Odpowiednia elektronika z GPS
Geneza systemu
GPS (a konkretnie NAVISTAR Global Positioning System) powstał na bazie innego systemu – Transit (NAVSAT), który był pierwszym systemem lokalizacji o zasięgu globalnym (GNSS). Ze względu na ograniczenia systemu Transit, m.in. dokładność do 200 m oraz brak możliwości ciągłego i dynamicznego określania pozycji (przerwy w odbiorze sygnału mogły trwać nawet kilka godzin) w 1973 roku zdecydowano się na stworzenie udoskonalonego systemu, który w swoich założeniach miał charakteryzować się wyznaczaniem pozycji w czasie rzeczywistym bez przerw, niewykrywalnością odbiornika, dostępnością na całej kuli ziemskiej oraz synchronizacją czasu na poziomie 1μs. Decyzja o budowie zapadła w 1979 roku, a rok później wystrzelono na orbitę pierwszego satelitę GPS. W początkowej fazie projektu system ten miał być używany jedynie do celów militarnych. Dopiero w 1983 roku po nieumyślnym zestrzeleniu samolotu pasażerskiego koreańskich linii lotniczych KAL 007 (samolot z nieznanych przyczyn zboczył z kursu, naruszając przestrzeń powietrzną ZSRR i został zestrzelony nad morzem japońskim) uznano, że system powinien być dostępny także dla zastosowań cywilnych. Zaczął on pracować (a przynajmniej wtedy zostało to ogłoszone) 8 grudnia 1993 roku, a 17 lipca 1995 roku zyskał pełną operacyjność (FOC). Od tego czasu moduły odbierające sygnał z GPS trafiły do dziesiątek milionów urządzeń na całym świecie – od komputerów nawigacji lotniczych do zegarków sportowych.
Budowa systemu
Satelity GPS – znajdują się na orbitach zlokalizowanych około 20 187 km nad poziomem morza (dla zobrazowania to jest 2 281 razy wysokość Mount Everestu – całkiem wysoko). Satelity w ciągu doby okrążają ziemię 2 razy. Każda z satelit jest wyposażona w zegar atomowy, którego dokładność synchronizacji wynosi ok. 1μs. Orbity satelitów są stale monitorowane przez stacje naziemne. Aktywnych jest obecnie 31 satelitów.
Stacje naziemne – znajdują się w okolicy równika, tak aby móc na bieżąco lokalizować satelity i obserwować ich ruch na orbitach. Stacji jest 12 i rozmieszczone są tak, żeby każda działająca satelita systemu była ciągle widoczna w minimum dwóch stacjach naziemnych jednocześnie. Główna stacja nadzoru znajduje się w bazie sił lotniczych Schriever AFB w stanie Kolorado i to w niej wyliczane są nowe parametry orbit satelitów (efemerydy), które wysyłane są nie rzadziej niż co 48 godzin.
Odbiornik – jest to np. nasz zegarek sportowy. Co ważne urządzenie jest tylko odbiornikiem sygnału. Nie można więc tego odbiornika "śledzić przez GPS". Do czasu kiedy samo urządzenie nie ma dostępu do nadajnika, który informacje z GPS może przekazać dalej.
Odbiornik GPS jest kluczową częścią wyposażenia niemal każdego jachtu i poza pierwszorzędnym zadaniem nawigacyjnym, może przyczynić się także do uratowania czyjegoś życia. Jest to urządzenie niezbędne do bezpiecznej nawigacji. Nawet jeśli jesteś miłośnikiem klasycznej nawigacji, powinieneś ją traktować jako backup i przede wszystkim korzystać z GPS, który zapewnia szybką, dokładną i bezpieczną informację o twojej pozycji i aktualnym kursie. Dzięki różnym funkcjom elektronicznej nawigacji możesz m.in. zaplanować najlepszą trasę do wyznaczonego celu, płynąc pod żaglami efektywnie planować halsowanie, korzystać z wgranych do urządzeń map elektronicznych, danych pływowych i wielu innych. Elektronika jachtowa daje dzisiaj coraz większe możliwości konsolidacji danych na jednym wyświetlaczu: dane pogodowe, nawigacyjne i z zakresu locji, echosonda i radar, AIS i termowizja, dane pracy silników i wiele innych – ale wiele z tych danych byłoby bezużytecznych bez dobrej jakości sygnału GPS. Dlatego dobry odbiornik (wbudowany w ploter czy zewnętrzny) plus dobra antena (prawidłowo zamontowana), to podstawa.
Jak wybrać?
Jaki sprzęt wybrać dla swojej łodzi? Jak nie zgubić się w trakcie poszukiwań właściwego urządzenia? Jak nie przepłacić albo nie zamknąć sobie możliwości dalszej rozbudowy? Przedstawiamy kilka aspektów, które powinny Tobie pomóc w doborze właściwej elektroniki jachtowej.
Ręczne urządzenia GPS o ekranie o przekątnej ok. 2,5 cala. Zaletą tych urządzeń jest możliwość łatwego przetransportowania ich gdziekolwiek potrzebujemy, ze względu na swój niewielki rozmiar – to szczególnie ważne dla żeglujących łódkami czarterowymi, gdzie nigdy nie możemy być pewni urządzeń tam zamontowanych. Mogą być one zasilane na baterie lub napięciem zewnętrznym (z reguły z typowej ładowarki USB). W przypadku urządzeń przenośnych należy zwrócić uwagę na żywotność baterii, aby w trakcie nawigowania podczas żeglugi (lub innej wyprawy) bateria wytrzymała odpowiednią dla naszych potrzeb ilość czasu (z doliczeniem odpowiedniego marginesu bezpieczeństwa). Jeśli w trakcie żeglugi masz możliwość podładować Twojego “ręczniaka”, pamiętaj o zabezpieczeniu ładowarki przed zalaniem wodą. Niezależnie od sprzętu na jachcie, ręczniak powinien pełnić funkcję urządzenia awaryjnego.
Wadą ręcznego GPS może być jego niewielki ekran (co dla osób z problemami ze wzrokiem może stanowić kłopot w odczytywaniu danych) oraz ograniczona liczba funkcji dodatkowych.
Przykładowe plotery:
RAYMARINE DRAGONFLY 5PRO
Przenośny GPS często ma większy, np. sześciocalowy ekran, który umożliwia obsługę ekranu dotykowego. Urządzenia przenośne mogą być również używane także w samochodzie i w terenie.
Jeśli potrzebujesz większego ekranu, zainwestuj w GPS montowany na desce rozdzielczej. Możesz go umieścić pod pokładem lub w pobliżu steru w kokpicie, aby uzyskać łatwy i szybki dostęp do wszystkich potrzebnych Tobie funkcji.
Na jachtach powinno się urządzenie połączyć anteną zewnętrzną w celu poprawy jakości sygnału odbieranego z satelit. Anteny wbudowane w GPS są kompaktowe, ale nie zapewniają bezpiecznego poziomu sygnału, co znacząco wpływa na dokładność pozycji i bezpieczeństwo nawigacji. Znajdź zatem GPS z zewnętrzną anteną (lub przynajmniej portem antenowym).
Ilość satelitów
Zazwyczaj w specyfikacjach urządzeń GPS podana jest informacja, że dane są pobierane z 12 do 24 satelitów. Z im większej ilości satelitów pobierane są dane, tym większa dokładność wyświetlanych informacji. Do określenia naszej lokalizacji potrzebne są w teorii co najmniej 3 satelity, ale tak naprawdę akceptowalna dokładność pozycji pojawia się przy komunikacji z min. 6 satelitami.
Kompatybilność z echosondą lub FishFinderem
Jeśli jesteś wędkarzem, ta funkcja z pewnością będzie dla Ciebie bardzo użyteczna. Przed zakupem swojego GPS sprawdź więc możliwość połączenia (sparowania) ze sobą tych urządzeń.
Zakres wyświetlanych danych
Najprostsze modele GPS pokazują tylko szerokość i długość geograficzną, kurs, prędkość i przebytą drogę. Lepsze modele ploterów uwzględniają mapy i locje wód morskich i śródlądowych, plany marin i portów oraz dane pływowe. Najbardziej zaawansowane technologicznie urządzenia mogą wyświetlać mapy 3D razem z danymi “podwodnymi”, czy informacje pogodowe lub ostrzeżenia przed kolizją dzięki potężnej ilości danych wgranych w urządzenie oraz integracji danych z różnych urządzeń: log, sonda, wiatromierz, echosonda wędkarska, AIS, systemy pogodowe itp.
Regularne aktualizacje
W przypadku, gdy lubisz odkrywać nieznane dla siebie dotąd rejony, dobrze jest mieć Ploter GPS, który może wyświetlać mapę obszaru, na który planujesz płynąć. Należy wtedy zadbać o regularną aktualizację map i danych. Sprawdź zatem przed zakupem, jakie są ceny map do danego urządzenia, jak się je aktualizuje – pożyteczne może być łatwe połączenie z komputerem np. poprzez wbudowane Wi-Fi.
Kilka kwestii dotyczących ekranu
Rozdzielczość – niezależnie od rozmiaru ekranu, upewnij się, że ma przyzwoitą rozdzielczość. Dane z mniejszego ekranu o wyższej rozdzielczości są łatwiejsze do odczytania niż z dużych ekranów o niskiej rozdzielczości. Zwyczajowo dostępna jest również funkcja dostosowania jasności i kontrastu ekranu.
Monochromatyczny, czy kolorowy – stare, dobre czarno-białe ekrany są oczywiście tańsze, jednak nie sposób odczytać z nich kolorowych oznaczeń na mapach (jak np. boi, czy innych znaków nawigacyjnych). Zdecydowanie więc polecamy ekrany z szeroką skalą barw. Jedyna chyba zaleta monochromów, to znacząco mniejsze zużycie energii.
Czytelność w świetle słonecznym – Przy świetle dziennym i przy jasnym słońcu przydatny jest tryb czytelności w świetle słonecznym, który znacznie ułatwia odczytywanie danych z ekranu. Podobnie z trybem nocnym. Dzięki temu niezależnie od panujących warunków i pory dnia zachowasz zadowalającą widoczność wyświetlanych na ekranie danych.
Możliwość obsługi mokrego ekranu – Coraz więcej nowych modeli GPS oferuje nowoczesny system ekranu, który można obsługiwać mokrymi rękoma lub pomimo zalania ekranu wodą. Jest to przydatna funkcja zwłaszcza, gdy nasz GPS zamontowany jest w kokpicie jachtu, gdzie narażony jest na regularne obryzgiwanie wodą.
Alternatywa (Navionics)
Jeśli posiadasz tablet, to ściągnięcie aplikacji na swoje urządzenie jest z pewnością najtańszą opcją. Jednak nie zawsze najskuteczniejszą i najwygodniejszą. Pamiętaj, że w tego typu aplikacjach mamy wgrane mapy wektorowe, które nie są tak dokładne jak mapy rastrowe. Sam tablet też musi poradzić sobie z morskim klimatem (zwykły Ipad nie przeżyje zbyt długo) i może przysporzyć nieco kłopotów z dotykową obsługą, jeśli twoje palce są już mocno przemoczone/zmarznięte. Co ważne, jeśli nie wgrałeś danych obszaru żeglugi dla trybu off-line urządzenie stanie się bezużyteczne po utracie dostępu do internetu. Także żywotność baterii w ciągłej pracy nawigacyjnej raczej Cię rozczaruje.
Czy GPS wpływa na bezpieczeństwo na pokładzie?
System GPS może nam pomóc spełnić więcej niż połowę z wyżej wymienionych zasad bezpieczeństwa na łodzi. Urządzenia GPS posiadają opcję śledzenia pozycji łodzi i oszacowania prędkości i kursu. Naprowadzanie na kurs jest szczególnie ważne w trudnych warunkach pogodowych, w których szybkość i kierunek mogą się zmieniać.
Lokalizator GPS na łodzi może również pomóc w uniknięciu niebezpiecznych sytuacji. Systemy nawigacji satelitarnej mogą wykrywać i wskazywać na wcześniej niewidoczne przeszkody, takie jak rafy, skały i inne przeszkody w wodzie. Znajomość położenia łodzi oraz otoczenia jest kluczowa dla uniknięcia potencjalnego zagrożenia.
Systemy GPS mogą również monitorować położenie innych statków i pomagać w uniknięciu zderzenia z nimi.
GPS na łodzi może okazać się przydatnym narzędziem do ułatwienia bezpiecznej i skutecznej nawigacji. Pomaga nawigatorom w uniknięciu niebezpieczeństwa i zapewnia lepszą kontrolę nad pozycją łodzi.
GPS do łodzi na morzu
GPS do łodzi na morzu jest niezwykle przydatnym narzędziem dla wszystkich żeglarzy i miłośników wodnych wypraw. Dzięki niemu można dokładnie określić swoją pozycję i dotrzeć do wybranego miejsca. GPS jest również przydatny do śledzenia ruchu łodzi, które pływają w okolicy. Może być również wykorzystywany do wykrywania niebezpiecznych stref i omijania ich, co pomoże uniknąć niebezpiecznych sytuacji. Pozwala on dokładnie określić kierunek i szybkość, z jaką łódź płynie, co umożliwia łatwiejsze planowanie trasy i dotarcie do celu. Może również zapobiec zbłądzeniu na nieznanych wodach.
Umożliwia pływającym lepsze planowanie trasy i unikanie obszarów o dużym ruchu statków. GPS może również służyć do zapisywania tras, którą łódź płynęła w przeszłości, dzięki czemu żeglarze mogą łatwo powtarzać trasy.
GPS do łodzi na jeziorze
GPS do łodzi na jeziorze jest bardzo przydatnym narzędziem w wyposażeniu każdego żeglarza. System nawigacji satelitarnej GPS pozwala żeglarzom precyzyjnie określić położenie łodzi, która znajduje się na jeziorze. Jego zastosowanie pozwala uniknąć niebezpiecznych sytuacji, takich jak zagubienie się w mgle lub zmiana kursu łodzi w wyniku wiatru i złych warunków atmosferycznych.
GPS do łodzi na jeziorze jest również bardzo przydatny w przypadku wycieczek po jeziorze. System nawigacji satelitarnej pozwala łatwo znaleźć odpowiednie miejsca do łowienia ryb lub do zwiedzania okolicy. Może również wyświetlać informacje o miejscach noclegowych, restauracjach i atrakcjach turystycznych.
System GPS a kradzież łodzi
System GPS jest szczególnie przydatny w przypadku kradzieży łodzi. Dzięki nadajnikowi GPS łódź może zostać zlokalizowana oraz odzyskana bez zbędnych strat dla właściciela.
Lokalizator GPS do łodzi umożliwia właścicielowi łodzi sprawdzenie, gdzie znajduje się jego łódź w czasie rzeczywistym. System pozwala użytkownikowi monitorować pozycję łodzi na mapie i wykorzystać ją do odzyskania jej w przypadku jej kradzieży. System GPS do łodzi zapewnia właścicielowi łodzi informacje o jej pozycji, kierunku i szybkości pływania, prędkości wiatru i kierunkach wiatru, a także o poziomie wody i innych warunkach pogodowych w czasie rzeczywistym.
GPS do łodzi jest również wyposażony w funkcję ostrzegania. System może wysyłać powiadomienia do użytkownika łodzi, gdy łódź zostanie skradziona lub gdy znajdzie się poza wyznaczonym obszarem. Ostrzeżenia te mogą być wysyłane za pośrednictwem wiadomości tekstowych, e-maili lub telefonów komórkowych, co pozwala właścicielowi łodzi na szybkie i skuteczne odzyskanie skradzionej łodzi.
GPS do łodzi – jakie funkcje posiada?
GPS do łodzi oferuje wiele przydatnych funkcji, które pomogą Ci w Twojej podróży, takich jak:
- Możliwość wyświetlania mapy okolicy, abyś mógł zobaczyć, dokąd płyniesz.
- Możliwość wyświetlania najbliższych portów i przystani, abyś mógł wiedzieć, gdzie się zatrzymać.
- Tryb automatycznego przełączania się między kursami, abyś mógł łatwo zmienić trasę w razie potrzeby.
- Wyświetla aktualną pozycję, abyś mógł być pewny, że dobrze kierujesz.
- Wyświetla prędkość pływania, abyś mógł być pewny, że jedziesz z odpowiednią prędkością.
- Wyświetla aktualną pogodę, abyś mógł być pewny, że jesteś bezpieczny i wygodny.
- Ostrzega Cię o zbliżających się niebezpieczeństwach, takich jak zła pogoda lub skały.
- Możesz ustawić alarm, aby ostrzec Cię, jeśli zbliżasz się do ustalonego limitu prędkości.
- Możesz wyświetlić szczegółowe informacje o okolicy, takie jak głębokość, stan wód lub nawet prąd.
Jest wiele innych funkcji, które ułatwią Ci pływanie łodzią, ale te wymienione powyżej są najważniejsze i najbardziej przydatne. Dzięki nim możesz być pewny, że zawsze będziesz bezpieczny i dotrzesz do celu bez żadnych problemów.
Dokładność pomiaru GPS
W optymalnych warunkach jest to dokładność rzędu 4 metrów. Rzadko jednak mamy optymalne warunki. Przede wszystkim nie zawsze mamy bezpośredni dostęp do sygnału satelitów, które mogą być zasłonięte przez drzewa czy wysokie budynki. Wtedy zazwyczaj urządzenie zbiera sygnał "odbity" od innych obiektów, przez co trafia on z większym opóźnieniem do odbiornika, co z kolei wiąże się z błędem wyliczenia odległości od satelity. Biorąc pod uwagę, że satelita będzie od nas oddalona o ponad 20000 km, powoduje, że drobna różnica w długości odbicia fali sprawia, że cała ta matematyka, która stoi za pomiarem efemeryd, ciągłym ruchu satelit oraz naszego odbiornika może się wiązać z niedokładnością pomiaru.
Dodatkowo system GPS lubi ruch w jednym kierunku, z wysoką prędkością – wtedy błąd dokładności jest mniejszy ze względu na minimalne odchylenia na boki względem wektora, z którym się poruszamy. Gdy staniemy w miejscu, mogą pojawić się drobne wahania w naszej pozycji i rejestracja mikro-ruchów w zakresie dokładności GPS, czyli zazwyczaj 6 m. Takie rejestrowanie postoju skutkować będzie dodatkowym doliczeniem kilku-kilkunastu metrów, a przy bardzo długim postoju nawet setek metrów. Gdy więc połączymy ze sobą takie czynniki jak kręta trasa, którą pokonujemy powoli (spacerując czy biegnąc), dodatkowo w lesie czy między wysokimi budynkami, to nie możemy oczekiwać dokładności co do metra.
Są to też takie detale jak ruch płyt tektonicznych czy przyciąganie grawitacyjne słońca i księżyca, które może wpływać na ruch satelitów. Powinniśmy być więc wyrozumiali, jak następnym razem odbiornik stwierdzi, że gdzieś biegliśmy po drugiej stronie ulicy, bo jak uzmysłowimy sobie wzajemne odległości satelitów między sobą, to, że są w ciągłym ruchu z prędkością ok. 13 932 km/h, to, że moduł GPS jest nie większy niż dwa ziarenka ryżu (różnie jest z antenami zbierającymi sygnał, ale nie są to gigantyczne maszty), a satelity są oddalone od odbiornika o 20 187 km
Jak zwiększyć dokładność GPS
Najprościej można to zrobić poprzez wykorzystanie innych systemów, które będą dodatkowo rejestrować naszą pozycję. Może to być np. GLONASS, Galileo lub Beidou. Każdy z tych systemów charakteryzuje się inną dokładnością, natomiast poprzez połączenie sił dwóch systemów można osiągać większą dokładność oraz niwelować część błędów pomiaru pojedynczego..
Powinniśmy też unikać zasłaniania odbiornika np. kurtką w przypadku zegarka sportowego. Będzie to dodatkowa bariera, którą musi pokonać sygnał.
GPS a GLONASS
GLONASS - to bliźniacza względem GPS nawigacja satelitarna opracowana w Rosji. Początki prac nad systemem sięgają jeszcze czasów ZSRR, zaś od tamtej pory ukazały się jego cztery wersje:
GLONASS – lata 1982-2005,
GLONASS-M – 2003 r.,
GLONASS-K1 – 2011 r.,
GLONASS-K2 – 2015 r.,
Oprócz tego aktualnie projektowany jest także system GLONASS-V, którego start planuje się na lata 2023-2025. W fazie badań znajduje się jeszcze GLONASS-KM, który Rosjanie zamierzają uruchomić w latach trzydziestych XXI w.
Zasadniczą różnicą pomiędzy systemami GPS a GLONASS jest zależność kodowania i częstotliwości sygnałów, na jakich operują. Satelity GPS nadają na tych samych częstotliwościach, lecz stosują różne kodowanie, natomiast GLONASS robi rzecz dokładnie odwrotną: satelity rosyjskiego systemu korzystają z ujednoliconego kodowania o odmiennych częstotliwościach. Dzięki tym rozwiązaniom satelity znajdujące się na tej samej płaszczyźnie orbity są w stanie komunikować się między sobą.
Oprócz tej zasady i drobnych różnic w marginesach błędu dokładności określania położenia, GPS pomimo minimalnie lepszej zdolności do namierzania, radzi sobie ze skrajnymi szerokościami geograficznymi gorzej niż GLONASS. Dane z GLONASS stanowią tym samym solidne uzupełnienie systemu GPS w warunkach, w których dokładne określenie położenia obiektu jest utrudnione (np. pomiędzy wysokimi budynkami).
Czym jest A-GPS?
Część urządzeń została wyposażona w tzw. A-GPS (Assisted GPS). To specjalny moduł, który przyspiesza odnajdowanie satelitów poprzez przesyłanie informacji o przewidywanym położeniu satelitów. Z pewnością zauważyłeś, że jeżeli kilkukrotnie startujesz z tego samego punktu (np. zaczynasz trening spod domu), smartwatch łapie lokalizację znacznie szybciej, niż ma to miejsce w zupełnie nowym terenie, nawet w przypadku słabego sygnału. Tak właśnie działa A-GPS. Urządzenie „zapamiętuje” ostatnią lokalizację startową i dopasowuje się do niej.
Dataloggery i lokalizatory GPS
Innym zastosowaniem odbiornika GPS jest Datalogger czyli lokalizator lub rejestrator trasy. Jego zadaniem jest rejestracja kolejnych punktów w których urządzenie się znajduje. Historie przebytej trasy można później odczytać za pomocą komputera. Jeżeli Datalogger został wyposażony w moduł GSM, może pełnić rolę lokalizatora. Odczytywane przez odbiornik GPS pozycje przesyłane są za pomocą sieci GSM i mogą być wyświetlane w czasie rzeczywistym na komputerze podłączonym do Internetu. Takie rozwiązanie jest stosowane jako dodatkowe zabezpieczenie na wypadek kradzieży oraz ułatwia zarządzanie pojazdami flotowymi. Zaawansowane lokalizatory GPS mogą odczytywać informacje z komputera pokładowego i wraz pozycją oraz prędkością przesyłać je do właściciela. Stąd gdy oddajesz wypożyczony motocykl nie ukrywaj tego co się z nim działo. Najprawdopodobniej wypożyczalnia i tak dysponuje kompletnym zapisem twoich wyczynów!
materiał zewnętrzny