что такое gps координаты

Система GPS. Взгляд изнутри и снаружи

Немного истории.

Первые шаги по развертыванию навигационной сети были предприняты в середине семидесятых, коммерческая же эксплуатация системы в сегодняшнем виде началась с 1995 года. В настоящий момент в работе находятся 28 спутников, равномерно распределенных по орбитам с высотой 20350 км (для полнофункциональной работы достаточно 24 спутников).

Попробуем разобраться в общих чертах, как устроена система глобального позиционирования, а потом коснемся ряда пользовательских аспектов. Рассмотрение же начнем с принципа определения дальности, лежащего в основе работы космической навигационной системы.

Алгоритм измерения расстояния от точки наблюдения до спутника.

Дальнометрия основана на вычислении расстояния по временной задержке распространения радиосигнала от спутника к приемнику. Если знать время распространения радиосигнала, то пройденный им путь легко вычислить, просто умножив время на скорость света.

Период повторения кода довольно велик (например, для P-кода он равен 267 дням). Каждый GPS-приемник имеет собственный генератор, работающий на той же частоте и модулирующий сигнал по тому же закону, что и генератор спутника. Таким образом, по времени задержки между одинаковыми участками кода, принятого со спутника и сгенерированного самостоятельно, можно вычислить время распространения сигнала, а, следовательно, и расстояние до спутника.

Одной из основных технических сложностей описанного выше метода является синхронизация часов на спутнике и в приемнике. Даже мизерная по обычным меркам погрешность может привести к огромной ошибке в определении расстояния. Каждый спутник несет на борту высокоточные атомные часы. Понятно, что устанавливать подобную штуку в каждый приемник невозможно. Поэтому для коррекции ошибок в определении координат из-за погрешностей встроенных в приемник часов используется некоторая избыточность в данных, необходимых для однозначной привязки к местности (подробней об этом чуть позже).

Кроме самих навигационных сигналов, спутник непрерывно передает разного рода служебную информацию. Приемник получает, например, эфемериды (точные данные об орбите спутника), прогноз задержки распространения радиосигнала в ионосфере (так как скорость света меняется при прохождении разных слоев атмосферы), а также сведения о работоспособности спутника (так называемых «альманах», содержащий обновляемые каждые 12.5 минут сведения о состоянии и орбитах всех спутников). Эти данные передаются со скоростью 50 бит/с на частотах L1 или L2.

Общие принципы определения координат с помощью GPS.

Основой идеи определения координат GPS-приемника является вычисление расстояния от него до нескольких спутников, расположение которых считается известным (эти данные содержатся в принятом со спутника альманахе). В геодезии метод вычисления положения объекта по измерению его удаленности от точек с заданными координатами называется трилатерацией. Рис2.

Однако в жизни все не так просто. Приведенные выше рассуждения были сделаны для случая, когда расстояния от точки наблюдения до спутников известны с абсолютной точностью. Разумеется, как бы ни изощрялись инженеры, некоторая погрешность всегда имеет место (хотя бы по указанной в предыдущем разделе неточной синхронизации часов приемника и спутника, зависимости скорости света от состояния атмосферы и т.п.). Поэтому для определения трехмерных координат приемника привлекаются не три, а минимум четыре спутника.

Получив сигнал от четырех (или больше) спутников, приемник ищет точку пересечения соответствующих сфер. Если такой точки нет, процессор приемника начинает методом последовательных приближений корректировать свои часы до тех пор, пока не добьется пересечения всех сфер в одной точке.

Следует отметить, что точность определения координат связана не только с прецизионным расчетом расстояния от приемника до спутников, но и с величиной погрешности задания местоположения самих спутников. Для контроля орбит и координат спутников существуют четыре наземных станции слежения, системы связи и центр управления, подконтрольные Министерству Обороны США. Станции слежения постоянно ведут наблюдения за всеми спутниками системы и передают данные об их орбитах в центр управления, где вычисляются уточнённые элементы траекторий и поправки спутниковых часов. Указанные параметры вносятся в альманах и передаются на спутники, а те, в свою очередь, отсылают эту информацию всем работающим приемникам.

После отмены описанного выше режима селективного доступа гражданские приемники «привязываются к местности» с погрешностью 3-5 метров (высота определяется с точностью около 10 метров). Приведенные цифры соответствуют одновременному приему сигнала с 6-8 спутников (большинство современных аппаратов имеют 12-канальный приемник, позволяющий одновременно обрабатывать информацию от 12 спутников).

В заключение части, повествующей о «теоретических» аспектах функционирования GPS, скажу, что Россия и в случае с космической навигацией пошла своим путем и развивает собственную систему ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система). Но из-за отсутствия должных инвестиций в настоящее время на орбите находятся лишь семь спутников из двадцати четырех, необходимых для нормального функционирования системы…

Краткие субъективные заметки пользователя GPS.

С первого взгляда GPS II+ можно принять за мобильный телефон, выпущенный пару лет назад. Лишь только присмотревшись, замечаешь необычно толстую антенну, огромный дисплей (56х38 мм!) и малое, по телефонным меркам, количество клавиш.

Интерфейс GPS II+ построен по принципу «перелистываемых» страниц (для этого даже есть специальная кнопка PAGE). Выше была описана «страница спутников», а кроме нее, есть «страница навигации», «карта», «страница возврата», «страница меню» и ряд других. Следует заметить, что описываемый аппарат не русифицирован, однако даже с плохим знанием английского можно понять его работу.

Заключение.

Но в любой бочке меда есть ложка дегтя. В данном случае в роли последнего выступают российские законы. Я не буду подробно рассуждать о юридических аспектах использования GPS-навигаторов в России (кое-что об этом можно найти здесь ), замечу лишь, что теоретически высокоточные навигационные приборы (коими, без сомнения являются даже любительские GPS-приемники) у нас запрещены, а их владельцев ждет конфискация аппарата и немалый штраф.

Источник

Как читать GPS координаты

Введение в GPS

GPS расшифровывается как Global Positioning System; система, используемая для всемирной навигации и съемки. Он обычно используется для определения точного местоположения в любой точке земной поверхности и получения текущего времени в определенном месте.

Это стало возможным благодаря сети из 24 искусственных спутников, называемых спутниками GPS, которые вращаются над Землей с большой скоростью и точностью. Используя маломощные радиоволны, устройства могут связываться со спутниками, чтобы точно определять свое местоположение на земном шаре.

Первоначально система, используемая только военными, система GPS стала доступной для использования гражданами почти 30 лет назад. Он поддерживается Министерством обороны США.

Широта и долгота

Система GPS использует географические линии широты и долготы для предоставления координат местоположения человека или интересующего его места. Чтение и понимание координат GPS требует базового понимания навигации с использованием линий широты и долготы. Использование обоих наборов линий обеспечивает координаты для разных мест по всему миру.

Изображение показывает линии широты и долготы.

Линии Широты

Линии широты — это горизонтальные линии, которые тянутся с востока на запад по всему земному шару. Самая длинная и главная линия широты называется экватором. Экватор представлен в виде 0 ° широты.

Двигаясь к северу от экватора, каждая линия широты увеличивается на 1 °. Поэтому будут линии широты, представляющие 1 °, 2 °, 3 ° и т. Д. До 90 °. На изображении выше показаны только линии широты 15 °, 30 °, 45 °, 60 °, 75 ° и 90 ° над экватором. Вы заметите, что линия широты 90 ° представлена ​​точкой на Северном полюсе.

Все линии широты над экватором обозначены буквой «N», обозначающей север экватора. Таким образом, мы имеем 15 ° с.ш., 30 ° с.ш., 45 ° с.ш. и так далее.

Двигаясь к югу от экватора, каждая линия широты также увеличивается на 1 °. Будут линии широты, представляющие 1 °, 2 °, 3 ° и т. Д. До 90 °. На изображении выше показаны только линии широты 15 °, 30 ° и 45 ° ниже экватора. Линия 90 ° широты представлена ​​точкой на Южном полюсе.

Все линии широты ниже экватора обозначены буквой «S», обозначающей юг экватора. Поэтому у нас 15 ° С, 30 ° С, 45 ° С и так далее.

Линии долготы

Линии долготы — это вертикальные линии, которые простираются от Северного полюса до Южного полюса. Главная линия долготы называется премьер-меридианом. Главный меридиан представлен как 0 ° долготы.

Двигаясь к востоку от премьер-меридиана, каждая линия широты увеличивается на 1 °. Поэтому будут линии долготы, представляющие 1 °, 2 °, 3 ° и т. Д. До 180 °. На изображении выше показаны только 20 °, 40 °, 60 °, 80 ° и 90 ° линии долготы к востоку от премьер-меридиана.

Все линии долготы к востоку от премьер-меридиана обозначены буквой «Е», обозначающей восток от премьер-меридиана. Таким образом, у нас есть 15 ° E, 30 ° E, 45 ° E и так далее.

Двигаясь к западу от премьер-меридиана, каждая линия широты также увеличивается на 1 °. Там будут линии долготы, представляющие 1 °, 2 °, 3 ° и т. Д. До 180 °. На изображении выше показаны только 20 °, 40 ° 60 °, 80 ° и 90 ° линии долготы к западу от премьер-меридиана.

Все линии долготы к западу от премьер-меридиана обозначены буквой «W», обозначающей запад от премьер-меридиана. Таким образом, у нас есть 15 ° W, 30 ° W, 45 ° W и так далее.

Вы можете просмотреть дополнительную информацию о широте и долготе, просмотрев это видео на YouTube по ссылке ниже:

Чтение географических координат

Глобальная навигация использует линии широты и долготы, чтобы точно определить конкретное местоположение на поверхности Земли. Дается в виде географических координат.

Изображение выделяет местоположение в Южной Америке

Местоположение находится вдоль линии 10 ° северной широты и вдоль линии 70 ° западной долготы. При изложении координат местоположения всегда сначала указывается линия широты, а затем — линия долготы. Поэтому координаты этого местоположения будут: 10 ° северной широты, 70 ° западной долготы.

Координаты могут быть просто записаны как 10 ° с.ш., 70 ° з.д.

Тем не менее, большинство мест на Земле находятся не вдоль линий широты или долготы, а в пределах фигур, созданных на пересечении горизонтальных и вертикальных линий. Чтобы точно определить человека на поверхности Земли, линии широты и долготы дополнительно разделены и выражены в одном из трех общих форматов:

1 / градусы, минуты и секунды (DMS)

Пространство между каждой линией широты или долготы, представляющей 1 °, делится на 60 минут, а каждая минута делится на 60 секунд. Пример этого формата:

41 ° 24’12,2 ″ с.ш. 2 ° 10’26,5 ″ в.д.

Линия широты читается как 41 градус (41 °), 24 минуты (24 ′), 12,2 секунды (12,2 ”) к северу. Линия долготы читается как 2 градуса (2 градуса), 10 минут (10 минут), 26,5 секунд (12,2 дюйма) восточнее.

2 / градусы и десятичные минуты (DMM)

Пространство между каждой линией широты или долготы, представляющей 1 °, делится на 60 минут, а каждая минута делится далее и выражается в десятичных дробях. Пример этого формата:

41 24.2028, 2 10.4418

Линия широты читается как 41 градус (41), 24.2028 минут (24.2028) к северу. Координата для линии широты представляет север от экватора, потому что она положительна. Если число отрицательное, оно представляет юг от экватора.

Линия долготы читается как 2 градуса (2), 10,4418 минут (10,4418) к востоку. Координата для линии долготы представляет восток Главного меридиана, потому что это положительно. Если число отрицательное, оно представляет запад от меридиана.

3 / Десятичные градусы (DD)

Пространство между каждой линией широты или долготы, представляющей 1 °, делится и выражается в десятичных дробях. Пример этого формата:

41.40338, 2.17403

Линия широты читается как 41.40338 градусов на север. Координата для линии широты представляет север от экватора, потому что она положительна. Если число отрицательное, оно представляет юг от экватора.

Линия долготы читается как 2.17403 градуса на восток. Координата для линии долготы представляет восток Главного меридиана, потому что это положительно. Если число отрицательное, оно представляет запад от меридиана.

Чтение координат на Google Maps

Большинство GPS-устройств предоставляют координаты в формате градусов, минут и секунд (DMS) или чаще всего в формате десятичных градусов (DD). Популярные Google Карты предоставляют свои координаты в форматах DMS и DD.

На изображении выше показано расположение Статуи Свободы на Картах Google. Координаты, указанные для его местоположения:

40 ° 41 ′ 21,4 ”N 74 ° 02 ′ 40,2” W (DMS)

Это читается как: «40 градусов, 41 минута, 21,4 секунды на север и 74 градуса, 2 минуты, 40,2 секунды на запад»

Напомним, что координаты десятичной степени (DD) не имеют букв N или S, указывающих, находится ли координата широты над или под экватором. Ни у него нет букв W или E, чтобы указать, является ли долгота координатой к западу или востоку от Первого меридиана.

Это делается с помощью положительных и отрицательных чисел. Поскольку координата широты положительна, координата находится выше экватора. Поскольку координата долготы отрицательна, она находится к западу от простого меридиана.

Проверка координат GPS

Карты Google — отличный интернет-инструмент для проверки координат достопримечательностей.

Поиск координат для определенного места

1 / Откройте Карты Google в https://maps.google.com/ и найти местоположение вашей достопримечательности.

2 / Щелкните правой кнопкой мыши местоположение и выберите «Что здесь?”Из небольшого меню, которое появляется.

3 / Внизу появится небольшой прямоугольник с указанием названия местоположения и координат в формате десятичных градусов (DD).

Проверка координат определенного места

Откройте Google Карты на https://maps.google.com/, В верхнем левом углу страницы появится панель поиска.

Введите координаты в строку поиска, затем нажмите Войти ключ или Поиск значок. Координаты могут быть в любом из трех форматов. Обратите внимание, что координаты должны быть введены правильно.

Карты Google укажут местоположение введенных координат красной булавкой.

Преобразование между форматами DMS и DD

В Интернете доступны различные инструменты, которые могут помочь вам конвертировать форматы в градусы, минуты и секунды (DMS) и в десятичные градусы (DD).

Для математиков, желающих выполнять необработанные вычисления, вы можете научиться конвертировать из DMS в DD и наоборот.

Доступны веб-сайты, которые обеспечивают быстрое преобразование между DMS и DD. Вот ссылка на сайт, который предоставляет DMS и DD координаты для любого конкретного местоположения с помощью Google Maps.

Устройства с поддержкой GPS

Чтобы воспользоваться точной точностью системы GPS, вам необходимо устройство с поддержкой GPS. Эти устройства обмениваются данными напрямую со спутниками GPS, используя маломощные радиоволны. Общаясь по крайней мере с тремя спутниками GPS, устройство может точно определять свое местоположение на Земле.

Эта ссылка (PDF) это постер это показывает, как система GPS точно определяет ваше местоположение. Устройства с поддержкой GPS включают в себя:

GPS навигационные устройства

Такие компании, как Garmin и Magellan, производят специальные GPS-навигационные устройства. Они бывают разных размеров и могут напоминать смартфон или планшет. Эти устройства имеют специальное встроенное программное обеспечение, которое использует систему GPS, чтобы помочь людям найти кратчайший путь к определенному месту, найти интересные места и многое другое. Они обычно используются в транспортных средствах, походах и определенных спортивных состязаниях.

Выше изображение навигационного устройства GPS; Magellan RoadMate 2255T-LMB, Вы можете найти более подробную информацию об устройствах, перейдя по ссылке ниже:

Смартфоны

Большинство смартфонов, особенно телефонов высокого класса, поддерживают GPS и могут использоваться в качестве навигационного устройства, если у вас установлены правильные приложения.

Мобильные компьютеры

Некоторые ноутбуки и нетбуки поддерживают GPS и предоставляют навигационную информацию в пути.

Компьютерные периферийные устройства

Устройства, подключающиеся к компьютеру через USB, Bluetooth или слоты расширения, позволяют компьютеру использовать систему GPS.

Источник