На рисунке 2.3 представлен портативный автомобильный навигатор Lexand SG-555.

Рисунок 2.3 – Автомобильный навигатор Lexand SG-555

Встроенные навигаторы устанавливаются в автомобиль на заводе изготовителе. Само собой разумеется, что встроенные автомобильные навигаторы, как и любая другая техника, имеют своим и преимущества, и недостатки. К преимуществам можно без сомнений отнести то, что у вас нет необходимости постоянно подзаряжать устройство. Также к плюсам данного рода приборов относят отличный дизайн и прекрасное сочетание с остальными деталями приборной панели. Стоит также отметить полное отсутствие проводов. Помимо этого, не лишним будет упомянуть о том, что встроенные устройства дают возможность управлять аудиосистемой.

Существенным недостатком встроенных автомобильных навигаторов можно с уверенностью назвать то, что они не только оказывают достаточно большое влияние на стоимость самого авто, но и плохо адаптируются к другой местности. Нередко случается и так, что в меню русского языка. К примеру, если машина была произведена в Германии или же Японии, то весь интерфейс устройства будет на немецком или же на японском языке.

Еще одним минусом встроенных автомобильных навигаторов считается то, что они достаточно быстро приходят в негодность, особенно, если не обновлять карты, что сделать самому практически невозможно.

Если встроенный навигатор сравнивать с портативным, то можно также выявить еще одни минус. Портативные приборы можно использовать в качестве мобильного телефона и носить с собой, а также самостоятельно проводить их обслуживание.

Рисунок 2.4 – Встроенный автомобильный навигатор

Следующая популярная группа навигаторов – «пешеходные», подходящие для пеших и велосипедных прогулок. От автомобильных их отличает в первую очередь компактный размер и небольшой вес – такой, чтобы устройство можно было взять с собой на прогулку и оно не доставляло дискомфорта. Кроме размеров и веса, такие к таким навигаторам предъявляются более серьезные требования по надежности и прочности. В дополнение ко всему, они должны дольше работать от одного заряда аккумулятора. В случае велопрогулок, устройство должно быть оборудовано удобным и простым креплением для велосипеда.

Часто навигаторы, предназначенные для пеших или велопрогулок, оснащают дополнительными датчиками и возможностями, предназначенными для спортсменов: водо и пылезащищенность, ударопрочность, измерение пульса, запись пройденного расстояния, расчет сжигаемых калорий и т.п.

Рисунок 2.5 – Пешеходный навигатор

К группе «универсальных» или «туристических» навигаторов можно отнести такие, которые обладают большей точностью и надежностью, а так же оборудованы дополнительными возможностями, которые могут приходиться в длительных походах. Как правило, в такие навигаторы встраивают дополнительно магнитный компас, барометр, высотомер, оборудуют повышенной пыле, термо и влагоустойчивостью, ударопрочностью. Такие устройства могут длительно функционировать от одного заряда аккумулятора и часто имеют возможность замены аккумулятора «на лету» или могут работать от обычных «батареек».

Функционально «туристические» навигаторы обычно позволяют подгружать картографическую информацию в различных форматах, могут работать в условиях плохой видимости спутников (в ущельях, под кронами деревьев и т.п.).

Так, к примеру, известный производитель «Garmin» уже предлагает несколько универсальных навигаторов, способных работать как с GPS, так и ГЛОНАСС: модели «eTrex 10», «eTrex 20» и «eTrex 30».

Рисунок 2.6 – Туристические навигаторы

Модели друг от друга отличаются объемом встроенной памяти, наличием или отсутствием возможности загружать карты местности, присутствием или отсутствием барометра, магнитного компаса и слота для карт памяти.

Последняя группа, о которой стоит упомянуть – программы-навигаторы.

Такие программы устанавливаются на мобильные устройства (смартфоны, коммуникаторы, нетбуки и ноутбуки), в которые производителем заранее установлен навигационный чип.

Поддерживаются практически все современные мобильные и стационарные операционные системы:

- iOS;

- Android;

- Windows Mobile и Windows;

- Symbian;

- Linux.

Хорошим примером может служить коммуникатор Apple iPhone 4S, работающий под управлением iOS, в который встроен чипсет, способный работать как с GPS, так и ГЛОНАСС

Рисунок 2.7 – Программа – навигатор на iPhone 4S

Сравнение ГЛОНАСС и GPS

Рассмотрим некоторые особенности основных систем спутниковой навигации (NAVSTAR и ГЛОНАСС): Обе системы имеют двойное назначение — военное и гражданское, поэтому излучают два вида сигналов: один с пониженной точностью определения координат (~100 м) для гражданского применения и другой высокой точности (~10-15 м и точнее) для военного применения. Спутники NAVSTAR располагаются в шести плоскостях на высоте примерно 20 180 км. Спутники ГЛОНАСС (шифр «Ураган») находятся в трёх плоскостях на высоте примерно 19 100 км. Номинальное количество спутников в обеих системах — 24. Группировка NAVSTAR полностью укомплектована в апреле 1994-го и с тех пор поддерживается, группировка ГЛОНАСС была полностью развёрнута в декабре 1995-го, но с тех пор значительно деградировала. В настоящий момент идёт её активное восстановление. Обе системы используют сигналы на основе «псевдошумовых последовательностей», применение которых придаёт им высокую помехозащищённость и надёжность при невысокой мощности излучения передатчиков. В соответствии с назначением, в каждой системе есть две базовые частоты — L1 (стандартной точности) и L2 (высокой точности). Для NAVSTAR L1=1575,42 МГц и L2=1227,6 МГц. В ГЛОHАСС используется частотное разделение сигналов, т. е. каждый спутник работает на своей частоте и, соответственно, L1 находится в пределах от 1602,56 до 1615,5 МГц и L2 от 1246,43 до 1256,53. Сигнал в L1 доступен всем пользователям, сигнал в L2 — только военным (то есть, не может быть расшифрован без специального секретного ключа). Каждый спутник системы, помимо основной информации, передаёт также вспомогательную, необходимую для непрерывной работы приёмного оборудования. В эту категорию входит полный альманах всей спутниковой группировки, передаваемый последовательно в течение нескольких минут. Таким образом, старт приёмного устройства может быть достаточно быстрым, если он содержит актуальный альманах (порядка 1-й минуты) — это называется «тёплый старт», но может занять и до 15-ти минут, если приёмник вынужден получать полный альманах —«холодный старт». Необходимость в «холодном старте» возникает обычно при первом включении приёмника, либо если он долго не использовался.

Отдельные модели спутниковых приёмников позволяют производить т. н. «дифференциальное измерение» расстояний между двумя точками с большой точностью (сантиметры). Для этого измеряется положение навигатора в двух точках с небольшим промежутком времени. При этом, хотя каждое такое измерение имеет точность порядка 10-15 метров без наземной системы корректировки и 10-50 см с такой системой, измеренное расстояние имеет погрешность намного меньшую, так как факторы, мешающие измерению (погрешность орбит спутников, неоднородность атмосферы и т. д.) в этом случае взаимно вычитаются. Кроме того, есть несколько систем, которые посылают уточняющую информацию («дифференциальную поправку к координатам»), позволяющую повысить точность измерения координат приёмника до десяти сантиметров. Дифференциальная поправка основана на геостационарных объектах (спутниках, наземных базовых станциях), обычно является платной (расшифровка сигнала возможна только одним определённым приёмником после оплаты «подписки на услугу»). В настоящее время (2006-й год) существует бесплатная европейская система EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Services - европейская геостационарная служба навигационного покрытия), основанная на двух геостационарных спутниках, дающая высокую точность (до 30 см), но работающая с перебоями и ненадёжно. В Северной Америке её аналогом является система WAAS (Wide Area Augmentation System — глобальная система распространения дифференциальных поправок).

На рисунке 2.8 показаны орбиты движения спутников ГЛОНАСС и GPS.

GPS

ГЛОНАСС

Рисунок 2.8 – Конфигурация орбит спутников навигационных систем ГЛОНАСС и GPS

Недостатки GPS-системы

Несмотря на все преимущества, у GPS-систем есть и недостатки. Например, GPS- приемник может быть отключен в любой момент, скажем, из соображений безопасности США. Кроме того, внедрение GPS- технологии подразумевает наличие подробных электронных карт c масштабом до 100 м, которые есть в свободной продаже не в каждой стране. Нельзя не упомянуть то обстоятельство, что при вычислении координат спутниковая система допускает погрешности. Природа этих ошибок различна. Основными источниками ошибок, влияющими на точность навигационных вычислений в GPS-системе, в частности, являются: погрешности, обусловленные режимом селективного доступа (Selective availability, S/A). Используя данный режим, Министерство Обороны США намеренно снижает точность определения местонахождения для гражданских лиц. В режиме S/A формируются ошибки искусственного происхождения, вносимые в сигнал на борту GPS-спутников с целью огрубления навигационных измерений. Такими ошибками являются неверные данные об орбите спутника и искажения показаний его часов за счет внесения добавочного псевдослучайного сигнала. Величина среднеквадратического отклонения из-за влияния этого фактора составляет, примерно, 30 м. -погрешности, связанные с распространением радиоволн в ионосфере. Задержки распространения сигналов при их прохождении через верхние слои атмосферы приводят к ошибкам порядка 20-30 м днем, и 3-6 м ночью. Несмотря на то, что навигационное сообщение, передаваемое с борта GPS- спутника, содержит параметры модели ионосферы, компенсация фактической задержки, в лучшем случае, составляет 50%. -погрешности, связанные с распространением радиоволн в тропосфере. Возникают при прохождении радиоволн через нижние слои атмосферы. Значения погрешностей этого вида при использовании сигналов с С/А- кодом не превышают 30 м. - эфемеридная погрешность (это вид погрешностей связанный с неточностью определения параметров орбит навигационных спутников, а также непредсказуемым смещением положения спутников на орбите из-за различных случайных факторов). Ошибки обусловлены расхождением между фактическим положением GPS-спутника и его расчетным положением, которое устанавливается по данным навигационного сигнала, передаваемого с борта спутника. Значение погрешности обычно не более 3м. - погрешность ухода шкалы времени спутника вызвана расхождением шкал времени различных спутников. Устраняется с помощью наземных станций слежения или за счет компенсации ухода шкалы времени в дифференциальном режиме определения местоположения. - погрешность определения расстояния до спутника является статистическим показателем. Он вычисляется для конкретного спутника и заданного интервала времени. Ошибка не коррелированна с другими видами погрешностей. Ее величина обычно не превышает 10 м.

Недостатки системы ГЛОНАСС

Необходимость сдвига диапазона частот вправо, так как в настоящее время ГЛОНАСС мешает работе, как подвижной спутниковой связи, так и радиоастрономии - при смене эфемерид спутников, погрешности координат в обычном режиме увеличиваются на 25 - 30м, а в дифференциальном режиме - превышают 10 м; - при коррекции набежавшей секунды нарушается непрерывность сигнала ГЛОНАСС. Это приводит к большим погрешностям определения координат места потребителя, что недопустимо для гражданской авиации; -сложность пересчета данных систем ГЛОНАСС и GPS из-за отсутствия официально опубликованной матрицы перехода между используемыми системами координат.