Обычные ошибки GPS

У массового пользователя сохраняется еще вера в старые легенды, а навигационные ошибки повторяются из раза в раз и совершенно не зависят от цены и степени крутизны купленного прибора.

GPS приемники распространены уже не меньше чем мобильные телефоны, а это означает, что они стали обычным «бытовым» прибором. Современных пользователей GPS не интересует, как работает система, как летают спутники и с какой частотой на приемники приходит сигнал. Так же как мало кого из посылающих SMS интересует, где находится антенна ближайшей «соты» или мощность радиопередатчика в телефоне.

Несмотря на это, у массового пользователя сохраняется еще вера в старые легенды,  а навигационные ошибки повторяются из раза в раз и совершенно не зависят от цены и степени крутизны купленного приборчика.

Сначала договоримся о терминах. GPS — это Global Positioning System, система глобального позиционирования, то есть система, дающая возможность определить свои координаты на поверхности Земли и в воздухе в любой точке. Строго говоря, термин GPS означает как американскую систему Nawstar так и российскую Глонас. Но поскольку Глонас толи работает, толи нет, и в магазинах приемники Глонас не купишь, массовый потребитель стал по умолчанию считать, что GPS это и есть исключительно система Nawstar. Если исходить из современных реалий, то с этой точкой зрения следует согласиться, несмотря на обещание правительства России ввести Глонас в строй как можно скорее. В принципе, и секстан можно отнести к GPS приборам.

Система GPS состоит из орбитальной группировки: набора спутников, наземных центров управления и ряда наземных станций. Конечным звеном в этой цепи являются различные GPS терминалы, использующиеся в самых разнообразных целях. Нас, как «пользователей-туристов» и яхтсменов, прежде всего, интересуют мобильные GPS терминалы — приемники, которые обрабатывают информацию в режиме реального времени. В отличии от разных других GPS приборов, нам нужны такие, которые определяют наше место «мгновенно» и «постоянно». Понятия эти условны, но если мы будем получать свои координаты 1 раз в секунду, то будем считать, что имеем эту информацию «непрерывно».

К наиболее устойчивым легендам о GPS Nawstar (далее просто GPS) относится то, что «американцы специально снижают точность определения координат». Из этого,  якобы, следует, вывод о некоторой ограниченности применения приемника. На самом деле история такая. Действительно, в системе GPS существуют два сегмента: военный и гражданский. Военные приемники GPS способны принимать дополнительные спутниковые сигналы, которые «не слышны» гражданским приемникам. С помощью этой технологии военные пользователи системы могут получить ряд преимуществ. Кроме того, центр управления GPS может включить режим «селективного доступа», который либо, условно говоря, снижает точность гражданского приемника GPS, либо «вырубает» гражданский сегмент GPS вообще или в каком-то районе Земли.

В 2000 году президент Клинтон принял историческое решение и отменил, действовавший до того момента, режим селективного доступа. Тем самым, с 2000 года все гражданские приемники, если они исправны и «видят» достаточное количество спутников, определяют координаты примерно одинаково и с достаточной для навигации точностью. В этом легко убедиться самостоятельно. Засечь точку и вернуться в нее через какое-то время. В зависимости от условий средний GPS найдет место с точностью 3−10 метров. Иногда может получиться «тютелька в тютельку», но это скорее везение, чем точная работа прибора.

Подобной точности недостаточно для строительных, геодезических и прочих работ, но для навигации, даже воздушной, вполне хватает.

Режим селективного доступа, при этом, может быть включен по решению правительства США, но делается это в исключительных случаях, ограниченно и с заблаговременным предупреждением.

Так, например, гражданский сектор GPS был выключен во время войны в Ираке во всем районе боевых действий. Это лишило иракцев, купивших, естественно, гражданские приемники возможности использовать американские технологии в военных целях.

Следующей проблемой военных, вероятно, станут картографические он-лайн сервисы типа terraserver.com или более известный google maps. Космические снимки на них со временем, очевидно, будут обновляться все быстрее и не исключено, в принципе, что следующий шаг — это наблюдение самого себя на местности. Что было бы удобно, к примеру, для выбора места в марине и т.д. Но это надо еще подождать.

При каждом включении современный гражданский приемник GPS демонстрирует предупреждение, что он не может быть использован как единственное средство навигации. На это важное правило следует обратить внимание. Эта надпись на экране вовсе не означает, что прибор изначально неточный или производители сомневаются в его качестве. Безусловно, производители приборов хотят отгородиться от возможных судебных исков, но дело не только в этом. GPS терминал это, прежде всего, прибор, сообщающий координаты точки, в которой он находится. Прибор и его создатели не могут отвечать за все неправильные действия, которые совершили неграмотные пользователи прибора. Не надо требовать от приемника, чтобы он делал выводы. Он не умеет.

Первое, на что обращает внимание владелец прибора, что он едет «мимо карты». В том случае если в приемнике есть «зашитая» карта. Этим несовпадением точки, в которой очевидно находится пользователь прибора с точкой на карте, которую указал прибор, страдают очень большое количество приемников. Этой теме можно посвятить сколько угодно времени и статей, но будем исходить из того, что в нашу задачу не входит сделать из собственного GPS точный картплоттер. Во-первых, чтобы сделать надежный картплоттер, то есть чтобы точка в которой находится прибор, в точности совпадала с аналогичной точкой на карте, нужно хорошо разбираться в устройстве GPS. Во-вторых,  нужно хорошо понимать, каким образом и кем была изначально создана карта, используемая в приборе.

Карты могут быть сделаны в разных математических моделях, то есть немного по-разному представлять форму Земного шара, из-за чего, как правило, и возникает «сдвиг» карты относительно координат, определенных прибором. Несмотря на то, что новые карты создаются в системе WGS84 (World Geodesic System 1984 года) и GPS приемник можно настроить на работу в этой системе, сохранилось огромное количество карт, созданных в других системах. Друг от друга эти карты отличаются, как правило,  не сильно. Если поставить определенную с помощью GPS приемника точку на двух разных картах одной и той же местности, сделанных в разных системах, то расстояние между этими точками будет составлять десятки или сотни метров.  Стоит ли эта погрешность того, чтобы влезать в прибор и в настройки карт — вопрос спорный. Но главное, что если даже потратив какие-тоусилия мы добьемся точного «попадания» точки в карту, то где гарантия, что это точное соответствие сохранится в другом районе Земли? Для морской навигации незначительный сдвиг карты совершенно не принципиален, пусть даже прибор показывает, что яхта стоит не у причала, а на берегу. Мы то знаем, что стоим у причала. По этим и другим причинам, и RYA и просто здравый смысл, запрещают использовать GPS, как единственное средство навигации. То есть подходить к причалу или в узкость следует не только глядя в прибор, но и по сторонам, как минимум. Для решения большинства задач вполне достаточно знать параметры «сдвига» карты и прочих погрешностей и учитывать их, прокладывая безопасный курс.

О таком сдвиге реального курса относительно трека GPS забыл прошлым летом шкипер яхты Fleur de Mer (типа Bowman 40) Жак Демарти (Jacques Demarty), принимавший участие в регате Blue Water Round-the World 2005?2006. За 45 лет путешествий под парусом  Жак Демарти прошел более 100 тысяч морских миль. Тем не менее, зная о различии реального курса и трека GPS в 400 метров, он «просто забыл» об этом. Он провел яхту слишком близко к берегу острова Los Rocques в водах Венесуэлы и выложил лодку на тянущийся от острова риф. В прибое яхта потеряла мачту, сильно повредила корпус, а экипаж из трех человек, с большим трудом выбрался на берег.

Помогло бы шкиперу отсутствие погрешности GPS, вопрос спорный, поскольку данная ошибка исключительно «человеческого фактора». Он мог также «забыть» (случившееся он объяснил забывчивостью) что-нибудь еще.

Вторая типичная ошибка — это установка в приборе путевых точек, рекомендованных лоциями или координат таких объектов, как край волнолома или буй. Направляясь к такой путевой точке по GPS, экипаж постоянно имеет информацию о направлении на точку, оставшемся до нее расстоянии и т.д. Следует помнить при этом, что GPS определяет курс на точку по прямой, которая может проходить через другие навигационные опасности. В конце концов, велика вероятность, что лодка просто воткнется в этот буй или мол. Также она может столкнуться с другими яхтами, которые используют для навигации те же рекомендованные популярными пайлотами путевые точки. Чтобы уменьшить риск следует вводить свои собственны путевые точки, что занимает ровно столько же времени.

Третья ошибка — неправильное понимание предоставляемой прибором информации. Допустим, мы выставили путевую точку и движемся к ней по прямой. Прибор исправно докладывает о постепенном сокращении расстояния «до цели» и указывает направление на точку. Мы следуем этому указанию и стрелка, на экране, точно показывает на нос нашей лодки. Ожидаемое время прибытия в точку тоже сокращается. По неопытности пользователь может сделать вывод, что он действительно движется в нужную точку почти по прямой и раз расстояние до точки сокращается, то все в порядке. На самом деле, это серьезная ошибка. GPS не показывает боковой снос судна. При наличии течения и ветра лодку сносит с курса, а рулевой, сам того не замечая, постепенно подруливает, следуя указанию прибора, в сторону путевой точки. Для рулевого картина выглядит просто — путевая точка все время впереди. Но на самом деле яхта описывает довольно широкую дугу и запросто может налететь на препятствия, находящиеся, с точки зрения экипажа, далеко сбоку.

В моей практике была подобная ситуация при ночном переходе с острова Липари на Стромболи. Между этими островками лежит крошечный и обычно необитаемый островок Панареа, окруженный подводными скалами. В условиях ночи этот остров практически не видим, а из ориентиров, на которые можно взять пеленги только остающиеся по корме два ярких огня острова Салина. В этом месте существует сильное восточное течение. Лодку незаметно, но сильно стало сносить к востоку. GPS этот снос не демонстрировала, так как участок трека, который был виден на экране был слишком мал чтобы можно было заметить характерную дугу. Зная о подобной ситуации вахта раз в несколько минут брала пеленги на Салина, пока было возможным, а затем вела прокладку по бумажной карте, используя численные значения координат по GPS. На бумажной карте снос был очевиден и, более того, стало понятно, что лодка имеет все шансы въехать в остров Панареа. Для возвращения лодки на правильный курс пришлось направить лодку «левее» сначала на 30, потов на 60, а затем вообще на 90 градусов и еще включить мотор — так усилилось течение. В итоге остров остался по правому борту в 1,5 — 2 милях.

Чтобы компенсировать недостатки встроенной карты можно заранее внести в прибор достаточное количество путевых точек, координаты которых заранее сняты с надежной бумажной карты. Это простой и безопасный способ иметь под рукой в палубных условиях информацию о реальном положении и расстоянии до ближайших опасных объектов, мысов и т.д.

По этим причинам понятно, что использовать GPS как единственное средство навигации, неразумно. Полезно дополнять прибор компасом-пеленгатором и здравым смыслом. Их можно также использовать в случае отказа GPS по тем или иным причинам, но если прибор отказал, лучше просто включить второй GPS.

17 Сентября 2007

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Яндекс.Метрика