Поскольку ГЛОНАСС-приемники на рынке практически не представлены, то ниже речь пойдет о GPS-приемниках. В обшем случае такие приемники, в зависимости от методов обработки GPS-сигнала, можно разделить на две категории:
- С/А-кодовые приемники гражданского применения, использующие информацию, которая содержится в спутниковом сигнале для вычисления местоположения объекта;
- фазовые приемники, которые используют сам радиосигнал для вычисления местоположения объекта.
Эти два метода обработки не являются взаимно исключающими. Некоторые С/А-кодовые приемники могут выполнять ограниченную обработку фазы, и все фазовые приемники могут вычислять положения, основанные на кодовых измерениях.
Большинство современных фазовых геодезических GPS-приемников позволяют получить сантиметровый уровень точности в реальном времени. Однако ограниченное использование фазовых измерений совместно с кодовыми увеличивает время наблюдений на одной точке до нескольких минут. Использование технологии обработки фазовых измерений дает результат более точный, чем кодовые измерения. Однако при этом увеличиваются требования к процедуре сбора данных и требуется более сложная обработка «сырых» измерений. Например, для одной точки съемки требуется записывать более 10 минут непрерывных фазовых измерений, чтобы получить точность горизонтальных координат и высоты в пределах нескольких сантиметров. Поэтому приемники с фазовыми измерениями используются в основном для выполнения специальных задач, в частности, при высокоточных геодезических измерениях.
В навигаторах гражданского назначения используются в основном кодовые СНС-приемники. Принцип работы СНС нами рассмотрен ранее. Такие приемники выпускаются как в виде функционально законченных навигаторов, так и в виде отдельных блоков для совместной работы с ПК, ноутбуками и карманными компьютерами. Последние отличаются сравнительно невысокой стоимостью ($50…80) и следующими характеристиками (на примере приемника HI-204S компании HiCOM (Тайвань)):
- Чувствительность 165 дБ/Вт (величина, типичная практически для всех GPS-приемников).
- Погрешность позиционирования при выключенном S/A:
- СЕР (Circular Error Probable) —- круговая вероятная ошибка, определяемая радиусом круга, который содержит 50 % ошибок, —- 25 метров.
- Погрешность определения времени — 0,1 с.
- Режимы пуска (Acquisition):
- Холодный старт (Cold start) — 48 с.
- Теплый старт (Warm start) —- 38 с.
- Горячий старт (Hot start) -—8 с.
- Указанные в п. 3 значения времени часто называют TTFF (Time То First Fix) — это время, необходимое для захвата минимального числа запеленгованных спутников и достаточное для дальнейших вычислений для холодного старта (первое включение приемника), теплого (выключение приемника на время удержания в памяти последнего альманаха запеленгованных спутников) и горячего старта (кратковременное выключение приемника).
- Скорость обновления информации на выходе приемника (Update Rate) — 1 Гц.
- Время восстановления приемником связи со спутниками после временного выхода из зоны покрытия (Reacquisition) —- 100 мс.
- Динамические характеристики:
- Предельные значения рабочих высот 1000…18000 м.
- Предельная скорость подвижного объекта —- 500 м/с.
- Предельное ускорение —- 4 g.
- Рабочая температура 20…+75°С.
- Температура хранения (Storage) 55…+90°С.
- Влажность (Humidity) — 5…95 % (водостойкое герметичное исполнение).
- Напряжение питание —- +3,8…8 В. Испытания показали, что минимальное значение напряжения питания для HI-204S составляет 2,8 В, что в автономном режиме позволяет использовать три аккумулятора типа АА или AAA (минимальное напряжение разряда 1 В для каждого аккумулятора). Испытания трех других приемников (типа Н1-204Е) показали, что минимальное напряжение питания для них составляет 4,8 В вместо 3,8 В по паспорту.
- Ток потребления при напряжении питания 3,3 В нормируется на уровне 80 мА, что близко к полученному при испытаниях. Для приемника типа HI-204E он составляет около 145 мА, что на 20 мА выше паспортного. Для рассматриваемого приемника (HI-204S) предусмотрен режим энергосберегающего питания (Trickle Power) с потреблением 27 мА, однако для этого требуется специальная схема управления, поэтому в этом режиме он не проверялся.
- Интерфейс связи приемника с регистратором (ПК, КПК и т. п.) — RS-232. Если быть более точным, то все встраиваемые приемники HiCOM снабжены разъемом PS/II (как у мыши PS/II) и (за отдельную плату) переходниками PS/II—USB и PS/II—DB9 (СОМ). В последнем случае кабель имеет дополнительный разъем типа PS/II (мама) для подключения источника питания.
- Протокол связи — NMEA-0183 v. 2.20 с форматами GGA, GLL, GSA, GSV, RMC, VTG (см. раздел 2.3) и скоростью передачи 4800 бод.
- Антенна —- встроенная.
- Размеры — 69 х 73 х 20 (Ш х Д х В).
- Для крепления приемника (например, на крыше автомобиля) предусмотрена магнитная присоска.
- Совместимость с системами дифференциальных поправок: WAAS и EGNOS.
- Система координат (Datum) — возможность работы с 219 системами, включая WGS-84 (используется по умолчанию).
- Процесс работы приемников индицируется красным светодиодом под его полупрозрачным колпаком: для HI-204S постоянное свечение означает поиск спутников, сбор и обработку данных, мигающее свечение —- фиксацию своего местоположения, для HI-204E —- наоборот.
- В состав ПО приемников включены USB-драйверы, утилита GPSviewer и компакт-диск от дистрибьютора с демоверсией OziExplorer и набором карт Москвы и большинства областей европейской части России. Утилита GPSviewer, рабочее окно которой показано на рисунке, позволяет:
- провести диагностику интерфейса связи приемника с ПК; при нажатии кнопки Scan производится сканирование последовательных портов ПК с выводом в строке Com Port его номера, используемого для связи, и допустимую скорость передачи (в строке Baudrate);
- проверить работу системы энергосбережения (опция Power Save);
- проверить способность приемника принимать сигналы дифференциальных поправок (опция WAAS/EGNOS);
- проверить работу приемника в различных режимах старта (кнопки Hot Start, Cold Start, Warm Start);
- ознакомиться с содержимым сообщений протокола NMEA (в нижней левой части окна);
- получить планисферу спутников (в правой части окна);
- определить текущие дату (Date) и время (Time) по данным спутников;
- определить долготу (Longitude) и широту (Latitude) местоположения, фактор DOP, вид фиксации местоположения (Acquiring), уровень сигналов в виде гистограмм для спутников рабочего созвездия (номера этих спутников почему-то не соответствуют номерам обнаруженных спутников), направление (Direction), скорость (Speed), высоту (Altitude) и фактор PDOP.