Устройство, характеристики и отличия любительских GPS–приёмников

Новости

Представленный на отечественном рынке модельный ряд GPS-приёмников черезвычайно разнообразен – как с точки зрения фирм - производителей, так и по назначению, перечню моделей и стоимости. Вполне естественно, что определиться во всём этом многообразии будет значительно проще, если хотя бы в общих чертах представлять себе устройство подобной аппаратуры. Поэтому разговор о GPS-приёмниках предлагается начать с рассмотрения некоторой условной структуры такого устройства, показанной на ближайшем рисунке, на которой для упрощения выделены основные функциональные элементы, в той или иной степени определяющие потребительские параметры и характеристики. Не смотря на то, что такая структура в основном соответствует портативным приёмникам, она в значительной степени может быть распространена и на автономные GPS-приёмники другого назначения – автомобильные, морские и т.д.

Радиотракт GPS-приёмников

Итак, достаточно очевидно, что взаимодействие устройства со спутниками по радиоканалу предполагает наличие в его составе антенны и радиоприёмного тракта соответствующего диапазона частот. Благодаря уже неоднократно упомянутым достижениям микроэлектроники практически все современные модели имеют в этом отношении вполне совершенный узел, который обеспечивает уверенный приём и предварительную обработку нескольких спутниковых сигналов одновременно. Ранее уже отмечалось, что использование многоканального приёма существенно сокращает время синхронизации, увеличивает точность и, главное, стабильность получения навигационных данных. При этом следует отметить, что сейчас наличие 12-ти канального приёмника уже не может считаться каким-то особым достоинством модели, сейчас это – скорее, нормально. В последнее время на рынок были выведены приёмники, способные работать в 14-ти и 18-ти канальных режимах, и, видимо, это ещё не предел.

Известно, что возможность приёма слабых сигналов (чувствительность радиоприёмного устройства) во многом определяется характеристиками антенны. В последнее время просматривается устойчивая тенденция использования планарных антенн – в виде металлизированных полосок на специальной диэлектрической подложке размером с почтовую марку. При этом антенна, как правило, находится внутри корпуса приёмника или конструктивно объединена с ним. Наибольшая отдача такой антенны достигается при её горизонтальном расположении, обеспечивающем обзор всего небесного свода. Однако на практике это означает, что приёмник не будет устойчиво работать в "карманном" варианте и при использовании режимов навигации его придётся носить в руках. Если не иметь в виду различные экзотические варианты в виде крепления на шапке, клапане рюкзака и т.п., весьма положительным отличием некоторых моделей является возможность подключения внешней антенны, для чего на корпусе предусматривается специальный высокочастотный разъём для соответствующего соединительного кабеля. Внешние антенны весьма невелики и их намного легче разместить в месте, дающем хороший обзор спутников.

В том, что касается сравнения различных моделей GPS-приёмников по фактической чувствительности, то здесь сложно сделать какие-либо определённые выводы, так как конечный результат может оцениваться только по косвенным признакам – например, по быстроте вхождения в режим синхронизации или устойчивости навигационного процесса в сложных для приёма условиях. Такая "пользовательская" оценка часто содержит изрядную долю субъективности и всегда может быть оспорена. Тем не менее, всё же представляется, что некоторые приёмники, в которых используется антенны и микросхемы (чипсеты) последнего поколения, в одинаковых условиях "видят" большее количество спутников и индицируют большие уровни принимаемых сигналов. 

Вычислительный блок

Вычислительный блок или процессор является "центральным" узлом GPS-приёмника. Его основные функции, связанные с обработкой принятых сигналов и синхронизацией времени, уже упоминались и должны быть понятны. Помимо этого процессор управляет работой доступной ему оперативной памяти и отображением навигационной информации. Не будет большой ошибкой утверждать, что все современные приёмники оснащены вычислителями, обеспечивающими заданную точность расчётов при относительно невысоком энергопотреблении, и с этой точки зрения мало чем отличаются друг от друга. Однако ниже будет показано, что отображение подробной картографической информации связано с непрерывной обработкой значительных объёмов цифровых данных и поэтому предполагает существенно более высокую производительность процессора.

Оперативная память

Оперативная память является одним из наиболее важных элементов структуры GPS-приёмника. Пожалуй, можно даже утверждать, что именно объём оперативной памяти во многом определяет потребительские характеристики конкретной модели. И для того, чтобы разобраться в этом вопросе, следует прежде всего понять – для хранения каких данных она используется. С этой целью все используемые GPS-приёмником данные удобно разделить на четыре функционально обособленные категории.

К первой из них должна быть отнесена вся служебная и техническая информация, необходимая для выполнения навигационных расчётов. Она включает в себя данные альманаха, эфимерисов принимаемых спутников, системное время и дату, результаты промежуточных расчётов и т.п. Эта информация формируется и корректируется автоматически и в своём большинстве пользователю недоступна (или доступна в режиме "только для чтения"). Достаточно очевидно, что ресурсы отводимой для этого оперативной памяти у всех GPS-приёмников не должны значительно отличаться.

Ко второй категории относится информация, создаваемая приёмником в результате выполнения навигационных расчётов во время текущего сеанса работы. Это координатные значения ТОЧЕК текущего трека (Track Point), образующихся с заданной периодичностью после достижения синхронизации с системой. Они автоматически заносятся в память приёмника, образуя так называемый лог - файл, размер которого постепенно растёт. Данные из этого лог - файла (все или частично) могут при необходимости быть преобразованы владельцем в отдельный файл ПУТИ или трека и сохранены с конкретными именами, а сам лог-файл сеанса – стёрт или очищен. К этой категории относятся также и данные, рассчитываемые путевым компьютером.

Соответственно, к третьей категории относятся данные, формируемые самим владельцем приёмника, то есть вся пользовательская информация. В эту категорию попадают данные сохранённых файлов ПУТИ, данные файла пользовательских ориентиров - ПУТЕВЫХ ТОЧЕК (Waypoints), а также файлы данных МАРШРУТОВ (Route), объединяющих, как было отмечено раньше, выбранные ПУТЕВЫЕ ТОЧКИ (Waypoints). От того, какой объём оперативной памяти выделяется для вышеуказанных целей, и зависит целый ряд потребительских характеристик конкретной модели GPS-приёмника - предельное количество и длина сохраняемых ПУТЕЙ, предельное количество пользовательских ПУТЕВЫХ ТОЧЕК (Waypoints) и предельное количество и объём доступных МАРШРУТОВ (Route).

К последней категории информации, для хранения которой требуется наличие весьма больших ресурсов памяти, относятся картографические данные различного уровня детализации, естественно, с привязкой к координатной сетке. Строго говоря, наличие этих данных для процесса навигации не является принципиально необходимым и должно рассматриваться в качестве некоторого сервисного приложения, облегчающего использование и восприятие навигационной информации. Поэтому далеко не все модели любительских GPS-приёмников поддерживают работу с картографией.

Соответственно, с точки зрения поддержки картографических данных, модели GPS-приёмников можно (впрочем, весьма условно) разделить на следующие группы:>

       приёмники без поддержки картографической информации;

       приёмники со встроенной базой данных населённых пунктов мира;

       приёмники с поддержкой контурной карты мира (границы, водоёмы, дороги, города);

       приёмники с поддержкой относительно подробных карт с высоким уровнем детализации вплоть до рельефа местности.

Завершая на этом описание информации, для хранения которой и предназначена оперативная память GPS-приёмника, можно на новом уровне понимания вернуться к сравнению различных моделей. Сделать это поможет следующий рисунок, на котором представлены наиболее типичные варианты распределения ресурсов оперативной памяти. Как видно из рисунка, в более совершенных моделях GPS-приёмников большие ресурсы отводятся и для пользовательских архивов.

При этом наиболее простые модели (группы А) не отягощают своих владельцев лишними подробностями. При работе с ними приходится рассчитывать исключительно на пользовательский набор ориентиров, который их владельцы для районов своего практического интереса должны искать или постепенно создавать, корректируя по мере необходимости. Как правило, емкость файла ПУТЕВЫХ ТОЧЕК этих моделей не менее 50 – 100 единиц, что наряду с предоставляемым объёмом путевого журнала вполне достаточно для дальних походов за грибами и простых пеших туристических передвижений. В зависимости от политики изготовителя некоторые из этих моделей поддерживают относительно небольшие архивы ПУТЕЙ, а иногда и МАРШРУТОВ.

Несколько лучше обстоит дело с заполнением навигационного пространства обстоит у более совершенных моделей (группа В). В память таких приёмников производителями заносится так называемая "карта мира", содержащая данные по городам и населённым пунктам большинства стран с поражающей воображение детализацией до уровня железнодорожных станций. Эти объекты удивительным образом проявляются (и исчезают) на экране при постепенном увеличении масштаба и позволяют достаточно уверенно ориентироваться на незнакомой местности – особенно в окрестностях имеющихся объектов. Следует также отметить, что применительно к этим моделям существует также понятие базы данных так называемых "интересных точек". Эти данные поставляются производителями отдельно и содержат информацию о кемпингах, отелях, барах, ресторанах и т.п. - для некоторых регионов, находящихся за нашими рубежами.

Соответственно, более сложные (и дорогие) модели GPS-приёмников (группа С) имеют и большие ресурсы памяти для хранения картографических данных. Как правило, эти устройства оснащаются встроенной контурной картой мира, содержащей политические границы стран, основные автомобильные и железнодорожные магистрали, водоёмы и реки, города и населённые пункты. В большинстве случаев в память таких приёмников может загружаться и более подробная картографическая информация, в основном на базе лицензионной продукции от производителей GPS-аппаратуры. Однако отсутствие таковой для отечественных просторов долгое время делало эту возможность, мягко говоря, неактуальной, и даже приводило к массе разочарований. В последние годы силами отечественных производителей начат выпуск любительских электронных карт по городам и весям РФ, имеющих практический смысл с точки зрения реализуемой детализации и совместимых по формату данных с этими моделями GPS-приёмников.

Последняя группа моделей, отнесённая на приведённом рисунке к уровню D, имеет ещё более мощные ресурсы оперативной памяти, выделяемой для хранения картографической информации. Эти устройства, наряду с уже упомянутыми встроенными картами мира, допускают загрузку подробных географических карт с высоким уровнем детализации вплоть до рельефа местности, или подробных планов городов с названиями улиц, нумерацией домов и схемами организации дорожного движения. Как правило такие приёмники позволяют решать задачи автоматической маршрутизации.

Завершая разговор об отличиях моделей GPS-приёмников, обусловленных ресурсами оперативной памяти, нельзя не отметить одного противоречия, связанного с хранением картографических данных. С одной стороны, наличие подробной картографии существенно повышает потребительские свойства устройства, хотя и требует наличия соответствующих и не очень дешёвых ресурсов. С другой стороны – крайне сложно представить любительскую навигационную задачу, для решения которой весь объём или хотя бы большая часть этой информации будет востребован единовременно. Поэтому, несмотря на успехи в области сжатия и хранения цифровых данных, основная масса предлагаемых решений, по существу, всегда будет компромиссом между уровнем детализации и свободой пространственного выбора.

Возвращаясь с пониманием этой проблемы к структурной схеме GPS-приёмника, продублированной на этой странице для удобства читателя, следует отметить два способа её разрешения. Во-первых, это наличие у некоторых моделей системного разъёма, дающего возможность управления загруженной в память картографией и архивными данными. Недостатками этого варианта являются необходимость использования дорогостоящего внешнего устройства (компьютера) и соответствующей квалификации пользователя. Более простым способом является использование сменных энергонезависимых блоков памяти (флэш - карт), на которых предварительно размещается максимально подробная картографическая информация по конкретному району. Данный способ хорош ещё и тем, что флэш - карты могут оперативно меняться по мере навигационной необходимости и в отключенном состоянии не расходуют ресурсы приёмника, в том числе и по энергопитанию. Однако, справедливости ради, следует отметить, что качественная лицензионная картографическая информация, да и сами флешь - карты оказывают существенное влияние на общую стоимость навигационного комплекса.

И, наконец – заключительные соображения по вопросу картографии. Качество картографических данных должно оцениваться не только по уровню детализации, но и с точки зрения достоверности содержания и точности привязки. Избегая в данном случае обсуждения этого весьма непростого вопроса, автор предлагает всем, кого это заинтересует, сделать выводы самостоятельно.

Отображение навигационной информации

Для отображения всех видов навигационной информации в GPS-приёмниках используются жидкокристаллические панели. Они отличаются по размеру, по разрешающей способности (количество воспроизводимых точек – пикселей на дюйм), по возможности передачи цветовой составляющей информации (чёрно-белые, градации серого, цветное изображение). При этом предлагаемые производителями варианты как правило полностью соответствуют функциональным возможностям конкретного приёмника. И – действительно – есть ли большой смысл в использовании полноцветных табло высокого разрешения для отображения навигационных данных при отсутствии какой-либо картографической информации? Нужно учитывать, что динамическое управление высококачественной картинкой требует использования значительных ресурсов производительности центрального процессора, не говоря уже об энергопотреблении и стоимости. Поэтому наиболее популярным вариантом в настоящее время всё ещё остаётся использование "бюджетных" жидкокристаллических экранов, воспроизводящих монохромную картинку с некоторым числом градаций серого цвета. В то же время, некоторые фирмы-производители осваивают выпуск GPS-приёмников с обозначением "С" (Color), в которых используются TFT панели и новые идеи формирования изображения и минимизации энергопотребления.

Блок управления

Очевидно, что предметное сравнение блоков управления различных моделей GPS-приёмников лишено практического смысла в виду существенных различий в их функциональных возможностях и соответствующих им способов организации системного меню. На первый план здесь выходят иные потребительские характеристики, а именно, степень автоматизации "производственного" процесса, удобство расположения органов управления, их достаточность для выполнения стандартных (повторяющихся) операций, и, пожалуй, возможность адекватной русификации интерфейса. Учитывая, что эти характеристики в значительной степени субъективны, автор предпочитает удержаться от изложения своего видения этого вопроса и рекомендует обратиться к пользовательским инструкциям, которые, как правило, имеются на сайтах соответствующих компаний.

Электропитание GPS-приёмников

На приведённом выше рисунке структурной схемы GPS-приёмника блок питания не показан. Это сделано сознательно, так как реализация этого блока во многом зависит от конкретного назначения приёмника. К примеру, использование энергии различных бортовых электросетей накладывает на характеристики блока питания весьма специфические ограничения, обсуждение которых в общем случае вряд ли целесообразно. Однако применительно к электропитанию портативных (персональных) моделей GPS-приёмников может быть высказан ряд специальных соображений.

Во-первых, несмотря на серьёзные усилия разработчиков, потребление энергии в режиме установившейся синхронизации со спутниками пока всё ещё не опускается ниже 100 миллиампер при трех вольтовом напряжении питания. Поэтому время непрерывной работы со стандартным периодом обновления информации в одну секунду и нормированной подсветке экрана существенно зависит от качества используемых батарей.

Во-вторых, автоматический контроль энергоресурсов, предусмотренный в большинстве приёмников для повышения надёжности результатов навигации, не всегда может быть адаптирован к конкретному типу источника энергии. Побочным эффектом этого является невозможность эффективного использования подходящих по типоразмеру аккумуляторов. Будучи даже полностью заряженными (до номинального напряжения 1.2 вольт), они воспринимаются устройством как полуразряженные батарейки (их номинальное стартовое напряжение – не ниже 1.5 вольт). В итоге приёмник через очень непродолжительное время автоматически выключается, что, помимо срыва решения основной навигационной задачи, чревато порчей самих аккумуляторов. Они теряют эффективную ёмкость из-за так называемого "эффекта памяти", возникающего из-за постоянного недоразряда.

В любом случае, оценивая приёмники с позиций энергопотребления, следует осторожно ориентироваться на паспортные характеристики, которые очень желательно проверить практическими опытами в "некритичных" по доступности батареек местах.

Дополнительные функциональные узлы и принадлежности

Как будет показано в дальнейшем, некоторые из навигационных функций GPS-приёмников могут быть доступны только в движении. В первую очередь это функции компаса, показания которого в статичном положении определяются исключительно ошибками местоопределения. Поэтому некоторые модели приёмников оснащаются дополнительными устройствами, реализующими функции обычного электромагнитного компаса. В обозначениях этих моделей как правило присутствует обозначение "S" (видимо – Super…) и они комплектуются ещё и дополнительными высотомерами (альтиметрами). Последнее связано с большей погрешностью определения высоты навигационными методами и представляет практический интерес для альпинизма, дельта- и прочего планеризма и т.п. Следует отметить, что присутствие этих блоков существенно увеличивает стоимость GPS-приёмников.

Различные принадлежности или, как теперь принято говорить – аксессуары – могут входить в комплект устройства или присутствовать опционально. К ним относятся всевозможные чехлы и кронштейны для крепления, шнуры питания с адаптерами и соединительные кабели для подключения к компьютеру, уже упоминавшиеся внешние антенны и картриджи памяти, наконец – программное обеспечение. Большинство продавцов может дать достаточно квалифицированную консультацию по совместимости этих дополнений. Однако степень их надобности рекомендуется определять всё же исключительно на основании собственного опыта.



До 22 октября мы снизили цены на популярные модели

Количество товара по акции ограничено, наличие товара указано на сайте.

Автомобильная антенна MegaJet Omega Mag 90
Диапазон CB
Магнитное основание
Длина антенны 90 см.
2300 руб.
1580 руб.
Автомобильная рация MegaJet MJ-150
Диапазон CB 27 Мгц,
225 каналов.
Мощность 4 Вт.
Нули-пятёрки.
4100 руб.
3600 руб.
Автомобильная антенна Optim Hustler 1c/100
Диапазон: CB (27 МГц)
Магнитное основание
Длина антенны: 150 см
1280 руб.
999 руб.
Автомобильная рация MegaJet MJ-850
Диапазон: CB (27 МГц)
320 (360) каналов
Мощность 18 Вт
Корейская сборка
6690 руб.
4300 руб.

 


ВходРегистрация