Qué GPS admite a. Tecnología A-GPS: ¿qué es y cómo funciona? Mapas sin conexión para GPS

Uno de los dos sistemas de posicionamiento por satélite más grandes del mundo, el GPS, se puede utilizar en formato estándar o como servicio A-GPS. ¿Cuáles son las principales características de estas tecnologías?

Datos sobre el GPS

sistema gps está destinado a determinar las coordenadas geográficas de un objeto en el que se encuentra un receptor, navegador u otro dispositivo capaz de recibir señales GPS de un satélite. Este sistema implica el uso del estándar WGS 84, que permite determinar en tres dimensiones las coordenadas de un objeto en la superficie terrestre con una precisión de 2 cm. Además, la navegación mediante tecnología GPS también permite medir la velocidad. del movimiento de un receptor o dispositivo similar en la superficie terrestre.

Datos sobre A-GPS

Tecnología A-GPS Complementa el estándar GPS en varios aspectos. En primer lugar, en términos de acelerar el funcionamiento de los receptores utilizados en la navegación. El hecho es que determinar coordenadas solo a través de satélites implica una carga significativa en los recursos de hardware de este dispositivo. Pero si le da al receptor la oportunidad de utilizar fuentes auxiliares para determinar su ubicación (las utilizadas en la infraestructura A-GPS), funcionará notablemente más rápido.

Un navegador GPS que admita la tecnología A-GPS se carga mucho más rápido que aquellos dispositivos que no son compatibles con el estándar correspondiente. Además, A-GPS puede mejorar significativamente la estabilidad del seguimiento continuo de las coordenadas del receptor: la señal del satélite no siempre es estable (especialmente en condiciones urbanas), y el uso de canales auxiliares para determinar la ubicación del navegador en este sentido puede convertirse en una condición crítica para que el receptor realice sus funciones de usuario.

¿Qué canales auxiliares específicos para determinar las coordenadas del navegador se utilizan cuando se utiliza la tecnología A-GPS? Como regla general, se trata de Internet móvil, que utiliza tecnología 3G o 4G. En algunos casos, también es adecuada la comunicación por Wi-Fi.

Si los canales 3G, 4G o Wi-Fi no están disponibles, las coordenadas se pueden determinar a través de las estaciones base de los operadores de telefonía móvil. Es cierto que este método tiene una precisión relativamente baja: hasta 20 metros, a menudo varios cientos de metros.

Comparación

La principal diferencia entre GPS y A-GPS es que la primera tecnología implica la determinación de las coordenadas geográficas del navegador vía satélite, la segunda, a través de canales alternativos (3G, 4G, Wi-Fi, estaciones base del operador).

Un receptor que admite el estándar A-GPS, por regla general, se carga mucho más rápido que un dispositivo que solo admite canales GPS "clásicos". Esto es posible gracias a la rápida recepción de las coordenadas y, en algunos casos, también a la actualización de los mapas a través de Internet o canales móviles.

Además, un navegador compatible con la tecnología A-GPS puede realizar sus funciones en los casos en que la señal del satélite es muy débil o nula. Por supuesto, solo si funcionan canales alternativos para obtener las coordenadas del dispositivo.

Habiendo determinado cuál es la diferencia entre GPS y A-GPS, registraremos las conclusiones en la tabla.

Cada vez más, los propietarios utilizan los teléfonos inteligentes como navegadores, ya que es muy conveniente tener siempre a mano un dispositivo compacto que le permita determinar su ubicación o construir una ruta hacia el objeto deseado.

Se comunica con los satélites en órbita, recibe señales de ellos y muestra sus coordenadas en el mapa. En ocasiones, por diversas circunstancias, detectar los satélites disponibles puede resultar complicado y llevar mucho tiempo. Esto ocurre en edificios, túneles y también cerca de fuentes de radiación electromagnética. Incluso al aire libre en grandes ciudades con edificios densos pueden experimentar interrupciones en la señal del satélite.

Para corregir esta situación se utiliza la función A-GPS, que se encuentra en la mayoría de los teléfonos inteligentes modernos.

Tecnología A-GPS

A-GPS es una tecnología que proporciona al módulo GPS información adicional sobre los satélites más accesibles y la intensidad de su señal. Cuando enciende la navegación, el teléfono inteligente determina casi instantáneamente su ubicación en el mapa, y la búsqueda de satélites es posible incluso en espacios cerrados, y los techos entre pisos no son un obstáculo.

El lanzamiento exitoso del A-GPS se produjo en los Estados Unidos en el otoño de 2001 como parte de las redes de comunicación del servicio nacional de rescate (911).

¿Cómo funciona un GPS?

Para obtener información actualizada, esta tecnología utiliza canales de comunicación alternativos. En el caso de nuestros smartphones, se trata de Internet proporcionada por un operador de telefonía móvil o mediante Wi-Fi.

A-GPS se comunica con sus servidores, transmitiendo información de ubicación, que está determinada por las estaciones base (torres) del operador. En respuesta, estos servidores reciben mensajes nuevos sobre satélites activos en el área. Utilizándolos, el módulo de geolocalización del teléfono inteligente establece rápidamente contacto con los satélites necesarios, sin perder tiempo buscándolos a todos. Cuantas más estaciones base haya alrededor del teléfono inteligente, o cuanto más cerca esté el usuario de la torre de telefonía móvil, con mayor precisión se registrará la ubicación del teléfono inteligente y, por lo tanto, más precisa será la información sobre los satélites disponibles.

Pros y contras del A-GPS

Como vemos, los beneficios de tener A-GPS son innegables. Esto supone tanto un establecimiento rápido de comunicación con los satélites como un ahorro de batería, ya que durante un arranque "en frío" y la búsqueda de señales, el módulo GPS consume intensamente energía de la batería. Al mismo tiempo, la comunicación con los servidores consume muy poco tráfico de Internet: hasta 10 kilobytes por sesión. Es importante que A-GPS no requiera la participación del usuario y que las actualizaciones de datos se realicen automáticamente según sea necesario.

Pero esta función también tiene desventajas, aunque sean menores. No proporcionará comunicación rápida con satélites en áreas con escasez o ausencia de torres de telefonía móvil. Por tanto, lejos de la civilización, el A-GPS es inútil.

A pesar del modesto consumo de Internet, las frecuentes actualizaciones y sincronización del A-GPS darán como resultado un aumento del tráfico. Y cuando estás en roaming, especialmente internacional, los costos de comunicación pueden aumentar significativamente.

¿Cómo habilitar o deshabilitar A-GPS?

Al activar la función “Geodata” (navegación GPS, geolocalización), el teléfono inteligente le solicita que seleccione un método de determinación. El usuario puede priorizar la conservación de la batería o la precisión de la geolocalización. Normalmente, están disponibles los siguientes métodos (los nombres de los elementos del menú pueden variar según la versión de Android y el fabricante del teléfono):

• Según todas las fuentes (alta precisión). La determinación de la ubicación se realiza mediante GPS, Wi-Fi y tráfico de Internet de redes móviles. La tecnología A-GPS está activa.
• Por coordenadas de red (conservando la carga de la batería). La ubicación se detecta mediante Wi-Fi y redes móviles. El protocolo GPS está deshabilitado, A-GPS está activo.
• Por satélites GPS (solo dispositivo). Determinación de la ubicación únicamente mediante satélites sin utilizar canales de comunicación adicionales. La tecnología A-GPS está desactivada.

La tecnología A-GPS es necesaria para la navegación normal con un teléfono inteligente y se puede utilizar con regularidad.

Los teléfonos inteligentes hace tiempo que dejaron de ser simples marcadores. Abrieron muchas nuevas oportunidades para sus propietarios.

En primer lugar está el acceso completo a Internet de alta velocidad y la comunicación en redes sociales y mensajería instantánea. Pero el posicionamiento GPS no tiene menos demanda, algo que ahora analizaremos en detalle.

¿Qué es el GPS?

El GPS es un sistema de navegación que determina la ubicación de un teléfono inteligente, crea rutas y le permite encontrar el objeto deseado en el mapa.

Casi todos los dispositivos modernos tienen un módulo GPS incorporado. Se trata de una antena sintonizada a la señal del satélite de geolocalización GPS. Inicialmente fue desarrollado en los EE. UU. con fines militares, pero luego su señal estuvo disponible para todos. El módulo GPS del dispositivo es una antena receptora con un amplificador, pero no puede transmitir una señal. Al recibir una señal de los satélites, el teléfono inteligente determina las coordenadas de su ubicación.

Casi todas las personas modernas al menos una vez han utilizado la navegación GPS en un teléfono inteligente o tableta. La necesidad puede surgir en cualquier momento entre personas de diferentes profesiones y diferentes tipos de ocupaciones. Es necesario para conductores, mensajeros, cazadores, pescadores e incluso peatones comunes y corrientes que se encuentran en una ciudad desconocida. Gracias a dicha navegación, puede determinar su ubicación, encontrar el objeto deseado en el mapa, trazar una ruta y, si tiene acceso a Internet, evitar atascos.

Mapas sin conexión para GPS

Google ha desarrollado una aplicación de geolocalización especial para su sistema operativo Android: Google Maps. Encuentra rápidamente satélites, desarrolla rutas hacia objetos y ofrece alternativas. Desafortunadamente, si no hay cobertura de red celular, Google Maps no funciona, ya que los mapas geográficos se descargan a través de Internet.

Para la navegación sin conexión, la mejor manera es descargar aplicaciones que admitan mapas sin conexión, como Maps.me, Navitel y 2GIS. También puedes instalar la aplicación Maps: Transporte y Navegación para Google Maps.

En este caso, no tendrá que gastar tráfico de Internet para descargar mapas: siempre estarán en su dispositivo, independientemente de su ubicación. Esto es especialmente cierto cuando estás en el extranjero, ya que el costo del roaming para acceder a Internet es muy alto.

¿Cómo habilitar el GPS en Android?

Activar el módulo GPS en el sistema operativo Android es posible de dos formas:

• Cortina superior. Desliza el dedo hacia abajo en la pantalla y en el menú que se abre, haz clic en el botón “Ubicación”, “Geolocalización” o “Geodatos” (según la versión de Android).
• En la configuración de Android, busque el elemento de elementos similares y mueva la casilla de verificación a la posición "Habilitado".

Durante el funcionamiento activo del sistema de navegación del teléfono inteligente, la carga de la batería comienza a consumirse de manera bastante activa, por lo que vale la pena cuidar fuentes de energía adicionales. Por ejemplo, cuando conduce es necesario utilizar un cargador de coche y cuando viaja en bicicleta o a pie.

También vale la pena recordar que la recepción confiable de una señal satelital es posible en áreas abiertas, por lo que cuando se encuentra en una habitación o en un túnel, la geolocalización se vuelve imposible. El tiempo nublado también influye: debido a las nubes, el dispositivo tarda más en buscar satélites y determina sus coordenadas con menor precisión.

No hace mucho tiempo, el GPS era el único sistema de geolocalización, por lo que en las primeras versiones de Android solo se mencionaba y el botón de activación del servicio se llamaba así. Desde 2010 el ruso está en pleno funcionamiento, y desde 2012 -.

La navegación por satélite GPS ha sido durante mucho tiempo un estándar para la creación de sistemas de posicionamiento y se utiliza activamente en varios rastreadores y navegadores. En los proyectos Arduino, el GPS se integra mediante varios módulos que no requieren conocimientos de fundamentos teóricos. Pero un verdadero ingeniero debería estar interesado en comprender el principio y el funcionamiento del GPS para poder comprender mejor las capacidades y limitaciones de esta tecnología.

Esquema de operación GPS

GPS es un sistema de navegación por satélite desarrollado por el Departamento de Defensa de EE. UU. que determina coordenadas y tiempo precisos. Funciona en cualquier lugar de la Tierra en cualquier condición climática. El GPS consta de tres partes: satélites, estaciones en la Tierra y receptores de señales.

La idea de crear un sistema de navegación por satélite surgió en los años 50 del siglo pasado. Un grupo de científicos estadounidenses que observaban el lanzamiento de satélites soviéticos notaron que a medida que el satélite se acerca, la frecuencia de la señal aumenta y disminuye a medida que se aleja. Esto permitió comprender que es posible medir la posición y velocidad de un satélite conociendo sus coordenadas en la Tierra, y viceversa. El lanzamiento de satélites a la órbita terrestre baja jugó un papel muy importante en el desarrollo del sistema de navegación. Y en 1973, se creó el programa DNSS (NavStar), bajo el cual se lanzaron satélites a la órbita terrestre media. El programa recibió su nombre GPS en el mismo 1973.

sistema GPS encendido este momento Se utiliza no sólo en el ámbito militar, sino también con fines civiles. Hay muchas áreas de aplicación del GPS:

• Conexión móvil;
• Tectónica de placas: seguimiento de las fluctuaciones de las placas;
• Determinación de la actividad sísmica;
• Seguimiento de transporte por satélite: puede controlar la posición, la velocidad del transporte y controlar su movimiento;
• Geodesia: determinación de los límites exactos de las parcelas de tierra;
• Cartografía;
• Navegación;
• Juegos, geoetiquetado y otras áreas de entretenimiento.

La desventaja más importante del sistema puede considerarse la imposibilidad de recibir una señal en determinadas condiciones. Las frecuencias de funcionamiento del GPS se encuentran en el rango de longitud de onda decimétrica. Esto lleva al hecho de que el nivel de la señal puede disminuir debido a las nubes altas y al denso follaje de los árboles. Las fuentes de radio, los inhibidores y, en casos excepcionales, incluso las tormentas magnéticas también pueden interferir con la transmisión normal de la señal. La precisión de la determinación de los datos se deteriorará en las regiones polares, ya que los satélites se elevan muy por encima de la Tierra.

Navegación sin GPS

El principal competidor del GPS es el GLONASS (Sistema Global de Navegación por Satélite) ruso. El sistema comenzó a funcionar plenamente en 2010 y desde 1995 se han realizado intentos de utilizarlo activamente. Hay varias diferencias entre los dos sistemas:

• Diferentes codificaciones: los estadounidenses usan CDMA, para el sistema ruso se usa FDMA;
• Diferentes dimensiones de dispositivos: GLONASS utiliza un modelo más complejo, lo que aumenta el consumo de energía y el tamaño de los dispositivos;
• La colocación y el movimiento de satélites en órbita: el sistema ruso proporciona una cobertura más amplia del territorio y una determinación más precisa de las coordenadas y la hora.
• Vida útil de los satélites: los satélites estadounidenses están fabricados con mayor calidad, por lo que duran más.

Además de GLONASS y GPS, existen otros sistemas de navegación menos populares: el Galileo europeo y el Beidou chino.

Descripción del GPS

Cómo funciona el GPS

El sistema GPS funciona de la siguiente manera: el receptor de señal mide el retraso en la propagación de la señal desde el satélite al receptor. A partir de la señal recibida, el receptor obtiene datos sobre la ubicación del satélite. Para determinar la distancia entre el satélite y el receptor, el retraso de la señal se multiplica por la velocidad de la luz.

Desde un punto de vista geométrico, el funcionamiento del sistema de navegación se puede ilustrar de la siguiente manera: varias esferas, en medio de las cuales hay satélites, se cruzan y el usuario se encuentra en ellas. El radio de cada esfera es correspondientemente igual a la distancia a este satélite visible. Las señales de tres satélites proporcionan información sobre la latitud y la longitud; el cuarto satélite proporciona información sobre la altura de un objeto sobre la superficie. Los valores obtenidos se pueden reducir a un sistema de ecuaciones a partir del cual se pueden encontrar las coordenadas del usuario. Por lo tanto, para obtener una ubicación precisa, es necesario realizar 4 mediciones de distancias al satélite (si excluimos los resultados inverosímiles, tres mediciones son suficientes).

Las modificaciones a las ecuaciones resultantes se introducen por la discrepancia entre la posición calculada y real del satélite. El error que surge como consecuencia de esto se llama efemérides y oscila entre 1 y 5 metros. También contribuyen las interferencias, la presión atmosférica, la humedad, la temperatura y la influencia de la ionosfera y la atmósfera. La suma de todos los errores puede llevar el error a 100 metros. Algunos errores se pueden eliminar matemáticamente.

Para reducir todos los errores, utilice el modo GPS diferencial. En él, el receptor recibe a través de un canal de radio todas las correcciones necesarias en las coordenadas de la estación base. La precisión de la medición final alcanza entre 1 y 5 metros. En modo diferencial, existen 2 métodos para corregir los datos recibidos: esta es la corrección de las coordenadas en sí y la corrección de los parámetros de navegación. El primer método es incómodo de utilizar, ya que todos los usuarios deben trabajar utilizando los mismos satélites. En el segundo caso, aumenta considerablemente la complejidad del propio dispositivo de determinación de la ubicación.

Hay una nueva clase de sistemas que aumenta la precisión de la medición a 1 cm. El ángulo entre las direcciones de los satélites tiene un gran impacto en la precisión. En un ángulo grande, la ubicación se determinará con mayor precisión.

El Departamento de Defensa de EE. UU. puede reducir artificialmente la precisión de las mediciones. Para ello, se instala un modo S/A especial en los dispositivos de navegación: acceso limitado. El modo fue desarrollado con fines militares para no darle al enemigo ventaja a la hora de determinar las coordenadas exactas. Desde mayo de 2000 está abolido el régimen de acceso restringido.

Todas las fuentes de error se pueden dividir en varios grupos:

• Error en los cálculos de la órbita;
• Errores relacionados con el receptor;
• Errores asociados con múltiples reflejos de la señal por obstáculos;
• Ionosfera, retrasos en las señales troposféricas;
• La geometría de los satélites.

Características principales

El sistema GPS incluye 24 satélites terrestres artificiales, una red de estaciones de seguimiento terrestres y receptores de navegación. Se necesitan estaciones de observación para determinar y controlar los parámetros orbitales, calcular las características balísticas, ajustar las desviaciones de las trayectorias de movimiento y controlar los equipos a bordo de las naves espaciales.

Características de los sistemas de navegación GPS.:

• Número de satélites: 26, 21 principales, 5 de repuesto;
• Número de planos orbitales – 6;
• Altitud de la órbita: 20.000 km;
• La vida útil de los satélites es de 7,5 años;
• Frecuencias de funcionamiento – L1=1575,42 MHz; L2=12275,6 MHz, potencia 50 W y 8 W, respectivamente;
• La confiabilidad de la determinación de la navegación es del 95%.

Existen varios tipos de receptores de navegación: portátiles, estacionarios y de avión. Los receptores también se caracterizan por una serie de parámetros:

• Número de canales: los receptores modernos utilizan de 12 a 20 canales;
• Tipo de antena;
• Disponibilidad de soporte cartográfico;
• Tipo de visualización;
• Funciones adicionales;
• Varias características técnicas: materiales, resistencia, protección contra la humedad, sensibilidad, capacidad de memoria y otras.

El principio de funcionamiento del navegador en sí es que, en primer lugar, el dispositivo intenta comunicarse con el satélite de navegación. Una vez establecida la conexión, se transmite el almanaque, es decir, información sobre las órbitas de los satélites ubicados dentro del mismo sistema de navegación. La comunicación con un solo satélite no es suficiente para obtener una posición precisa, por lo que los satélites restantes transmiten sus efemérides al navegador, lo cual es necesario para determinar desviaciones, coeficientes de perturbación y otros parámetros.

Inicio en frío, tibio y caliente del navegador GPS.

Cuando enciendes el navegador por primera vez o después de un largo descanso, comienza una larga espera para recibir datos. El largo tiempo de espera se debe a que el almanaque y las efemérides faltan o están desactualizados en la memoria del navegador, por lo que el dispositivo debe realizar una serie de acciones para obtener o actualizar los datos. El tiempo de espera, o el llamado tiempo de arranque en frío, depende de varios indicadores: la calidad del receptor, el estado de la atmósfera, el ruido, el número de satélites en la zona de visibilidad.

Para empezar a trabajar, el navegador debe:

• Encuentre un satélite y establezca contacto con él;
• Recibir el almanaque y guardarlo en la memoria;
• Recibe efemérides del satélite y guárdalo;
• Encuentra tres satélites más y establece contacto con ellos, recibe efemérides de ellos;
• Calcular coordenadas utilizando efemérides y ubicaciones de satélites.

Sólo después de pasar por todo este ciclo el dispositivo comenzará a funcionar. Este tipo de lanzamiento se llama inicio fresco.

Un arranque en caliente es significativamente diferente de un arranque en frío. La memoria del navegante ya contiene el almanaque y las efemérides actualmente relevantes. Los datos del almanaque son válidos por 30 días, los datos de efemérides son válidos por 30 minutos. De ello se deduce que el dispositivo estuvo apagado por un corto tiempo. Con un arranque en caliente, el algoritmo será más sencillo: el dispositivo establece una conexión con el satélite,, si es necesario, actualiza las efemérides y calcula la ubicación.

Hay un comienzo cálido: en este caso el almanaque está actualizado, pero es necesario actualizar las efemérides. Esto lleva un poco más de tiempo que un arranque en caliente, pero mucho menos que un arranque en frío.

Restricciones a la compra y uso de módulos GPS caseros.

La legislación rusa obliga a los fabricantes a reducir la precisión de la detección del receptor. Sólo se puede trabajar con una precisión absoluta si el usuario tiene una licencia especializada.

En la Federación de Rusia están prohibidos los medios técnicos especiales destinados a obtener información en secreto (STS NPI). Entre ellos se incluyen los rastreadores GPS, que se utilizan para el control secreto del movimiento de vehículos y otros objetos. La característica principal de un dispositivo técnico ilegal es su secreto. Por lo tanto, antes de comprar un dispositivo, es necesario estudiar detenidamente sus características, apariencia, funciones ocultas y también revisar los certificados de conformidad necesarios.

También es importante en qué forma se vende el dispositivo. Una vez desmontado, es posible que el dispositivo no pertenezca al STS NPI. Pero cuando se ensambla, es posible que el dispositivo terminado ya esté clasificado como prohibido.

A-GPS (inglés: GPS asistido) - tecnología que permite acelerar el llamado “arranque en frío” del receptor de señal GPS. La aceleración del suministro de la información de ubicación requerida se logra mediante el uso de otros canales de comunicación. Este sistema se utiliza a menudo en teléfonos inteligentes y móviles que tienen un chip receptor de señal GPS incorporado.

Los teléfonos inteligentes modernos tienen pantallas grandes que le permiten mostrar cualquier información gráfica y, en particular, mapas geográficos, con excelente calidad. Esto permite al usuario resolver fácilmente tanto problemas comerciales como obtener información para necesidades personales o ver información de entretenimiento.

En Europa, los usuarios del sistema GPS suelen confundirlo con el servicio LBS. LBS es una gama de servicios de información y entretenimiento que se basan en la ubicación de un suscriptor de una red celular. Para prestar dichos servicios no es necesario el uso de tecnología GPS o A-GPS. La ubicación del suscriptor se calcula con una precisión de 50 a 100 metros midiendo el nivel de la señal de las estaciones base GSM más las señales de los puntos de acceso a Internet utilizando tecnología Wi-Fi a la que está conectado el dispositivo del suscriptor.

Cómo funciona A-GPS:

Para que el sistema A-GPS funcione es necesario disponer de un canal de comunicación adicional a través del cual la información procedente de un servidor remoto pueda llegar rápidamente a la entrada del receptor. Los dispositivos móviles (teléfonos inteligentes, teléfonos) suelen utilizar canales de comunicación celular para ello. Si el teléfono está dentro del alcance de una red celular y tiene acceso a Internet, el sistema A-GPS se activa automáticamente.

Ubicación aproximada:

Para acelerar el procesamiento de los datos de ubicación, el sistema A-GPS limita el área de búsqueda de señales de satélite determinando primero la ubicación aproximada. Los teléfonos móviles permiten calcularlo utilizando las estaciones base del operador GSM. La precisión de los cálculos depende de cuántas señales capta el teléfono de diferentes estaciones base. La mayor densidad de estaciones base suele encontrarse en el centro de las ciudades. En estos lugares, la precisión de la medición de la ubicación alcanza entre 200 y 500 metros. En las afueras de las ciudades y en zonas escasamente pobladas, la precisión de la medición es de sólo 1500 - 2000 metros.