Как появилась GPS-навигация? История мониторинга автотранспорта

24 Февраль 2021 Техническая команда СКТ “Глобус”

Как развивалась идея трекинга и во что она превратилась сейчас? Какие возможности скрывает в себе обычный GPS и как работает эта технология?

Помните, как мы путешествовали по бумажным картам? Без них не отправлялись в дорогу, а даже если забывали дома, то сразу же покупали карту на новом месте. А ещё мы спрашивали дорогу у прохожих! Хоть чаще всего это и удлиняло путь. Сейчас это скорее часть ностальгии, чем реальная потребность. Навигатор есть в каждом телефоне и тем более автомобиле. Как и любая технология, GPS-навигация прошла долгий путь, прежде чем войти в обиход.

Спутники GPS

GPS, или Global Positioning System, отслеживает объекты в реальном времени с помощью космических спутников. Определить расстояние, местоположение, скорость и время перемещения — это самые простые задачи, которые может решить такая система. Эта идея посетила военных США после действий СССР в 50-е годы. А именно — после запуска первого орбитального спутника. Во время этого действа американские учёные следили за сигналом, который испускал советский «ПС-1». Логично, что при приближении спутника частота сигнала увеличивалась, а при отдалении уменьшалась.

Global Positioning System,

Эту закономерность догадались использовать: если знать координаты объекта на Земле, то можно измерить положение и скорость спутника, и наоборот, если у вас есть четкое положение спутника, то можно определить скорость и координаты объекта.

Проект получил воплощение только через пару десятков лет: всего на орбиту вывели 24 спутника. Но при том, что первый был запущен в 1974 г., последний начал работать в только 1993 г. Такой длительный процесс позволил покрыть спутниковым сигналом всю земную поверхность, то есть система стала глобальной. Изначально технология должна была стать исключительно военной: GPS собирались использовать для точного наведения ракет сначала на неподвижные, а потом и на подвижные объекты на земле и в воздухе. Как это часто бывает, со временем разработка не просто вошла в обычную жизнь, но и стала неотъемлемой частью быта.

Мониторинг GPS: наши дни

GPS как коммерческая технология стала реальностью только в конце 1980-х. Портативный GPS-приемник, разработанный для гражданских, был выпущен компанией электронной навигации Magellan. Первое устройство, NAV 1000, весило около 700 грамм и имело внушительную цену в 3000 долларов. Прибор мог беспрерывно работать не более пары часов за счёт заряда батареи. В то время высокая стоимость спутниковой навигации означала, что за пределами вооруженных сил только компании по транспортировке грузов могли позволить себе использовать эту систему.

Портативный GPS-приемник

По мере повышения точности приборов, многие промышленные отрасли начали пользоваться преимуществами доступной технологии GPS. Современные трекеры легкие, часто умещаются на ладони или вообще неотделимы от другой техники (вспомним приложения для смартфонов). А количество функций возросло в несколько раз по сравнению с оригинальными устройствами.

GPS имеет особое значение в управлении автопарком, особенно для отслеживания передвижения транспортных средств, их скорости и расхода топлива, а также для маршрутизации и диспетчеризации.

GPS и мониторинг автотранспорта

К середине 2000-х годов навигационные технологии серьезно шагнули вперёд за счет добавления в них систем слежения. Новые системы GPS-мониторинга предоставляют точную информацию в реальном времени о статусе, местоположении и производительности объекта. Да практически обо всем, что вас может заинтересовать в автомобилях и другом оборудовании с установленным трекером.

Появление интернета также значительно расширило возможности использования GPS-технологий для компаний и владельцев автопарков: контроль и управление транспортом стали максимально простыми и удобными. Помимо информации о местоположении автомобилей, устройства GPS также обеспечивают мониторинг электронной регистрации, данные о работе водителей, отчеты о техническом обслуживании и состоянии двигателя. Большинство этих возможностей входят в понятие телематики.

Телематика — это метод мониторинга объекта (автомобиля, грузовика, тяжелого оборудования или даже корабля) с помощью GPS, а также бортовой диагностики для записи перемещений на компьютеризированной карте. Этот термин впервые был введен в 1978 году, и определялся как использование телекоммуникаций для передачи данных.

Получив широкое распространение, технология GPS прочно вошла в повседневную жизнь. Тем более для владельцев автопарков, которые полагаются на телематику для обеспечения бесперебойного и эффективного приема и обработки информации. Эти данные помогают менеджерам отслеживать местонахождение автомобилей в реальном времени, оптимизировать маршруты, улучшать обслуживание клиентов и даже снижать риск кражи транспорта.

Как это работает?

Системы GPS слежения используют сеть глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS). Каждый из этих спутников на орбите отправляет сигналы на приемник. Затем приемник использует их для расчета точного местоположения объекта по крайней мере с 4 спутников GPS. Местонахождение объекта определяется после того, как система рассчитает его положение на планете с точностью до ближайших метров на основе этих расстояний.

Системы GPS слежения

Этот процесс следует простому математическому принципу, называемому трилатерацией. Для выполнения расчетов, приемники GPS используют точное положение как минимум 4 спутников и расстояние до каждого из них для оценки 4 значений: широты и долготы Земли, высоты и времени. Положение и расстояния до данного спутника определяют положение приемника. Точное положение спутника неоднократно передается на все приемники, находящиеся в пределах прямой видимости, что обычно требует открытого неба. Расстояние до спутника определяется точным временем, когда спутниковая передача достигает приемника. Время, генерируемое атомными часами каждого спутника, передается им через заданные интервалы.

Устройства слежения GPS работают по тому же принципу, но вместо отображения информации на самом устройстве микропроцессор вычисляет его местоположение и передает полученные данные на сервер через интернет, используя всемирную мобильную сеть. На этом сервере размещается платформа, к которой конечные пользователи могут получить доступ и просмотреть текущий и прошлый путь устройства, его скорость и другие сведения. Все эти данные затем передаются через интернет и отображаются на устройстве конечного пользователя, чаще всего с помощью приложения на компьютере или смартфоне.

Будущее спутниковой навигации

Сегодняшняя сеть GPS все ещё состоит из 24 спутников, обслуживаемых правительством США, и предоставляет данные со всего мира. Кстати, всегда есть от 3 до 5 резервных спутников, которые можно использовать в случае поломки основных. Интересный факт: спутники GPS делают полные обороты вокруг Земли дважды в день на орбите 20 200 км со скоростью примерно 14 000 км/ч.

Трудно спорить с тем, что технология GPS полностью изменила современный мир. Это сделало отслеживание и общение невероятно простым и намного более быстрым. Мир, в котором его не существует, невообразим для предприятий, владельцев автопарков и даже частных лиц. Со временем будущее телематики и ее значение для бизнеса будет только возрастать, вместе с дальнейшими разработками в области GPS-навигации и технологий.