Rivalry2

HTML Diff

0 added 0 removed

Original 2026-01-01

Modified 2026-02-21

1 <a>#статьи</a>

2 <ul><li>19 дек 2023</li>

3 <li>0</li>

4 </ul>Разбираемся в том, как спутники в космосе помогают нам найти дорогу в магазин.

5 Иллюстрация: Катя Павловская для Skillbox Media

6 Пишет про digital и машинное обучение для корпоративных блогов. Топ-автор в категории "Искусственный интеллект" на Medium. Kaggle-эксперт.

7 Если вы водите машину, то, скорее всего, часто пользуетесь навигатором для составления маршрута и объезда пробок. Он работает не просто с помощью карты города и подключения к интернету, а на основе GPS или других навигационных систем. Датчик в устройстве получает сигналы с космических спутников и точно определяет ваше месторасположение в городе.

8 Сегодня вы узнаете:

9 <ul><li><a>Что такое GPS</a></li>

10 <li><a>Как она появилась</a></li>

11 <li><a>Как она работает</a></li>

12 <li><a>Какие бывают устройства для GPS</a></li>

13 <li><a>Какие у технологии есть преимущества и недостатки</a></li>

14 <li><a>Какие альтернативы GPS существуют</a></li>

15 </ul>GPS (Global Positioning System, или система глобального позиционирования) - это система спутниковой навигации, которая позволяет определить местоположение устройства с GPS-приёмником на Земле и в околоземном космическом пространстве.

16 GPS-приёмники установлены в смартфонах, планшетах, умных часах и многих других гаджетах. На открытой местности устройства могут определить собственное местоположение с точностью до 1-2 метров. Высокие здания или густой лес мешают радиоволнам, и точность снижается до 3-20 метров.

17 Система спутниковой навигации появилась в США в 1960-е годы по инициативе военно-морского флота. Тогда на низкую околоземную орбиту было запущено два спутника. Они помогали кораблям ориентироваться в море.

18 В 1970-е годы систему начали улучшать, на орбиту большей высоты запустили дополнительные спутники. Благодаря этому спутниковую навигацию стали использовать все вооружённые силы США.

19 Изначально программа называлась DNSS, потом была переименована в Navstar и только в 1973 году - в GPS. Постепенно система спутниковой навигации пришла в гражданские сферы, в первую очередь в авиастроение. Самолёты использовали её для ориентации в пространстве относительно земли во время полётов.

20 Кроме GPS постепенно появились и другие системы спутниковой навигации. Например, в СССР и России - ГЛОНАСС, в Китае ― BeiDou, в Европе ― Galileo. Подробно мы поговорим о них дальше.

21 В системе GPS есть три главных звена: спутники на околоземной орбите, контрольные станции на Земле и GPS-приёмники на устройствах.

22 Инфографика: Майя Мальгина для Skillbox MediaGPS работает с 32 спутниками, вращающимися вокруг Земли на средней околоземной орбите. Это около 20 000 километров над поверхностью планеты.

23 Каждый спутник непрерывно передаёт сигналы, содержащие информацию о своём местоположении и времени передачи. Он делает это постоянно, а не по запросу. Поэтому любое устройство с GPS-приёмником может получить от него эти данные в любой момент.

24 Чтобы GPS работала, нужно определять время передачи сигнала с максимальной точностью. Скорость света ― 299 792 458 м/с, поэтому ошибка даже в долю секунды приведёт к погрешности в тысячи километров. Для точного определения времени на каждом спутнике установлено по четверо атомных часов. Это самые точные часы из существующих.

25 Спутниками управляют контрольные станции на Земле: они отслеживают их положение, корректируют орбиты при необходимости и проверяют синхронность работы часов. Главная контрольная станция находится на военно-воздушной базе Шривер в Колорадо, США. Есть и другие станции, разбросанные по всему миру и обеспечивающие круглосуточный контроль за всеми 32 спутниками.

26 GPS-приёмник - это отдельный радиомодуль в устройстве, который настроен на частоты спутников и содержит в себе алгоритмы для расчёта расстояния до них на основе времени прохождения сигнала.

27 Зная расстояние как минимум до трёх спутников, GPS-приёмник может определить своё местоположение с помощью трилатерации. Если говорить просто, то это похоже на рисование кругов на карте, где каждый круг соответствует одному спутнику. Место пересечения этих кругов и есть местоположение приёмника на Земле.

28 Инфографика: Майя Мальгина для Skillbox MediaЧем больше спутников "видит" GPS-приёмник, тем больше точность. Принцип работы схож с определением расположения смартфона по вышкам мобильных операторов.

29 Устройства с GPS-приёмниками в зависимости от габаритов и точности определения местоположения делят на стационарные и портативные.

30 Эти GPS-устройства предназначены для определения координат точки с минимально возможной погрешностью. Например, их используют в геодезии при составлении подробных карт местности. На них любой объект, например мост на реке или здание, должны быть определены с точностью до одного метра.

31 GPS-приёмники в стационарных устройствах способны одновременно поддерживать связь с четырьмя и более спутниками, и сочетать разные спутниковые навигационные системы. Это повышает точность их работы.

32 Устройство помогает точно измерить координаты любой точки на местности, например, для проведения строительных работФото: krugloff / ShutterstockПортативные GPS-устройства предназначены для использования в движении и имеют компактный размер. Их можно найти в смартфонах, умных часах, туристических навигаторах и других гаджетах. Такие устройства помогают нам добраться до нужного места в городе или ориентироваться на маршруте в походе.

33 "Яндекс Карты" показывают место ДТП в реальном времени с помощью технологии A-GPSСкриншот: "Яндекс Карты" / Skillbox MediaВ портативных GPS-системах часто используют технологию<a>A-GPS</a>(assisted GPS). Она получает данные о расположении не только от спутников, но и через другие системы - Wi-Fi и мобильный интернет. Благодаря этому координаты определяются быстрее и точнее.

34 К группе портативных устройств относят и внешние модули GPS, которые не имеют экрана и элементов управления. Например, трекеры, которые можно положить в сумку или прикрепить на ошейник питомца, чтобы найти их в случае пропажи.

35 У GPS, как и у любой технологии, есть свои преимущества и недостатки. Разберём основные из них.

36 Преимущества GPS

37 <ul><li>Высокая точность.Технология позволяет определить местоположение с точностью до нескольких метров. Использование A-GPS или комбинации GPS с другими спутниковыми навигационными системами повышает точность до одного метра и меньше.</li>

38 <li>Широкая распространённость.Сложно найти гаджет, не поддерживающий GPS, так как он стал стандартом подобных систем навигации во всём мире.</li>

39 <li>Лёгкость использования.Принципы работы GPS звучат сложно, но от пользователя не требуется специальных знаний или навыков. Гаджеты определяют местоположение без его участия - достаточно только запустить приложение с геолокацией.</li>

40 <li>Доступность.Технология GPS бесплатна для любых компаний и пользователей. Поэтому придётся купить только смартфон или навигатор.</li>

41 </ul>Недостатки GPS

42 <ul><li>Проблемы в приполярных областях.Если вы планируете использовать GPS или любую другую спутниковую навигационную систему в приполярных зонах, то готовьтесь к снижению точности. Это связано с тем, что спутники преимущественно расположены над экватором и чем ближе GPS-приёмник к Северному или Южному полюсу, тем больше угол между ними. Это уменьшает точность трилатерации.</li>

43 <li>Погодные условия влияют на точность работы.Сигнал от спутников проходит через атмосферу. Поэтому различные природные явления, например гроза или высокая облачность, могут задерживать сигнал, увеличивая погрешность измерения.</li>

44 <li>Плохая работа в зданиях и лесах.Сами радиоволны могут проходить через различные преграды, например через стены. Но если преград на пути сигнала много, то возникает интерференция - радиоволны частично отражаются от объектов и смешиваются с сигналами, преходящими непосредственно от спутников, создавая "шум" для GPS-приёмников. В результате погрешность геолокации повышается. Интерференция сильнее всего заметна при попытке определить местоположение в многоэтажном здании.</li>

45 <li>Большой расход батареи.GPS-приёмники смартфонов, часов и других переносных устройств потребляют довольно много энергии - в 5-10 раз больше, чем при обычном использовании гаджета. Поэтому карты и другие приложения, использующие навигационные системы, стоит закрывать сразу после использования.</li>

46 </ul>GPS ― самая популярная система спутниковой навигации, которая уже стала нарицательным именем для всех аналогичных систем. Но она не единственная.

47 ГЛОНАСС

48 Это<a>российская Глобальная навигационная спутниковая система</a>, созданная в Советском Союзе. Её основа - 24 спутника на средней околоземной орбите.

49 Современные гаджеты, в том числе смартфоны и навигационные приёмники, совместимы с несколькими подобными системами. Благодаря этому они могут использовать ГЛОНАСС одновременно с GPS, повышая точность работы.

50 BeiDou

51 <a>BeiDou</a>― навигационная система из Китая. Она обеспечивает покрытие по всему миру благодаря 48 спутникам. Сервис работает для гражданских и военных целей КНР. BeiDou встроен в мобильные телефоны и другие гаджеты, выпускаемые в стране.

52 Galileo

53 <a>Galileo</a> - это независимая глобальная навигационная спутниковая система Европы, разработанная Европейским Союзом и Европейским космическим агентством. Главное её отличие от GPS и ГЛОНАСС- независимость от военных министерств стран-разработчиков.

54 Quasi-Zenith

55 <a>Японская QZSS</a> - это региональная навигационная система, направленная на повышение точности позиционирования в Азии и Океании. Работает только в Японии.

56 Её отличие - размещение спутников на квазизенитных орбитах. Благодаря этому QZSS обеспечивает более точную информацию о местоположении на местности со сложным рельефом, например в горах, совмещая свои данные с информацией от GPS-спутников.

57 IRNSS

58 <a>Индийская IRNSS</a> - это региональная спутниковая навигационная система, разработанная Индийской организацией космических исследований (ISRO) для внутренних нужд страны.

59 Преимущества альтернативных систем в том, что их можно использовать вместе, увеличивая зоны покрытия и обеспечивая надёжную навигацию даже в тех местах, где работа одной системы может быть затруднена.

60 <ul><li>GPS ― это система глобальной навигации, которая используется для определения местоположения устройств. Работает она по принципу трилатерации.</li>

61 <li>Приёмник радиоволн в гаджете определяет расстояние до спутников на основе времени, потраченного на получение сигнала. Сопоставляя расстояния до трёх и более спутников, алгоритмы в радиомодуле вычисляют местоположение устройства.</li>

62 <li>Устройства с GPS бывают стационарными и портативными, в зависимости от решаемых задач. К портативным относят смартфоны, умные часы и другие бытовые гаджеты. Стационарные - системы геодезии, морской навигации и так далее.</li>

63 <li>GPS ― не единственная система навигации. В России есть ГЛОНАСС, в Европе ― Galileo. В Японии, Китае и Индии существуют свои локальные системы.</li>

64 </ul><a>Бесплатный курс по Python ➞Мини-курс для новичков и для опытных кодеров. 4 крутых проекта в портфолио, живое общение со спикером. Кликните и узнайте, чему можно научиться на курсе. Смотреть программу</a>