GPS-приёмник[1] — радиоприёмное устройство для определения географических координат текущего местоположения антенны приёмника, на основе данных о временных задержках прихода радиосигналов, излучаемых спутниками группы NAVSTAR.



Максимальная точность измерения составляет 3—5 м, а при наличии корректирующего сигнала от наземной станции — до 1 мм (обычно 5—10 мм) на 1 км расстояния между станциями (дифференциальный метод). Точность коммерческих GPS-навигаторов составляет от 150 метров (у старых моделей при плохой видимости спутников) до 3 метров (у новых моделей на открытом месте). Кроме того, при использовании систем SBAS и местных систем передачи поправок точность может быть повышена до 1—2 метров по горизонтали. До 1 мая 2000 года точность искусственно занижалась путем внесения в передаваемые спутником данные помех.

Классификация

С точки зрения конечного пользователя, устройства, использующие технологию GPS, делятся на:
самостоятельные — GPS-навигаторы, GPS-трекеры, GPS-логгеры и встроенные в транспортное средство бортовые компьютеры (онбордеры));
GPS-приставки к другим устройствам (КПК, ноутбук или мобильный телефон);
полевые GPS-приёмники (по сути та же GPS-приставка, но с возможностью автономной регистрации измерений на встроенную память).

Первые имеют собственный процессор для выполнения навигационных расчётов, в основном, у навигаторов, дисплей для отображения информации и управления устройством и встроенный GPS-приёмник. Такие устройства часто выполняются в моноблочном варианте, содержащем все перечисленные компоненты в одном корпусе.

Вторые, представляют собственно GPS-приёмник с системой электропитания и набором аппаратных интерфейсов, не выполняют самостоятельных расчётов и предназначены для регистрации спутниковых сигналов и передачи результатов измерения в устройство обработки (компьютер). По способу подключения такие приёмники бывают беспроводные (BlueTooth, Wi-Fi, IrDa (в настоящее время не применяется)) и проводные (USB, RS-232, PS/2).

Последние позволяют выполнять полевые измерения, накапливая результаты во встроенной памяти, а отложенную обработку проводить в камеральных условиях на мощных (не встроенных) компьютерах с целью получения повышенной точности измерений (для этого применяют дополнительные данные, не только результаты измерений GPS-приёмником). Некоторые такие приборы для удобства полевых работ оснащаются дисплеем для отображения примерных (вычисленных не с максимальной точностью) координат, скоростей и направлений в реальном масштабе времени. Это становится возможным благодаря встроенному компьютеру, что роднит их с первым типом — самостоятельных устройств.

По точности, эксплуатационным параметрам и ресурсу оборудование условно делится на пользовательское и профессиональное. Профессиональное отличается качеством изготовления компонентов (особенно антенн), используемым программным обеспечением (ПО), поддерживаемыми режимами работы (например RTK, binary data output), рабочими частотами (L1 + L2), алгоритмами подавления многолучёвости, солнечной активности (влияние ионосферы), поддерживаемыми системами навигации (например NAVSTAR GPS, ГЛОНАСС, Galileo, Beidou), увеличенным запасом электропитания и, разумеется, ценой.

Пользовательские приёмники

Помимо собственно широты, долготы и высоты такой GPS-приёмник способен сообщить:
точное время (некоторые приёмники имеют выход PPS);
ориентацию по сторонам света (в моделях без встроенного компаса — только направление скорости при движении);
высоту над уровнем моря (при условии приёма сигнала более четырёх спутников или при наличии встроенного баровысотомера);
направление на точку с координатами, заданными пользователем;
текущую скорость, пройденное расстояние, среднюю скорость;
данные с информацией о состоянии дороги — пробки, дорожные работы и т. д. (в моделях, оснащённых TMC-приёмником и при наличии службы Канал автодорожных сообщений);
текущее положение на электронной карте местности (модели, оснащённые картами);
текущее положение относительно трека (маршрута).

Информация о пути перемещения (трек) может быть скопирована в файл, а затем передана (в частности, через Интернет) другим пользователям GPS, желающим двигаться тем же маршрутом (см. GPS трекер).

При использовании GPS-приставки информация выводится на КПК, сотовый телефон или компьютер, к которому подключена эта приставка с помощью навигационного программного обеспечения. Физически соединение, как правило, осуществляется через последовательный порт (RS-232, USB, Bluetooth). Для связи GPS-приёмника с компьютером может использоваться двоичный (текстовый) протокол производителя приёмника (Garmin, Magellan и другие) либо производителя GPS-чипсета (Magellan, Sirf, Trimble и другие), при этом абсолютное большинство GPS-приёмников поддерживают обмен информацией с помощью текстового протокола NMEA.

Карты в GPS-навигаторах

Наличие карты существенно улучшает пользовательские характеристики навигатора. Навигаторы с картами показывают положение не только самого приёмника, но и объектов вокруг него.

Все электронные GPS-карты можно поделить на два основных типа — векторные и растровые.

Растровые карты — это самый простой и доступный тип карт. Фактически это изображение местности, к которому привязываются географические координаты. Масштаб растровой карты напрямую зависит от исходного варианта; или это фотография со спутника, или отсканированная бумажная карта. В России лучше всего представлены растровые карты крупных городов, для других районов карты найти проблематично. Также есть проблема привязки координат карты к координатам, выдаваемым приёмником (проблема датума). На платформах PC и Windows Mobile для использования растровых карт доступна популярная программа OziExplorer. Так же огромный массив растровых (фотографических, и растеризованных векторных) карт и средства работы с ними, включая поддержку работы с GPS-приёмниками, предоставляют такие интернет-сервисы, как Карты Google.

Векторные карты представляют собой базу данных, где хранится информация об объектах, их характеристиках и взаимном месторасположении, географических координатах и прочем. В картах могут храниться разнообразные характеристики местности: горы, реки, озера, впадины, дороги, мосты, уровни антропогенных загрязнений, типы растительности, расположение ЛЭП. Также многие подробные карты хранят множество таких объектов как заправки, гостиницы, кафе и рестораны, стоянки, посты дорожной полиции, запрещённые к проезду зоны, достопримечательности и памятники, культурные артефакты, больницы.

Поскольку в них не содержится объёмных графических изображений, места в памяти они занимают гораздо меньше, чем растровые и быстрее работают. Безусловным преимуществом векторных карт, является возможность искать на карте конкретные дома и улицы, достопримечательности, кафе, больницы, автозаправки и прочие необходимые путешественнику места. Кроме того, векторные карты позволяют показывать разную детализацию объектов при отображении карты в разных масштабах.

Существуют навигационные системы, позволяющие пользователю дополнять карты навигатора своими собственными объектами.

В специализированных автомобильных GPS-навигаторах существует возможность прокладывать маршруты по векторной навигационной карте — с учётом дорожных знаков, разрешённых поворотов и даже дорожных пробок.

Их количество и качество со временем увеличится, но не быстро, так как хорошо делать карты весьма трудоёмко.

При подготовке туристических походов в ряде случаев осмысленным является рисование собственных карт района будущего путешествия. Такая карта рисуется с помощью специализированного векторного графического редактора — и может быть сохранена в векторном формате, пригодном для загрузки в GPS-приемник. Таким образом, количество и качество туристических карт для GPS также со временем растет.

Основные производители GPS-чипсетов:

SiRF — SiRF — SiRFstar III, SiRFatlasIV
U-blox
Trimble
Nemerix
Mediatek — MediaTek — MTK, MTK-II, MT3329
Javad

Основные производители приёмников для массового применения:

Garmin
GlobalSat
GlobusGPS
iBlue
JJ-Connect
Holux
Magellan
Mitac
Navigon — Navigon
Qstarz
ThinkWare
Tom-Tom — TomTom
TSI — transystem.com.tw
xDevice

Основные производители профессиональных (в том числе геодезических) приёмников:

Magellan (ранее Ashtech)
Trimble
Topcon
Leica
Javad
Sokkia
NovAtel
Septentrio
МКБ \"Компас\"
ОАО «РИРВ»

Картографическое ПО для навигаторов и сотовых телефонов с GPS

Nav N Go (en) (второе название — iGO)
Be On Road
OziExplorer
Автоспутник
Навител Навигатор
Visicom
CитиГид

wikipedia.org