GPS в смартфоне: что это и как работает?
Смартфоны давно перестали быть простыми «звонилками». Своим владельцам они открыли массу новых возможностей.
На первом месте полноценный скоростной доступ в интернет и общение в социальных сетях и мессенджерах. Но не менее востребовано и GPS-позиционирование, о котором мы сейчас подробно расскажем.
Что такое GPS?
GPS — система навигации, которая определяет местоположение смартфона, строит маршруты и позволяет найти нужный объект на карте.
Практически в каждый современный гаджет встроен GPS-модуль. Это антенна, настроенная на сигнал спутников системы геолокации GPS. Изначально она была разработана в США для военных целей, но позже ее сигнал стал доступен всем желающим. GPS-модуль гаджет является принимающей антенной с усилителем, но передавать сигнал она не может. Получая сигнал от спутников, смартфон определяет координаты своего местоположения.
Практически каждый современный хотя бы раз пользовался GPS-навигацией на смартфоне или планшете. Потребность в ней может возникнуть в любой момент у людей разных профессий и разного рода занятий. Она необходима водителям, курьерам, охотникам, рыболовам и даже простым пешеходам, оказавшимся в незнакомом городе. Благодаря такой навигации можно определить свое местонахождение, найти нужный объект на карте, выстроить маршрут, а при наличии доступа в интернет объехать пробки.
Оффлайн-карты для GPS
Google разработала для своей операционной системы Android специальное геолокационное приложение — Google Maps. Оно быстро находит спутники, разрабатывает маршруты до объектов и предлагает альтернативы. К сожалению, при отсутствии зоны покрытия сотовой сети Google Maps не работает, так как географические карты тут подгружаются через интернет.
Для навигации без использования сети лучшим выходом будет скачать приложения с поддержкой оффлайн-карт, например, Maps.me, Navitel и 2GIS. Также можно установить приложение «Карты: транспорт и навигация» для Google Maps.
В этом случае придется расходовать интернет-трафик для загрузки карт не придется — они будут всегда в вашем устройстве, независимо от местоположения. Особенно это актуально при нахождении за границей, так как стоимость роуминга для доступа в интернет весьма высока.
Как включить GPS на Android?
Активация GPS-модуля в операционной системе Android возможна двумя способами:
Также стоит помнить, что уверенный прием спутникового сигнала возможен на открытой местности, поэтому при нахождении в помещении или туннеле геолокация становится невозможной. Пасмурная погода также влияет — из-за туч устройство дольше ищет спутники и менее точно определяет свои координаты.
Не так давно GPS была единственной системой геолокации, поэтому в ранних версиях Android упоминалась только она, а кнопка активации службы так и называлась. С 2010 года полноценно заработала российская спутниковая система ГЛОНАСС, а с 2012 — китайская Beidou.
GPS — что это такое и как работает, принципы
GPS является важной системой глобального позиционирования, которая позволяет нам узнавать местоположение любого объекта на планете.
Пользоваться GPS может абсолютно любой человек с любого смартфона, навигатора или персонального компьютера. И это очень удобно.
Из прошлого материала вы узнали, что делать если телефон не включается. Сейчас мы подробно рассмотрим термин GPS, дадим ему определение, и вы узнаете, как, вообще, работает эта система.
Что такое GPS
GPS (джипиэс, гпс) — система глобального позиционирования, использующая спутниковую систему навигации для определения местоположения наземных, воздушных и водных объектов с точностью до 1.8 метра. Это одна из двух основных спутниковых систем, которая предоставляет информацию о геолокации, вторая это — ГЛОНАСС. Но кроме них есть и другие, менее известные, европейский Galileo и китайский Beidou.
Принадлежит правительству Соединенных Штатов и управляется ее космическими силами. На английском пишется — Global Positioning System, что в переводе означает — Глобальная Позиционирующая Система.
GPS дает важные возможности позиционирования всем пользователям: как простым гражданским, так и военным или коммерческим организациям. Она доступна абсолютно для всех.
Работает даже при плохой погоде, и позволяет определять местоположение практически на всей поверхности земли, кроме приполярных областей и околоземного космического пространства.
Какую информацию об объекте дает GPS:
Что представляет собой GPS:
Представляет собой сеть из 24 спутников (сейчас их уже 30), которые летают по орбите земли на высоте 20 000 км и наземных станций слежения, объединенных в единую сеть.
Абоненты/пользователи, получают доступ к системе с помощью устройств с установленным GPS-приемником. Это может быть, к примеру, навигатор или смартфон.
Интересно! Система работает в двух диапазонах, первый секретный и он доступен только для военных, второй доступен для всех остальных. В любой момент США могут заблокировать доступную частоту и GPS перестанет работать. Чтобы быть независимыми от них в РФ разработана своя спутниковая система навигации — ГЛОНАСС.
Какие радиосигналы отправляет спутник на землю:
Как работает GPS
Чтобы определить местоположение какого-либо объекта, необходимо чтобы на нем был установлен GPS-приемник, и он был включен. Спутниковая система обеспечивает измерение расстояния до него, просчитывает время и определяет местоположение во всемирной системе координат WGS 84.
На экране смартфона или навигатора мы видим наше расположение на карте. Можем выбрать точку, к которой хотим добраться, и программа настроит ближайший маршрут, учитывая наше настоящее местоположение.
GPS работает независимо от телефонной связи или интернет соединения. Если на устройстве установлен соответствующий датчик, и он включен, сигнал уже будет передаваться.
Как вычисляются координаты:
GPS работает на основе радиосигналов. Скорость распространения радиосигналов постоянна и равняется скорости света. Когда GPS-навигатор отправляет сигнал, вместе с ним отсылается точное время отправки. Спутник принимает этот сигнал с определенной задержкой, плюс отправляет навигатору свое точное местоположение и тоже отсылает точное время отправки этого сигнала.
Эта задержка (миллисекунды) между отправкой и приемом, плюс информация о местоположении спутника и используется в расчетах.
Значение задержки умножается на скорость радиоволн, таким образом рассчитывается расстояние до спутника. Имея данные расположения, как минимум трех, а лучше четырех спутников и расстояние до них, высчитанное по задержке, GPS-навигатор вычисляет свои координаты (смотрите картинку). Данные местоположения показываются на карте, которая загружена в навигатор.
Чтобы правильно определить местоположение, объект должен находится в прямой видимости для трех или более спутников. Сигнал может блокироваться горами, зданиями и другими препятствиями.
Немного истории GPS
Сама идея создания спутниковой системы навигации родилась еще в 1 957 году, когда был запущен первый искусственный спутник в космос. Ученые, следившие за его полетом, заметили интересный эффект Доплера.
Когда спутник удалялся частота принимаемого сигнала, который он посылал — уменьшалась, а когда приближался, то, наоборот, становилась сильнее — появлялась задержка между отправкой и приемом сигнала. Таким образом, зная точное расположение/координаты, как минимум трех, а лучше четырех спутников, становится возможным узнать точное расположение объекта на земле по этой самой задержке.
Проект GPS был начат в 1 973 году Министерством обороны США, назвали программу NavStar. Первый навигационный спутник был запущен в 1 978 году, а полная группировка из 24 спутников была введена в эксплуатацию в 1 993 году.
Изначально предполагалось, что пользоваться системой будут только военные, но гражданское использование было разрешено 1 980 году. Такой указ принял президент США Рональд Рейган.
В заключение
В ближайшее время, скорее всего, все спутниковые системы будут объединены в одну, международную. Если это произойдет, то процесс определения геолокации будет происходит куда быстрее и точнее, за счет того, что спутников много, и навигатор сможет подключаться сразу к любому, который находится в пределах приема сигнала.
GPS-навигатор в смартфоне: что это, как работает
Современные телефоны уже давно перестали быть обыкновенными устройствами для осуществления звонков. Теперь можно использовать мобильные ресурсы, дабы найти полезную информацию в интернете, снимать качественные фотографии, играть в различные приложения, слушать музыку и просматривать любимые фильмы.
Вишенкой на торте является встроенная навигационная система, которая позволяет использовать смартфон в качестве GPS-навигатора, например, для определения своего местоположения в лесу, на прогулке или в путешествии. Все подробности ниже.
Что такое GPS-навигатор в смартфоне?
GPS в телефоне – это навигационная система, которая предназначена для определения местоположения устройства на карте, а также для построения маршрута и поиска необходимых пользователю объектов. Абсолютно каждый современный смартфон имеет встроенный навигационный модуль. Маленький прибор представляет собой антенну, которая расположена во внутренней части корпуса.
Первоначально данное устройство предназначалось для определения местонахождения врагов в военных конфликтах. Однако со временем, когда мобильные технологии начали столь динамично развиваться, навигационный сигнал стал доступным в повседневной жизни каждому. Этот модуль способен принимать сигналы с поддерживаемых антенн, однако передавать информацию он не способен. Когда определенный сигнал приходит в смартфон, пользователь видит свое положение на карте.
Навигационная система в мобильном телефоне уже давно обрела широкую популярность. Данная функция очень полезна людям, которые постоянно путешествуют или находятся в бесконечных разъездах, командировках и т.д. Особо важную роль GPS-навигатор играет в густонаселенных территориях.
Сейчас многие социальные службы, курьеры, таксисты и доставщики продуктов не могут представить свою жизнь без мобильного навигатора. Также смартфоны со встроенным GPS-модулем широко пользуются спросом у охотников и рыболовов. Для последних в официальном магазине Play Market существуют специальные приложения с удобным интерфейсом и полезными инструментами.
Функциональные особенности
Как правило, навигационная система более стабильно функционирует в той местности, которая не содержит большое количество многоэтажных зданий и прочих построек. Большинство смартфонов плохо ловят сигнал в помещении, так как толстые бетонные стены отбивают сигнал, выступая в качестве блокирующего экрана. Однако некоторые устройства, относящиеся к более дорогому ценовому сегменту, справляются со своей задачей в самых суровых условиях.
Пешеходам и водителям, которые находятся далеко от населенных объектов, следует помнить о возможных системных сбоях во время плохих погодных условий. Проблема заключается в том, что сильная влажность и порывы ветра искажают передающийся сигнал, в результате чего координаты местонахождения могут отображаться с большими погрешностями.
Подавляющее число GPS-навигаторов в мобильных телефонах обладают следующими особенностями:
Как активировать навигационную систему на телефонах Android?
Для активации навигационного модуля можно воспользоваться двумя методами:
Когда GPS-модуль находится в активном состоянии, аккумулятор устройства начинает потреблять гораздо больше энергии, нежели в обычном режиме. Если пользователь находится в дороге, которая занимает много времени, необходимо обзавестись внешним аккумулятором с большой емкостью. Водителям автомобилей намного проще, ведь они могут воспользоваться специальным зарядным устройством.
Главное требование во время работы навигационной системы – место положение гаджета на открытой местности. GPs-модуль работает нестабильно, если пользователь находится в туннеле, метро или в помещении с толстыми бетонными стенами.
Кстати, гаджет (от англ. gadget — устройство) — это приспособление улучшающее нашу жизнь, например, смартфон, смарт-часы, гугл-очки, фитнесс-браслет и т.д.
Что касается типов навигационных систем, на мобильных телефонах iOS и Android технология GPS была одной из самых лучших до последнего времени. Сейчас многие устройства функционируют под предводительством китайского аналога «Beidou» и российского «GLONASS».
Навигаторы в онлайн-режиме
Данный тип приложений функционирует исключительно с доступом к высокоскоростному интернету. Любая программная составляющая навигатора находится на сервере разработчика, поэтому пользователь сможет получить доступ к картам и базе данных, только подключившись к сети. Подобные утилиты постоянно подгружают недостающие файлы, тем самым экономя память телефона. Стоит учитывать, что во время функционирования программа будет потреблять огромное количество трафика мобильного оператора, поэтому целесообразней использовать модуль Wi-Fi (если есть такая возможность).
Основное преимущество онлайн-навигаторов заключается в том, что система автоматически загружает необходимые для перемещения данные. Стоит только запустить приложение, как программа самостоятельно подгрузит информацию.
Подобными функциями может похвастаться 2 системы:
Оба варианта абсолютно бесплатны и просты в использовании. Если в телефоне отсутствует необходимое ПО, то для скачивания можно использовать официальный магазин Google Market. Также стоит отметить, что эти навигаторы идеально справляются с поставленными задачами в любых условиях, будь-то густой населенный город или сельская местность.
Наибольшей продуктивности можно добиться в том случае, если пользователь установит на свой смартфон онлайн и оффлайн-навигатор. В случае потери связи или израсходования мобильного трафика в любой момент можно переключиться в последний режим. Что касается оффлайн-навигаторов, более подробно с их возможностями можно ознакомиться ниже.
Навигаторы в оффлайн-режиме (без интернета)
Основное отличие подобных систем заключается в том, что вся база данных и карты местности хранятся во внутренней памяти мобильного телефона. Следовательно, подобные приложения занимает больше объема, чем онлайн варианты. В любом случае для подзагрузки недостающих элементов потребуется периодически подключаться к интернету, однако это не нужно на постоянной основе.
Оффлайн-системами удобно пользоваться, когда владелец устройства находится далеко от населенной местности и не имеет доступа к сети. В таком случае можно экономит денежные средства на приобретение трафика. Но, большинству подобных программ характерен платный доступ. Конечно, можно ознакомиться с базовыми инструментами в пробной версии, однако данный период будет составлять не больше 7 дней.
Самыми распространенными вариантами считаются приложения «Maps.ME», «Navitel» и «TomTom». Они стабильно функционируют в любой местности, главное – своевременно загруженные карты и база данных.
Установка сторонних навигационных приложений
Большинство смартфонов имеют интегрированные навигационные сервисы Яндекс.Навигатор и Google карты. Они полностью бесплатны и удобны в использовании. Однако что делать, если в телефоне не предусмотрено такой возможности? Единственный выход – установка стороннего ПО. Данный тип программ функционирует за счет позиционирования спутников в реальном времени или благодаря заранее загруженным картам местности. Конечно, более эффективным считается первый вариант, однако такие приложения имеют платный доступ.
Чтобы воспользоваться полезными инструментами и обеспечить комфорт во время перемещения по дороге, стоит выбрать следующие навигационные системы:
Как работает GPS
Содержание
Содержание
Надо найти библиотеку в 3 часа ночи — пожалуйста, доехать до Рубинштейна «24» — нет проблем, найти север без фокусов с иголкой — запросто. Портативные гаджеты давно заменили бумажные карты и компасы благодаря GPS и ее аналогам. Система спутниковой навигации — популярная тема для споров, обросшая мифами и легендами, как исландское дерево мхом. Попытаемся разобраться во всем по порядку.
Маленький, но уже военный
В 1967 году руководство СССР задумалось о создании системы глобальной навигации. Спустя 9 лет родился «Циклон» — комплекс спутников, снабженных атомными часами, передатчиками и возобновляемым источником питания. Перспективный космический страж не долго сиял золотыми эполетами солнечных батарей. В начале 90-х прекратили выделять ассигнования, несколько спутников сломались и сошли с орбиты. Сменив в 1993 году военную форму на гражданский костюм, Циклон взял новое имя — ГЛОНАСС. В этом же году американцы запустили двадцать четвертый спутник, завершив девятнадцатилетнюю эпопею создания GPS. До этого момента СССР и США шли ноздря в ноздрю, создавая практически идентичные системы, но кризис 1998 года изменил расстановку сил навсегда.
Слухи и факты
Среди форумных забияк бытует мнение, что ГЛОНАСС — плохая система с очень низкой точностью позиционирования, ее работе может помешать даже дерево. Слухи начали распространяться в начале 2000 годов.
Десяток спутников отправились в космос полетать, один сошел с орбиты, их осталось девять.
Девять спутников, в космосе летая, ловили солнца луч, один не смог поймать, их осталось восемь.
Из-за недостатка финансирования в 2001 году количество летунов сократилось до шести. В те времена пациент был скорее мертв, чем жив. В 2007 аппаратов стало 18, в 2010 на орбиту вывели 26 штук. Космические скитальцы постоянно падают, срок жизни американского образчика технического искусства — 10 лет, у российского меньше.
Как это работает?
Спутник в космосе — летающая радиостанция, посылающая приветственные сигналы приемникам. Роль приемников играют наши смартфоны и навигаторы. Вопреки расхожему заблуждению, телефон никуда и никакие сигналы не отправляет с помощью супермощной антенны. Для точного вычисления координат необходимо минимум 4 спутника — три передают данные о своем местоположении относительно земли и друг друга, четвертый фиксирует время прохождения сигнала от передатчика к приемнику. Местоположение устройства определяет процессор — он должен быть мощным. Флагманский вычислитель обрабатывает информацию практически мгновенно. Старенький же процессор, как Сусанин, будет долго водить по кустам, кочкам и болотам. Современные устройства умеют принимать сигналы от 12 летающих радиостанций, в скором времени научатся и от всех 24. Чем больше источников информации — тем лучше.
Кроме широко известной GPS и отечественного аналога, существует еще несколько похожих систем навигации — китайский Beidou, европейский Galileo, индийский IRNSS. Но чтобы точно определять координаты, достаточно только одной. Такое многообразие обуславливается лишь страхом пред отключением GPS и необходимостью координировать передвижение войск в случае войны.
Не такой, как все
У ГЛОНАСС, в отличии от GPS, отсутствует привязка к планете. Из-за этого спутники не видят краев и часто падают, сгорая в атмосфере. Точность тоже страдает — 4–8 метров против 2,5 метров у американцев. Зато в России можно пользоваться двумя системами одновременно, получая точность в 1,5 метра. В США такая опция доступна только в некоторых штатах, устройства просто не видят российские спутники. Для точного определения местоположения на территории РФ достаточно 18 спутников на орбите. ГЛОНАСС лучше всего ловит на севере, потому что изначально система создавалась для позиционирования войск в северных регионах страны. GPS info — приложение, помогающее ловить сигналы от двух систем одновременно. Узнать, сколько космических летунов видит конкретное устройство, можно с помощью софта GPS Test.
Почему тупит?
Спутники все время находятся в движении, их траекторию отслеживают наземные станции. Актуальная информация отправляется на гаджеты в альманахах — библиотеках с самыми точными сведениями о местоположении всех доступных спутников. Обновляются альманахи по воздуху через GPRS или Wi-Fi. Если скорость Интернет-соединения низкая, процедура поиска может затянутся на 5–10 минут. В нормальном режиме на обновление уйдет 30 секунд.
Для тех, у кого с интернетом все норм, придумали A-GPS — специальный софт, передающий данные о местоположении спутника с помощью всемирной сети. Используется там, куда не пробиться сигналу от крылатой радиостанции — горы, подвалы, низины. По сути A-GPS — это цифровой репитер, повторяющий сигналы от GPS по другим каналам.
Незаменимые помощники
Акселерометр приходит на помощь спутникам, показывая куда поворачивает телефон, с какой скоростью он движется.
Магнитометр помогает акселерометру понять, где север, чтобы сориентировать в пространстве. Чем больше всяких датчиков в гаджете, тем точнее будут определены координаты.
Датчик компаса помогает определить направление движения. Если он не настроен, точность позиционирования значительно снижается. Чтобы привести его в рабочее состояние, достаточно запустить приложение и откалибровать, следуя инструкции от производителя.
А что в целом?
ГЛОНАСС — ровесник GPS, идеален для северных регионов, об этом хорошо осведомлены Шведы, использующие именно эту систему спутниковой связи. Самый большой минус — низкая точность, компенсируется подключением GPS-спутников через специальное приложение для Android и iOS.
В смартфонах антенна не важна, главное процессор и вспомогательные датчики, топовые устройства не имеют проблем с навигацией. A-GPS и другой софт — отличные костыли, помогающие престарелым устройствам ориентироваться в условиях мегаполисов и бездорожий. Для быстрого и правильного позиционирования навигатор необходимо подключать к 4G или регулярно обновлять информацию с помощью ноутбука, смартфона по Bluetooth.
Путешествуйте чаще, не бойтесь открывать новые места, ведь современные технологии не стоят на месте и в ногу идут с желаниями человека, помогая и упрощая ему жизнь в исследовании неизведанного.