Устройство навигатора

GPS навигаторы любого производителя и любой модели имеют схожее устройство. Отличаться могут только техническими параметрами отдельных составляющих навигатора.

Итак, работу GPS-навигаторов обеспечивают две составляющие – это аппаратная часть и программное обеспечение.

Устройство аппаратной части. Она включает в себя следующие элементы:

Дисплей. Большинство автонавигаторов комплектуются резистивными сенсорными дисплеями, обеспечивающими управление устройством и отображения информационных данных. Отличительной характеристикой дисплеев GPS-навигаторов является их антибликовое покрытие.

Плата. Это элемент навигатора, который выполняет те же свойства, что и материнская плата в компьютере. На плате находятся все основные элементы, обеспечивающие работу устройства.

GPS-антенна – являет собой обычную антенну, настроенную на прием спутниковых сигналов определенной частоты.

Процессор (чипсет) – представляет собой основной элемент навигатора, который используется для обработки полученного со спутника сигнала, а также способствует функционированию самого прибора.

Память. Навигаторы комплектуются тремя типами памяти – оперативная память, BIOS-память и встроенная память для сохранения данных.

Дополнительные элементы платы. На плате могут быть установлены такие дополнительные модули как GPRS-модуль, использующийся для выхода в Интернет; радиоприемник, использующийся для приема информации о наличии пробок; Bluetooth модуль, который служит для связи с компьютером или мобильным телефоном.

Аккумулятор. Большинство автомобильных GPS-навигаторов используют для работы обычные Li-ion аккумуляторы с емкостью от 650 до 2000 мАч.

Устройство программной части любого GPS навигатора. Она состоит из следующих составных частей:

BIOS – представляет собой вид программного обеспечения, обеспечивающего связь операционной системы навигатора с эго аппаратной частью.

Операционная система. Этот тип программного обеспечения обеспечивает выполнения GPS навигатором его функций. Большинство устройств оснащаются системой Windows CE, но уже не редки и модели использующие операционную систему Android.

Программная оболочка. Этот тип программного обеспечения предназначен для выполнения диалога между пользователем и навигационным прибором.

Навигационная программа – представляет собой специальное приложений, обеспечивающее проведение всех навигационных расчетов.

Устройство GPS навигатора

Все GPS навигаторы всех производителей имеют общее устройство, напоминающее устройство любого другого «умного» мобильного устройства, например, сотового телефона. Навигаторы имеют похожую архитектуру и организацию программной части, ремонт навигаторов схож с другими подобными устройствами. Давайте разберемся, из чего состоит GPS устройство на примере автомобильного навигатора.

Аппаратная часть GPS навигатора

Если вскрыть корпус автомобильного навигатора, то мы увидим три составных элемента: дисплей печатную плату и аккумулятор.

У туристического навигатора «внутренности» выглядят несколько иначе: нет встроенного аккумулятора, зато может быть клавиатура, если навигатор с кнопочным управлением. Клавиатура имеет стандартное устройство – «пленочка» с контактами, которые замыкаются при нажатии клавиш.

Дисплей

В большинстве автомобильных навигаторов используется резистивный сенсорный дисплей. Дисплей подключается к плате шлейфом, по которому передаются данные – выводится изображение и принимаются координаты нажатой области экрана.

Отличительная особенность дисплеев GPS навигаторов – антибликовое покрытие. Поверхность дисплея имеет особую структуру, хорошо рассеивающую падающий свет. Поэтому изображение на экране видно даже под прямыми солнечными лучами. Антибликовое покрытие, которого, как правило, нет на экранах других мобильных устройств, – один из главных аргументов в пользу покупки отдельного устройства для навигации.

Плата

На плате находятся все элементы, необходимые для работы навигатора. Собственно, он представляет собой своего рода компьютер с процессором, оперативной памятью и другими микросхемами.

GPS-антенна

GPS- антенна – это обычная антенна, настроенная на прием спутниковых сигналов, то есть на определенные частоты. В упрощенном виде, антенна лишь принимает «нули и единички», не разбираясь, что это такое, и передает эту информацию процессору. Антенна может быть впаяна или подсоединяться к плате. На качество приема это не влияет.

Процессор (чипсет)

Главный элемент навигатора – процессор. Чаще его называют GPS-чипсетом и иногда путают с GPS-антенной. В отличие от антенны, сам чипсет не принимает сигнал, а только обрабатывает его.. Поколения чипсетов (например, SirfStar III или Atlas IV) отличаются скоростью и алгоритмом обработки спутникового сигнала, что непосредственно влияет на точность и качество позиционирования.

Так, например, все современные чипсеты начиная с SirfStar III умеют обрабатывать не только прямой сигнал от спутника, но и переотраженный от крупных зданий и рельефа местности.

Вторая функция чипсета – обеспечение работоспособности самого навигатора. То есть процессор навигатора выполняет те же функции, что и процессор мобильного телефона.

Память навигатора

У навигатора есть три элемента памяти: оперативная память, память BIOS и встроенная память для данных.

Оперативная память, как и в любом компьютере, обеспечивает быстродействие устройства. Чем больше объем оперативной памяти, тем быстрее загружаются программы, строятся маршруты и т.д. В отличие от многозадачных смартфонов, в навигаторах объем памяти подбирается под конкретные задачи, то есть таким образом, чтобы он был достаточен для работы навигационной программы без «тормозов» (однако с выходом новых версий навигационных программ, памяти и процессора может начать не хватать)

Память BIOS – постоянная память, в которой хранится программа загрузки навигатора. Здесь хранится системное программное обеспечение, связывающее операционную систему устройства с физическими элементами навигатора, то есть с процессором, другими видами памяти, дисплеем и т.д.

Встроенная память для данных, реализована, как правило, в виде Flash-памяти. Здесь хранится операционная система, программа навигации, дополнительные приложения и пользовательские данные (не во всех навигаторах есть встроенная память доступная пользователям для хранения данных), например, картография или координаты точек.

Дополнительные элементы платы

Кроме всего перечисленного, на микросхеме (печатной плате) могут быть расположены дополнительные модули.

GPRS-модуль для выхода в Интернет и приема информации о пробках.
Радиоприемник для приема информации о пробках.
Bluetooth модуль для связи навигатора с телефоном или компьютером

Разъемы на плате навигатора

На плате находятся разъемы для подключения внешнего питания, джек для наушников, слот для Flash-карт и SIM-карт.

Аккумулятор GPS навигатора

В автомобильных навигаторах используются обычные Li-ion аккумуляторы емкостью 650-2000 мАч, аналогичные аккумуляторам в мобильных телефонах. Существует ошибочное мнение, что аккумуляторы в навигаторах хуже, поэтому время автономной работы навигатора ниже, чем телефона. На самом деле это не так.

Малое время автономной работы вызвано тремя причинами, не имеющими отношения к качеству аккумуляторной батареи. Во-первых, в автомобильных навигаторах редко используют аккумуляторы большой емкости. Во-вторых, в навигаторах не применяются технологии снижения энергопотребления. В-третьих, элементы навигатора имеют большее энергопотребление, позволяющее повысить качество и стабильность приема сигнала (а также яркость экрана). Это нецелесообразно, т.к. автомобильный навигатор в штатном режиме работает от внешнего питания (прикуривателя).

Туристические навигаторы работают от сменных батареек. Обычно источником питания выбираются две батареи АА. В этих устройствах применяют технологии уменьшения энергопотребления, поэтому время автономной работы может достигать 20 часов. Частично это достигается режимом экономного приема сигнала, когда сигнал обрабатывается не каждую секунду, а каждые пять секунд, что является приемлемым при пешеходном использовании.

Программная часть

Программная часть навигатора состоит из BIOS, операционной системы, программной оболочки (в общем случае), навигационной системы и прикладных программ.

В некоторых случаях, все элементы программной части выглядят для пользователя, как единая программа. Так устроены автомобильные и туристические навигаторы Garmin и TomTom. Это достигается тем, что все элементы программной части являются собственными разработками. Так, например, у навигаторов Garmin за основу операционной системы взят Linux, но для пользователя загрузка навигатора выглядит как загрузка одной программы.

Как мы отметили выше, BIOS нужен, чтобы связать аппаратную часть навигатора с его операционной системой. Дело в том, что аппаратная часть (чипсет, оперативная память, GPSR-модуль) может отличаться, в то время как операционная система обычно используется в той или иной степени стандартная.

Операционная система

Большинство навигаторов, представленных на рынке, работают под управлением операционной системы Windows CE. Недавно начали появляться навигаторы с ОС Android, но пока они являются редкостью. Часто производители даже не запрещают выход в главное меню и на рабочий стол операционной системы.

Программная оболочка

Интерфейс навигатора, адаптированный под работу с сенсорным экраном и упрощающий запуск нужных приложений. Особенность программной оболочки, что, помимо интерфейса, она подгружает библиотеки, необходимые для работы установленных программ, в частности – навигационных. Без запуска программной оболочки, программа навигации или видеоплеер могут отказаться запускаться. ( либо работать с ошибками и «вылетать»)

Навигационная программа

Приложение, выполняющее навигационные функции – отображение местоположения на карте, прокладку маршрута, сохранение точек и т.д. Garmin и TomTom используют собственные навигационные программы. На большинство других навигаторов устанавливается одна или несколько навигационных программ стороннего производителя. Важно, что даже у сторонних программ конфигурации могут отличаться в зависимости от аппаратной части устройства. Это создает определенные трудности при попытке самостоятельной установки «нештатных» программ навигации и усложняет покупку лицензионных программ, установка которых не предусмотрена производителем самого устройства.

Принцип работы автомобильного навигатора

Современные разработки существенно облегчают жизнь автомобилистов. Работа одного небольшого прибора поможет сориентироваться на незнакомой местности, проложить оптимальный маршрут движения, рассчитать время в пути и миновать возникающие по дороге пробки. Речь идёт об автомобильном навигаторе. А ведь помимо основных функций в этом устройстве собран целый ряд дополнительных. Его можно использовать в качестве аудио- и видеоплеера, система Bluetooth объединит телефон и навигатор в систему громкой связи. Он оповестит о приближении АЗС, поста ГИБДД, камеры видеонаблюдения или других объектов.

Как работает автомобильный навигатор?

Автомобильный навигатор представляет собой устройство, состоящее из монитора, аккумуляторной батареи и печатной платы, объединяющей процессор, антенну, оперативную память. Принцип работы автомобильных навигаторов основан на обмене радиосигналами между приёмником и космическим спутником.

Основой всех подобных приборов служит система NAVSTAR GPS. Разработанная для нужд Министерства обороны США, впоследствии она была оборудована дополнительной частотой излучения сигнала для использования в гражданских целях. Систему GPS образуют двадцать четыре спутника плюс четыре наземные станции, контролирующие состояние спутников и корректирующие установленные в них часы.

Спутники расположены на своих орбитах таким образом, чтобы любой находящийся на поверхности Земли GPS-приёмник мог одновременно принимать сигналы минимум от четырёх из них. Такое условие необходимо для наиболее точного определения его положения в трёхмерной системе координат.

Непрерывный сигнал со спутников, содержащий информацию о параметрах их орбит, работе бортового оборудования и точном времени, посредством антенны попадает на процессор навигатора, совмещённый с дисководом и DVD с картой местности. Учитывая скорость прохождения сигнала между приёмником и каждым из спутников, процессор рассчитывает расстояние до них, определяет точные координаты автомобиля и переносит их на карту. Так же определяются координаты любой заданной точки для прокладывания к ней подходящего маршрута.

В 2011 году появились автомобильные приборы, работа которых помимо системы GPS опирается ещё и на российскую систему ГЛОНАСС. Точность таких моделей несколько выше.

Основные характеристики автомобильного навигатора

При выборе автомобильного навигатора рекомендуется учитывать следующие характеристики:

• Объём памяти. Если модель не рассчитана на работу с дополнительной картой памяти, очень важен размер встроенной памяти, так как в неё записываются карты и программа навигации. Размер «оперативки» в различных моделях колеблется от 32 до 512 Мб.
• Дисплей одна из важнейших характеристик. Качество получаемого изображения зависит от размера монитора и его разрешения. Диагональ современных приборов колеблется в диапазоне от 3,5 до 7 дюймов, наибольшее разрешение достигает 800х480 пикселей. Желательно наличие антибликового покрытия экрана.
• Частота процессора. От неё зависит быстродействие всей системы. Недостаточная частота (менее 500 МГц) плохо отражается на работе с картами, имеющими повышенную детализацию.
• Число каналов. Эта характеристика соответствует количеству спутников, с которым автомобильный навигатор может обмениваться информацией одновременно. Чем выше эта цифра, тем точнее показания прибора.
• Чипсет. Выбор производителя данного компонента влияет на скорость и точность, с которыми работает автомобильный навигатор, его энергопотребление и экономичность.
• Внешний вид. Сюда можно отнести способ крепления, возможность подключения внешней антенны и удобство подключения шнура питания к гнезду прикуривателя.

Помимо этого, при покупке автомобильного навигатора следует обращать внимание на технические характеристики, навигационную программу, ёмкость аккумулятора, ну и, конечно, его стоимость.