Рисунок слева показывает, что опознанные спутники отсутствуют, и текущие координаты не определены; на центральном рисунке изображен процесс сканирования и на правом — конечная картина после фиксации необходимого количества спутников, определения действующей в данной местности системы позиционирования (GPS или WAAS) и трехмерных координат.
На этой странице находится схематическое изображение лимба компаса, стрелки которого показывают не только направление движения, но и направление к выбранной путевой точке. Когда выбран режим следования к путевой точке, навигационный экран выглядит как на рисунке, приведенном ниже.
На этом экране ваш курс и маршрут отображается на фоне упрощенной карты местности, на которой вы в настоящее время находитесь. По умолчанию северное направление находится всегда в верхней части экрана (значения по умолчанию могут быть изменены, например верх экрана будет направлением вашего движения). Если вы следуете к заданной путевой точке, на карте также отобразится ваше начальное, текущее, конечное положение и линия курса вдоль которой вы следуете.
Мерцающий указатель в центре экрана указывает ваши текущие координаты и направлен в сторону конечной путевой точки. Пройденный маршрут изображается сплошной линией. Выбранный масштаб карты вы можете видеть в нижней левой части экрана. Например, масштаб 4000 миль означает, что расстояние между правой и левой границами карты равно 4000 миль. Клавишами ZIN и ZOUT можно управлять масштабированием. Диапазон изменения масштаба составляет 0.05 — 4000 миль. Все аппараты имеют метрическую систему и вместо расстояния и масштаба в милях, можно установить километры или, для использования на море, морские мили.
Если прибор не предполагает использование топографических карт, то на экране вместо карты будет просто чистая поверхность, на которой будут видны ваше местоположение и все сохраненные вами путевые точки, маршруты и треки (пройденный путь). Т. е. вы все равно легко сможете ориентироваться на местности, отмечая ориентиры по ходу своего движения.
Эта страница отображает детальную информацию о текущем положении курсора. Здесь вы можете определить свою широту, долготу, высоту над уровнем моря, время движения, скорость и прочие полезные данные.
Как видно из вышеизложенного, прибор сконструирован достаточно понятно даже для начинающего пользователя. В любом случае, как и с другими электронными приборами необходимо время для детального ознакомления с их возможностями. Очень полезно также внимательно читать инструкцию. Как показывает практика, большинство пользователей инструкцию практически не читают и, в случае возникновения проблем обращаются к продавцу, в то время как проблемы и не существует, есть просто недостаточная ознакомленность с прибором.
Глава 8. Точность системы слежения
При обычном использовании системы слежения ни абонент, ни оператор не видят координат наблюдаемого объекта в числовом представлении. Все, что доступно человеку, сидящему в диспетчерском центре — это положение значка относительно объектов электронной карты. Плюс — некоторые данные о попадании мобильного терминала в определенные зоны.
Как следствие — недостаточно сказать, что точность системы составляет, скажем, 50 метров. Это не даст никакой полезной информации пользователю, но будет благодатной почвой для спекуляций при сравнении систем.
Численно — и то, довольно условно — может быть выражена только точность работы GPS компонента. Почему условно? Надо четко понимать, что эта величина — вероятностная. То есть, если мы возьмем круг радиусом 100 метров, GPS приемник и встанем в центр круга, то одно из тысячи измерений, сделанных приемником, даст координаты вне этого круга. Как распределятся остальные точки? Большинство их попадет в 40-метровый круг. Шанс получить координаты, которые не впишутся в зону с диаметром 300 метров в нормальных условиях, пренебрежимо мал.
В математике для выражения вероятностных величин существуют определенные понятия. К сожалению, в рекламе и в законодательстве используются не они, а гораздо более туманные формулировки. То есть, заявляемая точность в 30 метров не даст вам никакого представления о том, сколько из 1000 измерений уложатся в 30-ти метровый круг.
Российское законодательство вынуждает производителей специально «загрублять» точность местоопределения приемников GPS. Работа с незагрубленным оборудованием может осуществляться только при наличии специальной лицензии. Поэтому, приобретая оборудование для системы слежения, необходимо, чтобы у продавца были все требуемые сертификаты на него. Число «100 м» приведенное в руководстве пользователя, может трактоваться по-разному и вовсе не означает, что точность аппаратуры соответствует законам РФ.
Лабораторные условия это одно, но на практике вмешиваются еще несколько факторов. Если бы GPS навигатор мог принимать сигнал со всех спутников системы, что взошли над горизонтом — все было бы просто, выбираем из них те 4, у которых сигнал помощнее и расположение (геометрия созвездия) оптимальнее и местоопределяемся.
В реальной ситуации «поле зрения» приемника ограничивают деревья, здания, крыша автомобиля — выберите нужное по ситуации. И из 8-12 остаются видимыми в лучшем случае 3-6 спутников. Соответственно, уровень принимаемых сигналов не лучший, геометрия созвездия тоже и точность падает. Насколько? Иногда — незначительно, иногда — в разы.
Правда, технический прогресс здесь налицо: некоторые экземпляры современных приемников уже способны работать в помещениях (возле окон), что еще три года назад казалось просто невозможным.
Второй компонентой аккуратности отображения положения мобильного объекта является электрона карта. Тут все еще сложнее, так как поставщики карт скромничают, приводя технические параметры своей продукции. Да и немудрено: на серьезной карте количество объектов измеряется десятками, а то и сотнями тысяч. Проверить каждый из них физически невозможно, приходится, в общем, доверять исходным материалам. Карта привязывается по нескольким десятка точек.
Для применения в системе слежения можно считать достаточной карту, координаты объектов которой отклоняются от реальных не более 5-10 метров. В противном случае очень высок шанс увидеть, как автомобиль едет по крышам домов.
Все это следует учитывать, определяя параметры контролируемой зоны. Если проверка попадания в заданную область производится на контроллере и исходные данные вводятся в числовом виде, то минимальный радиус должен составлять 20 метров, а рекомендуемый — 50. Если же зона указывается на изображении карты, то радиус уже должен равняться 50-100 метрам и более.
Конечно, все вышесказанное относится исключительно к системам общего применения. Существуют высокоточные системы, использующие специальные средства навигации, обеспечивающие точность 0.5-1.5 метра. Тут уже становится возможным прецизионный контроль за взаимным расположением различных объектов. Соответственно, существенно более строгими становятся требования к электронной карте.
На текущий момент выделилось два крупных класса оборудования: носимые аппараты и автомобильные модули.
Четкой границы в применении между ними нет. Если говорить точнее, то, конечно, таскать с собой автомобильный контроллер (да еще и аккумулятор к нему) никто не станет, но поставить на приборную доску носимый аппарат вполне можно (более того, так часто и делают, поскольку этот класс приборов дешевле), тем более что все они предусматривают подключение внешних антенн.
Под носимыми аппаратами мы понимаем устройства, которые удобно взять с собой и которые могут продержаться без подзарядки хотя бы несколько часов (при работающих системах связи и навигации).
Первыми из них появились телефоны с GPS приемниками фирмы Benefon. Для замечательного журнала Компьютерра мною был написан обзор телефона Benefon ESC!, но для использования в системах слежения больше подходит по ряду причин (не последняя из которых продолжительность работы от одного заряда аккумулятора) Benefon Track.
Сейчас компания Garmin готовит к выпуску свой аппарат — NavTalk. Пока не совсем понятно, насколько хорошо он будет работать в системе слежения.
Обычно они предназначены для стационарного монтажа в автомобиль. Часто их используют в противоугонных системах, поэтому вопрос скрытой установки особенно важен.
Разновидностей таких аппаратов появляется все больше и больше. Но большая их часть через некоторое время исчезает.
Довольно уверенно держится на рынке компания Falcom. Их бестселлер A2D уже давно завоевал признательность среди поставщиков систем слежения.
Несколько компаний пользуясь возможностью менять встроенное программное обеспечение контроллеров Falcom выпустили свои версии прошивок для него, существенно расширяющих возможности применения контроллера и исправляющие некоторые недостатки фирменного ПО Falcom GPS/Alarm.
К недостаткам серии Falcom можно отнести только пластмассовый корпус (впрочем, пластик высокопрочный) и не очень подходящий для наших зим температурный диапазон.
Существуют также отечественные разработки автомобильных контроллеров, однако пока не удалось собрать достаточную статистику по надежности их работы (при большом числе негативных отзывов на отдельные модели), поэтому рекомендуем не верить рекламе производителей, а обратиться за за отзывами к тем, кто этими контроллерами реально пользуется.
Стационарно устанавливаемая аппаратура обязательно требует использования внешних GPS и, желательно, GSM антенн. Но это не обязательно означает, что на крыше вашего автомобиля будут торчать два штыря. Сейчас существует множество совмещенных антенн, которые можно устанавливать под стекло автомобиля или встраивать в его крышу. Антенна имеет раздельные выводы для подключения GPS и GSM аппаратуры и, как правило, комплектуется кабелями трехметровой длины.
Большинство компаний (таких, как Центр телекоммуникационных решений), занимающиеся установкой аппаратуры слежения и, как следствие, антенн, отговаривают клиентов от установки антенн под стекло. Связано это с низким коэффициентом усиления таких устройств, что приводит к ослаблению сигнала спутников (для GSM cигнала ситуация не так тяжела).
Конечно, разница в качестве работы не настолько существенна, чтобы про такие антенны просто забыть. Есть ситуации, когда нельзя нарушать целостность крыши автомобиля, например, при временной установке оборудования. В этом случае может применяться только антенна, крепящаяся под стекло.
Необходимо также знать, что и антенны внешнего крепления различаются качественно.
Подключает клиент купленную на рынке антенну (известной фирмы) к модулю GPS/GSM (другой известной фирмы). Комплект не работает. Проверяем — модуль работает. Идет в фирму, где покупал антенну — антенна работает. Результат: пришлось покупать еще одну антенну.
Мораль: если хочется сэкономить на покупке готового комплекта у специалистов, то необходимо хотя бы получить консультацию по совместимости оборудования у тех, кто профессионально занимается GPS и GSM техникой, например, ЦТР, ПРИН, РЭК.
Существует, также, масса тонкостей, касающихся установки антенн (да и самих контроллеров) в автомобиле. Монтажники, способные устанавливать сложные электронные сигнализации, могут не знать, к примеру, что ВЧ кабели (GPS антенны, например) нельзя сгибать меньше определенного радиуса. Если вам предстоит ввод в эксплуатацию большого количества контроллеров, а поручать эту работу установочному центру кажется нерентабельным, то обязательно стоит провести обучение собственной бригады в таком центре. Посчитайте: один вышедший из строя контроллер сводит всю экономию на нет.
Глава 9. Как «это» работает
GPS (Global Postioning System, кодовое название — NAVSTAR) — спутниковая система, разработанная и обслуживаемая Министерством Обороны США. Предоставляет возможность точного определения своего местоположения на земной поверхности абонентам с GPS-приемни-ками. При разработке системы прежде всего подразумевалось, разумеется, ее военное использование, однако бытовая составляющая применения GPS-навигаторов стала столь популярной, что в мае 2000 г. решением президента США были сняты все помехи (т.н. Selective Availability — селективный доступ), которые прежде намеренно вводились в показания спутников для занижения точности определения координат бытовыми (не военными) устройствами. До этого события, точность приемника не превышала ±100 м 95% времени работы и лишь в оставшиеся 5% времени, приемник работал «на полную мощность».
Для того, чтобы приемник мог определять координаты, он, очевидно, должен иметь возможность «видеть» небо — т.е. в помещении система работать не будет. Современные приемники, как правило, все 12-канальные (т.е. позволяют отслеживать до 12 спутников одновременно) и имеют схожие остальные характеристики, различаясь, в основном, наличием или отсутствием встроенных картографических возможностей.
Процесс определения координат приемником выглядит примерно так: при включении приемника после достаточно долгого перерыва (т.н. «холодный старт»), приемник начинает принимать сигнал со спутников и определять, какие именно спутники из всей группировки доступны из этого местоположения. Группа спутников, видимых в данной точке называется «альманахом». После выключения, приемник некоторое время держит в памяти последний альманах и в случае повторного включения после кратковременного перерыва, время фиксации приемника существенно возрастает («горячий старт»).
Приемник, получая со спутников точное время (которое последние четко синхронизируют между собой), по задержкам вычисляет физические расстояния до них (скорость распространения радио-волны известна). Имея в видимости три или более спутника, приемник, методом триангуляции, очевидно получает возможность определить свое точное положение в 2D-пространстве. Имея в видимости четыре или более спутника, приемник может также определить и высоту абонента над уровнем моря, которая, правда, вычисляется с заведомо большей погрешностью, чем координаты на земной поверхности.
Очевидно, что чем больше спутников приемник имеет возможность опросить и чем больше разнесены эти спутники на небесной полусфере, тем более точными будут его показания. На данный момент (после отмены Соединенными Штатами SA), точность определения координат ЛЮБЫМИ GPS-приемниками при нормальных условиях составляет не более 5-15 метров.
К сожалению, как правило, картографических возможностей, которые может предоставить современный GPS-приемник, бывает недостаточно для полноценного и удобного использования всех тех возможностей, которые может предоставить пользователю система GPS. Особенно удручает ситуация с российскими картами, которые представлены в приемниках особенно убого. Возможность же загрузки собственных карт в большинстве приемников также отсутствует ввиду закрытости форматов карт почти всеми производителями GPS-навигаторов, а о регулярных обновлениях существующих карт остается только мечтать. Выход автору представляется в подключении к приемнику независимого интеллектуального устройства, которое будет иметь возможность выполнять эти, а также множество других полезных функций.
Для того, чтобы осуществить связку PalmGPS, прежде всего нужно проверить, что ваш приемник имеет серийный порт для связи с компьютером (как правило, многие современные приемники его имеют), что этот приемник имеет возможность отдавать данные, используя протоколы NMEA-0182, -0183 или EarthMate (proprietary протокол фирмы DeLorme для своих одноименных приемников EarthMate).
Для осуществления физического подключения, необходимы, очевидно, разъем для GPS-приемника, разъем для Palm’a и это все дело необходимо скомпоновать, учитывая особенности контактной разводки конкретного приемника и Палма. Способ проще — как правило, всегда можно достать шнур для подключения приемника к серийному порту компьютера (у производителя, или, если приемник производства таких известных фирм, как Garmin, Magellan и некоторых других, от сторонних производителей кабелей). Также, как правило, не представляет труда достать шнур для подключения к компьютеру и Палма. При соединении этих шнуров, нужно не забывать про нуль-модемную сущность обоих из вышеназванных кабелей, а также то, что конечное соединение Palm-GPS должно также получится нуль-модемным (ввиду того, что и Palm и GPS — суть DTE-устройства). Таким образом, помимо этих двух кабелей, нам также понадобится нуль-модемный переходник/кабель, которым мы «развернем» один из них.
Для работы с GPS-приемниками, программное обеспечение, существующее на данный момент для платформы Palm, можно разделить на три категории:
• Программное обеспечение для работы с растровыми картами
• Программное обеспечение для работы с векторными картами
• Сервисное программное обеспечение
Рассмотрим подробнее каждую из категорий.
Выбор невелик — продукты фирмы GPS-Pilot — Atlas, Tracker, Fly. Во все три программы карты закачиваются программой Cartographer, которой можно задать как желаемую цветность получаемой карты, так и координаты угловых точек конвертируемого куска карты для привязки ее еще при конвертации. Если этого не сделать при конвертации, то после привязку можно осуществить уже на Palm’e (по двум точкам и направлению на север).
GPS-Atlas предназначен для простого ориентирования по карте. Как было упомянуто ранее, растровая карта конвертируется в Атласов-ский формат программой Cartographer. Местоположение отмечается стрелочкой по центру экрана, а карта относительно этого центра перемещается. Если отсканировать одну и ту же карту в нескольких масштабах, и привязать каждый из них, то по нажатию кнопки скроллинга вверх/ вниз Атлас будет переключаться между масштабами. Такая возможность становится исключительно полезной при изготовлении, например, увеличенных карт поселков, в совокупности с мелко-масштабными картами дорог данной области.
Над собственно рабочим экраном, помещается служебная шапка, показывающая количество «пойманных» спутников, скорость движения, масштаб карты и т.д. Картинка справа показывает другой возможный рабочий экран этой программы, на котором подробно отображается скорость, координаты, направление движения, высота над уровнем моря, etc. Тут же выбирается протокол, по которому будут общаться приемник и Atlas.
Ниже показаны настройки Atlas’а (где, в частности, можно поставить галку, чтобы Палм сам по себе не выключался, когда работает Atlas), экран определения новой «точки»-ориентира, которой можно дать имя и определить ее координаты (или получить их с приемника). Такие точки будут отображаться на карте и они же необходимы в случае привязки карты на ходу.
GPS-Tracker отличается от Atlas’a прежде всего возможностью прокладки маршрутов. Закаченные в Палм карты будут доступны в обоих приложениях сразу. Экраны настроек, калибровки, определения новых точек в обоих программах также идентичны. Единственное отличие — постоянная запись проходимого маршрута, который потом можно с комфортом проходить в обратном направлении.
GPS-Fly — продукт специфический и предназначен в первую очередь для пилотов самолетов и других летательных аппаратов.
На первый взгляд здесь выбор побольше, но при более внимательном рассмотрении становится понятно, что и здесь нам придется остановиться всего лишь на одном продукте — это программа HandMap от Evolutionary Software. Причина — закрытость форматов карт в остальных программах и политика, при которой карты готовятся и продаются исключительно самим разработчиком. HandMap в этом плане устроен несколько мудрее — продается только оболочка, а карты можно делать самому. В связи с чем уже существуют по крайней мере две карты для российских городов — Москвы и Санкт-Петербурга.
Ниже показана карта г. Москвы. Стрелка, показывающая текущее местоположение и направление движения, появляется при наличии установленного модуля GPS-Tracker (который идет в комплекте Professinal версии этого продукта). В информационном окошке внизу экрана показывается скорость движения, направление движения и высота над уровнем моря. К сожалению, формат карт не предусматривает использование интернациональных кодировок, поэтому все названия объектов набраны латиницей.
Лично я остановил свой выбор на двух фриварных утилитах, которые я достаточно активно использую при навигации. Первая утилита называется TZ-GPS и единственная ее функция — изображение «неба» с зафиксированными точками-спутниками, а также информации, получаемой со спутников — т.е. точного времени, вычисленных приемником координат, скорости движения в узлах и т.д. Удобна при начале работы с системой для того, чтобы точно понять, сколько спутников «поймалось» и когда завершился процесс фиксации приемника на координатах.
Вторая утилита — NMEA-Monitor предназначена для отображения в реальном времени всей служебной информации, получаемой со спутников в режиме он-лайн. Удобна для выяснения причин слишком долгого процесса поиска спутников.
Поделиться книгой: