GPS-трекер для машины. Как установить маячок для слежения за автомобилем без абонентской платы

После нескольких экспериментов с ардуиной решил сделать простенький и не очень дорогой GPS-tracker с отправкой координат по GPRS на сервер.
Используется Arduino Mega 2560 (Arduino Uno), SIM900 - GSM/GPRS модуль (для отправки информации на сервер), GPS приёмник SKM53 GPS.

Всё закуплено на ebay.com, в сумме около 1500 р (примерно 500р ардуина, немного меньше - GSM модуль, немного больше - GPS).

GPS приемник

Для начала нужно разобраться с работой с GPS. Выбранный модуль - один из самых дешевых и простых. Тем не менее, производитель обещает наличие батарейки для сохранения данных о спутниках. По даташиту, холодный старт должен занимать 36 секунд, однако, в моих условиях (10 этаж с подоконника, вплотную зданий нет) это заняло аж 20 минут. Следующий старт, однако, уже 2 минуты.

Важный параметр устройств, подключаемых к ардуине - энергопотребление. Если перегрузить преобразователь ардуины, она может сгореть. Для используемого приемника максимальное энергопотребление - 45mA @ 3.3v. Зачем в спецификации указывать силу тока на напряжении, отличном от требуемого (5V), для меня загадка. Тем не менее, 45 mA преобразователь ардуины выдержит.

Подключение

Небольшое замечание относительно SoftwareSerial: на Uno нет хардверных портов (кроме соединённого с USB Serial), поэтому приходится использовать программный. Так вот, он может принимать данные только на пине, на котором плата поддерживает прерывания. В случае Uno это 2 и 3. Мало того, данные одновременно может получать только один такой порт.

Вот так выглядит «тестовый стенд».

GSM приемник/передатчик

Теперь начинается более интересная часть. GSM модуль - SIM900. Он поддерживает GSM и GPRS. Ни EDGE, ни уж тем более 3G, не поддерживаются. Для передачи данных о координатах это, вероятно, хорошо - не будет задержек и проблем при переключении между режимами, плюс GPRS сейчас есть почти везде. Однако, для каких-то более сложных приложений этого уже может не хватить.

Подключение

Собираем на Mega, и тут нас ждет первый неприятный сюрприз: TX пин модуля попадает на 7й пин меги. На 7м пину меги недоступны прерывания, а значит, придется соединить 7й пин, скажем, с 6м, на котором прерывания возможны. Таким образом, потратим один пин ардуины впустую. Ну, для меги это не очень страшно - всё-таки пинов хватает. А вот для Uno это уже сложнее (напоминаю, там всего 2 пина, поддерживающих прерывания - 2 и 3). В качестве решения этой проблемы можно предложить не устанавливать модуль на ардуину, а соединить его проводами. Тогда можно использовать Serial1.

После подключения пытаемся «поговорить» с модулем (не забываем его включить). Выбираем скорость порта - 115200, при этом хорошо, если все встроенные последовательные порты (4 на меге, 1 на uno) и все программные работают на одной скорости. Так можно добиться более устойчивой передачи данных. Почему - не знаю, хотя и догадываюсь.

Итак, пишем примитивный код для проброса данных между последовательными портами, отправляем atz, в ответ тишина. Что такое? А, case sensitive. ATZ, получаем OK. Ура, модуль нас слышит. А не позвонить ли нам ради интереса? ATD +7499… Звонит городской телефон, из ардуины идет дымок, ноутбук вырубается. Сгорел преобразователь Arduino. Было плохой идеей кормить его 19 вольтами, хотя и написано, что он может работать от 6 до 20V, рекомендуют 7-12V. В даташите на GSM модуль нигде не сказано о потребляемой мощности под нагрузкой. Ну что ж, Mega отправляется в склад запчастей. С замиранием сердца включаю ноутбук, получивший +19V по +5V линии от USB. Работает, и даже USB не выгорели. Спасибо Lenovo за защиту.

После выгорания преобразователя я поискал потребляемый ток. Так вот, пиковый - 2А, типичный - 0.5А. Такое явно не под силу преобразователю ардуины. Нужно отдельное питание.

Программирование

Для получения страницы по определенному URL нужно послать следующие команды:
AT+SAPBR=1,1 //Открыть несущую (Carrier) AT+SAPBR=3,1,"CONTYPE","GPRS" //тип подключения - GPRS AT+SAPBR=3,1,"APN","internet" //APN, для Мегафона - internet AT+HTTPINIT //Инициализировать HTTP AT+HTTPPARA="CID",1 //Carrier ID для использования. AT+HTTPPARA="URL","http://www.example.com/GpsTracking/record.php?Lat=%ld&Lng=%ld" //Собственно URL, после sprintf с координатами AT+HTTPACTION=0 //Запросить данные методом GET //дождаться ответа AT+HTTPTERM //остановить HTTP

В результате, при наличии соединения, получим ответ от сервера. То есть, фактически, мы уже умеем отправлять данные о координатах, если сервер принимает их по GET.

Питание

Сервер

Полевые испытания

После установки преобразователя питания и укладывания в корпус от дохлого DSL модема система выглядит так:

Припаивал провода, вынул несколько контактов из колодок ардуины. Выглядят так:

Подключил 12V в машине, проехался по Москве, получил трек:


Точки трека достаточно далеко друг от друга. Причина в том, что отправка данных по GPRS занимает относительно много времени, и в это время координаты не считываются. Это явная ошибка программирования. Лечится во-первых, отправкой сразу пачки координат со временем, во-вторых, асинхронной работой с GPRS модулем.

Время поиска спутников на пассажирском сидении автомобиля - пара минут.

Выводы

Ну и ещё нужно поправить код для более плавного трека, хотя основную задачу трекер и так выполняет.

Использованные устройства

• Arduino Mega 2560
• Arduino Uno
• GPS SkyLab SKM53
• SIM900 based GSM/GPRS Shield
• DC-DC 12v->5v 3A converter

Самым полным и наглядным доказательством происходящего всегда являлась видеозапись. Действительно, если вам необходимо проследить за тем, что происходит у вас в офисе в ваше отсутствие, то скрытый диктофон вам поможет едва ли, ведь единственное, что вы услышите, это голос незваного гостя. Совсем другое дело видеозапись. Ведь даже если человек молчит, то от грамотно установленной видеокамеры ни одно его движение не ускользнет. Поэтому начнем мы сегодняшний обзор именно со шпионских видеокамер.

Puppy Wireless Spy Camera

С первого взгляда ничего кроме недоумения у вас этот гаджет не вызовет. «Эта игрушка и есть скрытая видеокамера?» - спросите вы. Да это действительно так. Место, в котором необходимо произвести скрытую видеосъемку может быть очень разнообразным. Если, потенциальной «съемочной площадкой» является ваш рабочий офис, то белый плюшевый щенок будет там совершенно не уместен. Но вот, если вы желаете проконтролировать, например, вновь нанятую детскую няню, то этот щенок не вызовет абсолютно никаких подозрений. Вам нужно просто поставить щенка на полку рядом с другими плюшевыми игрушками, и вот у вас уже есть возможность следить за тем, что происходит в комнате. Вся информация передается на чистоте 2.4 GHz. Размеры игрушки 7.5 x 12.5 x 2.4 см. Весит она всего 182 грамма. Особенность этой скрытой камеры в том, что видео можно снимать двумя способами: в PAL с разрешением 628 × 582 и NTSC с разрешением 510×492. Puppy Wireless Spy Camera стоит не дешево, $150, но, по-моему, этот гаджет достоин такой цены. В комплекте с игрушкой дается и все необходимое. Купить можно в магазине CR Direct Market.

Ремень со встроенной камерой

Этот шпионский гаджет по-настоящему удобен, ведь его можно всегда носить с собой. При этом он не займет место в вашем кармане, вам не придется носить его в руках, а о том, что этот предмет является скрытой видеокамерой, будете знать только вы. Все мы много раз сталкивались с ситуацией, когда необходимо было провести видеосъемку втайне от объекта этой съемки. В таком случае ни видеокамера, ни мобильник со встроенной камерой не подойдут. Что же делать? И тут на помощь нам приходит ремень со встроенной цифровой камерой. Удобно, не правда ли? Теперь, если вы пойдете на важную встречу или собеседование, у вас будет отличная возможность зафиксировать все происходящее. И даже, если вас попросят выложить содержимое ваших карманов, вы сохраните свою видеокамеру у себя на поясе. Главное, чтобы вас не попросили снять ремень. Камера встроена в пряжку ремня и позволяет снимать цветное видео в формате 3GP с разрешением 176×140. На 1Гб карточку помещается 33 часа видеосъемки, но встроенного аккумулятора хватает всего на 3 часа съемки. Единственный минус этого гаджета – дизайн. Вряд ли такой ремень подойдет к вашему строгому костюму, так что придется на встречу с конкурентами одеть что-нибудь попроще.

Многофункциональные шпионские очки

Этот гаджет шпионским назвать можно с большой натяжкой. Все дело в том, что кроме возможности незаметно вести видеосъемку, многофункциональные шпионские очки могут быть использованы как mp3-плеер или FM-радио. К тому же такой яркий и вызывающий дизайн вряд ли поможет вам оставаться не замеченным. Однако, если вы все же решитесь одеть такие очки на очередное задание, то высококачественная видеосъемка происходящего вам обеспечена. К тому же эти очки можно использовать как фотоаппарат. Вам нужно будет лишь во время нажимать определенные кнопки. Просто сделайте вид, что поправляете очки на вашем лице, а сами нажмите на маленькую кнопку на дужке очков, и фотоснимок моментально сохранится в памяти вашего гаджета. При всех недостатках внешнего вида прелесть этого гаджета в том, что вам не нужно беспокоиться о том, чтобы фокусировать объектив на объекте съемки, камера будет снимать то, что видите вы. Управлять этими чудо очками вы можете благодаря несложным манипуляциям с прилагающимся пультом. Если говорить о встроенном фотоаппарате, то кадры он делает с качеством 1280×1024. Сама камера имеет 1.3-мегапиксей. После того как вы полностью зарядили батарею, вы можете работать с очками в течении девяти часов без дополнительного заряда батареи. Во время прослушивания MP3-плеера также можно производить с ним различные манипуляции. Вы можете самостоятельно прокручивать песни вперед или назад, а также ставить на паузу и регулировать громкость звучания. Составлять медиотеку вы можете на свой вкус с помощью USB-порта и, соответственно, с помощью компьютера. Памяти у этого гаджета-очков много. Вы можете выбрать более подходящий для вас объем, который варьируется от одного до четырех гигабайт. Цена этого гаджета небольшая, если принимать во внимание его функциональность, - 99 долларов.

Цифровой видеорекордер RS820

Если вам необходимо устройство, которое способно записывать видео большого объема со звуком и в высоком качестве, то вам необходимо приобрести аппарат типа видорекордера RS820, который при помощи встроенной или подключаемой камеры может вести длительную видоесъемку и сохранять результат работы в своей памяти. В данном портативном мини-видеорегистраторе реализована возможность подключения внешнего микрофона и четырех карт памяти, запись на которые происходит поочередно, по мере заполнения. Питание устройства может происходить как от сети, так и от встроенного аккумулятора. Таким образом, при использовании сменных карт памяти объемом 32 Гб этот портативный мини-видеорегистратор становится одним из наиболее удобных автономных и ёмких цифровых аудио- видео-регистраторов, которые можно купить на сегодняшний день. Данный портативный мини-видеорегистратор имеет встроенный ЖК-дисплей и удобное пользовательское меню, при помощи которых можно осуществлять управление и настройку устройства. Меню выполнено как на русском, так и на английском языке. Удобное управление, колоссальный объем памяти, возможность подключения внешних камеры и микрофона, а также полная автономность делают этот прибор одним из лучших цифровых аудиовидеорекордеров, которые сегодня можно приобрести на рынке. Однако у такого солидного гаджета и цена соответствующая, за все удовольствие вам придется потрать до 16000 рублей.

Очень часто в жизни возникают моменты, когда вам просто жизненно необходимо знать, что происходит в том месте, где вас нет. Иногда вам необходим контроль несколько мест одновременно, а в двух местах быть в одно и то же время, увы, нельзя. Однако для всех этих проблем есть одно очень удобное решение. Это приборы и передатчики систем GSM, GPS, GPRS.

GSM-аудиопередатчик

Наконец прошли те времена, когда для того, чтобы узнать, что же происходит в соседней комнате и квартире, нужно было, скрючившись пополам, долго вслушиваться в происходящее за дверью. Теперь у вас есть более простой, удобный, а главное – надежный способ. Познакомьтесь с GSM аудиопередатчикок. Этот гаджет с входом для SIM-карты является специальным устройством, предназначенным для аудио наблюдения и контроля. Беспроводной GSM-шпион способен передавать любые разговоры и звуки в кристально чистом качестве. Зона охвата GPS шпиона составляет до 15 метров. Просто наберите номер SIM-карты, которая находится внутри устройства и оно начнет передавать звук через сеть GSM автоматически. Вы можете слушать звуки окружающие его когда и где угодно. Применение подобным вещам может быть поистине разнообразным. Теперь вы с легкостью можете проверить все ли в порядке у вас дома, пока вы отсутствуете, чем занимаются ваши сотрудники в офисе, пока вы находитесь на совещании. Особенностями подобных устройств является то, что они могут находить в режиме ожидания до 5 дней. Они могут быть звуковыми детекторами: при обнаружении звука передатчик сам вызовет ваш телефон. А также GSM-аудиошпион может работать как четырехдиапазонный мобильный телефон без спикера. Очень большую популярность этот гаджет приобрел у беспокойных родителей, которые покупали подобные передатчики в попытке быть в курсе происходящего в детской комнате в момент их отсутствия. Уникальность некоторых гаджетов состоит в том, что они могут работать как от внутреннего аккумулятора, так и от солнечной батареи (солнечную батарею можно разместить удаленно через соединительный кабель). Так что теперь родители могут не беспокоиться за свои чада.

Миниатюрный GPS-передатчик

Хотели бы вы знать о том, куда поехал ваш личный шофер после того, как отвез вас на встречу, или о том, берет ли кто-нибудь из домашних покататься ваш мотоцикл? Проще говоря, если вы хотите иметь возможность отслеживать передвижения нужных вам объектов, то вам просто не обойтись без GPS-передатчика. И неважно, чьи именно передвижения вам нужно проследить. Это могут быть люди, транспорт или даже домашние животные. Если вам вдруг захотелось узнать маршрут вечерней прогулки вашего домашнего животного, то вам нужно просто прикрепить передатчик к его ошейнику и все. Вы можете использовать данный прибор тайно, так как он никак себя не выдает! Передатчик поможет вам отслеживать перемещение транспорта, людей или иного имущества, к которому он подключен, также он может записывать координаты передвижения через определенные интервалы времени! GPS-трэкер в режиме реального времени будет отправлять на ваш мобильный телефон координаты отслеживаемого объекта посредством SMS сообщений. Кроме забав подобные устройства приносят поистине неоценимую пользу биологам в слежении за животными. Вы же теперь сможете следить за своей собственностью.

Не меньшим спросом, чем видеокамеры и аудиопередатчики, пользуются GSM-спамеры и автодозвонщики. Конечно же, такие гаджеты не несут в своей работе никаких благих целей и относятся к категории вредителей. Представьте себе ситуацию, когда вам постоянно кто-то звонит, помолчит в трубку пару секунд и все. Звонок окончен, в трубке слышны лишь короткие гудки. Не проходит и минуты, как телефон звонит опять. А потом ещё раз, и ещё... Раздражает, не так ли? А если такая ситуация повторяется постоянно? Ведь такая нервотрёпка способна сильно испортить жизнь любому человеку.

Особенной популярностью подобные устройства пользуются у людей, которые в борьбе с конкурентами способны прибегнуть к довольно сомнительным методам. Ведь, взяв на вооружение спамер-автодозвонщик, у вас будет возможность парализовать телефонное сообщение целой компании.

GSM-спамер-автодозвонщик

Новейший гаджет, основанный на технологии безапелляционного автодозвона, - GSM спамер - способен с невероятной быстротой обзванивать до 9 заданных хозяином телефонных номеров. Каждый из этих номеров будет полностью парализован. И не имеет значения, будет это мобильный номер или городской, частный телефон или рабочий. Важно лишь знать абонентский номер телефона. Звуковой спам на мобильный телефон способен основательно испортить жизнь вашим неприятелям, но это также и отличный способ позабавиться, разыграв коллегу или друга! Важно еще и то, что при работающем антиопределителе номера, GSM-спамер-автодозвонщик практически невозможно засечь. А найти того, кто устроил весь переполох, вообще не представляется реальным. GSM-спамер позволит вам испортить жизнь любому человеку, подшутить над занудой-приятелем, получить существенное преимущество в борьбе с конкурентами и, при этом, оставаться вне подозрений. Пользоваться такими методами или нет решать только вам.

SpyRecord

Продолжая тему телефонных шпионов нельзя не упомянуть об устройстве, которое способно записывать телефонные разговоры. Это простое, но очень эффективное устройство способно записывать телефонные разговоры в разных режимах, с определенных телефонных номеров и передавать обработанную звукозапись прямо на подключенный компьютер. SpyRecord способен вести одновременную запись телефонных переговоров до 128 каналов. Теперь вы сможете контролировать все входящие и исходящие звонки в вашем офисе или доме. Это устройство также способно блокировать заранее запрограммированные телефонные номера. Вы можете установить запрет на исходящие или входящие междугородние звонки. Это устройство способно помочь вам в борьбе с утечкой информации из вашей компании. Подобные гаджеты служат прекрасной заменой уже устаревшим комплексам с магнитно-ленточными носителями. Устройство способно вести учет и записывать номера звонивших абонентов, а также регистрировать номера, на которые делались исходящие вызовы. Теперь все телефонное сообщение будет под вашим контролем.

При использовании всевозможного шпионского оборудования очень важно, чтобы вас не поймали с поличным. Очень кстати приходятся всевозможные камеры, спрятанные в галстуках или ремнях. Но как быть, если вам необходимо добыть информацию, которая хранится на компьютере, а постоянного доступа к нему вы не имеете? Можно попробовать установить шпионскую программу, передающую данные через Интернет, но такая будет быстро замечена антивирусом или защитным программным обеспечением. Каждый раз тайком скачивать файлы на внешний носитель? Но это очень опасно и грозит вам немедленным разоблачением. Есть более простой выход.

KeyLlama 4MB USB. Аппаратный кейлоггер

Познакомьтесь с гаджетом, который замаскирован под то, что не вызовет подозрений ни в одном офисе, ни на одном компьютерном столе. Аппаратный кейлогер выглядит в точности как простая USB-флэшка. Данное устройство следит за нажатием клавиш на клавиатуре и, соответственно, все эти нажатия сохраняет во внутреннюю память в формате текстового файла. Просто один раз установив его на нужный компьютер, вы обретете возможность получить весь текст, который печатался за период присутствия гаджета в компьютере. Это могут быть разного рода накладные, договора или письма, в общем, ни одно нажатие клавиш не уйдет от вашего взора. Простота и удобство подобных устройств заключается в том, что для их корректной работы не нужно устанавливать драйверы или программное обеспечение. При этом шпионский гаджет не обнаруживается никакими программами и антивирусами.

Personal Pocket Safe: шпионская флэшка от Thumbs Up

Мало просто получить информацию. Гораздо важнее сохранить ее в безопасности. Британская компания ThumbsUp представила решение для тех, кто заботится о безопасности информации, сохраненной на внешнем накопителе: USB-флэшку Personal Pocket Safe с кодовой защитой. Для того, чтобы кто-то смог получить доступ к файлам, хранящимся на флэшке, ему придется ввести pin-код с помощью клавиш, которые удобно расположились на корпусе usb-носителя. Злоумышленники, заполучившие накопитель-сейф, столкнутся с 256-битным шифрованием и автоматической блокировкой после трех неудачных попыток ввода PIN-кода. Попытка несанкционированного доступа к микросхемам обернется удалением всех данных. Thumbs Up оценивает Personal Pocket Safe в 60 фунтов стерлингов, то есть примерно 100 долларов.

© Коваленко Дмитрий ,

Как нередко бывает с высокотехнологичными проектами, инициаторами разработки и реализации системы GPS (Global Positioning System - система глобального позиционирования) стали военные. Проект спутниковой сети для определения координат в режиме реального времени в любой точке земного шара был назван Navstar (Navigation system with timing and ranging - навигационная система определения времени и дальности), тогда как аббревиатура GPS появилась позднее, когда система стала использоваться не только в оборонных, но и в гражданских целях.

Первые шаги по развертыванию навигационной сети были предприняты в середине семидесятых, коммерческая же эксплуатация системы в сегодняшнем виде началась с 1995 года. В настоящий момент в работе находятся 28 спутников, равномерно распределенных по орбитам с высотой 20350 км (для полнофункциональной работы достаточно 24 спутников).

Несколько забегая вперед, скажу, что поистине ключевым моментом в истории GPS стало решение президента США об отмене с 1 мая 2000 года режима так называемого селективного доступа (SA - selective availability) - погрешности, искусственно вносимой в спутниковые сигналы для неточной работы гражданских GPS-приемников. С этого момента любительский терминал может определять координаты с точностью в несколько метров (ранее погрешность составляла десятки метров)! На рис.1 представлены ошибки в навигации до и после отключения режима селективного доступа (данные ).Рис1.

Попробуем разобраться в общих чертах, как устроена система глобального позиционирования, а потом коснемся ряда пользовательских аспектов. Рассмотрение же начнем с принципа определения дальности, лежащего в основе работы космической навигационной системы.

Алгоритм измерения расстояния от точки наблюдения до спутника.

Дальнометрия основана на вычислении расстояния по временной задержке распространения радиосигнала от спутника к приемнику. Если знать время распространения радиосигнала, то пройденный им путь легко вычислить, просто умножив время на скорость света.

Каждый спутник системы GPS непрерывно генерирует радиоволны двух частот - L1=1575.42МГц и L2=1227.60МГц. Мощность передатчика составляет 50 и 8 Ватт соответственно. Навигационный сигнал представляет собой фазовоманипулированный псевдослучайный код PRN (Pseudo Random Number code). PRN бывает двух типов: первый, C/A-код (Coarse Acquisition code - грубый код) используется в гражданских приемниках, второй Р-код (Precision code - точный код), используется в военных целях, а также, иногда, для решения задач геодезии и картографии. Частота L1 модулируется как С/А, так и Р-кодом, частота L2 существует только для передачи Р-кода. Кроме описанных, существует еще и Y-код, представляющий собой зашифрованный Р-код (в военное время система шифровки может меняться).

Период повторения кода довольно велик (например, для P-кода он равен 267 дням). Каждый GPS-приемник имеет собственный генератор, работающий на той же частоте и модулирующий сигнал по тому же закону, что и генератор спутника. Таким образом, по времени задержки между одинаковыми участками кода, принятого со спутника и сгенерированного самостоятельно, можно вычислить время распространения сигнала, а, следовательно, и расстояние до спутника.

Одной из основных технических сложностей описанного выше метода является синхронизация часов на спутнике и в приемнике. Даже мизерная по обычным меркам погрешность может привести к огромной ошибке в определении расстояния. Каждый спутник несет на борту высокоточные атомные часы. Понятно, что устанавливать подобную штуку в каждый приемник невозможно. Поэтому для коррекции ошибок в определении координат из-за погрешностей встроенных в приемник часов используется некоторая избыточность в данных, необходимых для однозначной привязки к местности (подробней об этом чуть позже).

Кроме самих навигационных сигналов, спутник непрерывно передает разного рода служебную информацию. Приемник получает, например, эфемериды (точные данные об орбите спутника), прогноз задержки распространения радиосигнала в ионосфере (так как скорость света меняется при прохождении разных слоев атмосферы), а также сведения о работоспособности спутника (так называемых "альманах", содержащий обновляемые каждые 12.5 минут сведения о состоянии и орбитах всех спутников). Эти данные передаются со скоростью 50 бит/с на частотах L1 или L2.

Общие принципы определения координат с помощью GPS.

Основой идеи определения координат GPS-приемника является вычисление расстояния от него до нескольких спутников, расположение которых считается известным (эти данные содержатся в принятом со спутника альманахе). В геодезии метод вычисления положения объекта по измерению его удаленности от точек с заданными координатами называется трилатерацией. Рис2.

Если известно расстояние А до одного спутника, то координаты приемника определить нельзя (он может находится в любой точке сферы радиусом А, описанной вокруг спутника). Пусть известна удаленность В приемника от второго спутника. В этом случае определение координат также не представляется возможным - объект находится где-то на окружности (она показана синим цветом на рис.2), которая является пересечением двух сфер. Расстояние С до третьего спутника сокращает неопределенность в координатах до двух точек (обозначены двумя жирными синими точками на рис.2). Этого уже достаточно для однозначного определения координат - дело в том, что из двух возможных точек расположения приемника лишь одна находится на поверхности Земли (или в непосредственной близи от нее), а вторая, ложная, оказывается либо глубоко внутри Земли, либо очень высоко над ее поверхностью. Таким образом, теоретически для трехмерной навигации достаточно знать расстояния от приемника до трех спутников.

Однако в жизни все не так просто. Приведенные выше рассуждения были сделаны для случая, когда расстояния от точки наблюдения до спутников известны с абсолютной точностью. Разумеется, как бы ни изощрялись инженеры, некоторая погрешность всегда имеет место (хотя бы по указанной в предыдущем разделе неточной синхронизации часов приемника и спутника, зависимости скорости света от состояния атмосферы и т.п.). Поэтому для определения трехмерных координат приемника привлекаются не три, а минимум четыре спутника.

Получив сигнал от четырех (или больше) спутников, приемник ищет точку пересечения соответствующих сфер. Если такой точки нет, процессор приемника начинает методом последовательных приближений корректировать свои часы до тех пор, пока не добьется пересечения всех сфер в одной точке.

Следует отметить, что точность определения координат связана не только с прецизионным расчетом расстояния от приемника до спутников, но и с величиной погрешности задания местоположения самих спутников. Для контроля орбит и координат спутников существуют четыре наземных станции слежения, системы связи и центр управления, подконтрольные Министерству Обороны США. Станции слежения постоянно ведут наблюдения за всеми спутниками системы и передают данные об их орбитах в центр управления, где вычисляются уточнённые элементы траекторий и поправки спутниковых часов. Указанные параметры вносятся в альманах и передаются на спутники, а те, в свою очередь, отсылают эту информацию всем работающим приемникам.

Кроме перечисленных, существует еще масса специальных систем, увеличивающих точность навигации, - например, особые схемы обработки сигнала снижают ошибки от интерференции (взаимодействия прямого спутникового сигнала с отраженным, например, от зданий). Мы не будем углубляться в особенности функционирования этих устройств, чтобы излишне не осложнять текст.

После отмены описанного выше режима селективного доступа гражданские приемники "привязываются к местности" с погрешностью 3-5 метров (высота определяется с точностью около 10 метров). Приведенные цифры соответствуют одновременному приему сигнала с 6-8 спутников (большинство современных аппаратов имеют 12-канальный приемник, позволяющий одновременно обрабатывать информацию от 12 спутников).

Качественно уменьшить ошибку (до нескольких сантиметров) в измерении координат позволяет режим так называемой дифференциальной коррекции (DGPS - Differential GPS). Дифференциальный режим состоит в использовании двух приемников - один неподвижно находится в точке с известными координатами и называется "базовым", а второй, как и раньше, является мобильным. Данные, полученные базовым приемником, используются для коррекции информации, собранной передвижным аппаратом. Коррекция может осуществляться как в режиме реального времени, так и при "оффлайновой" обработке данных, например, на компьютере.

Обычно в качестве базового используется профессиональный приемник, принадлежащий какой-либо компании, специализирующейся на оказании услуг навигации или занимающейся геодезией. Например, в феврале 1998 года недалеко от Санкт-Петербурга компания "НавГеоКом" установила первую в России наземную станцию дифференциального GPS. Мощность передатчика станции - 100 Ватт (частота 298,5 кГц), что позволяет пользоваться DGPS при удалении от станции на расстояния до 300 км по морю и до 150 км по суше. Кроме наземных базовых приемников, для дифференциальной коррекции GPS-данных можно использовать спутниковую систему дифференциального сервиса компании OmniStar. Данные для коррекции передаются с нескольких геостационарных спутников компании.

Следует заметить, что основными заказчиками дифференциальной коррекции являются геодезические и топографические службы - для частного пользователя DGPS не представляет интереса из-за высокой стоимости (пакет услуг OmniStar на территории Европы стоит более 1500 долларов в год) и громоздкости оборудования. Да и вряд ли в повседневной жизни возникают ситуации, когда надо знать свои абсолютные географические координаты с погрешностью 10-30 см.

В заключение части, повествующей о "теоретических" аспектах функционирования GPS, скажу, что Россия и в случае с космической навигацией пошла своим путем и развивает собственную систему ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система). Но из-за отсутствия должных инвестиций в настоящее время на орбите находятся лишь семь спутников из двадцати четырех, необходимых для нормального функционирования системы…

Краткие субъективные заметки пользователя GPS.

Так уж получилось, что о возможности определять свое местоположение с помощью носимого приборчика размерами с сотовый телефон я узнал году в девяносто седьмом из какого-то журнала. Однако замечательные перспективы, нарисованные авторами статьи, были безжалостно разбиты заявленной в тексте ценой навигационного аппарата - почти 400 долларов!

Года через полтора (в августе 1998) судьба занесла меня в маленький спортивный магазинчик в американском городе Бостон. Какого же было мое удивление и радость, когда на одной из витрин я случайно заметил несколько разных навигаторов, самый дорогой из которых стоил 250 долларов (простенькие же модели предлагались за $99). Конечно, уйти из магазина без прибора я уже не мог, поэтому принялся пытать продавцов о характеристиках, преимуществах и недостатках каждой модели. Ничего вразумительного от них я не услышал (и отнюдь не из-за того, что плохо знаю английский), так что пришлось разбираться во всем самому. И в результате, как это нередко бывает, была приобретена самая продвинутая и дорогая модель - Garmin GPS II+, а также специальный чехол к ней и шнур для питания от гнезда прикуривателя автомобиля. В магазине имелось еще два аксессуара для теперь уже моего аппарата - устройство для крепления навигатора на велосипедном руле и шнур для соединения с РС. Последний я долго крутил в руках, но, в конце концов, все же решил не покупать из-за немалой цены (немногим более 30 долларов). Как потом оказалось, шнур я не купил совершенно правильно, ибо все взаимодействие прибора с компьютером сводится к "сливке" в ЭВМ пройденного маршрута (а также, думаю, координат в режиме реального времени, но насчет этого есть определенные сомнения), да и то при условии покупки софта от Garmin. Возможность загружать в прибор карты, к сожалению, отсутствует.

Давать подробное описание своего прибора я не буду хотя бы потому, что он уже снят с производства (желающие ознакомиться с подробной технической характеристикой могут сделать это ). Замечу лишь, что вес навигатора - 255 гр., размеры - 59х127х41 мм. Благодаря своему треугольному сечению аппарат исключительно устойчиво располагается на столе или панели приборов автомобиля (для более прочной фиксации в комплект входит липучка Velcro). Питание осуществляется от четырех пальчиковых батареек АА (их хватает лишь на 24 часа непрерывной работы) или внешнего источника. Попробую рассказать об основных возможностях моего прибора, которые, думаю, имеет подавляющее большинство присутствующих на рынке навигаторов.

С первого взгляда GPS II+ можно принять за мобильный телефон, выпущенный пару лет назад. Лишь только присмотревшись, замечаешь необычно толстую антенну, огромный дисплей (56х38 мм!) и малое, по телефонным меркам, количество клавиш.

При включении прибора начинается процесс сбора информации со спутников, а на экране появляется простенькая мультипликация (вращающийся земной шар). После первоначальной инициализации (которая в открытом месте занимает пару минут) на дисплее возникает примитивная карта неба с номерами видимых спутников, а рядом - гистограмма, свидетельствующая об уровне сигнала от каждого спутника. Кроме того, указывается погрешность навигации (в метрах) - чем больше спутников видит прибор, тем, разумеется, точнее будет определение координат.

Интерфейс GPS II+ построен по принципу "перелистываемых" страниц (для этого даже есть специальная кнопка PAGE). Выше была описана "страница спутников", а кроме нее, есть "страница навигации", "карта", "страница возврата", "страница меню" и ряд других. Следует заметить, что описываемый аппарат не русифицирован, однако даже с плохим знанием английского можно понять его работу.

На странице навигации отображаются: абсолютные географические координаты, пройденный путь, мгновенная и средняя скорости движения, высота над уровнем моря, время движения и, в верхней части экрана, электронный компас. Надо сказать, что высота определяется с гораздо большей погрешностью, чем две горизонтальные координаты (на этот счет есть даже специальная ремарка в руководстве пользователя), что не позволяет использовать GPS, например, для определения высоты парапланеристами. Зато мгновенная скорость вычисляется исключительно точно (особенно для быстродвижущихся объектов), что дает возможность использовать прибор для определения скорости снегоходов (спидометры которых имеют обыкновение значительно врать). Могу дать "вредный совет" - взяв напрокат автомобиль, отключите его спидометр (чтобы он насчитал поменьше километров - ведь оплата зачастую пропорциональна пробегу), а скорость и пройденное расстояние определяйте по GPS (благо он может вести измерения как в милях, так и в километрах).

Средняя скорость движения определяется по несколько странному алгоритму - время простоя (когда мгновенная скорость равна нулю) в вычислениях не учитывается (более логично, на мой взгляд, было бы просто делить пройденное расстояние на общее время поездки, но создатели GPS II+ руководствовались каким-то иными соображениями).

Пройденный путь отображается на "карте" (памяти аппарата хватает километров на 800 - при большем пробеге автоматически стираются самые старые метки), так что при желании можно посмотреть схему своих блужданий. Масштаб карты меняется от десятков метров до сотен километров, что, несомненно, исключительно удобно. Самое же замечательное состоит в том, что в памяти прибора имеются координаты основных населенных пункты всего мира! США, конечно, представлено более подробно (например, все районы Бостона присутствуют на карте с названиями), чем Россия (тут указано расположение лишь таких городов как Москва, Тверь, Подольск и т.п.). Представьте, например, что Вы направляетесь из Москвы в Брест. Находите в памяти навигатора "Брест", жмете специальную кнопку "GO TO", и на экране появляется локальное направление Вашего движения; глобальное направление на Брест; количество километров (по прямой, разумеется), оставшееся до точки назначения; средняя скорость и расчетное время прибытия. И так в любой точке мира - хоть в Чехии, хоть в Австралии, хоть в Таиланде…

Не менее полезной является так называемая функция возврата. Память аппарата позволяет записывать до 500 ключевых точек (waypoints). Каждую точку пользователь может называть по своему усмотрению (например, DOM, DACHA и т.п.), также предусмотрены различные пиктрограммки для отображения информации на дисплее. Включив функцию возврата к точке (любой из заранее записанных), владелец навигатора получает те же возможности, что и в описанном выше случае с Брестом (т.е. расстояние до точки, расчетное время прибытия и все остальное). У меня, например, был такой случай. Приехав в Прагу на автомобиле и устроившись в гостинице, мы с приятелем отправились в центр города. Оставив машину на стоянке, пошли побродить. После бесцельной трехчасовой прогулки и ужина в ресторане мы поняли, что совершенно не помним, где оставили машину. На улице ночь, мы - на одной из маленьких улочек незнакомого города… К счастью, прежде чем покинуть автомобиль, я записал его местоположение в навигатор. Теперь же, нажав пару кнопок на аппарате, я узнал, что машина стоит в 500 метрах от нас и через 15 минут мы уже слушали тихую музыку, направляясь на автомобиле в гостиницу.

Кроме движения к записанной метке по прямой, что не всегда удобно в условиях города, Garmin предлагает функцию TrackBack - возврат по своему пути. Грубо говоря, кривая движения аппроксимируется рядом прямолинейных участков, а в точках излома ставятся метки. На каждом прямолинейном участке навигатор ведет пользователя к ближайшей метке, по достижении же ее осуществляется автоматическое переключение на следующую метку. Исключительно удобная функция при езде на автомобиле по незнакомой местности (сигнал со спутников сквозь здания, конечно, не проходит, поэтому, чтобы получить данные о своих координатах в условиях плотной застройки, приходится искать более-менее открытое место).

Я не буду дальше углубляться в описание возможностей прибора - поверьте, что кроме описанных, в нем есть еще масса приятных и нужных примочек. Одна смена ориентации дисплея чего стоит - можно использовать аппарат как в горизонтальном (автомобильном), так и в вертикальном (пешеходном) положении (см. рис.3).

Одной из основных же прелестей GPS для пользователя я считаю отсутствие какой-либо платы за пользование системой. Купил один раз прибор - и наслаждайся!

Заключение.

Я думаю, нет нужды перечислять области применения рассмотренной системы глобального позиционирования. GPS-приемники встраивают в автомобили, сотовые телефоны и даже наручные часы! Недавно я встретил сообщение о разработке чипа, совмещающего в себе миниатюрный GPS-приемник и модуль GSM - устройствами на его базе предлагается оснащать собачьи ошейники, чтобы хозяин мог без труда обнаружить потерявшегося пса посредством сотовой сети.

Но в любой бочке меда есть ложка дегтя. В данном случае в роли последнего выступают российские законы. Я не буду подробно рассуждать о юридических аспектах использования GPS-навигаторов в России (кое-что об этом можно найти ), замечу лишь, что теоретически высокоточные навигационные приборы (коими, без сомнения являются даже любительские GPS-приемники) у нас запрещены, а их владельцев ждет конфискация аппарата и немалый штраф.

К счастью для пользователей, в России строгость законов компенсируется необязательностью их выполнения - например, по Москве разъезжает огромное количество лимузинов с шайбой-антенной GPS-приемников на крышке багажника. Все более-менее серьезные морские суда оборудованы GPS (и уже выросло целое поколение яхтсменов, с трудом ориентирующихся в пространстве по компасу и прочим традиционным средствам навигации). Надеюсь, власти не будут вставлять палки в колеса техническому прогрессу и в ближайшее время легализуют пользование GPS-приемниками в нашей стране (отменили же разрешения на сотовые телефоны), а также дадут добро на рассекречивание и тиражирование подробных карт местности, необходимых для полноценного использования автомобильных навигационных систем.

Портативный трекер – компактное устройство слежение, позволяющее в режиме реального времени получать точную информацию о месте положения и передвижениях объекта. Купить персональный GPS-трекер в интернет-магазине можно посоветовать автолюбителям или предпринимателям, деятельность которых связана с автомобилями, владельцам домашних животных, родителям, которые хотят точно знать, где находится их ребенок.

В нашем каталоге представлен широкий модельный ряд портативных трекеров для персонального использования и установки в автомобилях. В продаже продукция известных отечественных и зарубежных производителей, отвечающая высоким международным стандартам качества. имеют различные технические параметры и функционал, что позволяет легко подобрать устройство, в точности соответствующее конкретным целям и условиям эксплуатации.

Заказать портативный трекер с доставкой

Каждый товар на нашем сайте снабжен фотографией и подробным описанием характеристик, от которых зависит цена на GPS трекер. Выбрать подходящую модель поможет менеджер компании. Специалист подробно расскажет об особенностях каждого устройства, функциях и поможет оформить заказ с доставкой в любой регион.

В продаже миниатюрные GPS-маячки с целым рядом полезных функций:

• возможность совершения двухсторонних звонков;
• сохранение истории маршрутов за определенный период;
• кнопка тревожного вызова в экстренной ситуации;
• защита от воды;
• простой контроль с помощью смартфона;
• возможность зарядки от солнечной батареи и др.

Заказав портативный трекер, вы сможете освободить свой телефон от ненужных приложений. У вас не будет необходимости устанавливать массивные устройства для контроля передвижения автомобиля. Компактный прибор позволит сократить расходы, получив при этом максимум возможностей.