В наши дни трудно выделить сферу практической деятельности человека, которую не затрагивали бы навигационные технологии. Традиционные карты уже не способны удовлетворять существующие потребности: как отметил глава Федерального агентства геодезии и картографии А.В. Бородко в своем интервью “Российской Газете”, “… карты, которые мы сегодня имеем, не отображают современное состояние местности примерно на 70%. На них отображается информация 10-15 летней давности”. Поэтому сегодня задачи определения текущих координат решают, в основном, спутниковые навигационные системы. На начало 2009 года самой развитой глобальной системой навигации является американская GPS (Global Positioning System).
Одного взгляда на карту бескрайних просторов России достаточно, чтобы понять жизненную важность ускоренного развития собственной независимой системы навигации – ГЛОНАСС. Министр транспорта Игорь Левитин заявил, что весь транспорт России будет переведен под контроль глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС к 2010 году.
В этом обзоре мы остановимся на персональных навигационных устройствах с помощью которых по радиосигналам спутников можно определить текущие координаты объекта с погрешностью от единиц до десятка метров. Этого вполне достаточно для обеспечения личных потребностей.
Система GPS навигации
Запуск первого американского навигационного спутника системы NAVSTAR был произведен в 1978 г. Содержание навигационной системы NAVSTAR обходится примерно в $400 000 000 в год, но она многократно окупается в народном хозяйстве США, не говоря уже об ее эффективности для военно-промышленного комплекса. Российская система ГЛОНАСС начала формироваться с 1982 г. и все еще находится в стадии комплектации спутниками.
При включении GPS приемник должен определить, в какой части земного шара он находится, какое текущее время и какие спутники доступны. Эту информацию, называемую альманахом, передают все спутники GPS системы, что позволяет грубо вычислять положение приемников. Время жизни альманаха составляет 2-3 месяца. Эфемериды содержат более точные данные о местоположении каждого спутника в отдельности. Время жизни эфемериды составляет 4-6 часов.
От наличия этих данных зависит время инициализации приемника. Дополнительные ошибки в определении координат GPS приемника вносят разнообразные факторы, а именно: плотная городская застройка, рельеф местности, погодные явления, плотные кроны деревьев, бытовые радиоприборы, кузов автомобиля и даже человеческое тело, если ваш GPS висит на поясе. Главное правило – спутники (минимум 4) должны быть в зоне прямой видимости. В этом случае точность будет максимальная. Приемники на новых чипсетах SIRF StarIII (2006), SiRFatlas (2008) и SiRFprima (2008) способны пристойно работать даже вот в таких экстремальных условиях перекрытия и переотражения сигналов:
В момент запуска GPS приемника происходит поиск спутников, запись альманаха и эфемерид. В этом режиме потребление энергии приемником резко возрастает, что приводит к значительному сокращению времени работы аккумулятора без подзарядки. Проблему решает новая технология AGPS (Assisted GPS), в которой сотовый оператор помогает приемнику в определении координат. Встроенный, например, в коммуникатор, GPS-модуль получает данные от спутников и, не обрабатывая (не расходуя энергию аккумулятора), посылает их на сервер сотового оператора. Сервер анализирует полученные данные и посылает готовые координаты на телефон.
GARMIN International – яркий след в развитии GPS-технологий
Согласно данным Canalysза 2008 г., около 80% мировых продаж индивидуальных навигаторов приходится на три компании: Garmin (33.7%), TomTom (29.4%) и MiO Technology (18.3%), известная также как Mio. Остальную часть рынка делят множество других компаний, менее известных, или подразделений таких гигантов, как Sony.
Таким образом, сегодня мировым лидером в области разработки, производства и продажи навигационного оборудования является Garmin. Компания была образована в 1989 г., а уже в 1991-м первые портативные GPS-навигаторы Garmin использовались силами Коалиции во время военных действий в Персидском заливе.
Garmin оставила яркий след в развитии технологии GPS, применяя в своих навигаторах инновационные решения, не используемые другими производителями. Кроме того, для потребителей, помимо высокого качества продукции, немаловажна и хорошо организованная Garmin техническая поддержка. Следует отметить, что Garmin – единственный производитель GPS-навигаторов, который в случае гарантийной поломки не заморачивает пользователя длительным ремонтом, а просто меняет сломанный GPS-навигатор на новый! Кроме того, Garmin - единственная компания, представившая для российского региона топографические карты. Как и маршрутизируемые карты серии "Дороги России", они постоянно обновляются и дополняются.
Спектр продукции Garmin необъятен, поэтому ниже остановимся только на нескольких инновационных достижениях этой фирмы, которые интересны индивидуальному потребителю.
Garmin 12XL GPS
В марте 1996 г. президент США Билл Клинтон издал директиву, которая определяла GPS как систему двойного назначения – военного и гражданского. А уже в январе 1997 г. Garmin выпустила первый 12 канальный приемникGarmin 12XL GPS. Затем на его основе был разработан популярный GPS 12, прослуживший в различных версиях много лет. Оба приемника являются гражданской адаптацией армейских навигаторов. Хотя выпуск и поддержка фирмой GPS 12 прекращены, но их все еще можно купить.
Прочный, водонепроницаемый корпус приемника GPS 12 имел надежную конструкцию военного исполнения, а хорошо продуманная клавиатура позволяла работать одной рукой. В памятиGPS 12 можно было хранить 500 путевых точек для 20 маршрутов (Track Log – торговый знак Garmin). Погрешность позиционирования составляла около 15 м в режиме GPS и 1-5 м в режиме DGPS (режим дифференциальных поправок). Присутствовала возможность подсоединения к ПК.
Также здесь применили разработанную Garmin функцию TracBack (торговый знак Garmin), с помощью которой можно быстро возвратиться в исходную точку пройденного маршрута. Сегодня без функции TracBack представить себе персональный навигатор невозможно. В режиме Autolocate (торговый знак Garmin) требовалось приблизительно 5 минут для отождествления и ввода приемника в рабочий режим. В режиме «холодного старта» – 45 секунд и «теплого старта» – 15 секунд.
Приемник можно было держать при себе в рабочем состоянии днем и ночью и в любую погоду при температуре окружающей среды от -12 до + 70 С. 4 литиевые батарейки АА позволяли работать до 24 часов. Габариты приемника были 14,6 х 5,1 х 3,4 см при весе 269 г. с батарейками. Армейский стандарт ударопрочности в 6g стал де-факто стандартом для последующих GPS-приемников всех фирм.
Нововведения, отличные технические характеристики и большие возможности с которыми стартовал GPS 12 стали характерной чертой последующих линеек Garmin.
Garmin 12XL и Garmin 12
eTrex. Одной из наиболее популярных серий индивидуальных GPS-приемников у Garmin является eTrex. Первый 12 канальный "eTrex Yellow" был выпущен в 1998 г. и сразу же стал сенсацией на рынке. Отвечающий стандарту герметичности IPX7 и способный работать 17 часов на двух батарейках АА, весил он всего 150 г, а с его 5 кнопками было удобно работать одной рукой. Недостатком прибора являлось отсутствие топографических карт или планов городов. Правда, можно было ввести 20 маршрутов и до 500 путевых точек с помощью компьютера. Также присутствовала полезная функция TrackBack, при этом емкость Tracklog составляла 10000 точек и 10 маршрутов. Экран пока еще оставался черно-белым.
Garmin eTrex
Обновленная модель с приставкой “H” поддерживает как GPS, так и развертываемую сегодня европейскую навигационную систему Galileo. Кроме того, эта младшая модель работает с системой спутников и наземных станций WAAS(США)/EGNOS(Европа), корректирующей GPS-сигнал, что позволяет достичь ошибки позиционирования менее 3 метров. Правда, европейская EGNOS пока еще не функционирует в полном объеме, да и доступна только тем российским пользователям, которые находятся западнее линии Архангельск—Астрахань. Далее на восток высота над горизонтом спутников становится меньше 20 градусов, что делает сервис сильно неустойчивым. Поэтому, пока нам остаются стандартные 3-5 метров точности позиционирования DGPS (дифференциальной GPS).
Другие продвинутые модели этой серии Summit, Venture, Legend и Vista оборудованы цветными экранами и имеют такие дополнительные функции как высотомер, цифровой компас, карты городов и дорог.
eTrex Legend Hcx уже имеет дополнительную память 8 мегабайт, которая позволяет вводить картографические данные, а также карты областей России с компакт-дисков MapSource. Также у данной модели присутствуют USB-порт и такие функции, как определение текущей скорости, средней скорости, времени восхода и заката Солнца, максимальной скорости, пройденного пути и таймер продолжительности путешествия.
Кроме 12 параллельных каналов GPS-приемник имеет возможность приема дифференциальных поправок, что улучшает погрешность в координатах до 3-5 метров. В режиме Autolocate (ничего не известно) для определения координат требуется приблизительно 2 минуты. В режиме «холодного старта» – 45 секунд и «теплого старта» – 15 секунд.
Mobile XT - для смартфонов и коммуникаторов на платформе Windows Mobile, компания выпустила программный пакет Mobile XT, который позволял использовать картографию Garmin даже на мобильнике. Естественно, у вас должен быть GPS-приёмник, встроенный или внешний. Таким образом, поклонники навороченных смартфонов избавились от муки выбора, что лучше - взять навигатор Garmin или смартфон со встроенной навигацией?
Forerunner 201. В августе 2001 г. Garmin получила патент на торговую марку Forerunner, а затем на ForeTrex. В 2004 г. был выпущен Forerunner 201 – первый GPS навигатор с креплением на запястье подобно наручным часам для бегунов. Вскоре появился и наручный GPS-навигатор для путешественников ForeTrex 201. Обе модели обладали 12-канальными GPS-приемниками, питались от батареек, и обе стали "родоначальниками" целой серии устройств.
Уже в следующей версии – Forerunner 101 – была включена функция Virtual Partner (виртуальный партнер) для помощи в достижении требуемых спортивных результатов. После ввода расстояния и времени или скорости, которые требовалось поддерживать во время тренировки, на экране появлялся маленький человечек, бегущий рядом с пользователем – "виртуальный партнер". Он отображал темп перемещения: если пользователь находился впереди, значит, он двигался быстрее нормы, а если сзади – "сачковал". Информация и данные предыдущих тренировок могли храниться в памяти Forerunner 101 два года и их можно было просматривать по дням, неделям и месяцам.
Forerunner 201
В 2003 году Garmin основала две серии портативных навигаторов: Geko и iQue.
Geko. Экстра-бюджетная серия ручных 12 канальных GPS-приемников, высотой до 10 см и весом 88 г с батарейками.
iQue. Приемники этой серии стали первыми GPS, которые не требовали ПК для дозагрузки карт. Этот тип устройств получил название PDA-GPS. GPS интегрировался в PDA (Personal digital assistant), работающие на Palm OS 5 или Windows Mobile 2003 SE. В 2008 г. линейка снята с производства.
Был в линейке компании Garmin и мобильный телефон NavTalk, один из первых телефонов с поддержкой GPS. Он позволял передавать GPS-координаты через SMS буквально нажатием одной кнопки, что безусловно, было востребовано любителями активного отдыха, которые могли находясь на природе (там, где ловит сотовая связь) вместо того, чтобы долго и нудно объяснять, где ты находишься, просто скинуть SMS-кой свои координаты, чтобы на экране собеседника тут же отразилось их место на карте. Правда, в то время аппарат Garmin не выдержал конкуренции с гигантами сотовой индустрии и его пришлось снять с производства. Но долго ещё покупатели требовали это устройство в магазинах и у официальных дилеров Garmin.
GPSMAP 60C и GPSMAP 60CS. Garmin первой оснастила мобильные GPS-навигаторы цветными TFT-дисплеями, дающими яркую картинку при любом освещении (240 x 160 пикселей, 256 цветов). Новые 12 канальные приемники с поддержкой последовательного и USB интерфейса были представлены в конце 2003 г. Им на смену пришли модифицированные GPSMAP 60CX и GPSMAP 60CSX в которых используется высокочувствительный чип SiRF III.
GPSMAP 60CSX, кроме того, имеет функции электронного компаса и барометрический высотомер, что позволяет GPSMAP 60CSX определять высоту над уровнем моря, не только учитывая данные GPS, но и по атмосферному давлению. Погрешность по высоте достигает 3 метров. Есть возможность просматривать график высоты (по времени и по пройденному расстоянию) и давления. Электронный (магнитный) компас позволяет ориентироваться по сторонам света без использования возможностей GPS даже в неподвижном состоянии и при отсутствии видимости спутников.
GPS-навигаторы серий GPSMAP60 и Forerunner иногда используют парашютисты, когда совершают прыжки в тяжёлых условиях, например, в тумане, прыгая, как они выражаются «в молоко». Не видя землю под ногами, они могут по навигатору определить, в какую сторону их сносит и скорректировать свою траекторию, чтобы, извините опять же за их выражение, «не сесть попой на ёлку». :)
Для рыбаков компания Garmin предоставляла уникальный плавучий GPS-навигатор GPSMAP76. Подразумевая, что при ловле рыбы руки могут быть скользкими, и навигатор может запросто выскользнуть из рук, разработчики позаботились о том, чтобы он не пошёл камнем ко дну, а держался на поверхности воды, покачиваясь на волнах.
У приемников есть функция автоматической прокладки маршрута. Автороутинг возможен как по встроенной в прибор базовой карте, так и по загружаемым с CD-диска. В комплект стандартной поставке входит карточка microSD с 64 Mb. Точность позиционирования достигает 3 метров. У GPSMAP 60C и GPSMAP 60CS емкость TracLog составляет 10000 опорных пунктов. Двух батареек АА хватает примерно на 30 часов в экономичном режиме.
Серии автонавигаторов Garmin StreetPilot и Nuvi
Начало выпуска серии StreetPilot приходится на конец 2005 г., в нее вошли около двух десятков моделей. StreetPilot – исторически первый GPS навигатор Garmin, разработанный специально для использования в автомобиле. Бюджетные GPS-приемники имеют 12 каналов, большой полутоновой дисплей с высоким разрешением, шесть батареек типа АА для непрерывной работы в течении 16 часов и дополнительный адаптер для подключения прибора к прикуривателю автомобиля. Время захвата рабочего созвездия спутников стандартное для ранних моделей: 5 мин для AutoLocate, 45 секунд в случае «холодного старта» и 15 секунд для «теплого старта».
Более современная серия Nuvi берет начало с конца 2006 г. и насчитывает четыре десятка образцов в ценовом диапазоне $200-700, среди которых есть модели с широким экраном. Новые Nuvi имеют функцию произнесения названия улиц, интеграцию с телефоном через Bluetooth и т.д. Для модных женщин существует ограниченная серия навигаторов, украшенных стразами.
Garmin Nuvi 660
В начале 2009 г. Garmin анонсировала новый автонавигатор Nuvi 885T. Он поддерживает голосовые команды, автоматически обновляет информацию о пробках на маршруте, предоставляет четкие навигационные подсказки, включая дорожные знаки, помощь в выборе полосы движения и развязок («lane assist»), а также детализирует предстоящие маневры.
Используя «Garmin Connect Photos» можно назначать выбранные изображения для сохраненных точек, что помогает выбирать из миллионов фотографий нужную с привязкой к географическим координатам от Google Panoramio. Устройство оборудовано сенсорным экраном с диагональю 4,3 дюйма и разрешением 480 х 272 пикселя, Bluetooth, FM, mp3-плеером и возможностью просмотра фотографий.
Для байкеров существуют специальные навигаторы StreetPilot 2610, Zumo 550 и Zumo 660. Экран Zumo 660 такой же, как и у Nuvi 885T.
Сотрудничество с другими производителями
Garmin подписала договор о сотрудничестве с известной японской фирмой Kenwood. Его темой стало объединение усилий по оснащению автомобилей медийными устройствами с интегрированными GPS-приемниками.
Kenwood работает в области автомобильной электроники, коммуникационного оборудования и домашней электроники. Компания имеет 11 представительств в Японии и 25 в других странах. Новые мультимедийные системы Kenwood с сенсорным экраном Garmin оборудовала навигационной системой с картами Северной Америки и Европы.
Альянс Garmin-ASUS. В феврале 2008 г Garmin объявила о намерении выйти на рынок мобильных устройств. Первым аппаратом должен быть стать Nuvifone – устройство, сочетающее в себе возможности смартфона и навигатора. В начале февраля 2009 г Garmin и ASUSTeK Computer объявили о создании "стратегического альянса, в рамках которого весь предыдущий опыт компаний в области навигационных систем и мобильной телефонии будет направлен на разработку, производство и распространение мобильных телефонов с улучшенной навигационной составляющей". Оригинальная модель Garmin Nuvifone была переименована в Garmin-Asus Nuvifone G60 и вместе со смартфоном-навигатором Nuvifone M20 на платформе Windows Mobile 6.1 анонсирована на Mobile World Congress 2009 в Барселоне. Новая PDA линейка Garmin-Asus является значительным шагом вперед в области развития технологии location based service (LBS). Именно технология LBS, по словам самих разработчиков, является основной составляющей линейки Garmin-Asus Nuvifone, задача которых дать владельцу смартфона точный ответ на вопросы: "Где я?", "Куда я направляюсь?" и "Как попасть домой?"
Garmin-Asus Nüvifone G20
Перспективы
С развитием технологий GPS и AGPS растет число мобильных сервисов, основанных на позиционировании. Сегодня заметно увеличился спектр социальных услуг для владельцев мобильных устройств, которые позволяют определить, в том числе, где в данный момент находятся ваши друзья, коллеги, родные. Навигация становится повседневным явлением.
Благодаря быстрому развитию мобильной техники, аналитики предрекают, что в ближайшее время портативные навигационные устройства исчезнут как класс – вернее, окончательно интегрируются с мобильными телефонами. Альянс Garmin-Asus – прямое подтверждение тому.
Материалы для статьи «История развития GPS навигации ГЛОНАСС реалии и перспективы Global Positioning System» взяты из открытых источников: 
