Automobilinė GPS navigacija yra skirta padėti lengvųjų automobilių vairuotojams nustatyti savo buvimo vietą, sekti maršrutą ir gauti navigacinę informaciją, kuri padeda pasiekti norimą tikslą automobiliu. Ši technologija yra plačiai naudojama šiandieniniuose automobiliuose ir yra pasiekusi didžiulį populiarumą dėl jos naudingų funkcijų.
GPS navigacijos funkcijos ir privalumai
Automobilinės GPS navigacijos sistemos pasižymi šiomis pagrindinėmis funkcijomis:
- Buvimo vietos nustatymas: GPS prietaisai naudoja palydovus, kad nustatytų jūsų buvimo vietą su aukštu tikslumu.
- Maršruto planavimas: Automobilinės GPS navigacijos sistemos gali apskaičiuoti trumpiausią arba greičiausią maršrutą iki jūsų paskirties vietos.
- Balsiniai nurodymai: Dauguma GPS navigacijos sistemų gali suteikti balsinius nurodymus, kurie informuoja vairuotoją, kada ir kur reikia pasukti, sustoti ar keisti juostą.
- Eismo informacija: Kai kurios automobilinės GPS navigacijos gali pateikti informaciją apie eismo sąlygas realiu laiku.
- Atnaujinimai: Navigacijos sistemos gali būti atnaujinamos naujausiais žemėlapiais ir informacija apie objektus.
Programa Smartphone Link
išmaniesiems telefonams, susiejus Bluetooth
ryšiu, leidžia matyti eismo informaciją (įskaitant Baltijos šalis), realiojo laiko apytikslę laisvų parkavimo vietų miestų centruose informaciją ir kainas.
Multimedijos sistemos automobiliuose
Automobilinė GPS navigacija naudojama ir kaip atskiras prietaisas, kurį galima pritvirtinti prie priekinio automobilio stiklo arba prietaisų skydelio. Tačiau šiuolaikiniuose automobiliuose vis dažniau integruojami centriniai įrenginiai
, kurie sujungia garso, vaizdo ir navigacijos funkcijas. Tai šiuolaikinio automobilio valdymo ir pramogų centras. Multimedijos sistemos turi jutiklinius ekranus ir palaiko Android Auto
bei Apple CarPlay
funkcijas. Šie privalumai suteikia patogų būdą valdyti muziką, skambučius, žemėlapius ir kitas automobilio funkcijas, užtikrindami komfortą, technologijas ir garso kokybę viename įrenginyje.
Multimedijos ir paprastų grotuvų skirtumai
Paprastas grotuvas dažniausiai atkuria tik garsą, o multimedija turi ekraną ir leidžia naudotis navigacija, Bluetooth
, Android Auto
, Apple CarPlay
ir kitomis funkcijomis.
Multimedijos pritaikomumas ir savybės
Daugeliui automobilių galima pritaikyti tiek universalias, tiek specialiai konkrečiam modeliui skirtas multimedijas. Beveik visos šiuolaikinės multimedijos palaiko Android Auto
ir Apple CarPlay
sistemas - laidiniu arba belaidžiu būdu, kurių kainos prasideda nuo maždaug 250 EUR. Daugelis multimedijų turi specialų įėjimą kamerai. Be muzikos ir navigacijos, jos dažnai turi:
Bluetooth
skambučiams ir muzikai;- USB/SD kortelės įėjimus;
- FM/DAB radiją;
- Ekrano veidrodinimą (
Screen Mirroring
); - Automobilio duomenų rodymą.
Montavimas
Multimedijos montavimas dažniausiai trunka 1-3 valandas, priklausomai nuo automobilio modelio ir papildomų funkcijų (pvz., kamerų, stiprintuvų, DAB antenos jungimo). Profesionalus montavimas užtikrina, kad viskas veiktų stabiliai.
Kas yra GPS?
GPS (Global Positioning System) - tai Globalinio Pozicijavimo Sistema. Tai didelio tikslumo palydovinė radionavigacinė sistema, suteikianti informaciją apie objektų padėtį erdvėje (3D), jų judėjimo greitį, kryptį ir įveiktą atstumą, atstumus iki pasirinktų taškų, apie tikslų vietos laiką duotu momentu, geografinius duotos vietovės saulėtekio/saulėlydžio laikus, mėnulio fazes.
GPS sistemos sandara ir istorija
GPS sistemoje naudojami 24 palydovai, priklausantys JAV palydovinės navigacijos sistemai NAVSTAR
(Navigation Satellite Time and Ranging). Pirmasis GPS palydovas buvo paleistas 1978 m., o visa 24 palydovų sistema pradėjo veikti 1994 metais. GPS palydovai skrieja 6 orbitinėmis trajektorijomis (po 4 kiekvienoje).
GPS imtuvai
GPS imtuvai - tai prietaisai, priimantys signalus iš GPS palydovų. GPS imtuvus naudoja vartotojai, esantys žemės paviršiuje ir aviacijai tinkamame atmosferos sluoksnyje, savo buvimo koordinatėms nustatyti. Informacija (grafinė ir tekstinė) yra išvedama vartotojui į ekraną. Normaliam darbui GPS imtuvas turi matyti
bent 3 palydovus. Automobiliniuose GPS navigacijos aparatuose būna ne mažiau 12 GPS imtuvų kanalų. Atviroje Lietuvos teritorijoje, pavyzdžiui, portatyviniai aparatai su SIRF-III mato
iki 20 palydovų (naujausi imtuvai mato
iki 30 palydovų).
GPS sistema su papildoma įranga pritaikoma navigacijoje - apskaičiuojamas maršrutas tarp pasirinktų taškų, rodomas objekto judėjimas detaliame žemėlapyje, grafinio kelvedžio nurodymai, kaip įveikti artėjančias kryžkeles, sankryžas ar posūkius, o nukrypus - kaip vėl sugrįžti į maršrutą. GPS navigacija masiškai taikoma transporto, turizmo ir kitose srityse.
GPS tikslumas ir jo pagerinimo metodai
Šiuo metu GPS imtuvo vietos nustatymo tikslumas gali siekti nuo 100 metrų iki 1 cm. Tai priklauso nuo naudojamo imtuvo sudėtingumo, naudojamų matavimo ir apskaičiavimo priemonių bei metodų. Civilinės paskirties arba buitiniais GPS imtuvais nustatomų koordinačių paklaida siekia apie 3-5 m.
Selektyvus priėjimas (SA)
Anksčiau GPS tikslumas būdavo tyčia sumažinamas iki maždaug 100 metrų atstumui ir 5 km/h greičiui, įvedant pseudoatsitiktines paklaidas į signalo transliavimą (tyčia - selektyvus priėjimas, SA - Selective Availability).
Diferencialinis GPS (DGPS)
Kur reikia didelio tikslumo, prie GPS imtuvo naudojamas papildomas diferencialinis GPS imtuvas (Differential GPS, DGPS). DGPS imtuvas koordinačių tikslumą gerina antžeminės stoties pagalba. Antžeminė stotis, priėmusi palydovo signalą, apskaičiuoja jo paklaidą ir kitu radijo dažniu siunčia patikslintą
signalą DGPS imtuvui. Priklausomai nuo DGPS tipo ir naudojamų metodų, vietos koordinačių nustatymo paklaida gali būti sumažinama iki mažiau nei 1 cm, o judėjimo greičio paklaida - mažiau nei 0,15 km/h.
DGPS korekcijos yra perduodamos vartotojui radijo bangomis. Tam naudojami daugybė įvairiausių tipų radijo siųstuvų: žemų dažnių radionavigaciniai švyturiai, komercinės FM stotys, VHF/UHF/SHF komerciniai siųstuvai, geostacionariniai palydovai. Daugelio jų eksploatacija finansuojama vyriausybinių JAV agentūrų.
Diferencialinių švyturių radijo signalai turi ribotą sklidimo nuotolį. Kaip ir visos radijo bangos, jos sklinda tiesia linija ir gali būti užstojamos horizonto ar kalnų. Gali turėti įtakos ir didelis trukdymų lygis toje vietovėje. Pavyzdžiui, JAV pakrantės apsaugos radijo navigacinių švyturių veikimo nuotolis, priklausomai nuo jų galingumo, siekia 150-300 km. Jei esate už šios patikimo priėmimo zonos ar turite didelį vietinių trukdymų lygį, pavyzdžiui, nuo aukštos įtampos perdavimo linijų, jūsų DGPS imtuvas korekcinių švyturių signalų nebepriiminės. Jei DGPS signalai priiminėjami iš vietinės komercinės FM stoties, priėmimo zona paprastai tesiekia tik 60-80 km, bet priklausomai nuo vietinio reljefo ji gali sumažėti dar daugiau.
WAAS sistema
WAAS (Wide Area Augmentation System) - tai sistema, kuomet korekcijos signalą, surinktą iš antžeminių stočių, perduoda specialus geostacionarinėje orbitoje esantis palydovas. Kadangi duomenims perduoti naudojamas tų pačių parametrų signalas, kaip ir GPS palydovų, vartotojui jokių papildomų įrenginių nebereikia, užtenka tik turėti GPS imtuvą su šia funkcija. Šiuo metu WAAS veikia tik Šiaurės Amerikoje. GPS su WAAS sistema paklaida - mažesnė nei 3 metrai. Kituose regionuose kuriamos panašios sistemos.
GPS imtuvų veikimą veikiantys veiksniai
Aplinkos įtaka
Signalo priėmimo sąlygas gali gadinti ir atmosfera, ir aukšti objektai šalia imtuvo (kalnai, tankus miškas, pastatai, tuneliai ir kt.). Kai erdvėje tarp imtuvo ir GPS palydovo lyja ar sninga, tai neturi juntamos įtakos priimamam GPS signalui. Lietus, šlapdriba ir sniegas paprastai neturi juntamos įtakos priimamam GPS signalui, rimčiau tai gali pasireikšti tik atliekant precizinius geodezinius - kartografinius matavimus.
Elektromagnetiniai trukdžiai
GPS imtuvams kenkia žaibai. Pats didžiausias poveikis būna tada, kai žaibo iškrova įvyksta visai greta, tuomet galimas net visiškas GPS imtuvo sugadinimas. Fiksuotų (stacionariai įrengtų, pvz., laivuose) imtuvų apsaugai labai rekomenduotina įrengti gerus žaibų iškroviklius. Kitas poveikis pasireiškia dideliais žaibų sukeliamų elektromagnetinių bangų trukdymais, kurie gali labai apsunkinti DGPS signalų priėmimą. Šių trukdymų sumažinimui naudojamos specialios mažatriukšmės magnetinės kilpos
tipo priėmimo antenos. Stiprūs magnetiniai laukai, atsirandantys dėl elektros tinklo dažnio (50 Hz), neturi pastebimos įtakos GPS priėmimui. Neigiamą įtaką paprastai sukelia tik elektromagnetinių laukų energija, generuojama kompiuterių ir kitų šaltinių. Ypač tai pasireiškia priiminėjant korekcinius DGPS signalus.
Jonosferos ir saulės aktyvumo įtaka
Yra du pagrindiniai faktoriai, kurie blogina DGPS imtuvų tikslumą, vartotojui tolstant nuo korekcinius signalus siunčiančios stoties. Jie iššaukiami jonosferos nevientisumų ir trumpalaikių iškraipymų
, atsirandančių dėl saulės įtakos. Saulės ir jos dėmių aktyvumas keičiasi periodiškai 11 metų ciklu. Mažiausio aktyvumo metu (pvz., 1996 metai) mažiausiai pasireiškia trumpalaikiai jonosferos iškraipymai
arba sujaukimai
, tad ir šio proceso sukeliamos DGPS paklaidos yra mažiausios. Ir priešingai - didžiausio saulės aktyvumo metais DGPS paklaida išauga, kuri be to didėja proporcingai atstumui nuo korekcinius signalus siunčiančios stoties. Tada paklaidos dydis gali siekti iki 1 m kiekvienam 100 km atstumo nuo DGPS signalų šaltinio.
GPS koordinačių nustatymas: 2D ir 3D
GPS imtuvai nustato tiek dviejų (2D), tiek ir trijų (3D) dimensijų koordinates. Tam, kad nustatyti 3D koordinates erdvėje (ilgumą, platumą ir aukštį virš jūros lygio) reikia priimti signalus mažiausiai iš keturių skirtingų palydovų vienu metu. Tais atvejais, kai imtuvas apskaičiuoja tik 2D koordinates (tik ilgumą ir platumą), vartotojas turi pats įvesti į imtuvą savo esamą aukštį virš jūros lygio. Jeigu dėl kažkokių priežasčių šis parametras bus įvestas neteisingai, o nustatomos yra tik 2D koordinatės - vietovės nustatymo rezultatai bus ne visai tikslūs. 2D koordinačių nustatymo paklaida paprastai maždaug 2-5 kartus viršija vertikalios dedamosios (t.y. aukščio) paklaidą.
Palydovui išėjus iš rikiuotės, dalis GPS vartotojų gali tam tikrais laiko tarpais pajusti navigacijos sulėtėjimą ar net trumpalaikius jos nutrūkimus. Taip atsitinka dėl sutrikusios palydovų išsidėstymo simetrijos (geometrijos) ir sunkumų vienu metu priimti signalus iš daugelio arti horizonto esančių palydovų. Tai ypač gali pasijusti nustatant erdvines (3D) koordinates.
NMEA 0183 standartas
NMEA 0183 - tai signalų interfeiso standartas, nusakantis nuoseklios magistralės 4800 bodų elektrinių signalų parametrus - perdavimo protokolą, signalų trukmes, formatą, sakinių
struktūrą ir kodavimą. Kaip taisyklė, tik jūriniai GPS imtuvai pilnai atitinka NMEA 0183 Standartą. Jie palaiko pilną įjunk-ir-dirbk
(plug-and-play
) suderinamumą su kitais jūriniais prietaisais. NMEA 0183 standarto signalai yra elektriškai suderinami su EIA-422. Nemažai GPS imtuvų naudoja ir EIA-232 nuoseklų duomenų portą, taip siekiant didesnio suderinamumo su labai paplitusiu personalinių kompiuterių nuosekliu portu. Nors NMEA 0183 reikalauja tik 4800 bodų greičio duomenų srauto, daugelis GPS imtuvų šiandien užtikrina ir daug mažesnius bei didesnius prijungimo greičius, taip siekiant didesnio suderinamumo su kitais galimais (ne jūriniais) prietaisais. GPS imtuvai, savo specifikacijų sąraše pabrėžiantys NMEA suderinamumą, paprastai turi mintyje savo galimybę perduoti signalus išoriniams prietaisams NMEA sakiniais
. Kai kurie populiariausi NMEA sakinių
formatai yra: GLL, GGA, GSV, VTG, ZDA.
GPS, kaip jis veikia? | IKT #12
tags: #masinu #navigacijos #televizoriai