Современная картография, системы морской и авианавигации, установки по целенаведению крылатых ракет и самолетов на объекты противника уже никак не могут обойтись без применения комплексной системы глобального позиционирования, состоящей из установленного на наводимом объекте приемника и нескольких спутников Земли, выведенных на геостационарную орбиту. Принципы работы, основные несущие частоты и прочие технические решения системы глобального позиционирования (GPS-система) были описаны раньше (см. "КВ" №1, 2001 г.), сейчас же вниманию читателя представляется краткое описание возможностей технических средств, с помощью которых любой более-менее подготовленный человек может с точностью 10-100 метров (в зависимости от класса GPS-приемника) определить свое местонахождение.

Все виды GPS-приемников обеспечивают определение двух или трех текущих координат на местности (долгота, широта и высота над уровнем моря); чуть более навороченные еще определяют скорости и направления движения объекта с GPS-приемником. Среди разных координатных систем большинство GPS-приемников работают в прямоугольных (декартовых) координатах, в так называемой системе UTM (Universal Transverse Mercator). Координаты точки в UTM-системе определяются в метрах к востоку и северу относительно прямоугольной сетки квадратов. Различия же в классах GPS-приемников начинаются там, где появляются особые требования, связанные с областью применения.

Традиционно первой является область навигации подвижных объектов (автомобилей, кораблей, самолетов). Ей соответствуют GPS-приемники навигационного класса, определяющие местоположение с точностью до нескольких десятков метров. Эти приемники используются на автомобилях, речных и морских кораблях, на самолетах и вертолетах, на космических аппаратах и у пеших путешественников. Размеры приемников, как и цена, сильно различаются в зависимости от "крутости". Индивидуальные GPS-приемники для одного человека внешне похожи на сотовый телефон, приемники же для больших океанских лайнеров довольно громоздки, обладают многими встроенными функциями и напрямую соединены с бортовым компьютером. Стоят же приемники обычно от $150 до $5000-15000.

У GPS-приемников стоимостью от $5000 в зависимости от назначения встроенный компьютер решает значительное количество задач, сопровождающих навигацию движущегося объекта: хранение и выдача информации об условиях навигации самолетов и судов кораблей в окрестностях мировых морских портов и аэропортов (обновляемые магнитные карты); связь по стандартным интерфейсам с внешним оборудованием и вычислительными средствами и, в частности, работа в среде различных навигационных и информационных комплексов; накопление во внутренней памяти приемника массивов данных измерений для проведения различного рода статистических обработок; выполнение значительного количества вспомогательных операций, обеспечивающих оперативный контроль за работой систем приемника в меняющихся условиях приема спутниковых сигналов. В настоящее время в развитых странах навигационные GPS-приемники уже включены в состав обязательного штатного бортового оборудования воздушных и водных судов и наземного транспорта, не говоря уже о подразделениях лучших армий мира.

Второй областью применения GPS-средств является геология и картография. Здесь GPS решает следующие задачи: привязка и координирование масштабных строительных объектов, таких, как мосты, электростанции, взлетные полосы, автомобильные шоссе, а также измерение скорости суточного вращения Земли и связанные с этим проблемы абсолютной по точности привязки временных шкал разных географических регионов и разных промышленных объектов к единому времени. В этих задачах счет погрешностям идет на доли метра и доли сантиметра при измеряемых расстояниях в десятки километров. А погрешности привязки временных шкал в большинстве случаев не должны превышать десятков микросекунд. GPS-приемники, отвечающие этим требованиям, называются приемниками геодезического класса. Они существенным образом отличаются от навигационных собратьев своими методическими основами, алгоритмами и программами обработки спутниковых сигналов, а также возможностями встроенных компьютеров и составом и содержанием сервисного программного обеспечения.

В последнее время стало популярным совмещать обычные GPS-приемники с компьютером. Ряд фирм (например, американская компания DeLorme, www.delorme.com) выпускает приемники, которые работают только с компьютерами. Отличительными особенностями таких приемников являются герметичный, обтекаемый корпус и отсутствие каких-либо признаков дисплея или кнопок - все это обеспечивается компьютером. Обычные GPS-приемники, в зависимости от "навороченности", могут как просто определять с небольшой точностью (около 40 метров) координаты на местности, так и имеют встроенные электронные карты местности и базы данных путевых точек. Такие приемники выпускаются в версиях с дополнительными базами данных для различных регионов (Европа, Азия, Северная Америка). Уровень детализации карт такого приемника достигает основных магистральных дорог и автозаправочных станций, а точность определения - нескольких метров. Вообще основными производителями различной GPS-аппаратуры, имеющейся даже на рынке РБ, кроме упомянутой DeLorme, являются Raytheon (www.raytheon.com), Garmin (www.garmin.com), Furuno (www.furuno.com), Magellan (www.magellan.com), Hummingbird (www.hummingbird.com). И если уважаемого читателя заинтересуют конкретные характеристики какого-либо отдельного GPS-приемника, то он с легкостью может их найти на сайте компании-производителя (обычно в разделе Products).

Общение стандартного GPS-приемника с пользователем организовано по принципу выбираемых экранов - страниц с различными наборами информации. Сразу при включении после приветственной заставки появляется картинка, отображающая состояние приемника. В нее обычно входят схема расположения спутников в небе над приемником, диаграммы, показывающие уровень сигнала от каждого спутника и уровень зарядки батарей и схематическое изображение возможных режимов работы приемника (двухмерный, трехмерный и т.п.). Обычно через 25-30 секунд после включения приемник готов к работе. Если же приемник давно не включался или включался последний раз в месте, удаленном более чем на 600 км от текущего, то в таком случае перед началом работы он переходит в режим "холодный старт", в котором он получает обновленную информацию о месте расположения спутников. После определения местоположения в зависимости от типа приемника на экране могут быть отражены либо в цифровом, либо сразу с нанесением на карту местности текущая долгота и широта, высота над уровнем моря, скорость и направление движения, конечный пункт движения.

Системы глобального позиционирования, особенно встраиваемые в бортовые информационные системы автомобиля, самолета, поезда и других транспортных средств, становятся настолько частым явлением в развитых странах на Западе, что их даже перестают замечать. Но у Беларуси своя специфика, и поэтому широкого применения GPS-приемников следует ожидать не раньше, чем лет через десять.

Дмитрий ЩУКИН,
shchukin@tut.by