Навигаторы: спутниковые и сотовые

Реферат

 

 

Навигаторы: спутниковые  и сотовые

 

 

 

 

 

 

 

       Подготовил студент

      группы  ДБД-32

Бахилин Антон Олегович

Проверил преподаватель:

Шальнева Т.А.

 

 

 

 

 

 

Г.Москва 2013г.

Содержание

1. Введение (актуальность, новизна  и оригинальность устройства)

2. Теоретическая часть 

2.1. История создания устройства

2.2. Определения, термины,  аббревиатуры, касающиеся данного  устройства

2.3. Целевая аудитория  (для кого устройство предназначено)

3. Практическая часть

3.1. Как устроено это  устройство (какая схемо-техника используются)

3.2. Основные параметры  и их значения при выборе  и покупке устройства (например, на основании соотношения цена – качество)

3.3. Всемирно-известные фирмы-производители  устройства (брэнды)

3.4. Сравнение с альтернативными  моделями (достоинства и недостатки)  
разных фирм–производителей. Обоснование выбора конкретной модели

3.5. Наличие поддержки  фирмы–производителя (драйвера, прошивки),  
отклики покупателей (на маркете, форумах и пр.)

3.5. Требования экологии  и СанПиН

3.6. Меры безопасности: для  пользователя, для устройства, для  информации

4. Заключение/выводы (перспективы  развития устройства или их  отсутствие)

5. Источники реферата (литература, сайты)

6. Приложения (схемы, таблицы, графики, рисунки)

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Я выбрал данную тему, потому что GPS-навигаторы сделали автомобилистов еще более свободными, практически вытеснив бумажные карты и кардинально решив вопрос ориентации в пространстве за рулем . Также навигаторы упрощают жизнь не только водителей, но и людей без транспорта.

 

 

История создания устройства

Уже с начала ХХ-го века человек начал придумывать, как бы ему облегчить свою автолюбительскую долю.

Первый  ручной "навигатор" Plus Fours Routefinder был изготовлен в Великобритании  в 1920 году. Внешне он напоминал ручные часы, и состоял из бумажной карты и двух деревянных рукояток, которые необходимо было прокручивать вручную. В комплекте шла коробочка с картами.

 

Спустя  десятилетие был создан простенький  механический навигатор. Принцип работы устройства был достаточно элементарен. На экране прокручивалась бумажная карта  с нанесенными на нее графическими объектами. В движение она приводилась  тросиком, аналогичным используемому в современных механических спидометрах. Соответственно, скорость прокручивания карты была пропорциональна скорости движения автомобиля. Если автомобилист совершал поворот, ему приходилось сменить карту и найти на ней свое текущее местоположение.

Современные автомобильные навигаторы, получившие название GPS (Global Positioning System), обязаны  своему появлению военным, и имеют  более, чем полувековую историю. Началась она  4 октября 1947 года, когда советские учёные вывели на орбиту первый искусственный спутник Земли. Наблюдения за этим орбитальным модулем американских исследователей во главе с Ричардом Кершнером позволили выяснить зависимость частоты радиосигналов, излучаемых спутником, от его координат и параметров движения. Это физическое явление, подтверждающее известный закон Доплера, легло в основу разработки и запуска первого аналога современной системы GPS-навигации –  американского проекта «TRANSIT», который стартовал в 1958 году. А в 1960 американские спутники на орбите образовали первую рабочую систему мониторинга и определения координат объектов, перемещающихся по земной поверхности.

Основным  недостатком комплекса «Транзит»  являлось невозможность вычисления координат в режиме реального  времени. Немалые хлопоты доставляла разработчикам и военным, которые  использовали систему мониторинга, сложность и неточность в вычислениях, достигающая порой погрешности 100 метров. Эти факторы стали причиной начала новых разработок  Пентагона в 1973 году.

Изначально GPS использовалась для высокоточного  и независимого от погоды определения  местоположения объектов в космосе, на суше и на море в интересах  армии США. Непосредственная реализация системы началась в 1978 году с запуском первого спутника.

Детство у системы GPS было трудное. В то время  уже существовали хорошо разработанные  навигационные технологии. Попытки  введения новой системы навигации  подразумевали, помимо всего прочего, широкомасштабную переподготовку в  войсках, что наталкивалось на консерватизм военных. Вначале командный состав ВВС просто отказывался применять GPS, ссылаясь на ее чрезмерную дороговизну.

Руководство военно-морского флота США также  было против внедрения новой спутниковой  навигационной программы, предпочитая  довольствоваться существующими испытанными  методиками. Серьезным ударом по GPS стала трагическая гибель отклонившегося от курса южнокорейского "Боинга-747" с 269 пассажирами на борту, сбитого  советским истребителем над Татарским  проливом. Сбитый самолет бы оснащен   именно такой навигационной системой.

Под давлением этих обстоятельств, Пентагон вынужден был отказаться  от полномасштабной поддержки спутниковой группировки и, чтобы ее как-то спасти, GPS была рассекречена. Президент США Рональд Рейган разрешил частичное использование системы навигации для гражданских целей. Во избежание применения системы для военных нужд, точность была уменьшена специальным алгоритмом.

Затем появилась информация о том, что  некоторые компании расшифровали алгоритм уменьшения точности на частоте L1, и  с успехом компенсируют эту составляющую ошибки. В 2000 г. загрубление точности было отменено указом президента США.

Благодаря коммерческому интересу гражданских  разработчиков, система стала стремительно совершенствоваться и развиваться. 

С 1983 г. система GPS открыта для использования  в гражданских целях, в 1989 году был  произведен запуск спутников нового поколения. Первые 11 спутников двигались  по другой, по сравнению с современными, орбите, и были предназначены для  того, чтобы апробировать систему  и показать реальность выполнения задачи. В 1993 г. система была полностью развернута.

На  орбиту были выведены 24 навигационных  спутника Block II. Окончательно GPS-система  была введена в эксплуатацию в 1995 г. В настоящее время она эксплуатируется  и обслуживается Министерством  Обороны США.

 

 

 

 

Определения, термины, аббревиатуры, касающиеся данного устройства

 

Навигатор (устройство) — радиоэлектронное устройство для навигации, состоящее из приёмника сигналов глобальной или региональной системы спутниковой навигации (например, ГЛОНАСС, GPS и др.) или других сигналов (например, сигналов сети сотовой связи), вычислительного устройства (компьютера), модуля памяти, с хранящимся там программным обеспечением и набором цифровых карт местности, и устройства отображения.

 

Автомобильная навигация — технология вычисления оптимального маршрута проезда транспортного средства по дорогам и последующего ведения по маршруту с помощью визуальных и голосовых подсказок о манёврах. Использует GPS/Инерциальную навигацию, автомобильную навигационную карту и оперативную информацию о пробках.

 

 

GPS-приёмник — радиоприёмное устройство для определения географических координат текущего местоположения антенны приёмника, на основе данных о временных задержках прихода радиосигналов, излучаемых спутниками группы NAVSTAR.

 В России с развитием  системы ГЛОНАСС начался серийный выпуск ГЛОНАСС-приёмников рядом конструкторских бюро и организаций.

ГЛОНАСС-приёмник — радиоприёмное устройство для определения географических координат текущего местоположения антенны приёмника, на основе данных о временных задержках прихода радиосигналов, излучаемых спутниками группы ГЛОНАСС. В России с развитием системы ГЛОНАСС начался серийный выпуск ГЛОНАСС-приёмников рядом конструкторских бюро и организаций, в том числе КБ Навис.

 

 

 

 

 

Целевая аудитория

К целевой аудитории относятся  люди, ежедневно пользующиеся различными средствами передвижения на дорогах 

 

 

Как устроено это устройство

GPS/ГЛОНАСС-авто навигатор  - это специализированный компьютер, программно-аппаратное обеспечение которого оптимизировано для решения задач навигации. Отличительными чертами автомобильных GPS-навигаторов являются: более мощная приёмная антенна навигационных сигналов, большой сенсорный экран, ряд дополнительных функций для комфортного использования навигатора в автомобиле (FM-передатчик, модуль Bluetooth, датчик освещённости, автомобильное ЗУ, видеовход…). 

Конструктивно GPS-навигатор  представляет собой устройство, состоящее  из: 

• печатной платы с расположенными на ней центральным процессором (CPU), навигационным процессором (чипсет GPS-приёмника), оперативной памятью (ОЗУ), постоянной памятью (ПЗУ, Flash-память) и радиоэлектронными компонентами для реализации дополнительных функций. В современных GPS-навигаторах центральный процессор и навигационный процессор могут представлять собой единую микросхему (например, процессор SiRFatlas V). 
• встроенной антенны для приёма спутниковых навигационных сигналов. От навигационного процессора и антенны зависят точность и скорость определения координат.
• сенсорного дисплея;
• источника питания (аккумулятор).

Программное обеспечение  навигатора состоит из операционной системы (Андроид или Windows CE 6.0, иногда Linux) и прикладного программного обеспечения. Операционная система  является «посредником» между прикладными  программами и аппаратным обеспечением навигатора, координируя их совместную работу. Частным случаем прикладной программы является навигационная программа (Навител Навигатор, Автоспутник, CityGuide, ПроГород, OziExplorerCE, SAS4WinCE…). Но навигационная программа является лишь красивой оболочкой, отображающей на сером поле одну единственную точку и её географические координаты - положение навигатора в пространстве. Для того, что бы в программе навигации увидеть еще и окружающую местность, дороги, перекрёстки, дома, проложить маршрут, нужны географические карты (картография). Географические карты сжимаются, кодируются и сохраняются в определённом формате, понятном, как правило, только навигационной программе одного конкретного производителя.

Тандем навигационная  программа - картография рассматривают  неотделимо друг от друга (хотя обновляются  они при выходе более новых  версий по-отдельности). Программа навигации и картография отвечают за информативное отображение текущих координат на карте и прокладку маршрутов.

Итак, основные требования к  любому устройству навигации, в том  числе и навигатору, это:

• точность и скорость определения координат;
• информативное отображение текущих координат на карте;
• дополнительные функциональные возможности: прокладка маршрутов, загрузка информации о "пробках" на дороге, подключение видеокамеры заднего вида и прочее.

 

 

 

 

 

Основные параметры и  их значения при выборе и покупке  устройства

Первое, с чего стоит начать выбор навигатора - это программа навигации.

Все навигаторы, по своей  сути, это приборы для определения  географических координат (пример координат: N60°40'49,52" E164°33'37,19"), и самые первые навигаторы только это и умели делать.  Чтобы определить своё местоположение, эти координаты нужно было отыскать на бумажной карте. Согласитесь, не совсем удобно.

Современные навигаторы гораздо  умнее - они научились не только отображать текущие координаты, но и оказывать  помощь в прокладке и ведению  по маршруту, оповещать голосом о предстоящих манёврах, информировать о загруженности дорог.

И всё это благодаря  навигационным программам и их электронным  картам!

Карты для навигаторов  бывают двух типов: маршрутизируемые (векторные) и не маршрутизируемые (растровые). Каждая навигационная программа может работать только с одним типом карт.

Маршрутизируемые карты (векторные) - это карты, которые поддерживают автоматическую прокладку маршрута. Автоматическая прокладка маршрута особенно актуальна при использовании автомобильного GPS-навигатора для передвижения в городе и по автомагистралям за городом. Вы задаете точку старта, конечную точку маршрута и, если нужно, еще несколько промежуточных точек, в которые предполагаете заехать, и навигатор самостоятельно прокладывает оптимальный маршрут.  

Не маршрутизируемые карты (растровые: топографические, спутниковые) представляют собой электронный аналог привычных «бумажных» карт или спутниковый снимок местности. На такой карте GPS-навигатор отображает Ваше текущее географическое положение и пройденный путь. Для растровых карт невозможна автоматическая прокладка маршрута, но, тем не менее,  они позволяют "вручную" проложить маршрут, который будет представлять собой предполагаемую траекторию движения с узловыми точками, и далее, в поездке, навигатор будет вас оповещать (голосом и экранными указателями) о приближении к узловым точкам и дальнейшем направлении движения (поворотах). Не маршрутизируемые карты очень актуальны для путешественников и туристов, которые часто бывают там, где дороги либо очень плохие, либо их нет вовсе.