GPS приемники и компьютер

GPS - Global Positioning System - глобальная система местоопределения, состоит из 24 искусственных спутников Земли, сети наземных станций слежения за ними и неограниченного количества пользовательских приемников-вычислителей. GPS предзначена для определения текущих координат пользователя. Подробно о принципах работы см. здесь и здесь. Даже самые простые приемники, при соединении с компьютером, по своим возможностям не уступают, а зачастую превосходят дорогие навигационные системы с возможностью отображения карт. Все рассматриваемые приемники предназначены для работы со спутниками системы NAVSTAR (Navigation Satellite Timing and Ranging), которая разработана и обслуживается Министерством обороны США. Кроме нее, существует наша ГЛОНАСС (ГЛОбальная Навигационная Спутниковая Система). Европейский Союз (EU) и Европейское Космическое Агентство (ESA) планируют ввести в эксплуатацию новую европейскую глобальную спутниковую навигационную систему Galileo.

В диапазоне до 200 у.е. можно найти десятки устройств, причем существуют разные способы подключения этих устройств к компьютеру. У меня была возможность сравнить 7 таких устройств. Справиться с задачей выбора наилучшего из них по точности позиционирования мне не удалось, все они показали примерно одинаковую и весьма высокую точность. Однако при работе с ними встал вопрос, какое из устройств является оптимальным для подсоединения к компьютеру. Идеального решения, видимо, не существует, и в этой заметке я постараюсь обсудить преимущества того или иного способа соединения антенны с компьютерами разных типов. В тесте участвовали:

1. Garmin Etrex, одно из самых известных и дешевых автономных устройств, (подробную статью о нем см. здесь) отображающих координаты на собственном ЖК экране, однако оно может через последовательный порт соединяться с компьютером и, таким образом, служить внешним приемником, который может быть расположен довольно далеко от компьютера. Учитывая его цену, порядка 180 у.е., это устройство является реальным конкурентом других рассматриваемых устройств.

2. Устройство, по внешнему виду напоминающее компьютерную мышь, однако мышью не являющееся. Это внешний GPS приемник, подключаемый через USB. С магнитным креплением к крыше автомобиля. TFAC (Taiwan Falcon Aerospace Corporation) MG-30U. Кроме данной модели, есть и более продвинутая MGL-30U, имеющая встроенную память и позволяющая сохранять информацию о координатах и скорости перемещения в течение 15 часов.

И, наконец, 5 GPS приемников, выполненных в виде карт Compact Flash. Эти карты легко могут быть подсоединены, как к КПК, так через переходник CF-PCMCIA и к ноутбуку или даже к настольному компьютеру, оборудованному разъемом PCMCIA.

Эти устройства комплектуются внешними антеннами с достаточно длинным высокочастотным кабелем, до 5 м. Антенны так же, как и USB приемник, крепятся с помощью магнита. Большинство антенн оказались взаимозаменяемыми и только Billionton имел отличный от других разъем. Таким образом, хотя из помещения спутники не видны, но можно попытаться определить координаты и настольного компьютера, вытянув антенну на балкон.

Чем отличаются рассматриваемые приемники? Размером встроенной антенны - здесь чудес не произошло, самое маленькое устройство оказалось и самым малочувствительным. Однако с подключенной внешней антенной все они показали примерно одинаковые результаты. Возможна работа устройств в трех режимах: холодный, теплый и горячий старт. При включении устройства после достаточно длительного перерыва приемник начинает принимать сигналы со спутников и тем самым определять, какие из них сейчас доступны из этой локации. Такое состояние приемника называется холодным стартом, группу запеленгованных спутников часто именуют альманахом. После выключения приемник некоторое время держит в памяти последний альманах и, в случае повторного включения после кратковременного перерыва, имеет место теплый старт, а если перерыв был совсем кратким, то это горячий старт.

Время холодного старта, указываемое в спецификации, относится к тепличным условиям открытого моря. Сравнивать время при работе с балкона очень трудно, поскольку я не мог подключить более 2 х устройств одновременно и, следовательно, каждой паре приходилось работать с другим альманахом. Некоторое значимое различие наблюдалось при горячем старте, что, вероятно, связано с объемом сохраняемой информации. Лучше других себя проявили TFAC CF-30LP и Globalsat Technology BC-307. Кроме того, все устройства на базе CF карт, кроме TFAC, имели светодиод (судя по информации фирмы, в следующих модификациях он тоже будет установлен), который индицировал готовность прибора к работе. Т.е. наблюдая за поведением диода, можно было узнать, определилась ли система координат или все еще находится в состоянии поиска.

Все эти устройства комплектуются простейшими программами, делающими связку GPS-компьютер функционально подобными автономным устройствам. По размерам при работе с КПК получаются тоже сопоставимые системы. Впрочем, у простейших автономных устройств ресурс работы от батареек несколько больше.

При работе с компьютером в большинстве случаев используется протокол NMEA, при котором устройство непрерывно передает информацию о координатах компьютеру, а уж компьютер откладывает на карте пройденный путь, высчитывает скорость, определяет направление на части света относительно направления движения. Некоторые устройства могут работать автономно и сохранять в собственной памяти информацию о пройденном пути. В этом случае общение с компьютером может быть непостоянным, вы подключаетесь к компьютеру и скачиваете на него пройденный путь. Функционально все программы одинаковы и не привязаны к определенному устройству. Основные отличия в дизайне. Некоторые, например, программа, идущая в комплекте с TFAC, могут сами определять, к какому именно последовательному порту подключен приемник. Иногда это существенно облегчает жизнь. 

Программа от Billionton имеет много страниц, не очень насыщенных информацией. Остальные производители постарались максимум информации поместить на одну или две экранных страницы КПК.

Однако основной интерес совместного использования GPS приемника и компьютера заключается в возможности использовать электронные карты. Доступных электронных карт сейчас стало уже достаточно много, и спутниковая навигация становится реально полезной, поскольку позволяет легко найти нужную улицу даже в незнакомом городе. Для Западной Европы и Америки существует много разных векторных карт, некоторые из них идут в комплекте даже с простейшими навигационными системами. Собственно программное обеспечение и карты, идущие в комплекте с навигационными системами, могут существенно повлиять на выбор. Так, с моделью Pretec в комплекте идет Microsoft AutoRoutе, позволяющая уверенно ориентироваться в большинстве городов Европы.

Однако, как поет Кукин, "он (Париж) там, а ты у черта на рогах". К сожалению, подробного отображения одной шестой части суши на севере Евразии, сравнимого с Парижем, эта программа не дает, в лучшем случае, кольцевая дорога и Садовое кольцо вместо Москвы.  

Впрочем, для Москвы разнообразных карт тоже уже много. Например, Улицы Москвы 2003 от "ИНГИТ", которая знает о последних новостройках и работает с CD.

А для всех остальных есть программа Ozi Explorer, которая позволяет использовать отсканированную бумажную карту.  В общем, карты есть, устройств спутниковой навигации на рынке тоже много. Эта программа существует, как в варианте для большого компьютера, так и для КПК. Она может как непосредственно отслеживать положение на карте, так и работать с данными, которые сохраняют GPS способные к автономной работе в собственной памяти. Версия для КПК так и не научилась загружать в GPS маршрутные точки, но появилась отдельная программа G7ToCE, которая прекрасно справляется с этой задачей.

Заключение

Идеального устройства на все случаи жизни, видимо, не существует. Если в основном предполагается использовать GPS приемник с ноутбуком, установленным в машине или на яхте, то, хотя потенциально можно использовать любой из вышеупомянутых, мне представляется, что наиболее интересны приемники на базе CF карт. Кабель антенны достаточно длинный, его легко проложить, система работает весьма устойчиво. Подключение автономных приемников, соединяемых с компьютером через последовательный порт, оказалось не очень удачным, в случае, если у вас современный компьютер, который не имеет последовательного порта и приходится использовать переходник USB COM. В случае наличия помех у меня система полностью зависала, и появлялся синий экран смерти. Вероятно, тут свою роль сыграло программное обеспечение, потому что КПК при той же длине кабеля работал с приемником устойчиво.

Если у вас на яхте установлен стационарный компьютер, то, возможно, оптимальным будет приемник, подключаемый через USB. За системы на базе CF карт говорит возможность использовать их с КПК для постоянной навигации в пеших походах. Здесь, правда, надо отметить, что не все эти экраны КПК хорошо видны при солнечном свете, да и зарядить или взять в запас литиевые батареи сложнее, чем Ni-MH. Однако мой опыт показывает, что в этом случае более надежной является автономная система, которая периодически подключается к КПК. В КПК загружается пройденный путь, далее на карте прокладывается маршрут, и маршрутные точки отправляются с КПК в приемник. Эту процедуру можно делать в палатке, где солнечный свет уже не мешает.