GPS (Global Positioning System) переводится как "глобальная система позиционирования". Её существование и свободная доступность позволяет любому, имеющему соответствующее оборудование, с высокой точностью определять свои координаты, высоту над уровнем моря и другие данные.

Технически GPS представляет собой систему из более чем двадцати искусственных спутников земли (для работы системы необходимо 24, реально же спутников больше для увеличения надежности), главной управляющей станции и станций слежения. Спутники непрерывно передают данные на нескольких частотах. Приемник GPS, получив эти данные и вычислив время прохождения сигнала от спутника может определить свои координаты, местное время и т.п. Непрерывно (обычно один раз в секунду) обновляя эти данные, приемник в состоянии определить свою скорость, направление движения и другие показатели. Главная управляющая станция и станции слежения необходимы, главным образом, для корректировки орбит спутников и для мониторинга их состояния.

Система была создана и поддерживается по заказу Министерства обороны США. В начале 90-х годов систему было разрешено использовать в гражданских целях. Услуги системы GPS предоставляются по всему миру бесплатно и все, что нужно для её использования - соответствующий приемник.

В СССР была создана система, подобная GPS, которая существует до сих пор - система ГЛОНАСС. Функционально она очень похожа на американскую систему, но на данный момент в ней недостает спутников (значит, система не работает по всему миру), а гражданских приемников нет в свободной продаже.

Система GPS может использоваться в самых различных областях - от туризма до геодезических и кадастровых работ. Сейчас существует большое количество недорогих GPS-приемников.

Функции приемников GPS

Итак, если вы только начинаете использование GPS, то скорее всего вы остановите свой выбор на одной из моделей начального выбора.

Все модели GPS приемников, начиная с самых дешевых, имеют следующий набор базовых возможностей:

• определение прямоугольных (x,y) и геодезических координат (широта, долгота) координат точки стояния и высоты над уровнем моря.
• определение сторон света, дирекционного угла на точку и эмуляция "компаса"
• поддержку нескольких систем координат (datum) и возможности задания пользовательской, что является необходимым условием использования приемников с отечественными картами;
• определение текущей, средней, максимальной скорости;
• занесение в память приемника координат выбранных точек (т.н. waypoints);
• определение направление движения;
• определение расстояния до выбранной точки и ориентировочное время пути, исходя из текущей (или средней за период) скорости;
• запись в память устройства пройденного маршрута с возможностью обратной его прокрутки;
• индикация точного местного времени, времени заката и рассвета;
• определение пройденного пути;
• интерфейс к PC для загрузки waypoint'ов, маршрутов. Возможен мониторинг местоположения прямо на экране компьютера, но для этого может понадобиться или карманный компьютер, или ноутбук.

Почти все устройства имеют влаго- и пылезащищенное исполнение, что неоценимо в полевых условиях. Обычно, устройства питаются от батареек или аккумуляторов, с возможностью питания от бортовой сети автомобиля.

Более "продвинутые" приемники имеют возможность загружать в свою память электронные карты местности.

Ограничения и недостатки

• Система GPS принадлежит Министерству обороны США и её гражданский сегмент может быть отключен как полностью так и по регионам при наличии угрозы национальной безопасности США, о чем неоднократно официально заявлялось.
• В каждом руководстве к приемнику GPS имеется предупреждение о том, что, используя приемник для навигации, пользователь должен всегда быть готов ориентироваться без GPS, так что производители снимают с себя ответственность за любые последствия отказов их устройств иили системы GPS.
• Бумажные карты масштаба крупнее 1:50 000 (в одном см 500 м) являются секретными.

Условия работы и точность измерений

Сразу стоит оговориться, что разговор о точности измерения можно вести только в тех случаях, когда обеспечен устойчивый прием сигналов спутников. Так как принцип действия GPS основан на приеме сигналов со спутников, думаю, очевидно, что приемник не будет работать под водой, под землей и в закрытых помещениях. Уменьшить точность могут также задержки сигнала в верхних слоях атмосферы, отражения сигнала от местных предметов и неблагоприятная геометрия размещения видимых спутников. Погода и время суток не влияют на качество приема сигналов.

Замечу, что, имея сигнал трех спутников, приемник может определить только широту и долготу, т.е. двухмерные координаты. Принимая сигналы от большего числа спутников, приемник уже может определить и высоту, и скорость, и направление движения. Чем больше спутников "видит" приемник, тем точнее будут данные измерений. GPS спроектирована таким образом, что в любой точке Земной поверхности можно принимать сигнал не менее чем с четырех спутников.

Первоначально точность гражданских сигналов GPS была искусственно занижена и определить координаты с точностью выше 100м было невозможно. В мае 2000 года эти ограничения были сняты и теперь для современных гражданских 12-канальных приемников средняя точность измерений составляет 15м.

Точность можно увеличить путем введения дифференциальных поправок, передаваемых либо с геостационарных (не меняющих свое положение относительно поверхности земли) спутников или с помощью сети радиомаяков DGPS. Последний способ применяется главным образом на море. Большинство моделей GPS-приемников поддерживают подключение к ним DGPS-приемников для автоматического уточнения измерений.

Резюме для тех, кто еще сомневается

• GPS обеспечивает высокую точность измерений на местности (порядка 15м).
• Использование GPS не требует ни абонентской платы, ни каких-либо других выплат кроме стоимости самого GPS-приемника.
• GPS - идеальный выбор для туристов, автопутещественников и всех, кто хочет в любой момент времени знать своё местоположение.
• GPS-устройства сейчас настолько подешевели, что становятся массовыми.