Обзор GPS программ: Ozi, PalmGis GPS, PocketGPS Pro Moscow

УМНЫЕ АТЛАСЫ

Наверное, все уже не раз слышали аббревиатуру GPS, некоторые путают ее со стандартом передачи данных по сотовым сетям GPRS, однако далеко не все имеют четкое представление о том, что скрыто за этими тремя буквами. GPS (Global Positioning System) в переводе с английского расшифровывается как «система глобального позиционирования». Она основана на передаче сигналов между при емником и спутником. GPS, как это часто бывает, проектировалась и создавалась в военных целях, однако, учитывая пользу, которую может извлечь из нее даже простой человек, появились аппараты, способные улавливать сигналы сателлитов. Правда, поначалу точность «пользовательского» позиционирования по решению американского руководства сознательно ухудшали, погрешность составляла до 100 метров. Решением президента США Джорджа Буша младшего это правило было упразднено, и на сегодняшний день ошибка не превышает 30 м.

Регистрируя время прохождения радиосигнала и зная скорость его распространения, легко определить расстояние до источника излучения. Чтобы правильно найти координаты, требуется оценить расстояния до, по меньшей мере, трех навигационных спутников. Обмен данными с 4 сателлитами уже позволяет определить высоту над уровнем моря. При этом положение спутников на орбитах должно быть известно в любой момент времени. Помимо этого для правильного вычисления координат необходима точная временная привязка и синхронизация часов на всех компонентах навигационной системы. На сателлиты устанавливают атомные часы, имеющие точность около одной наносекунды. Для корректировки хода навигационных приемников используются специальные алгоритмы обработки сигналов, одновременно поступающих от четырех спутников.

На точность вычисления местопо ложения существенно влияет и геометрия орбит сателлитов, то есть расположение последних относительно друг друга и GPSприемника. В оптимальном варианте четыре «видимых» приемником спутника должны находиться от него по разным азимутам.

При прохождении радиосигнала через ионосферу и тропосферу скорость его распространения уменьшается, что приводит к ошибкам в вычислении расстояний до спутников. Таким образом, существенное влия ние оказывают также различные атмосферные явления.

Помимо технических особеннос тей аппаратуры, важное значение имеет и программное обеспечение, необходимое для обработки инфор мации, которую GPS приемник получает от спутников. Все GPS програм мы можно разбить на несколько групп по принципу «какие данные выдает приложение».

Наверное, в первую очередь приходит в голову использовать полученные от спутников координаты и данные для прокладки маршрутов и трассировки пути во время движения. Что можно сказать про выбор наиболее подходящего варианта? Приходится решать экстремальную задачу, которая на входе имеет множество параметров. Например, определяя кратчайший по продолжительности маршрут при перемещении по городу, необходимо учитывать время суток, от которого напрямую зависит плотность трафика на дороге, возможные пробки, ширину трассы или количество полос, сколько раз приходится менять направления дви жения и т.д. И чем больше таких параметров, тем сложнее вычислить наиболее подходящий маршрут. Не вдаваясь в подробности процесса вы числений, лишь отметим, что решение поставленной задачи требует наличия значительной компьютерной мощности у GPS приемника. Поэтому программы - навигаторы, способные прокладывать маршруты, как правило, имеют немаленькие размеры и предъявляют весьма серьезные требования к системе.

Следующим классом GPS программ являются так называемые «компасы» и «спидометры». По данным, полученным от спутников, такие приложения способны выдавать скорость движения или направление относительно сторон горизонта, используя изменение координат за единицу времени. С математической точки зрения просто находят дискретную производную кривой движения в некоторой ее точке. Эта задача намного легче и не требует больших аппаратных возможностей. Такие программы способны предупреждать пользователя о превышении допустимой скорости, об изменении на правления движения. Достоинством «компасов» и «спидометров» является их простота. В отличие от программнавигаторов, им не требуется хранить в памяти никаких карт, все данные поступают от GPS приемника. Это обуславливает небольшой «вес» таких приложений.

Часто GPS навигацию применяют спортсмены, строители или другие профессионалы, которым требуется точно знать свое местоположение. Например, существуют программы, предназначенные для поклонников гольфа, умеющие определять рассто яние до лунки и даже способные предложить наиболее подходящую для удара клюшку.

Перейдем теперь более к детальному рассмотрению программ, предназначенных для GPS навигации

gigNavigator

• 
  Разработчик: СибРКЦ «Земля»


• 
  Webсайт: www.sibrcc.ru


• 
  Условия распространения: Freeware

Программа gigNavigator, разработанная российскими специалистами, предназначена для просмотра и навигации с помощью GPS на геодезических растровых изображениях, которыми являются космические или аэрофотоснимки, отсканированные топографические карты. Пользователь получает навигационную информацию — географические координаты, расстояния, путь, азимуты, направления, скорости, визуальное положение на карте, позиция относительно выбранных точек, — выдаваемую в километрах или в морских милях в текстовой или графической форме. Эти данные извлекаются из географических координат, получаемых с помощью спутников, поэтому  в gigNavigator v1.2 они достоверны в том числе и на морских картах. Возможна работа без растра с GPS или без GPS с растром.

При переходе между перекрывающимися привязанными к одной местности картами позиция и масштаб сохраняются. Это удобно, например, при сравнении ситуации на земном плане и космическом снимке. Переход на смежный привязанный растр выполняется автоматически, при этом отображаются рамки всех уста новленных в текущий каталог карт. Понятно, что нельзя просто «залить» рисунок на устройство и сразу заполучить все навигационные ресурсы. Сначала необходимо произвести привязку карты, которая состоит в установлении связи между несколькими точками на карте с реально определенным положением на местности.

Панель инструментов состоит из одиннадцати кнопок (при использо вании программы на десктопе к ним добавляется кнопка About). Четыре левые кнопки с черными треугольниками в верхних левых углах открывают панели меню. Экранные клавиши «+» и «–» изменяют масштаб рабочего окна в два раза, а при нажатии «1:1» программа переводит растр вмасштаб, который был получен при сканировании, позиция центра при этом не изменяется. Курсор, который по умолчанию имеет форму креста, всегда расположен в центре рабочего поля и указывает позицию наблюдателя.

В режиме «курсоуказатель» положение пользователя отмечено двумя концентрическими окружностями, откуда выходит луч, указывающий направление движения. Далее, кнопка центрирования устанавливает самый мелкий из маcштабов карты gig, она может быть полезна при потере растра — случайном перемещении далеко за его пределы. Смещать его положение можно при помощи «Руки». Для этого нужно «зацепить» картинку мышью или стилусом и переместить в нужную сторону. Кнопка «Лупа» увеличивает масштаб до выбранного рамкой фрагмента и смещает его к центру.

 Щелчок лупой увеличивает масштаб в два раза (с центрировани ем). Включение режимов «Лупа» и «Рука» инициализируется соответствующей иконкой в правом верхнем углу рабочего поля.

Меню gigNavigator является очень простым, наглядным и понятным.  Предположим, вы собрались посетить некоторый регион. Чтобы иметь там возможность навигации, достаточно взять бумажную карту и отсканировать ее. Вероятнее всего, придется использовать карты с разными масштаба ми: там где нужно — поподробнее, а для дороги хватит обычного атласа для автомобилистов. Зарегистри рованная версия программы под держивает различные графические форматы, включая TIFF, JPEG, PNG, а в пробной можно использовать только BMP изображения. Перед началом использования карты необходимо привязать ее к реальным ге ографическим координатам. Для этих целей достаточно «закрепить» 5 точек карты на местности, после чего будет определено любое положение на плане.

Карты сохранены в специальном формате gig, ко торый содержит в себе несколько масштабов изображений — отсканированный размер, а каждый последующий — в два раза меньше. Считывание данных выполняется прямо из файла, причем читаются только необходимые для текущего окна ячейки. Таким образом удается оп тимизировать использование оперативной памяти.

Основное достоинство данного приложения состоит в его универсальности. В отличие от программ навигаторов со встроенными картами, gigNavigator может использо ваться практически на любой местности, что очень важно особенно для российских условий, поскольку подобная гибкость с обрабатываемыми изображениями позволяет GPS навигатору стать спутником даже при поездке в горы или в тайгу, специально для которых ни один разработчик не станет писать навигационные программы. С другой стороны, у этого подхода есть и свои минусы. Они, в первую очередь, касаются объема информации, которую выводит приложение. Программы, работающие со сканированными картами, априори не могут рассказать, какой маршрут, например, будет наиболее подходящим в городских условиях, поскольку для этого необходимо иметь дополнительные данные о ме стности, которые спутник сообщить не в состоянии.

Ozi Explorer CE

• 
  Разработчик: D&L Software


• 
  Webсайт: www.oziexplorer.com


• 
  Условия распространения: Shareware (60 долл.)

В отличие от многих программнавигаторов, которые комплектуются встроенными картами, Ozi Explorer CE является всего лишь инструментом для обработки растровых изображений земной поверхности. С другой стороны, подобная особенность позволит использовать GPS навигацию даже в небольших российских городах или в дикой местности.

При отключенном GPS приемнике программу можно использовать как обычный атлас. Как только GPS приемник «ловит» необходимое количество спутников, OziExplorer CE по полученным данным попытается открыть именно ту карту, которая соответствует текущему положению пользователя. Если же на КПК установлено сразу несколько карт, удовлетворяющих текущим координатам, программа откроет наиболее детализированную. На экран также выводятся данные о скорости, азимуте и высоте над уровнем моря. Приложение позволяет указать порог скорости, о превышении которого сообщит предупреждающий сигнал.

При калибровке карты в OziExplorer создается mapфайл, содержащий информацию о производимых изменениях, проекциях карты и ссылку на изображение. После этого с помощью утилиты ImageToOzf, которую можно скачать с сайта разработчика, происходит конвертация полученной карты в формат, который используется в работающей на GPS навигаторе OziExplorer CE. К счастью, число поклонников данной программы достаточно велико, и при желании можно заглянуть на многочисленные сайты, посвященные путешествиям, откуда есть возможность скачать уже готовые карты.

OziExplorer CE имеет удобный интерфейс, особых вопросов при ее использовании не возникало. Панели инструментов можно настроить по своему желанию или убрать совсем, если это потребуется. Программа поддерживает полноэкранный режим. При первом запуске необходимо указать пути к директориям, где хранятся mapфайлы с данными и ozf2файлы с изображениями, а также определить параметры GPS приемника, необходимые для корректного обмена информацией со спутниками. В настройках также устанавливаются единицы измерения скорости, расстояния, высоты и склонения, параметры маршрутов (треков) и путевых точек.

По умолчанию каждые 30 секунд OziExplorer CE проверяет наличие более детальной карты. В движении, если она «закончилась», программа при наличии другого изображения откроет его. Иначе на дисплее отобразится пустое поле, тем не менее, можно записать свой путь и при появлении недостающей карты загрузить его в будущем. Для прокладки трека достаточно просто нарисовать стилусом предполагаемый маршрут. Максимальное количество одновременно прочерченных путей на одной карте равно пяти. Помимо этого можно создавать и импортировать путевые точки. Невзирая на то что программа работает с растровыми изображениями, карта прорисовывается достаточно быстро и ощутимых задержек при работе не возникает.

Одними из основных недостатков OziExplorer CE являются довольно большой размер файлов с изображениями земной поверхности, с которыми приходится работать, и необходимость иметь сразу несколько карт с разными масштабами для качественной навигации. Однако эти недостатки с лихвой компенсируются доступностью и простотой использования приложения.