Что можно определить с помощью gps

Что можно определить с помощью gps

Что такое GPS

Эти специальные навигационные сателлиты на солнечных батареях двигаются вокруг планеты по круговой орбите высотой около 20 км. Время полного оборота составляет чуть менее 12 часов, таким образом, за одни сутки навигационный спутник совершает два полных оборота вокруг планеты. Траектории движения рассчитаны с тем, чтобы в любом месте и в с любое время на Земле были видны минимум четыре GPS-сателлита.

Задача GPS-навигатора – найти минимум четыре ближайших навигационных сателлита, определить дистанцию до каждого, обработать данные и на основании полученных результатов определить собственные координаты. Вся система основана на не сложном математическом методе трилатерации.

Принцип двухмерной трилатерации

Гипотетический пример. Представьте, что во время путешествия по широтам России, по какой-то причине вы полностью потерялись, нет никакой, даже незначительной подсказки о местоположении. Встретив сговорчивого местного жителя на вопрос «Где я?» вы получили ответ «170 км от Нижнего Новгорода». Эта важная информация не даст вам четкого понимания о местонахождении. Вы можете находиться в любой точке по окружности радиусом 170 км вокруг Новгорода.

Задав тот же вопрос еще кому-нибудь, вы получили ответ «в 150 км от Владимира». Это уже что-то. Если связать эту информацию с первой, то получаться два пересекающихся круга определенных радиусов. Ваше местоположение будет в одной из точек, полученных при пересечении окружностей.

Информация об удалении от третьего ориентира, что вы в 100 км от Иваново, позволит создать третью виртуальную окружность с помощью, которой можно исключить одну из точек, потому что третий круг будет пересекать оба предыдущих круга только в одной точке. Теперь можно точно определить, где вы находитесь – город Южа. Эта же методология действует в трехмерном пространстве, но вместо окружностей используются сферы.

Трехмерная трилатерация

Именно этот вариант взят в качестве основополагающего системы позиционирования. Отличие трехмерной трилатерация от двумерного варианта в плане теории не значительна, но ее сложнее визуализировать. Если воссоздать радиусы из предшествующих примеров, но распространяющиеся не в плоскости, а во всех курсах трехмерной системы. В результате, вместо окружностей получается ряд трехмерных сфер.

Можно «материализоваться» в абсолютно любой точке доступной поверхности немалой представляемой сферы радиусом 15 км (что соответствует расстоянию до определенного спутника «А»). Вместе с тем в силу имеющихся сведений вы осознаете, что ваше местоположение соответствует удалению от следующего определенного спутника «В» в 25 км, на поверхности виртуальной сферы соответствующего радиуса. Трехмерные окружности пересекут друг друга в идеальной окружности. Обладая сведениями о расположении третьего источника (третьего спутника), можно получить третье окружение, которое пересечет эту окружность в двух точках.

Определяющая четвертая точка будет расположена на поверхности Земли. Одна из предопределенных точек соприкосновения будет совпадать с поверхностью планеты. Для расчета местоположения GPS-навигатору необходима следующая информация:

Определение дистанции производится путем анализа информации высокочастотного радиосигнала от сателлитов GPS из космоса. Радиоволна движется, не уступая скорости света (расчетная 300000 км в секунду в вакууме). Навигатор определяет, как долго по времени следовал сигнал и на основании этого устанавливает расстояние. Весь процесс расчета, достаточно сложный, и может быть описан отдельно. Чего стоит только синхронизация с атомными часами с точностью до наносекунды.

Дифференциальная коррекция GPS

Рассмотренная ранее система определения собственных координат GPS на основе информации получаемой от спутников еще не является конечной ввиду своей неточности. Предполагается, что сигнал проходит весь путь с одинаковой скоростью (скоростью света). В реальных условиях, атмосферные слои Земли, значительно снижает электромагнитную энергию радиосигнала. Скорость прохождения ионосферы и тропосферы тоже отличается. Задержка меняется в зависимости от местонахождения на Земле, что достаточно сложно учитывать в стандартизированном расчете расстояния. Также проблемы могут возникнуть при отражении радиосигнала от крупных и высоких объектов, таких как небоскребы и др., что может привести к завышенному значению дистанции до спутника.

Для исключения неточностей и получения верных конечных координат используется дифференциальная GPS (DGPS). Основная идея состоит в оценке GPS неточностей в стационарной приемной станции с известным местоположением. Поскольку DGPS станция точно знает свои координаты, она может легко вычислить неточность получателя. Станция корректирует координаты, полученные от спутников, относительно собственного местоположения и рассылает радиосигнал всем навигаторам в радиусе действия.

GPS-навигаторы

Главной функцией GPS-навигатора является сбор информации минимум с четырех спутников объединение и обработка этих данных в электронном виде. Полученный результат позволяет определить координаты навигатора на планете. После того, как GPS-приемник сделает расчет, он может выдать широту, долготу или даже высоту местонахождения. Чтобы сделать навигацию адаптивной и комфортной для пользователя в памяти современных навигаторов хранятся подробные карты местности. Также GPS-ресивер можно подключить к компьютеру, на котором хранятся более подробные карты или просто купить подробную карту региона. Навигатор автоматически наложит координаты на карту для удобства ориентирования.

Стандартный GPS-навигатор не только покажет ваше местоположение, но и может отслеживать ваше перемещение согласно загруженным картам в реальном времени. С помощью полученной информации со спутников навигатор покажет ваше перемещение в режиме реального времени, а также благодаря встроенным часам, устройство способно выдавать и другую, не менее важную информацию:

Источник

Система GPS. Взгляд изнутри и снаружи

Немного истории.

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).

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

Заключение.

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 здесь ), 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.

Источник

Как работает GPS

Содержание

Содержание

Надо найти библиотеку в 3 часа ночи — пожалуйста, доехать до Рубинштейна «24» — нет проблем, найти север без фокусов с иголкой — запросто. Портативные гаджеты давно заменили бумажные карты и компасы благодаря GPS и ее аналогам. Система спутниковой навигации — популярная тема для споров, обросшая мифами и легендами, как исландское дерево мхом. Попытаемся разобраться во всем по порядку.

Маленький, но уже военный

В 1967 году руководство СССР задумалось о создании системы глобальной навигации. Спустя 9 лет родился «Циклон» — комплекс спутников, снабженных атомными часами, передатчиками и возобновляемым источником питания. Перспективный космический страж не долго сиял золотыми эполетами солнечных батарей. В начале 90-х прекратили выделять ассигнования, несколько спутников сломались и сошли с орбиты. Сменив в 1993 году военную форму на гражданский костюм, Циклон взял новое имя — ГЛОНАСС. В этом же году американцы запустили двадцать четвертый спутник, завершив девятнадцатилетнюю эпопею создания GPS. До этого момента СССР и США шли ноздря в ноздрю, создавая практически идентичные системы, но кризис 1998 года изменил расстановку сил навсегда.

Слухи и факты

Среди форумных забияк бытует мнение, что ГЛОНАСС — плохая система с очень низкой точностью позиционирования, ее работе может помешать даже дерево. Слухи начали распространяться в начале 2000 годов.
Десяток спутников отправились в космос полетать, один сошел с орбиты, их осталось девять.
Девять спутников, в космосе летая, ловили солнца луч, один не смог поймать, их осталось восемь.
Из-за недостатка финансирования в 2001 году количество летунов сократилось до шести. В те времена пациент был скорее мертв, чем жив. В 2007 аппаратов стало 18, в 2010 на орбиту вывели 26 штук. Космические скитальцы постоянно падают, срок жизни американского образчика технического искусства — 10 лет, у российского меньше.

Как это работает?

Спутник в космосе — летающая радиостанция, посылающая приветственные сигналы приемникам. Роль приемников играют наши смартфоны и навигаторы. Вопреки расхожему заблуждению, телефон никуда и никакие сигналы не отправляет с помощью супермощной антенны. Для точного вычисления координат необходимо минимум 4 спутника — три передают данные о своем местоположении относительно земли и друг друга, четвертый фиксирует время прохождения сигнала от передатчика к приемнику. Местоположение устройства определяет процессор — он должен быть мощным. Флагманский вычислитель обрабатывает информацию практически мгновенно. Старенький же процессор, как Сусанин, будет долго водить по кустам, кочкам и болотам. Современные устройства умеют принимать сигналы от 12 летающих радиостанций, в скором времени научатся и от всех 24. Чем больше источников информации — тем лучше.
Кроме широко известной GPS и отечественного аналога, существует еще несколько похожих систем навигации — китайский Beidou, европейский Galileo, индийский IRNSS. Но чтобы точно определять координаты, достаточно только одной. Такое многообразие обуславливается лишь страхом пред отключением GPS и необходимостью координировать передвижение войск в случае войны.

Не такой, как все

У ГЛОНАСС, в отличии от GPS, отсутствует привязка к планете. Из-за этого спутники не видят краев и часто падают, сгорая в атмосфере. Точность тоже страдает — 4–8 метров против 2,5 метров у американцев. Зато в России можно пользоваться двумя системами одновременно, получая точность в 1,5 метра. В США такая опция доступна только в некоторых штатах, устройства просто не видят российские спутники. Для точного определения местоположения на территории РФ достаточно 18 спутников на орбите. ГЛОНАСС лучше всего ловит на севере, потому что изначально система создавалась для позиционирования войск в северных регионах страны. GPS info — приложение, помогающее ловить сигналы от двух систем одновременно. Узнать, сколько космических летунов видит конкретное устройство, можно с помощью софта GPS Test.

Почему тупит?

Спутники все время находятся в движении, их траекторию отслеживают наземные станции. Актуальная информация отправляется на гаджеты в альманахах — библиотеках с самыми точными сведениями о местоположении всех доступных спутников. Обновляются альманахи по воздуху через GPRS или Wi-Fi. Если скорость Интернет-соединения низкая, процедура поиска может затянутся на 5–10 минут. В нормальном режиме на обновление уйдет 30 секунд.

Для тех, у кого с интернетом все норм, придумали A-GPS — специальный софт, передающий данные о местоположении спутника с помощью всемирной сети. Используется там, куда не пробиться сигналу от крылатой радиостанции — горы, подвалы, низины. По сути A-GPS — это цифровой репитер, повторяющий сигналы от GPS по другим каналам.

Незаменимые помощники

Акселерометр приходит на помощь спутникам, показывая куда поворачивает телефон, с какой скоростью он движется.
Магнитометр помогает акселерометру понять, где север, чтобы сориентировать в пространстве. Чем больше всяких датчиков в гаджете, тем точнее будут определены координаты.
Датчик компаса помогает определить направление движения. Если он не настроен, точность позиционирования значительно снижается. Чтобы привести его в рабочее состояние, достаточно запустить приложение и откалибровать, следуя инструкции от производителя.

А что в целом?

ГЛОНАСС — ровесник GPS, идеален для северных регионов, об этом хорошо осведомлены Шведы, использующие именно эту систему спутниковой связи. Самый большой минус — низкая точность, компенсируется подключением GPS-спутников через специальное приложение для Android и iOS.
В смартфонах антенна не важна, главное процессор и вспомогательные датчики, топовые устройства не имеют проблем с навигацией. A-GPS и другой софт — отличные костыли, помогающие престарелым устройствам ориентироваться в условиях мегаполисов и бездорожий. Для быстрого и правильного позиционирования навигатор необходимо подключать к 4G или регулярно обновлять информацию с помощью ноутбука, смартфона по Bluetooth.

Путешествуйте чаще, не бойтесь открывать новые места, ведь современные технологии не стоят на месте и в ногу идут с желаниями человека, помогая и упрощая ему жизнь в исследовании неизведанного.

Источник

Работа с навигационной системой (GPS)

27-03-2018, 13:00 | Наука и техника / Новости науки и техники | разместил: Редакция ОКО ПЛАНЕТЫ | комментариев: (0) | просмотров: (3 760)

Работа с навигационной системой (GPS).

1. Глобальные системы местоопределения

GPS (GLOBAL POSITIONING SYSTEM) – это глобальная система местоопредиления, позволяющая по сигналам своих спутников определять координаты объекта, на котором установлен приемоиндикатор (GPS – приемник), высоту над уровнем моря, точное время, а также направление и скорость его движения.

Любую глобальную позиционную систему составляют три «сегмента»:

Космический сегмент, т.е «созвездие» искусственных спутников Земли (в спутниковой системе NAVSTAR около 30 спутников), непрерывно излучающих радиоволны, при помощи которых пользователям системы передаётся информация и GPS–приемник определяет свое местоположение.

Спутники GPS играют роль подвижных опорных точек, положение которых в космическом пространстве с высокой точностью и для любого момента времени определяется наземным сегментом.

Наземный сегмент (сегмент управления), состоящий из наземных станций слежения за спутниками системы, объединенных в общую сеть.

Пользовательский сегмент (сегмент потребителей), к которому относятся все находящиеся в эксплуатации индивидуальные GPS–приемники, способные принимать сигналы со спутников и по принятой информации вычислять свое местоположение.

Система состоит из 32 х спутников (24 работающих, 8 резервных) вращающихся вокруг земли по 6 точно определенным орбитам. Спутники постоянно движутся со скоростью около 3 км/сек, совершая два полных оборота вокруг планеты менее чем за 24 часа. Постоянно в любой точке Земли над горизонтом находится от 4 до 8 спутников GPS. Они передают, с определенным интервалом времени, сигналы, которые улавливаются специальными приемниками – GPS навигаторами. Сигнал спутника содержит информацию о номере спутника и точном времени отправки сигнала. Спутники используют высокоточные атомные часы, а в процессор навигатора заложена информация, где и в какое время каждый спутник должен находиться (альманах). Сопоставляя время прохождения сигнала и местоположение спутников, навигатор определяет свои точные координаты.

Вращающиеся на высоте 20 000 км спутники имеют такие орбиты, чтобы в любой точке планеты принимался сигнал минимум с 5 спутников

Каждый космический аппарат периодически посылает на Землю сигналы, в которых содержится информация о времени отправки сигнала и о точных координатах спутника. GPS–приемник вычисляет разницу во времени между посылкой и получением радиосигнала. Умножив полученное значение на скорость распространения радиоволн, устройство находит свое расстояние до спутника. Если бы измерения выполнялись с идеальной точностью, GPS–приемнику хватило бы данных от трех спутников, чтобы вычислить свои координаты на поверхности Земли. Нужная точка находилась бы на пересечении трех сфер, центры которых совпадают с местом нахождения спутников, и поверхности Земли. Из–за того, что в измерениях имеется погрешность, для повышения точности используют данные не менее чем от четырех навигационных спутников. Чем больше данных от разных спутников использует в расчетах своего положения GPS–приемник, тем выше точность найденных координат.

Каждую миллисекунду спутники передают на Землю:

– Свой статус (сообщение об исправности или неисправности);

– Данные альманаха – информацию о том, в каком месте небесной сферы должен находиться каждый спутник в любое момент времени в течение суток, т.е. орбитальные данные всех спутников;

– Свое точное местоположение.

Так как скорость распространения радиосигналов постоянна и равна скорости света, расстояние до спутников определяется по задержке времени приема сообщения GPS–приемником относительно времени отправки сообщения с борта спутника.

Основные функции GPS – приёмника:

– Определение местоположения в географических и прямоугольных координатах, а так же абсолютной высоты точки;

– Отметка местоположения (запоминание путевых точек);

– Осуществление навигации на любую из запомненных точек;

– Создание маршрутов движения и проведение навигации по ним;

– Отображение карты местности.

Применительно к практическим задачам, с которыми сталкиваются пользователи глобальной позиционной системы, наиболее распространёнными являются системы WGS 84 (World Geodetic System, американская система 1984 года) и ПЗ 90 (Параметры Земли 90, отечественная система 1990 года), а так же Система Координат СК 42 (СК–42) профессора Красовского.

Система NAVSTAR (Navigation System with Time and Ranging) базируется на системе координат, имеющей название WGS84 (World Geodetic System) — всемирная геодезическая система, принятая в 1984 году. Большая полуось эллипсоида GRS80, применяющегося в такой системе, имеет длину 6 378 137 м, а малая полуось – 6 356 752,31 м.

В нашей стране обычно пользуются картами, составленными в системе координат 1942 года. Она базируется на эллипсоиде, параметры которого определены по результатам геодезических и астрономических измерений для территории СССР, проведенных под руководством профессора Ф.Н.Красовского и введенных в практику в 1946 году. У эллипсоида Красовского величина большой полуоси равна 6 378 245 м, а малая полуось составляет 6 356 863 м. Размеры его полуосей превышают полуоси эллипсоида GRS80 больше, чем на 100 м.

Большинство карт, которые используются в России, построены на основе СК 42, т.е. представляют отображение земной поверхности с эллипсоида Красовского на плоскость карты, проведенное по математическим законам и методикам. В связи с этим происходит несовпадение геодезических координат, т.е. широты, долготы и высоты одной и той же точки на земной поверхности, определенных в системах WGS 84 и СК 42.

Широта, долгота и высота точки, определенные с помощью спутникового GPS – приемника системы NAVSTAR, по умолчанию вычисляющего их для эллипсоида WGS 84, должны быть пересчитаны в широту, долготу и высоту в CK 42. Для этого используется специальная функция встроенного (внутреннего) программного обеспечения. Она активизируется при выполнении операций по выбору пользовательских установок GPS – приемника. Для этого необходимо ввести в GPS – приемник пять «параметров пересчета», так называемые Uzer Map Datum – данные пользовательского эллипсоида, а именно:

– Смещения ∆Х(DX), ∆Y(DY) и ∆Z(DZ) центра СК 42 по отношению к центру WGS 84 соответственно по осям X, Y и Z (координаты центра СК 42 в системе осей WGS 84);

– Разность ∆А(DA) больших полуосей эллипсоидов WGS 84 и СК 42;

– Разность ∆F(DF) сжатий эллипсоидов WGS 84 и СК 42.

После этого ввода и его подтверждения GPS – приемник будет вычислять координаты точки в угловых градусах, минутах и секундах широты и долготы в СК 42 а высоту – в метрах по отношению к поверхности эллипсоида, т.е высотой над уровнем моря.

Указанные пять параметров приведены ниже:

Пользовательские установки DATUM WGS 84 и СК 42 (параметров земного эллипсоида и сетки пользователя).

Перед применением пользователь должен «указать» спутниковому GPS – приемнику, в какой системе относимости (например, DATUM WGS 84 или СК 42) и в какой сетке координат (в каком формате) следует выводить на дисплей определяемые координаты места.

WGS 84 и другие вводятся из выпадающего меню по своему наименованию, т.к её данные уже есть в памяти GPS – приемника.

СК 42 должен быть выбран как User (пользовательский), т.е. определяемый путем ввода пользователем своих пяти параметров ∆Х, ∆У, ∆ Z, ∆А и ∆F.

Кроме этого, пользователь должен указать формат, в котором следует выводить координаты места (тип сетки координат). Это могут быть либо широтно–долготные координаты (в градусах минутах, секундах и десятых долях секунды), рассчитанные для WGS 84 или СК 42, либо прямоугольные координаты X и Y в системе Гаусса–Крюгера.

Для вывода в первом формате пользователю в соответствующем меню следует указать желательный формат (например – градусы, минуты, секунды).

Для вывода во втором – выбрать строку User Greed (пользовательская сетка координат) и ввести значение осевого меридиана, масштабный коэффициент и смещение по оси Y (по экватору).

В спутниковых GPS – приемниках пересчет широтно–долготных координат в прямоугольные и обратно выполняется с помощью специальной программы встроенного программного обеспечения, обращение к которой осуществляется из главного меню пользовательских настроек. Для этого в GPS – приемник должны быть введены значение осевого меридиана зоны (средняя долгота зоны), заменяющее собой номер зоны, равное её конечной долготе минус 3 градуса (7×6° – 3° = 39° – для 7 зоны) и масштабный коэффициент, равный для карт в проекции Гаусса–Крюгера единице (К=1,000000).

Широтно–долготная сетка координат удобна для координирования места на больших пространствах, при котором земную поверхность невозможно без заметных искажений углов, длин и площадей представить плоской картографической проекцией (изображением). Широтно–долготной сеткой, т.е географическими координатами пользуются пилоты самолётов и вертолётов, так как выполняют полёты на большие расстояния. На ограниченных же пространствах более привычна сетка прямоугольных координат, при помощи которой достижимо наглядное крупномасштабное изображение поверхности Земли с приемлемо малыми для решения практических задач искажениями углов, длин и площадей.

Определение номера зоны и значения осевого меридиана зоны.

Прямоугольная сетка координат Гаусса–Крюгера, которая используется в отечественных картах, строится для полосы земной поверхности, протяженностью в 6 угловых градусов по долготе и от экватора до северного и южного полюсов. Таким образом, по экватору располагаются 60 таких долготных зон со своими порядковыми номерами.

В прямоугольной системе координаты места указываются номером долготной зоны (1,2,3 и т.д. до 60), а внутри зоны расстоянием в метрах от её осевого меридиана (прямоугольная координата Y) и расстоянием в метрах от экватора к северу или югу (прямоугольная координата X).

Эти координаты имеют силу только в пределах долготной зоны, заданной своим номером (1,2,3 и т.д до 60), т.е в каждой из 60 зон своя система координат.

Для работы с GPS – приемником необходимо ввести значение осевого меридиана соответствующей зоны.

Осевые меридианы зон имеют значения: 3, 9, 15,21, 27, 33, 39, 45 и т.д. Москва, например, находится между 36 и 42 градусами восточной долготы, т.е. в седьмой долготной зоне. Средняя долгота в этом случае равна:

7×6° – 3° = 39° градусов восточной долготы, где

первая цифра 7 – номер зоны,

6° – ширина зоны (в градусах),

3° – половина ширины зоны (расстояние от начального (конечного) меридиана до центра зоны – осевого меридиана).

Кроме того, в том же подменю вводятся параметры:

Условное смещение на Восток = +7500000 метров, где

7 – номер зоны (Москва и Московская область),

500 000 м. – условное смещение на Восток.

Условное смещение на Север = 0, 0 метров (для северного полушария).

Их введением в расчетный алгоритм GPS – приемника достигается сдвиг начала прямоугольных координат от средней долготы (осевого меридиана зоны) к начальной долготе зоны и, тем самым, исключение из применения отрицательных значений координаты Y.

Определение номера зоны и значения осевого меридиана зоны по сборной таблице топографических карт.

Номер зоны и значение осевого меридиана можно определить по сборной таблице или общегеографической карте.

Например, Челябинск находится между 60 и 66 меридианом, т.е осевой меридиан этой зоны будет иметь значение 63°.

Номер географической зоны для Челябинска можно определить по номеру колонны (41), отняв число 30:

41 – 30 = 11, т.е. номер зоны будет 11 (по таблице поправок для крупных областей России).

*В моделях типа GPS map 60 CSx ввод номера зоны в 1 разряд значения смещения на Восток предусмотрен только от 1 до 9 зоны включительно. («Установка поправок для работы GPS–приёмника в системе координат Красовского 1942 года СК–42 (российские топографические карты) раздела 2 «Настройки и порядок работы с GPS–приёмником».

Определение номера зоны и значения осевого меридиана зоны по листу топографической карты.

Номер зоны так же можно определить по листу топографической карты, на котором он указывается слева от вертикальной линии километровой сетки:

Пример 1: лист топографической карты расположен в 7–ой географической зоне (7318, где 7 – номер зоны).

Для того, чтобы определить значение осевого меридиана, необходимо произвести следующие вычисления:

7×6° – 3° = 39° градусов восточной долготы, где

6° – ширина зоны (в градусах),

3° – половина ширины зоны (расстояние от начального (конечного) меридиана до центра зоны – осевого меридиана).

Пример 2: лист топографической карты расположен во 2–ой географической зоне (2419, где 2 – номер зоны).

Осевой меридиан будет иметь значение 9°:

2×6° – 3° = 9° градусов восточной долготы, где

6° – ширина зоны (в градусах).

Определение номера зоны непосредственно при помощи GPS – приёмника.

Номер зоны можно определить непосредственно при помощи GPS – приёмника. Для этого необходимо выбрать формат координат, как «широтно–долготный» («Форматирование основных величин»). В этом случае на дисплее буду выдаваться географические координаты в системе СК–42. Далее по значению долготы (Е – восточная долгота) определяют номер зоны и значение осевого меридиана (таблица).

Пример: GPS – приёмник определяет долготу текущего местоположения Е 037° 41.885′ (градусы, минуты, тысячные минут).

Для определения номера зоны необходимо произвести следующие вычисления:

37° – долгота данного местоположения, определяемая по GPS – приёмнику,

Далее рассчитывается значение осевого меридиана 8–ой зоны.

7×6° – 3° = 39° градусов восточной долготы, где

6° – ширина зоны (в градусах),

3° – половина ширины зоны (расстояние от начального (конечного) меридиана до центра зоны – осевого меридиана).

Таким образом, точка расположена в 7–ой зоне, осевой меридиан зоны имеет значение 39° градусов восточной долготы. Эти данные необходимо внести в GPS – приёмник.

Источник