Где это Я?

Кто я? Где я?
Такие знакомые вопросы... Но если на первый ответить, в общем, несложно — достаточно посмотреть в свои документы, — то со вторым иногда возникают проблемы. Причем нешуточные...

Можно определить свое местонахождение по солнцу или звездам. Но что делать, если небо закрыто тучами? Ждать ясной погоды? Еще можно сориентироваться по муравейнику. Но муравейник, в лучшем случае, покажет, где находится север, а где — юг. О широте и долготе муравьиные дома не говорят ни-че-го. Кроме того, в океане, например, муравейников, как правило, не бывает... Так где же я? Найти себя, вернее, свое место под солнцем вам поможет навигационная система GPS — Global Positioning System — глобальная система определения координат.

Февраль 1978 года — начало новой эры навигации: запущен первый GPS-спутник. Как минимум до 2006 года вы можете не беспокоиться о том, что заблудитесь сами или потеряете кого-нибудь: программа развития GPS спланирована и профинансирована.

Несколько сотен долларов — и вы — покоритель космического пространства, ваш GPS-приемник получает сигнал с орбитальных станций спутников. Ваш сигнал не канет в Лету, находись вы хоть в Новой Гвинее в 3 часа утра по местному времени. Причем, если в этот момент вы как раз окажетесь в зоне действующего вулкана, снежных заносов или проливных дождей, все равно можете рассчитывать на то, что GPS-приемник укажет ваше местоположение с максимально высокой точностью.

В князи — посредством связи
Перед покупкой GPS-приемника вам следует хорошенько вспомнить свой основной бизнес, а также все возможные виды досуга, к которым вы тяготеете: модель лучше подбирать с учетом специфики ваших занятий и интересов. Если вы собираетесь использовать приемник в таких экстремальных условиях, как водный туризм и охота, то вам нужна герметичная модель. А если отправляетесь в путешествие на яхте, то вам не обойтись без приемника, содержащего информацию о глубинах и навигационных знаках. Для летчиков разработана специальная модель с данными о воздушных коридорах и аэропортах.

Ситуации, в которых может помочь GPS, встречаются на каждом шагу. Но и новые программы, обслуживающие эти ситуации, не заставляют себя долго ждать. Сейчас, например, в систему GPS активно внедряются специальные «автомобильные программы», которые помогут вам не только освоиться в лабиринтах улиц незнакомого города или проложить новое, ваше личное шоссе в пустыне, но и самым коротким и удобным путем добраться до намеченной цели (например, до оазиса — и он не окажется миражом). Рассматривается и возможность применения системы для точной «пространственной идентификации» абонентов мобильной связи. Данный проект открывает новые, по сути неисчерпаемые, возможности в сфере информационного сервиса. Владельцу сотового телефона система подскажет, как найти ближайшую автомастер-скую, предупредит о пробке на дороге, проложит нужный маршрут и т. п. В общем, практическая польза GPS-приемника не вызывает никаких сомнений.

Обрети себя в пространстве
Сегодня в основном используются многоканальные приемники с графическими дисплеями. Дисплеи таких приемников отображают курс, диаграммы слежения и текущие координаты — ваше местоположение будет отражено на карте окружающей вас местности. Так, например, если вы находитесь на Арбате, ваше местонахождение будет отмечено на карте Москвы, отраженной не дисплее.

Отдельная история — приемники, не имеющие собственной индикационной системы и работающие только в паре с компьютером (как правило, ноутбуком, палмтопом, или PDA — Personal Digital Assistant — современным вариантом электронной записной книжки).

И если вы являетесь счастливым обладателем переносного компьютера, такой GPS-приемник — как раз то, что вам нужно. В отличие от приборов, оснащенных собственным экраном, он стоит дешевле, а умеет и может ничуть не меньше. Вы подключаете GPS-приемник к компьютеру, загружаете специальную картографическую программу и...О чудо! Что это за маленькая точечка на карте дисплея, неужели это вы собственной персоной?

Теперь-то вам ясно, куда вас занесло, теперь для вас не секрет, как отсюда выбраться. И если под рукой нет готовой карты той местности, куда вы направляетесь, то достаточно отсканировать нужную вам карту и откалибровать ее по широте и долготе. Кстати, такой вариант лучше всего подходит для россиян, поскольку готовых карт территории России крайне мало и они не отличаются особой точностью.

Как же работает GPS?
Система состоит из двадцати четырех спутников, вращающихся над Землей на высоте около 17 тысяч километров со скоростью 3 километра в секунду, наземных станций слежения и абонентских GPS-приемников. Принцип, положенный в основу работы GPS, очень прост и хорошо известен в навигации. Если вам известно местоположение нескольких ориентиров и расстояние до них, то вокруг каждого из этих ориентиров вы можете начертить окружности. Точка пересечения этих окружностей и будет тем местом, где вы расположились в данный момент. Подобными ориентирами в GPS служат спутники. Их местоположение определяется компьютером. Каждый спутник постоянно передает на Землю информацию о параметрах своей орбиты и точном времени. Информация поступает на специальный радиоприемник, встроенный в прибор, который фиксирует сигнал точного времени, пришедший со спутника. Процессор сравнивает полученные данные с данными собственных часов и умножает разницу на скорость распространения радиоволн. Таким образом вычисляется расстояние между спутником и приемником. Обработав информацию, поступившую с нескольких спутников, прибор вычисляет собственные координаты.

Вы, конечно, можете усомниться в точности определения вашего местонахождения. Ведь в отличие от рубидиевых часов, установленных на спутнике, часы в вашем приемнике — обычные кварцевые. А ошибка даже в тысячную долю секунды дает погрешность в 200 с лишним километров! Ищите потом ветра в поле... Но не надо забывать, что на ваш GPS-приемник работает не один, а сразу несколько спутников. Проведя в электронном «уме» условные линии между собой и спутниками, приемник рисует на их пересечении многоугольник, геометрический центр которого и является искомой точкой.

В вежливости (она же и точность) вашего GPS-короля сомневаться не приходится. И чем больше спутников «увидит» ваш прибор, тем более «вежливым» он будет по отношению к вам: «Ваша широта, долгота и высота над уровнем моря. Получите и распишитесь».

Маленькое «но»... Поскольку спутниковая GPS-система является собственностью Департамента обороны США, предельная точность показаний системы заблокирована для гражданских пользователей. Блокировка осуществляется при помощи специального Р-кода, читаемого только военными GPS-приемниками, и добавления в сигнал «случайной» ошибки, которая искажает полученные значения. В результате точность работы у гражданских GPS-приемников почти в десять раз хуже, чем у военных: первые «грешат» в диапазоне «всего» 50 — 100 метров. Сократить эту погрешность до одного метра можно при помощи так называемой DGPS (дифференциальной GPS).

DGPS использует дополнительный, фиксированный в одной точке GPS-приемник (радиобуй), чтобы определить параметры коррекции спутниковых сигналов и сообщить их вашему DGPS-приемнику. Сегодня в мире существует несколько бесплатных и платных служб, предоставляющих услуги подобного рода.

Эпилог
Ночь. Тишина. Ни солнца, ни звезд, ни муравейника — вообще ни зги. Ни севера, ни юга. Никого и ничего. Только вы и GPS. Вы (тихо и робко): Так где же я? GPS (громко и уверенно): Вы всегда в поле зрения!