GPS.PDF

TECHNOLOGIE

Nawigacja samochodowa

Zawsze na czasie

Częstotliwość aktualizowania

aplikacji zależy od jej producenta.

Na przykład AutoMapa ma cztery

aktualizacje rocznie. Jej twórcy śledzą

doniesienia z kraju o zmianach w ru-

chu drogowym – ze źródeł oicjal-

nych oraz od użytkowników aplikacji.

W najnowszej wersji AutoMapy (4.0)

użytkownik może sam zablokować

w programie dowolny odcinek drogi

– jeśli np. wie, że jest on remonto-

wany – lub odblokować fabrycznie

zablokowaną ulicę. Podobna swoboda

występuje przy dodawaniu punktów

użyteczności publicznej. Dobrym

źródłem informacji na temat POI jest

serwis poi.mobilne.net. Firma pracu-

je nad zwiększeniem częstotliwości

udostępniania aktualizacji.

GPS od podszewki

Systemy nawigacji bez problemu zaprowadzą kierowcę do celu, jeśli korzystają

z aktualnej wersji programu nawigacyjnego oraz dokładnego odbiornika GPS.

Przygotowanie takiego programu to jednak proces złożony. Podobnie zresztą

jak samo namierzanie satelitarne.

Polska AutoMapa jest aktualizowa-

na cztery razy w roku. Planowane

są częstsze aktualizacje.

System nawigacji GPS ułatwia kie-

rowcom znalezienie dobrego, wy-

godnego i szybkiego, dojazdu do

wybranego miejsca. Wyszukuje za-

stępcze trasy w przypadku korka

na drodze lub prac remontowych.

Prowadzi wprost do celu.

Systemy nawigacyjne korzysta-

ją z cyfrowych map zawierających

informacje o sieci połączeń drogo-

wych, adresy budynków uwzględ-

nionych na mapie oraz punk-

tów użyteczności publicznej POI

(point of interest), takich jak: szpi-

tale, teatry, kina, muzea, bankoma-

ty, stacje benzynowe. Dodatkowo

stosują specjalne algorytmy wy-

tyczające trasę z punktu A do B,

uwzględniając przy tym preferencje

użytkownika.

Systemy nawigacyjne potrzebu-

ją do działania np. urządzenia typu

pocket PC, czyli palmtopa (cena od

250 zł), z podłączonym do niego

modułem GPS (cena od ok. 200 zł).

Wygodniejsze są urządzenia z wbu-

dowanym odbiornikiem GPS i ekra-

nem LCD oraz preinstalowanym

systemem nawigacyjnym – ceny od

1300 zł. Za urządzenie tego typu,

bez wgranego oprogramowania na-

wigacyjnego, zapłacimy około 500 zł

mniej. Na rynku dostępne są też na-

wigatory turystyczne (w cenach od

500 zł), które są bardziej odporne na

czynniki atmosferyczne, niż GPS-y

stosowane w samochodach. Mają też

mniejsze zużycie energii. Urządzenia

turystyczne często nie współpracują

z mapami cyfrowymi – mają wbudo-

Pierwszy i drugi etap powstawania AutoMapy – wybór materiału podkładowego i proces digitalizacji

Satelitarne zdjęcie (pochodzące z satelity Ikonos) przedstawia fragment warszaw-

skiej dzielnicy Bemowo. Fotograia posłużyła jako podkład tworzonej AutoMapy tego

rejonu stolicy.

W miejscu dróg projektant rysuje niebieskie kreski ulic i wpisuje ich nazwy. Na inne

obiekty nakłada kolorowe poligony, np. ciemnozielone w miejsce lasów. Krzywymi

liniami obrysowuje kontury budynków.

110

PC Format 7/2007

SOFTWARE

Nawigacja samochodowa

TECHNOLOGIE

Przykłady urz dze do nawigacji GPS

Acer e310

Navigo2Go

Nokia N95

NavRoad NR430BT

Producent: Acer, www.acer.pl, cena: 1189

zł, wymiary: 17,5x103x58,4 mm, rozdziel-

czość ekranu LCD: 240x320

Producent: PPWK, www.navigo.pl, cena

899 zł, wymiary: 78x110x21 mm, roz-

dzielczość ekranu LCD: 320x240

Producent: Nokia, www.nokia.pl, cena:

3175 zł, wymiary: 99x53x21 mm, roz-

dzielczość ekranu LCD: 240x320

Producent: Jamicon, www.jamicon.pl, cena

1850 zł, wymiary: 131x81,6x23,6 mm,

rozdzielczość ekranu LCD: 480x272

Palmtop z wbudowanym odbiornikiem

GPS i systemem nawigacji satelitarnej

– Sirf Star III LP (mapy 2006 Navteq).

Wśród dodatkowych funkcji znajdziemy

odtwarzacz MP3 oraz cyfrowy album

fotograﬁ czny. Producent reklamuje urzą-

dzenie jak system nawigacji, który może

z powodzeniem służyć także pieszym

i rowerzystom.

Navigo2Go, to pierwsza próba sprzedaży

systemu nawigacyjnego Navigo2 razem

z odbiornikiem GPS (model AutoNavi

3000). Nawigator ma obszerną bazę pla-

nów miast i miejscowości (530 pozycji)

oraz wyróżnia się częstymi aktualizacjami

– co 2 miesiące. Wśród dodatkowych

funkcji znalazły się odtwarzacze muzyki

i ﬁ lmów oraz przeglądarka zdjęć.

Producent, ze względu na mnogość

oferowanych opcji, nazywa to urządzenie

mobilnym komputerem. Jednak N95 to

przede wszystkim telefon komórkowy,

który ma wybudowany system nawi-

gacji GPS. Wśród dodatkowych funkcji

znajdziemy kamerę i aparat cyfrowy

o rozdzielczości 5 megapikseli oraz od-

twarzacz muzyki.

Urządzenie, sprzedawane razem z Auto-

Mapą 4.0, wyposażono w duży, dotykowy

ekran i moduł Bluetooth do komunikacji

z telefonem komórkowym. Nawigator

potraﬁ m.in. odtwarzać ﬁ lmy i muzykę.

Może też służyć jako przeglądarka zdjęć.

W zestawie z urządzeniem sprzedawana

jest karta pamięci SD o pojemności

512 MB lub 2 GB.

wany kompas, podają współrzędne

geograﬁ czne i wysokość. W więk-

szości przypadków nie nadają się

do nawigacji samochodowej.

Mapy do nawigacji

W celu stworzenia mapy do sys-

temów nawigacyjnych potrzebny

jest odpowiedni podkład, np. zdjęcie

satelitarne z widoczną siecią dróg,

zdjęcie lotnicze lub tradycyjna mapa

w dużej skali, np. mapa wojskowa.

Podkład powinien mieć formę elek-

troniczną. Papierową mapę należy

więc zeskanować, aby można ją

było wykorzystać w komputerze.

Na podstawie podkładu projektanci

– używając specjalistycznego opro-

gramowania – takiego jak Geome-

dia Professional czy Erdas Imagine

– odwzorowują wszystkie potrzebne

w nawigacji elementy terenu. Tam,

gdzie na podkładzie widać drogę,

rysują w programie kreskę, a w miej-

scu, gdzie jest np. las lub jezioro,

umieszczają kolorowy wielokąt. Tak

utworzona mapa zawiera sieć dróg

i elementy otoczenia znajdujące się

w pobliżu.

Na podkładzie nie widać, jakiej

jakości są drogi (lokalne, krajowe)

ani jak jest na nich zorganizowany

ruch (jednokierunkowy, obustron-

ny), a także gdzie obowiązują ob-

ostrzenia ważne dla kierowców (np.

zakaz wjazdu, zakaz skrętu). Dlate-

go twórcy mapy muszą się udać na

miejsce, aby to sprawdzić. Informa-

cje zdobyte podczas wizji lokalnej są

nanoszone na utworzoną wcześniej

mapę połączeń drogowych. Każdą

ulicę opisuje wiele atrybutów, np.

rodzaj drogi, kierunek jazdy.

Zgromadzenie takich informa-

cji pozwala utworzyć tzw. logikę

(topologię) połączeń, czyli reguły

określające przepustowość dróg,

ograniczenia prędkości oraz miej-

sca i kierunek skrętów. Następnie

dodaje się m.in. algorytm wyszuku-

jący trasę między podanymi przez

użytkownika punktami, komunika-

ty głosowe oraz specjalne indeksy,

które pozwalają programowi szybko

odszukiwać potrzebne informacje,

np. nazwy ulic. Teraz można już usu-

nąć wszelkie informacje, niemają-

ce wpływu na poprawne działanie

mapy. Dzięki temu mapa zmieści

się w pamięci urządzenia nawiga-

cyjnego GPS (lub na podłączonej do

niego karcie pamięci), np. najnow-

sza wersja AutoMapy po instalacji

w urządzeniu zajmuje około 2 GB

pamięci.

Jak działa GPS

Rozpoczynając podróż, użytkownik

wskazuje, do którego miejsca ma

go doprowadzić system nawigacyj-

ny. Aby wyznaczyć trasę, odbiornik

GPS musi najpierw określić swoje

aktualne położenie. W tym celu ko-

munikuje się z satelitami krążącymi

na orbicie Ziemi. Obecnie są 24 sa-

telity (zarządza nimi Departament

Obrony USA). Z każdego punktu na

Ziemi „widocznych” jest co najmniej

5. Wszystkie satelity nadają na tej

samej częstotliwości, 1575,42 MHz,

Trzeci i czwarty etap powstawania AutoMapy – utworzenie warstwy wektorowej i nałożenie szaty graﬁ cznej

Po dokładnym odwzorowaniu dróg i innych obiektów znajdujących się na sfotografo-

wanym terenie niepotrzebny już podkład jest usuwany. Zostaje sam „szkielet” mapy

– warstwy wektorowe.

Końcowym etapem jest kolorowanie poszczególnych fragmentów szkieletu mapy, co

sprawia, że utworzona mapa nawigacyjna jest czytelniejsza i ładniej wygląda. Taką

wersję mapy ogląda użytkownik podczas korzystania z programu



PC Format 7/2007

111

Navigo2Go

Producent: PPWK, www.navigo.pl, cena

899 zł, wymiary: 78x110x21 mm, roz-

dzielczość ekranu LCD: 320x240

Navigo2Go, to pierwsza próba sprzedaży

systemu nawigacyjnego Navigo2 razem

z odbiornikiem GPS (model AutoNavi

3000). Nawigator ma obszerną bazę pla-

TECHNOLOGIE

Nawigacja samochodowa

ale stosując inny sposób modulacji

sygnału, co pozwala zidentyikować

konkretnego satelitę. Korzystanie

z satelitów jest bezpłatne i połącze-

nie z nimi może nawiązać każdy

odbiornik GPS.

Do określenia położenia od-

biornika wystarczy, że będzie się

on komunikował z czterema sateli-

tami (patrz schemat). Trzy satelity

służą do określenia współrzędnych

odbiornika (punktu przecięcia od-

cinków prowadzących od satelity do

odbiornika), czwarty do synchroni-

sygnały ze stałą, z góry określoną

częstością i porównuje odstępy cza-

sowe między docieraniem sygnałów

z czasem wskazywanym przez ze-

gar kwarcowy. Może w ten sposób

stwierdzić, o ile jego zegar kwarco-

wy późni się czy spieszy w stosunku

do zegara satelitów, i zweryikować

obliczenia.

W chwili wyznaczenia położenia

odbiornika GPS zaczynają działać

algorytmy programu nawigacyjnego.

Ponieważ dokładność namierzania

wynosi ok. 6 metrów (w idealnych

warunkach), zadaniem programu

jest umiejscowienie pojazdu użyt-

kownika odbiornika GPS na jednej

z dróg, które znajdują się w pobli-

żu punktu wskazanego przez GPS.

Aplikacja sprawdza, czy samochód

się porusza, a jeśli tak, to z jaką pręd-

kością i w którym kierunku. Jeśli np.

w pobliżu znajdują się dwie drogi

– autostrada i droga gruntowa – a sa-

mochód porusza się z prędkością

100 km/h, to aplikacja umiejscowi

pojazd na autostradzie, jako miejscu

bardziej prawdopodobnym.

Następnie uruchamiany jest al-

gorytm wyznaczający optymalną

trasę przejazdu. Podczas jazdy kie-

rowca otrzymuje komunikaty, kiedy

i w którą stronę skręcić. Aby te in-

formacje były poprawne, odbiornik

GPS musi na bieżąco, nawet kilka

razy na sekundę, sprawdzać swoją

pozycję.

Problemy z namierzaniem

Precyzyjna nawigacja zależy od szyb-

kości procesora i od liczby sensorów

wbudowanych w odbiornik GPS, na-

słuchujących sygnałów z satelitów.

Szybki procesor umożliwia częstsze

obliczanie położenia odbiornika,

a liczba sensorów pozwalająca nasłu-

chiwać sygnałów pochodzących nie

od 4, lecz od 6–7 satelitów zwiększa

dokładność obliczeń.

Jak działa namierzanie GPS

System nawigacji dla

pieszych i rowerzystów

Chociaż z systemu nawigacji sate-

litarnej korzystają głównie kierowcy

samochodów, niektórzy producen-

ci oferują w swoich urządzeniach

tryb dla pieszych i rowerzystów.

Nie oznacza to jednak, że w tym

trybie nawigacja zacznie uwzględniać

chodniki i inne miejsca niedostępne

dla samochodów. Komunikacja nadal

będzie się odbywać po drogach dla

samochodów, ale bez uwzględniania

obostrzeń, na które muszą uważać

kierowcy, np. zakazów wjazdu czy

ulic jednokierunkowych.

Satelity 1 , 2 i 3 wysyłają do odbior-

nika sygnał satelitarny wraz informacją

o czasie jego nadania. Satelita numer

4 pełni rolę metronomu, wysyłając

z określoną częstotliwością sygnały do

odbiornika. Dzięki temu odbiornik może

określić, o ile czas wskazywany przez

jego zegar kwarcowy różni się od czasu

podawanego przez dokładny atomowy

zegar satelitów. To kluczowa informacja

do poprawnego wyznaczania położenia.

Znając czas przebiegu i prędkość sygna-

łu (równa prędkości światła) odbiornik

może obliczyć odległości A , B i C od

satelitów o numerach odpowiednio 1 ,

2 i 3 . Dokładność pomiaru wynosi

od kilku do kilkudziesięciu metrów.

Wszystko zależy m.in. od warunków

atmosferycznych i położenia satelitów

na niebie.

Jest jednak sporo czynników, któ-

re zmniejszają dokładność nawigacji,

a czasem nawet uniemożliwiają po-

prawne określenie pozycji. Komuni-

kację między odbiornikiem a satelitą

utrudniają złe warunki pogodowe,

naturalne przeszkody terenowe (np.

lasy), wysokie budynki oraz duże sa-

mochody. Gdy auto wjedzie między

dwie naczepy ciężarówki, sygnał

GPS może w ogóle zaniknąć.

Ważne jest ułożenie satelitów na

niebie. Najkorzystniejsza jest sytu-

acja, gdy znajdują się wysoko nad

horyzontem i dodatkowo w dużej od-

ległości względem siebie. Jeśli sygnał

traia do odbiornika GPS z jednego

kierunku i dodatkowo od satelitów

wiszących nisko nad horyzontem,

dokładność namierzania spada na-

wet do kilkudziesięciu metrów.

Sam odbiornik GPS może genero-

wać błędy (nawet najlepsze urządze-

nia czasami się zawieszają lub psują)

albo nieprawidłowe czy nieaktualne

informacje zawarte w cyfrowych

mapach. Starsze odbiorniki mogą

mieć problemy z komunikacją, jeśli

umieści się je w pobliżu ogrzewanej

szyby w samochodzie, a po dłuż-

szej przerwie w użytkowaniu będą

potrzebowały kilkunastu minut na

określenie swojego położenia.

zowania czasu podawanego przez

zegary satelitów i zegar odbiornika.

Polega to na tym, że odbiornik wy-

licza, w jakiej odległości od trzech

satelitów się znajduje. W tym celu

mierzy, jaki czas upłynął od wysła-

nia sygnału przez satelity (sygnał za-

wiera m.in. informacje o czasie jego

wysłania) do jego odbioru. Kwarco-

wy zegar odbiornika GPS jest nie-

precyzyjny i wskazany na nim czas

odbioru sygnału różni się od tego,

który pokazują w tym momencie

zegary atomowe na satelitach. Aby

określić, jaka to różnica, odbiornik

GPS otrzymuje z czwartego satelity

Oceń lub skomentuj na



www.pcformat.pl/ocena

112

PC Format 7/2007

SOFTWARE

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: