Ликбез про систему GPS для вообще чайников.

[Трудовик]

О том, что полезно знать при использовании спутниковых навигаторов GPS (Global Positioning System), какие и для чего выбрать, и что они умеют.
Оглавление:

- Немного теории в полезном ее количестве
- Что надо настроить при покупке (датум и формат координат)
- Каким прибором пользоваться и какие функции в нем полезны


Как это работает? Из того, что надо знать.

Спутники с атомными часами на борту бороздят просторы вселенной вокруг Земли и отправляют сигнал с оооочень точным временем. Приняв сигнал от разных спутников, прибор у вас в руках видит разницу в полученном времени и понимает сколько времени сигнал от каждого спутника летел до него. Сигнал летел со скоростью света, значит легко посчитать расстояние до каждого спутника. Зная где спутники, можно и свое местоположение высчитать.
Ваш GPS-приемник умеет запоминать местоположение спутников и прогнозировать их орбиты на небольшой период (“альманах и эфемериды GPS” — слова для гугления тем, кто хочет узнать подробнее). Если у него есть возможность подключится к интернету, он просто скачает актуальное расписание полетов спутников (эта функция называется «A-GPS»). Это позволяет приемнику быстрее произвести расчеты.
Из этого следуют три вещи, полезные на практике:
GPS приемнику нужно открытое небо, чем больше тем лучше, чтобы принять сигнал. В пещере, в квартире он работать не будет, а в ущелье, в узком переулке будет глючить и показывать вас далеко от реального места.
Часы в GPS приемнике самые точные и даже точнее часов, которые вы синхронизировали по интернету. Надо только помнить еще о поясном времени, которое любят менять указами земных правителей..
После длительного периода неиспользования либо при перемещении на несколько тысяч км и более, ваш прибор, в отсутствие интернета, может долго (до нескольких минут) “не ловить” спутники и не показывать вам ваше местоположение.
Что надо настроить (проверить в настройках сразу после покупки).

Датум

Вспомним, что я писал в самой первой статье про форму Земли. Её форма неправильная и похожа на картошку.
Вот картошка. Да, еда снова приходит к нам на помощь!

Описать такую форму математически очень сложно, поэтому все используют элипсоид.

Представим, что картошка и яйцо — бестелесные голограммы. И попробуем разместить яйцо так, чтобы его поверхность максимально совпадала с поверхностью картошки. Получится не сразу. Сначала нам может показаться, что часть картошки точно совпадает с яйцом, но посмотрев с другой стороны, увидим, что там поверхность яйца сильно выше или ниже поверхности картошки. Сдвинув яйцо на ту сторону, совпадение исчезнет на той стороне, куда мы смотрели изначально. В общем у нас выйдет несколько вариантов “правильного” размещения яйца.
Так происходит у геодезистов и в жизни. Варианты размеров и размещения яйца (элипсоида т.е.) они называют датум.

Геодезисты страны “А” рассчитали зеленый датум, и счастливо живут с ним, но жителям страны “Б” обидно. На их территории расхождение сфероида и реальной поверхности слишком велико — ошибка GPS будет очень большой. И геодезисты страны “Б” придумывают свой желтый датум. Он не подходит для страны “А”, но а кого это в стране «Б» волнует?
Собственно пока речь шла о построении мостов у каждого в своей стране и забрасывания ядерных бомб в чужую (им точность большая не нужна, хоть километр туда-сюда), все было хорошо — все жили со своими датумами и не думали о каких-то других. Но тут пришел капитализм, и маркетинг всех помирил.
Военные США в 1980-е годы дали возможность пользоваться своей системой спутниковой навигации (GPS) всем на свете. Поскольку это была единственная система, которая и работала, и была доступной (советская система, предок современной российской ГЛОНАСС, гражданским потребителям открыта не была и предсказуемо умерла вместе с сокращением расходов уже России на оборону. Сейчас систему восстановили, но удобного, функционального и носимого прибора для людей так и не сделали), то появилось огромное количество GPS приемников для гражданских целей (для туристов, моряков, автомобильные и т.д.), которые использовали американский датум WGS 84.
Датум этот достаточно точен по всему миру, да и России повезло. Все современные карты привязаны к координатам в WGS 84. Главное, чтобы был в вашем приборе был установлен именно он. С вероятностью 99% он будет стоять по умолчанию в вашем GPS приемнике, но проверить стоит. Простые картографические приложения в телефоне, автомобильном навигаторе не имеют этой настройки (Мобильные приложения Яндекс карт, Гугл карт, MAPS.ME) — это защита от идиота. Будьте спокойны, внутри программы прошит именно этот общепринятый датум).
Как-то с двумя более сложными GPS, где датум можно настраивать, у меня приключилась такая история. Друзья прислали SMS с координатами своего лагеря. Я ввел координаты в свой прибор и пришел на место. Но я там не увидел никого. Я позвонил и попросил продиктовать координаты еще раз. Все было впорядке. По моему навигатору я был в нужном месте. Тогда мы начали кричать и так по голосу нашли друг-друга (пришлось пройти около 300 метров-такое было расхождение!). Заинтригованный, я взял в руки оба навигатора (свой и друзей), включил их и увидел, что они показывают разные координаты. Долго копаясь в настройках, я увидел, что в чужом навигаторе стоял какой-то итальянский датум. Когда я выставил там WGS 84, отображаемые координаты стали совпадать.
Итого: в GPS должен стоять датум WGS 84.

Формат координат

Когда вы попросите соседа продиктовать координаты какого-то места, первое что он спросит: “В каком формате?”
В одной из прошлых статей я подробно рассказывал о разных форматах координат.

Основных форматов три.

Это все координаты одного и того же места, записанные разным способом:
55°38’17.28″С 37°28’48.96″В — “градусы, минуты, секунды”
55°38.288’С 37°28.816’В — “градусы, минуты, доли минут”
55.638133°С 37.480267°В — “градусы, доли градусов”
Исторически первым был формат “градусы, минуты, секунды”
Пример записи: 55°38’17.28″С 37°28’48.96″В
Читается как: 55 градусов, 38 минут 17 целых 28 сотых секунд северной широты; 37 градусов 28 минут 48 целых 96 сотых секунд восточной долготы.
Чем удобен: получив координаты вашего местонахождения (используя GPS приемник или путем астрономических наблюдений) можно найти это место на карте с координатной сеткой. Случай, что вам это пригодится в современной реальной жизни, для дела, а не для тренировки и любопытства ради, крайне маловероятен. Если у кого они появятся, пишите, пожалуйста, в комментарии.
Формат “градусы, минуты, доли минут”

Пример записи: 55°38.288’С 37°28.816’В
Читается как: 55 градусов, 38 минут 288 сотых секунд северной широты; 37 градусов 28 минут 816 сотых секунд восточной долготы.
Чем удобен: ничем. Не знаю и не понимаю, чем удобен и полезен этот формат (кому это известно, пишите в комментарии. Принимаются аргументы о практическом удобстве, а не “так принято”). Тем не менее, он часто встречается.
Формат “градусы, доли градусов”

Пример записи: 55.638133°С 37.480267°В
Читается как: 55 точка 638133 северной широты; 37 точка 480267 восточной долготы
Чем удобен: Во-первых в современном компьютерном мире этот формат более пригоден для печати на клавиатуре или в SMS (или попробуйте найти все эти обозначения градусов, минут и секунд на клавиатуре и в телефоне — долго!); во-вторых его проще диктовать, например, по рации. (вспомните историю с двумя навигаторами, описанную выше, мне там писали SMS и диктовали по телефону координаты);в-третьих, при том же количестве знаков этот формат точнее.
Мало того, в современном цифровом мире не только всё выражают в виде десятичной дроби, но и при записи координат часто уходят от частей света. Условно обозначая положительными значениями широты северное полушарие, а отрицательными — южное, а для долготы, соответственно, положительные значения у восточной долготы, а у западной — отрицательные.
Например координаты столицы Кубы: 23.135435, -82.412522
Именно в этом виде пользователи чаще всего увидят координаты во всяком совсем пользовательском софте (Яндекс-карты, Гугл-карты, MAPS.ME и т.д.).
Этот тот случай, когда стандартизация облегчает жизнь. Ставь формат «градусы, доли градусов» и мир станет лучше 🙂


Каким прибором пользоваться?

Сама система GPS предоставляет вам совсем немного информации — географические координаты, высоту над уровнем моря и точное время. Все остальные функции зависят от той конкретной железки, которую вы сможете держать в руках.+

Разделим приборы с GPS модулем, подходящие для туристов, на две категории:
смартфоны — для приключений с небольшим удалением от цивилизации.
туристические навигаторы Garmin (фирма Magelan выпускает стрёмную хрень, и в РФ их сложно найти). Для продолжительных автономных категорийных походов.
У того и другого типа устройств может быть или не быть два дополнительных модуля: электромагнитный компас и барометр.
Электромагнитный компас — удобная штука. Это тот самый обычный компас, встроенный в детище XX века. Обычный приёмник GPS может вам сразу рассчитать расстояние до выбранной вами точки, но направление не покажет — он пока не знает, куда вы смотрите. Придется пройти несколько шагов, чтобы устройство поняло, что ваше местоположение изменилось, вывести от этого, куда вы идете, и нарисовать стрелочку в том направлении, куда вы хотите попасть. А если в приборе есть электромагнитный компас, то он сразу понимает, куда вы смотрите, и сразу сориентирует вас в пространстве. В теории должен жрать батарейку, на практике я не замечал этого, всегда хожу с включенным и не парюсь.

Барометр — возможно, сидя на одном месте или при путешествии по морю, вы научитесь с помощью него предсказывать погоду, но у меня с тем барометром, что в моей GPS, этого не выходит, да и не для этого он там стоит. А вот для чего. Система GPS часто дает ошибку по высоте. Ваш записанный трек будет очень прыгать вверх и вниз. Если в устройстве установлен барометр, то система учитывает и его данные. Давление меняется медленно, и система понимает, что если по данным спутников вы внезапно подпрыгнули на 50 метров (в горах за время привала такое может быть по мнению прибора), а по данным барометра поднялись на 1 метр, то скорее всего спутники врут. В итоге ваш записанный высотный график будет более плавным и больше соответствовать действительности.

взято отсюда

(полезно и весь сайт почитать, и хотя, некоторые утверждения спорны, в целом - полезная инфа преобладает...)