и попасть. Точно всё рассчитать, конечно, можно, но удачным выстрелом считалось попадание с вероятностью 50% в круг диаметром несколько километров. Но это если заранее с высокой точностью известно место старта и место «финиша». Поэтому ядерные подарки старались сделать помощнее, чтобы доставить как можно больше радости людям даже на расстоянии в несколько километров.

Но проблема была ещё и в том, что если место старта заранее известно вам, оно так же известно и противнику, а ракеты того времени не отличались особо в части оперативности подготовки к старту. На то, чтобы собрать и запустить Р-7 с Байконура, требовалось несколько дней. Разумеется, за это время, его могли разбомбить к чертям, поэтому умным головам пришла в голову мысль – прятать оружие под воду и запускать внезапно из случайных мест с подлодок. Но тут опять возникала первая проблема – чтобы прицелиться, нужно знать, где находишься, а компас, хронометр и секстант в данном случае помогут слабо.

Нельзя сказать, что прогресс стоял на месте. Моряки и лётчики использовали гирокомпасы и радиопеленгаторы (радиокомпасы). Первый использует свойство вращающихся тел сохранять свою ориентацию в пространстве (закон сохранения импульса), соответственно, если раскрутить ротор гироскопа и запомнить его ориентацию, при последующих манёврах по его отклонению можно будет судить о курсе.

С изобретением радиосвязи стало возможным использование радионавигации. Сюда входит, как использование радиомаяков, радаров, высотомеров и дальномеров, однако все эти инструменты, хоть и значительно упрощают работу штурмана, но полностью его, разумеется, не заменяют.

В радионавигации широко используется принцип триангуляции:

На схеме условно показан геометрический принцип определения местоположения относительно трёх точек с заранее известными координатами и расстоянием до них. Пересечения двух кругов дадут 2 возможных координаты, которые будут являться «кандидатами» на ваше расположение. Для уточнения, в какой именно из них вы находитесь, в геометрии потребуется третья точка.

На практике же, достаточно иметь всего два радиомаяка и уметь определить расстояние до них:

Если у вас есть радар, то определить расстояние до нужной вам точки просто – необходимо измерить время, за которое посланный сигнал вернулся обратно и поделить на 2. Но это работает только тогда, когда и приёмник и передатчик сигнала находится у вас. Если же вы имеете только приёмник, то вам необходимо знать, когда именно началась передача. Электроника того времени не справлялась с синхронизацией, поэтому использовалась схема двух сигналов, посылаемых с заранее известной задержкой.

Ниже показаны погрешности в определениях координат известных систем навигации разных времён.

За самым первым искусственным спутником Земли наблюдал весь мир. Наблюдали и американцы, которые и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого со спутника сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его удалении. Если точно знать свои координаты на Земле, по сигналу можно было измерить положение и скорость спутника. Многим людям это было очевидно, однако именно доктору Ричарду Кершнеру из лаборатории прикладной физики университета Джонса Хопкинса первому пришло в голову «перевернуть» уравнение – если точно знать положение спутника, то можно определить собственную скорость и координаты.

Уже всего 2 года спустя запуска первого искусственного спутника земли, в сентябре 1959 года американцы вывели на орбиту первый спутник системы Transit (NavSat). Первые успешные тесты системы прошли в 1960 г., а в 1964 она была принята в эксплуатацию, разумеется, с вполне «мирными» задачами по расчёту курсов баллистических ракет, запускаемых с подводных лодок. Впрочем, и «на гражданке» появился спрос, а в 1967 году количество гражданских клиентов системы превысило число военных. Система вполне сносно справлялась со своей задачей до 1996 года, обеспечивая точность позиционирования ± 200 м. Плохо было только то, что, что она не покрывала всю территорию Земли (в разное время в ней использовалось 6 – 7 космических аппаратов), и пользоваться ей можно было лишь раз в несколько часов, так как единовременно «над горизонтом» был виден лишь один спутник.

Как я уже сказал, принцип определения местоположения был основан на эффекте Доплера. Спутники вращались по известной траектории, вещали на известной частоте. До приёмника же доходил сигнал несколько другой частоты (в этом и есть суть эффекта). По смещению частот сигналов от нескольких спутников высчитывалось местоположение.

Кто-то может и не знать, как называется этот эффект (некоторые, по их собственным словам, приходят сюда деградировать), но все слышали, как изменяется звук от проезжающего мимо автомобиля. При приближении слышно звук более высокой частоты, когда же машина проедет мимо, звук станет понижаться. На этой гифке показано, что происходит:

Советский сумрачный гений не сильно отставал, и в 1971 году развернул собственную навигационную систему под названием «Циклон» (для гражданских – «Цикада»). Она тоже состояла из 6 спутников, и была почти в 2 раза точнее, позволяя определять своё местоположение с погрешностью 80 – 100 м. Система использовала тот же эффект Доплера и имела те же недостатки, что и у американцев – пользователь должен был самостоятельно определить и указать приёмнику собственную скорость, система выдавала лишь 2 координаты (широту и долготу, высота не определялась), а из-за особенностей орбит спутников, определение координат возможно было лишь в течение 5-6 минут каждый час – полтора (хотя, справедливости ради надо сказать, что в военном варианте было задействовано больше спутников и интервалы были поменьше).

У американцев к началу 70-х годов сложилась интересная ситуация, когда каждое военное ведомство (ВВС, ВМС и армия) запиливали собственные навигационные проекты, бессовестно разбазаривая деньги налогоплательщиков, пока в 1973 году, Конгресс не прекратил это безобразие (хотя и со «скрипом» – скептики говорили, что расшифровка сигналов со спутника не представляла особых сложностей ни для СССР, ни для Китая). Была инициирована программа DNSS, позднее переименованная в NavStar, позднее – в GPS.

В твой смартфон это не влезет!

Советские партия и правительство ответили навигационными спутниками с идеологически-правильным названием серии «Ураган», чем положили начало развёртывания того, что впоследствии назовут ГЛОНАСС (с 1982 по 1998 год вывели аж 74 спутника, 6 из которых потеряли при запуске, а из-за малого срока службы и отсутствия денег, к 2001 году их осталось всего 6).

Но так бы и остался GPS исключительно военной игрушкой, если б не доблестные советские ПВО, сбившие в 1983 возле острова Сахалин Боинг-747 рейса KE007 «Корейских авиалиний». Официально было озвучено, что корейцы просто заблудились, поэтому тогдашний президент США Рональд Рейган пообещал разрешить использовать GPS для гражданских целей по всему миру. Во избежание военного применения системы точность определения координат была специально уменьшена (ходят слухи, что его практически сразу же успешно расшифровали). Загрубление точности отменил только Клинтон в 2000 году.

И так, как же это работает?

Основной спутниковой навигационной системы являются ВНЕЗАПНО спутники. Орбиты в GPS подобраны так, чтобы орбитальный период составлял половину сидерического дня (11 ч 58 минут). Так, один и тот же спутник проходит над одной и той же точкой земной поверхности примерно дважды в день. С тем расчётом, чтобы из любой точки Земли в пределах прямой «видимости» находилось не менее 6 спутников, всего требуется 24 аппарата, чтобы система стала действительно «глобальной» (то есть доступной по всему миру). Обычно 2-3 аппарата ещё болтаются на орбите «про запас».

Спутники ГЛОНАСС летают чуть ниже (в первую очередь параметры орбит были рассчитаны на покрытие территории РФ). Две системы (GPS и ГЛОНАСС) по принципу своего действия очень похожи, за исключением некоторых технических тонкостей в формировании сигнала, поэтому дальше буду объяснять на примере GPS, потому что по ней тупо больше информации (как ни странно).

Принцип действия системы построен на том, что в любой момент времени мы очень точно знаем, где именно находится спутник. Каждый из спутников имеет на борту высокоточные атомные часы, синхронизированные друг с другом, а также с часами на наземных станциях. Погрешности от эталонного времени (на Земле) корректируются на спутниках ежедневно. В каждом GPS приёмнике тоже есть часы, только менее точные (обычно кварцевые).

Так вот, спутник вас не видит и не слышит, поэтому никаких координат (тем более – ваших) он вам передать не может. Вместо этого каждый спутник постоянно передаёт сигнал, в котором зашифровано его точное время и положение на орбите. В принципе, за исключением некоторой дополнительной несущественной информации, это всё, что на самом деле передают навигационные спутники. Поскольку скорость распространения радиоволн (скорость света) постоянна и не зависит от скорости спутника (привет от Эйнштейна №1), по задержке между началом передачи сигнала со спутника и началом получения этого сигнала на приёмнике, можно определить расстояние от спутника до приёмника. Для однозначного определения положения необходимо решить 4 дифференциальных уравнения, геометрическая интерпретация которых похожа на описанную в начале триангуляцию. Только теперь это называется трилатерация (вообще мультилатерация, но это не существенно).

Если на плоскости нам достаточно двух опорных точек для определения нашего положения (на пересечении пеленгов), то в пространстве мы имеем дело со сферами, поэтому нам необходима третья точка (спутник). Пересечение двух сфер даёт круг (и мы можем находиться в любой точке этого круга. Третья сфера даст нам две возможные координаты, при этом одна из них будет заведомо неверной (например, в космосе, под землёй или слишком далеко, чтобы быть правдой), соответственно, вторая точка и будет нашими координатами:

В силу того, что GPS использует часы очень высокой точности, её сигналы используются не только для навигации, но и в случаях, где нужна точная синхронизация времени, например, в системах, обслуживающих биржевые торги по всему миру.

Точность позиционирования дополнительно повышается усилиями на Земле. По поверхности планеты (как для GPS, так и для ГЛОНАСС) понатыканы наземные станции дифференциальной коррекции. Они проводят замеры на Земле и обновляют информацию на спутниках, подводят часы, ретранслируют часть служебных сообщений и т. д.

Альманах, эфемериды и A-GPS

Навигационные спутники передают ещё два вида данных — альманах и эфемериды. Альманах – это реестр параметров орбит всех спутников. Каждый спутник передаёт альманах для всех спутников в группировке. Данные альманаха не отличаются большой точностью и действительны несколько месяцев.

В свою очередь, данные эфемерид – это набор очень точные корректировки параметров орбит и часов для каждого спутника, что требуется для точного определения координат. Каждый GPS спутник передаёт только данные свою собственную эфемериду. Эти данные действительны только 30 минут. Спутники передают свою эфемериду каждые 30 секунд.

Если GPS был отключён более 30 минут, а потом включён, он начинает искать спутники, основываясь на известном ему альманахе. По нему GPS выбирает спутники для инициации поиска. Если питание приёмника отключить, а потом снова включить в течении 30 минут, он «поймает» спутники очень быстро, т.к. не надо будет снова собирать данные эфемерид. Это называется «горячий» старт.

Если после отключения прошло более 30 минут, будет произведён «тёплый» старт и GPS приёмник снова начнёт собирать данные. Если GPS приёмник был перевезён (в выключенном состоянии) на несколько сотен километров или внутренние часы стали показывать неточное время, то данные имеющегося альманаха являются неверными. В таком случае навигатору требуется выполнить новый «поиск неба» (повторная инициализация) для загрузки нового альманаха и эфемерид. Это уже будет «холодный» старт.

Чтобы избежать подобных проблем используется технология A-GPS (Assisted GPS), ускоряющая «холодный старт» приёмника. Она так же сильно облегчает работу систем навигации в городских условиях, где приём сигнала может быть затруднён из-за застройки или вовсе невозможен внутри зданий. Кроме того, в силу того, что GPS-приёмник потребляет много энергии, использование A-GPS позволяет экономить заряд батареи.

Идея до банальности проста – сначала ваше месторасположение определяется приблизительно, по триангуляции с базовых станций сотовой связи. Затем с ближайшего сервера A-GPS через сети GSM или по Wi-Fi передаётся обновление альманаха, тем самым снижая время ожидания с 30 до 1 секунды.

Помните об этом, когда моментально слышите слова «маршрут построен». Без этой технологии, ждать бы вам пришлось ощутимо дольше.

Казалось бы, всё, но нет…

Это не опечатка. Их здесь целых две – специальная и общая (привет от Эйнштейна №2).

Казалось бы, всё у нас хорошо, но внезапно мы понимаем, что находимся глубоко в гравитационном колодце Земли, и согласно общей теории относительности, время для нас течёт медленнее, чем время на спутнике. А согласно специальной теории относительности, время на быстролетящем спутнике с нашей точки зрения должно замедляться. Было бы идеально, если бы эти два эффекта взаимно компенсировали друг друга, однако, это не так.

Как видно на графике эффекты специальной и общей теории относительности компенсируются на высоте примерно 3200 км, а выше побеждает гравитация. Для высоты орбиты GPS, каждую земную минуту часы на спутнике должны убегать на 26,7 наносекунд. Это мало, однако ошибка будет накапливаться. За минуту погрешность позиционирования составит примерно 8 метров, через час, ваш навигатор ошибётся уже на 481 метр, а за сутки набежит 11,5 км!

Без поправок на замедление времени на Земле система была бы абсолютно бесполезной, поэтому атомные часы на спутниках специально спроектированы так, чтобы они шли медленнее, чем их земные аналоги, в точности на те 26,7 наносекунд в минуту, чтобы скомпенсировать погрешность.

Когда воинствующие плоскоземельщики, эфиролюбы, торсионщики и креационисты будут нести вам антинаучный бред, просто посоветуйте им выкинуть их смартфоны, как материальное подтверждение лживой теории относительности, недостойное их гения.

Вот теперь, кажется, всё. Спасибо за внимание

Источник