Эхолоты и GPS навигаторы Евстратов Валерий

Общие сведения

Эхолоты переднего обзора или, как принято их называть, «сонары» или, по-русски, «гидролокаторы», появились на малом флоте совсем недавно, каких-нибудь лет 10 назад. Детище военно-промышленного комплекса, они вобрали в себя все последние достижения гидроакустики и самые современные технологии, применявшиеся ранее на военных флотах для обнаружения мин и подводных лодок.

Основное назначение сонаров – обзор подводного пространства перед судном и обнаружение препятствий перед ним. Существуют два метода обзора подводного пространства – последовательный и параллельный. При последовательном методе обзор ведется в вертикальной либо в горизонтальной плоскости узким ультразвуковым лучом с последовательным перемещением луча в просматриваемом пространстве (рис. 37). Параллельный обзор ведется несколькими лучами одновременно, при этом изображение на экране (рис. 38) обновляется непрерывно, в реальном времени, что очень важно для высокоскоростных судов.

Основу эхолота переднего обзора составляет сложная фазированная гидроакустическая антенна, состоящая из нескольких одновременно работающих преобразователей. Формирование луча или нескольких лучей и управление ими осуществляется за счет изменения фазовых сдвигов между элементами антенны.

По принципу обзора существуют два вида приборов – с вертикальным и с горизонтальным сканированием. В первом случае обзор ведется в вертикальной плоскости в секторе 90° от поверхности до дна. При таком виде сканирования на экране отображается профиль дна перед судном, подводные препятствия, косяки и отдельные экземпляры рыб (рис. 39). Дальность до препятствий или мелей определяется по шкале на экране. Шкала дальности и глубин может устанавливаться автоматически или вручную.

Рис. 37. Последовательный обзор

Рис. 38. Параллельный обзор

Сонары с горизонтальным сканированием осуществляют обзор по горизонтали в секторе ±45° или ±90° (рис. 40). На экране в этом случае отображаются отметки мелей и других подводных препятствий, находящихся перед судном, позволяющие судоводителю ориентироваться при плавании в сложной навигационной обстановке.

Рис. 39. Вертикальный обзор

Рис. 40. Горизонтальный обзор

В настоящее время производятся эхолоты с одним видом обзора, либо с двумя одновременно.

В этом случае они оснащаются либо двумя преобразователями, либо одним преобразователем с двумя антеннами в одном корпусе.

Помимо основного режима, в сонарах имеется дополнительный режим вертикального обзора, в котором они могут использоваться как обычные рыбопоисковые эхолоты, что расширяет возможности приборов. Работа может вестись как в одном из режимов, так сразу в двух с разделением экрана (рис. 41).

Все перечисленные сонары содержат излучатель для установки на транец либо на днище судна, и дисплей с монохромным или цветным жидкокристаллическим дисплеем в водостойком исполнении, позволяющим пользоваться им на открытом мостике катера либо на открытом мостике. Приборы имеют набор функций, облегчающих работу с ними – сигнализацию о мелях или глубинах и зонах, яркую подсветку экрана, встроенную память. Некоторые модели имеют возможность сопряжения с приемником GPS и датчиком скорости, а эхолоты с цветным экраном имеют вход для работы с видеокамерой.

В настоящее время эхолоты переднего обзора производят две компании – американская Interphase Tecnologies (эхолоты с последовательным обзором) и английская компания EchoPilot Marine Electronics (эхолоты с параллельным обзором).

Рис. 41. Изображение с разделением экрана

Особенности работы эхолотов

Эхолоты с последовательным обзором

Как отмечалось ранее, обзор подводного пространства в таких эхолотах осуществляется путем последовательного, шаг за шагом, перемещением сформированного преобразователем луча в вертикальной или горизонтальной плоскости. Луч движется дискретно, останавливаясь на каждой позиции на время, необходимое для получения достаточной для отображения информации. Полученное на каждом положении луча изображение сохраняется на время обзора всего сектора и обновляется при последующем сканировании. Поэтому процесс просмотра всего сектора обзора занимает достаточно большое время – 10–16 сек. Если для тихоходных судов этого вполне достаточно, то для высокоскоростных судов, проходящих за это время десятки и сотни метров, такие задержки неприемлемы.

Другим недостатком таких эхолотов, является недостаточный объем информации, определяемый ограниченным время нахождения луча на каждой отдельно взятой позиции. Поэтому эхолоты с последовательным обзором непригодны для распознавания подводных объектов и используются, в основном, в целях навигации.

Эхолоты с параллельным обзором

Параллельный, или, как его еще называют, непрерывный обзор предоставляет возможность получения большого объема информации в реальном времени.

Режим реального времени означает, что эхолот строит картину на экране не постепенно, а передает ее на экран одновременно от всех лучей, обновляя ее несколько раз в секунду. Поэтому на экране отображается изображение не в прошедшем, как в эхолотах с последовательным обзором, а в настоящем времени.

Вторым достоинством непрерывного обзора является большой объем информации, получаемой о подводных объектах, что дает уникальную возможность создавать эхолоты для распознавания объектов, характера и структуры дна, для построения трехмерных изображений, поиска и обнаружения рыбы. Непрерывный прием и отображения отраженных сигналов позволяет создавать более четкое и ясное изображение, чем при последовательном обзоре.

Для обработки такого большого объема информации в эхолотах используется мощный микропроцессор, способный выполнять до 100000 операций при каждом обновлении изображения на экране. Наличие такого мощного процессора в совокупности с наличием большого объема получаемой информации позволяет получать достаточно надежное распознавание подводных объектов.

Эхолоты переднего обзора всех типов предназначены, в первую очередь, для обнаружения препятствий перед судном, однако, они могут видеть также скопления и крупные экземпляры рыбы. За рубежом их используют на спортивной или профессиональной ловле в океане для поиска крупной рыбы.

Для примера рассмотрим самый маленький прибор с параллельным обзором из большого семейства EchoPilot – эхолот FLS Bronze (рис. 42).

Этот компактный эхолот с размерами 110 110 мм легко найдет себе место в любой лодке или впишется в приборную панель даже небольшого катера. Несмотря на свои небольшие размеры, он использует новейшую технологию горизонтальной эхолокации.

Максимальная дальность по горизонту составляет 100 м с возможностью выбора для удобства работы шкал дальности 20, 60 и 100 м. Символ судна всегда смещен на 8 метров от левой границы экрана, чтобы было удобнее оценивать расстояние впереди. Прибор оснащен предупредительной звуковой сигнализацией, срабатывающей при появлении препятствия в любой заданной зоне вплоть до 100 метров.

Жидкокристаллический дисплей с разрешающей способностью 126 62 пиксела изготовлен с применением новейших технологий и обеспечивает очень четкое изображение дна водоема. Подсветка экрана позволяет работать с ним даже ночью.

По сравненю с эхолотами с последовательным обзором, выдающим данные с запаздыванием 10– 15 сек, FLS Bronze, напротив, рассчитывает глубину непосредственно под днищем судна путем усреднения данных из первой трети экрана, что дает более точный результат.

Рис. 42. Эхолот с параллельным обзором

Интересной особенностью FLS Bronze является наличие «памяти глубины» – прибор показывает профиль дна не только впереди судна, но также и под днищем и позади судна. Управляется эхолот только двумя кнопками – одна используется для перелистывания и выбора пунктов меню, а другая для изменения выбранных установок. Диапазон дальности меняется автоматически либо вручную простым нажатием правой кнопки.

Эхолот имеет преобразователь только типа «сквозь корпус» (рис. 43), но, в отличие от других преобразователей, он имеет возможность убираться в специальную шахту при наличии опасности поломать его при движении по очень мелкому месту или подходу к берегу, а потом выдвигаться обратно.

Рис. 43. Преобразователи эхолота с параллельным обзором

В данном разделе речь пойдет о другом помощнике рыбака, способном запомнить удачное место, надежную якорную стоянку, заправку топливом, а затем привести в это место днем, ночью, в тумане. Он может провести вас по заранее составленному маршруту на реке, на озере или в море, поможет выбраться из леса, определить вашу скорость, пройденный путь, направление движения и многое другое. Этот помощник – приемоиндикатор (приемник) спутниковой системы навигации, использующий для определения своих координат информацию, получаемую от расположенных на орбите навигационных спутников Земли.

Принцип работы системы спутниковой навигации

В настоящее время в мире существуют две глобальных системы определения координат – российская ГЛОНАСС и американская NavStar, более известная как GPS (аббревиатура названия Global Position System – глобальная система позиционирования). В настоящее время в полном объеме развернута система NavStar, имеющая на орбите созвездие из 24-х навигационных спутников, обеспечивающих непрерывное навигационное поле на всей поверхности Земли. Система ГЛОНАСС развернута не полностью и пока не обеспечивает постоянного поступления навигационной информации, а приемоиндикаторы, создаваемые отечественными производителями для профессионального судовождения, не пригодны для использования на малых судах. Поэтому в дальнейшем будем знакомиться только с аппаратурой, работающей в системе GPS.

Рис. 44. Принцип определения местоположения приемником GPS

Принцип определения своего места на земной поверхности в глобальной системе позиционирования (GPS) заключается в одновременном измерении расстояния до нескольких навигационных спутников (не менее трех) с известными параметрами их орбит на каждый момент времени, и вычислении по измеренным расстояниям своих координат (рис. 44). Данные о параметрах орбит и системы передаются со спутников и содержатся в т.н. «альманахе», хранящемся в памяти приемника.

Приемоиндикатор системы спутниковой навигации или, как его еще называют, GPS-навигатор или приемник GPS (в дальнейшем мы будем пользоваться обоими терминами) принимает сигналы от спутников, измеряет расстояния до них, и по измеренным дальностям решает задачу определения своих координат – широты, долготы и, при приеме сигналов от 4-х и более спутников – высоты над уровнем моря, скорость, направление (курс), пройденный путь.

Для выполнения этих функций в состав навигатора входят приемник с антенной для приема сигналов, компьютер для их обработки и навигационных вычислений, дисплей для отображения навигационной и служебной информации и клавиатура для управления работой прибора.

Типы приемников GPS

Различают два основных типа приемников – стационарные и носимые.

Стационарные приемники GPSСтационарные приемники предназначены для постоянной установки в рулевых рубках судов и на приборных панелях катеров. Их характерной особенностью является наличие выносной антенны (хотя иногда встречаются приемники с встроенной антенной) и питание от внешнего источника постоянного тока. Они имеют, как правило, крупные жидкокристаллические монохромные экраны с алфавитно-цифровым и графическим отображением информации (рис. 45).

Стационарные приемники имеют широкие функциональные возможности, особенно профессиональные аппараты для морских судов и геодезии.

Рис. 45. Стационарный приемник GPS

Они обладают большим объемом памяти, возможностью решения различных навигационных задач, а их интерфейс предоставляет возможность включения в навигационную систему судна.

Носимые приемники

Как следует из названия, носимые приемники предназначены для работы на ходу – в руке, в кармане, в рюкзаке. Они полностью автономны – имеют малые размеры и вес, встроенную в корпус приемника или внешнюю, устанавливаемую на корпусе, антенну и встроенный источник питания – миниатюрные батареи или аккумуляторы. Такие приемники имеют минимальное количество клавиш, обеспечивающих, тем не менее, достаточно гибкое и оперативное управление. Они имеют полностью герметичный корпус, обеспечивающий надежную защиту от воды и пыли и могут использоваться в самых жестких условиях. Большую популярность носимые приемники получили у рыбаков и охотников, владельцев и капитанов небольших катеров и моторных лодок, спортивных и круизных яхт, т.к. их малые размеры и автономность позволяют использовать их как для штурманской работы в каюте судна, так и в открытой лодке (рис. 46). Такие приемники можно легко положить в карман и спокойно идти с ним в лес, в поле, на рыбалку.

Рис. 46. Носимый приемник GPS

Для расширения возможностей носимых приемников некоторые фирмы изготавливают для них дополнительное оборудование – подставки, кабели для подключения к внешним источникам питания, к другим навигационным приборам и к компьютеру, выносные антенны, стирая тем самым границу между носимыми и стационарными аппаратами.

Отображение навигационной информации

В приемниках GPS используются два способа отображения информации: алфавитно-цифровой и графический (иногда используется термин «псевдографический»). В первом случае для отображения получаемой информации используются цифры (координаты, скорость, пройденный путь и т. п.) и буквенные сочетания, поясняющие цифровые данные – обычно аббревиатуры фраз (например, МОВ – «Man Over Board» или, по-русски – «Человек за бортом!») и сокращения слов (например,

SPD – speed – скорость, TRK – Track – трасса), имена путевых точек рис. 47). Алфавитно-цифровое отображение информации в чистом виде использовалось на начальном этапе развития техники GPS.

Графическое отображение осуществляется с помощью образуемых на экране рисунков, представляющих характер движения носителя (судна, автомобиля, человека). Графика в аппаратах различных фирм практически одинакова и различается, как правило, в деталях. Наиболее распространенными рисунками являются электронный компас (не путать с магнитным!), графический указатель движения, трасса движения, маршруты, символы для путевых точек. Конечно, только одной графикой дело не обходится – попутно на экран могут выводиться координаты судна, курс, направление на путевую точку, скорость и еще масса нужной и полезной информации (рис. 48). В современных приемниках используются оба вида индикации.

Рис. 47. Отображение в алфавитно-цифровой форме

Характеристики приемников GPS

Точность определения координат места

Точность определения координат места является фундаментальным показателем любой навигационной системы, от значения которого будет зависеть, насколько правильно судно будет следовать по проложенному маршруту и не попадет ли оно на находящиеся поблизости мели или камни.

Рис. 48. Графическое отображение на экране

Точность приборов обычно оценивают по величине среднеквадратической погрешности (СКО)–интервалу, в который попадает 72% измерений, или по максимальной ошибке, соответствующей 95%. Большинство фирм-производителей оценивают СКО своих приемников GPS в 25 метров, что соответствует максимальной ошибке 50 метров.

Для плавания больших судов в узостях и в местах с большим количеством навигационных опасностей существующая точность может оказаться недостаточной. Для такого случая предусмотрен так называемый дифференциальный режим GPS или, иначе, DGPS, уменьшающий ошибку определения места до 5 метров. Для реализации этого режима необходим подключаемый к GPS-навигатору дополнительный приемник для приема дифференциальных поправок, передаваемых специальной станцией. Следует отметить, что режим этот действует в ограниченных зонах, в которых работают наземные станции передачи дифференциальных поправок.

Точность зависит от ряда факторов – от взаимного расположения спутников на данный момент, состояния атмосферы, наличия отражающих радиоволны объектов около антенны приемника, от точности совпадения принятой производителем приемника модели Земли с принятым в России. Большинство навигаторов сами оценивают точность определения координат на данный момент, и полученное значение выводят на дисплей. При превышении заданной ошибки приемник перестанет выдавать координаты и сообщит об этом владельцу.

Навигационные характеристики

Навигационные возможности приемников GPS характеризуют количеством запоминаемых прибором путевых точек, маршрутов и содержащихся в них маршрутных точек. Под путевыми понимаются используемые для навигации характерные точки на поверхности Земли, – промежуточные пункты маршрутов, якорные стоянки, укрытия, навигационные опасности, буи и т. п. Под маршрутом понимается некоторая прямая либо ломаная линия, образованная несколькими точками (как минимум двумя). Вполне очевидно, что чем больше приемник может создавать и хранить путевых точек и маршрутов, тем более сложные задачи он может решать. Например, если при плавании по открытому морю можно ограничиться только двумя путевыми точками, то при движении по извилистым фарватерам с частыми изменениями направления движения может потребоваться несколько десятков. Еще больше точек может потребоваться для рыбаков – помимо путевых точек, они могут записывать в память координаты рыбных мест, камней и коряг, поставленных сеток.

Современные носимые и стационарные приемники GPS могут создавать и хранить, в зависимости от модели, от 500 до 5000 путевых точек и 20–50 маршрутов с 20–30 точками в каждом.

Помимо путевых точек в любом приемнике есть запас точек для записи и сохранения пройденной трассы. Это количество может достигать от 1000 до нескольких десятков тысяч точек в профессиональных навигаторах. Записанная трасса может быть использована для возврата по ней назад (функция «Track Back», речь о которой пойдет позже).

Количество одновременно отслеживаемых спутников

Этот показатель характеризует устойчивость работы навигатора и его возможность обеспечения наивысшей точности. Учитывая тот факт, что для определения двух координат позиции – долготы и широты – нужно одновременно отслеживать 3 спутника, а для определения высоты – четырех, и то, что в своем движении они могут занимать неблагоприятное положение относительно приемника, то вполне понятно стремление конструкторов создавать приемники с большим количеством отслеживаемых спутников. Кроме того, чем больше одновременно отслеживается спутников, тем выше точность определения координат. Современные GPS навигаторы, даже носимые, имеют 8 или 12-канальные приемники, способные одновременно принимать и отслеживать сигналы соответственно до 8 или 12 спутников.

Работа с приемниками GPS

Для знакомства с работой с аппаратурой спутниковой навигации используем какую-либо популярную модель навигатора, например, Garmin GPS-72 – 12-канальный портативный приемник GPS со встроенной антенной (рис. 49). Большой монохромный дисплей прибора с 4-х уровневой серой индикацией (120 160 пикселей) и регулируемой подсветкой обеспечивает хорошее качество изображения в любое время суток. Управление приемником осуществляется расположенными на лицевой панели 9-ю кнопками, открывающими доступ пользователю ко всем функциям и базам данных прибора.

GPS-72 чрезвычайно прост в использовании, интуитивно понятен в работе и позволяет быстро, без специального обучения, перейти к практической навигации. Прибор изначально создавался для использования на небольших судах и поэтому имеет водонепроницаемый корпус, может плавать и выдерживать погружение в воду.

Встроенная память 1 Мб позволяет загружать в нее с дисков информацию о магазинах, ресторанах, сервисах и других предприятиях сферы обслуживания.

Приемник GPS-72 имеет следующие основные характеристики:

Путевые точки – 500 путевых точек с координатами, названиями и графическими символами;

Маршруты – 50 маршрутов по 50 путевых точек в каждом;

Траектории – автоматическая запись и хранение в памяти до 10 траекторий;

Рис. 49. Носимый приемник Garmin GPS-72

Путевой компьютер – путевой одометр, время остановок, средняя скорость движения, время движения, максимальная скорость.

Встроенная база данных по городам мира;

Внутренняя память 1 Мб.

Функция «Человек за бортом»

Сигнализация прибытия в точку назначения, дрейфа на якорной стоянке, отклонения от курса.

Начало работы

Первое включение

Для любого прибора, будь то телевизор, мобильный телефон или холодильник, есть первое включение, отличающееся наличием каких-то операций, отсутствующих при последующем общении с ними. Есть такое первое включение и у приемника GPS.

Ранее мы говорили, что для определения координат в памяти навигатора должна храниться информация о параметрах орбит спутников, состоянии атмосферы и еще ряд параметров, определяющих точность определения местоположения. Внутренние часы приемника, с помощью которых определяются время задержки сигналов, должны точно совпадать с точными часами спутника. В то же время, навигаторы выходят с завода с девственно чистой памятью, либо с записанной неизвестно когда одной точкой (в приемниках Garmin присутствует точка GARMIN с координатами завода-изготовителя). Поэтому, если мы захотим сразу определить место, в котором мы находимся, сразу у нас ничего не получится. А чтобы все получилось – и определение координат, и навигация – необходимо при первом включении провести инициализацию приемника GPS. Вообще, эту операцию проводят не только при первом включении – она необходима при длительных перерывах в работе приемника или при перевозке его на весьма большое расстояние от места предыдущей работы.

Инициализация

Для инициализации приемник должен обнаружить сигналы от навигационных спутников, получить от них информацию о параметрах орбит и записать их в память.

Кроме того, навигатор должен по сигналам спутников совместить показания своих внутренних часов с часами навигационной системы и синхронизировать их.

Для выполнения этой операции инициализации нужно найти открытое со всехсторон место, расположить приемник горизонтально (у приемников, имеющих наружную поворотную или выносную антенны они должны находиться перпендикулярно земной поверхности) и включить его.

После включения прибора на экране появляется страница состояния спутников (рис. 50), на которой цифрами в квадратах отображается наличие и расположение принимаемых спутников над нашей позицией, их номера и уровни принимаемых сигналов в виде вертикальных полос. Кроме того, на этой странице отображаются координаты приемника, точность определения координат, время и режим работы (2D или 3D GPS location – измерения двух или трех координат).

При первом включении, если только навигатор не включался ранее на заводе, оба поля состояния спутников и поле координат пустые. Если прибор включался на заводе перед отправкой, то на левом поле останется изображение, характеризующее положение спутников относительно приемника в месте включения, и координаты этого места.

Если приемник не может завершить процесс инициализации, его можно ускорить, введя, если они Вам известны, приблизительные координаты вашего места или выбрав в меню название Вашего региона.

Как только приемник обнаружит сигнал от спутника, на левом поле появится крестик с номером спутника, а на правом – обведенная черным контуром белая полоса. Это значит, что идет прием информации от спутника и синхронизация часов приемника. Как только эта процедура закончится, и навигатор возьмет спутник на сопровождение, вместо креста на левом поле появится черный квадратик с белом крестом внутри, а на правом поле белая оконтуренная полоса станет черной. Аналогичным образом обнаружится второй, третий и остальные доступные приему спутники. Как только начнется уверенный прием трех спутников, на экране приемника появятся координаты нашей позиции, а при приеме сигналов от четырех и более спутников еще и значение высоты над уровнем моря. Время инициализации может составлять 5–10 мин.

Рис. 50. Страница состояния спутников

Процедура всех последующих включений осуществляется аналогичным образом, но значительно быстрее.

Процедура включения приемника после длительного перерыва в работе или его перевозки на большое расстояние называется «холодным стартом» и может занимать, в зависимости от модели, 45–60 сек.

Включение приемника после небольшого перерыва («горячий старт») обычно составляет 15 сек.

Диалог с навигатором

Управление приемником GPS и получение навигационной информации ведется, аналогично компьютеру, в диалоговом режиме с помощью клавиатуры и системы меню. Приемнику ставится задача, он ее выполняет либо требует уточнения с помощью дополнительных раскрывающихся меню или подсказок.

Взаимодействие с приемником осуществляется с помощью четырех основных страниц (иногда встречается название «ОКНО») и несколько дополнительных страниц, раскрывающихся на основных с помощью меню.

Информационная страница GPS

Об этой странице мы уже упоминали, рассказывая об инициализации прибора, теперь же рассмотрим ее подробнее (рис. 51).

На информационной странице GPS на полях данных отображаются высота над уровнем моря, оценочная точность определения места, дата и время (местное или по Гринвичу), текущие координаты позиции. В двух полях отображается расположение спутников и уровни принимаемых сигналов.

Помимо отображения информации, страницы имеют вторую функцию – управления работой прибора через раскрывающиеся меню. Данная страница позволяет включать/выключать режим моделирования, менять ориентацию спутников на небе, вводить новые значения высоты и позиции.

Страница карты

Назвать эту страницу «картой» можно только условно – на самом деле никакой карты на этой странице нет. В лучшем случае на ней могут отображаться записанные на заводе в базу данных приемника большие города (что и сделано в GPS-72).

Рис. 51. Изображение на экране при инициализации приемника

В современные модели, обладающие большой внутренней памятью, можно дополнительно загрузить с внешнего носителя более подробные данные о городах и портах и других, представляющих интерес, местах – заправках, кемпингах, магазинах и пр.

Страница карты предназначена для навигации – для построения маршрутов и движению по ним, для записи трасс и использования их для обратного следования, для контроля положения на пути следования к путевой или маршрутной точке. На этой странице отображаются записанные в памяти прибора путевые точки, города и порты.

Страница карты (рис. 52) имеет два поля – поле данных и поле карты. В поле данных могут отображаться по выбору пользователя необходимые для навигации значения скорости движения, расстояния до путевой точки и направление на нее, пройденный путь, ориентировочное время прибытия, текущее время и т.д. При необходимости поля данных могут быть убраны со страницы.

На поле карты в виде черного треугольника отображается место приемника и, в виде различных символов и названий, хранящиеся в памяти путевые точки. Если путевая точка активирована для навигации, между ней и символом приемника будет проложена толстая черная линия. При активировании маршрута он также будет отображаться с помощью выделенных путевых точек и связывающих их линий.

Рис. 52. Страница карты

При движении на странице карты будет отображаться пройденный путь, который автоматически сохраняется в памяти и после выключения приемника.

Для осуществления различных операций с путевыми точками и выполнения навигационных вычислений на странице карты имеется курсор – крест, который управляется клавишами-стрелками. Курсор позволяет создавать путевые точки с поля карты, перемещать путевые точки и удалять их, осуществлять прокрутку карты.

Установив курсор на путевую точку, мы можем получить направление и дальность до нее, можем получить полную информацию о ней.

Для удобства использования приемника для навигации в нем имеется возможность изменять масштаб карты в широких пределах. Текущее значение масштаба указано в левом нижнем углу экрана. Масштаб изменяется клавишами IN (уменьшение) и OUT (увеличение). Мелкий масштаб позволяет просматривать маршруты, расположение путевых точек, города и населенные пункты. Крупный масштаб используется при навигации для контроля положения судна на маршруте с очень высокой точностью.

Страница «карта» имеет ряд управляющих опций, позволяющих управлять режимами работы страницы. Раскрывающееся меню позволяет убирать и устанавливать поля данных и их количество, выбирать тип отображаемых данных, размер и тип шрифта, ориентацию карты и степень ее детализации, и многое другое. С остальными деталями страницы владелец такого прибора может познакомиться в инструкции по эксплуатации, а мы двинемся дальше, к следующей странице.

Страница «компас»

Эта страница используется для движения к заданным путевым или маршрутным точкам, обычно в случаях, когда движение строго по прямой невозможно. На ней находятся (рис. 53) поле данных (которое может убираться или изменяться) и поле компаса. Кроме того, без наличия активной путевой точки, она может использоваться как обычный компас для контроля направления движения.

В поле компаса находится графическое изображение картушки компаса, стрелка и название активной путевой или маршрутной точки. Если активная путевая точка отсутствует, то на странице будет только изображение картушки.

Рис. 53. Страница «компас»

В поле данных отображается навигационная информация, необходимая для контроля движения – скорость и направление движения, направление на путевую точку, пройденный путь. При необходимости эти данные могут быть заменены другими (по желанию пользователя).

Страница дороги

Страница названа так из-за наличия на ней графического изображения, напоминающего уходящую вдаль дорогу. Обычно применяется для навигации при возможности или необходимости прямолинейного движения к активной путевой точке (рис. 54).

Страница дороги имеет много общего со страницей карты. Используя экранное меню, на изображение дороги можно выводить маршрутные точки или убирать их, вводить/выводить активные трассы и сохранять их, показывать/не показывать активные участки маршрутов. С помощью кнопок IN и OUT можно изменять масштаб изображения.

Текущее местоположение отмечается символом в виде треугольника. При движении строго по маршруту он находится в центре нижней границы страницы. При отклонении от маршрута влево или вправо треугольник будет отходить от центра в противоположную сторону. При отклонении направления движения от направления на активную точку изображение дороги будет отклоняться также в противоположную сторону.

Рис. 54. Страница «дорога»

Опции страницы дороги позволяют устанавливать и удалять поля данных, их количество, выбирать отображаемые данные.

Страница главного меню

Страница главного меню предназначена для введения различных установок и настройки прибора. В главное меню можно перейти из любой страницы двойным нажатием клавиши ENTER.

Страница главного меню содержит ряд опций, выбор которых осуществляется перемещением маркера на нужную опцию и подтверждением выбора клавишей ENTER. Познакомимся с некоторыми наиболее важными из них.

Путевой компьютер.

Эта опция содержит восемь полей и позволяет выводить на экран значения пройденного пути за переход, время остановок, среднюю скорость движения, время в пути, общую среднюю скорость, максимальную скорость, полный пройденный путь.

Трассы

На странице трасс приводится объем использованной памяти, выделенной для трасс. С помощью этой страницы можно сохранить или удалить текущую трассу и вызвать на экран список сохраненных трасс.

При желании можно получить информацию о любой из сохраненных трасс, содержащуюся на дополнительной информационной странице. В состав информации входят название трассы, ее длина, количество точек, содержащихся в сохраненной трассе. Данная страница позволяет также удалять и редактировать трассы.

Точки

Эта опция позволяет выбирать путевые точки, города и другие интересные объекты. При выборе позиции «Путевые точки» (Waypoint) на экране появится список путевых точек пользователя. Поиск путевых точек в списке осуществляется или по имени, либо в списке ближайших точек, находящихся на расстояниях не далее 100 миль.

На данной странице можно создавать путевые точки, удалять и редактировать их – менять координаты, имена, символы.

Города

При выборе на странице точек опции «города» (Cities) на экране появится список городов, в котором первую строчку занимает ближайший город. С помощью кнопки MENU можно провести поиск города по названию или вызвать список ближайших городов. Для просмотра информации о выделенном городе достаточно нажать ENTER, и на экране появится информационное окно, в котором представлены название и размер города, страна, в которой он расположен, расстояние и направление на него от Вашего места. Имеющиеся на данной странице опции позволяют сохранить выбранный город как путевую точку.

Маршруты

С помощью страницы маршрутов можно создавать новые маршруты, просматривать список существующих маршрутов и выбирать их для редактирования и навигации – для этого на ней имеется ряд опций, которые могут быть выведены на экран нажатием кнопки MENU.

Имеющиеся на странице маршрута опции позволяют:

– Начать/остановить навигацию (Start/stop Navigation) – начать навигацию по выделенному маршруту и прекратить навигацию по активному маршруту.

– Копирование маршрута (Copy Route) – получить и сохранить копию выделенного маршрута.

– Удаление маршрута и удаление всех маршрутов (Delete Route и Delete All Routes) – удалять выбранный маршрут или сразу все имеющиеся в памяти прибора.

– Новый маршрут (New) – создать новый маршрут.

Навигация

Познакомившись с принципами общения с приемником GPS и возможностями, которые он предоставляет пользователю, перейдем к самому интересному в данном разделе – к навигации. Не претендуя на точность определения, отметим, что навигация – это совокупность действий, выполняемых с целью безопасного перемещения из пункта А в пункт Б.

До появления приемников GPS навигация осуществлялась следующим образом.

На карте отмечали начальную и конечную точки, прокладывали линию между ними и при помощи транспортира определяли истинный курс относительно северного направления меридиана. Затем полученное значение исправляли с помощью различных поправок и в результате получали магнитный курс, который использовали при плавании с использованием магнитного компаса. В ходе плавания определялся пройденный путь, в определенные промежутки времени полученные результаты наносились на обозначенные на карте линии пути. Таким образом, получали т.н. «счислимое» место судна. Понятно, что точность полученного таким образом места была невелика, поэтому судоводители при первой возможности определялись по известным ориентирам – маякам, башням, буям, островам. Такой метод назывался «обсервацией», а полученное место – «обсервованным». Если полученная точка не попадала на проложенную линию (а, как правило, так и получалось), то из нее прокладывалась новая, параллельная первоначальной.

С появлением первых приемников спутниковой навигации в судовождении практически ничего не изменилось, разве что место стали определять не пеленгаторами, а с помощью навигаторов путем нанесения полученных координат на карту, разве что точность позиционирования значительно улучшилась.

По мере совершенствования приемников GPS у них появились новые возможности, позволившие частично отказаться от карты и свести процесс навигации к небольшому количеству простейших операций – вводу координат точек и контролю за направлением движения судна по экрану навигатора. А карта осталась нужна для подготовки маршрутов и путевых точек, для периодического контроля за движением, а также в качестве отчетного документа на случай бедствия.

Теперь, познакомившись с теми трудностями, с которыми сталкивались судоводители до эпохи спутниковой навигации, перейдем к знакомству со способами судовождения с использованием приемников GPS, способными сделать даже из любого «чайника» классного штурмана.

Существуют три способ (не считая упомянутого выше классического) навигации – по путевым точкам, по маршрутам и по трассе.

Навигация по путевым точкам

Вспомним, что путевая точка – это какой-то представляющий интерес пункт на земной или водной поверхности, в который когда-либо нужно прибыть. Это могут быть места для рыбалки, якорные стоянки, порты, укрытия и т.д. Путевые точки создаются предварительно с помощью карты либо в процессе движения и записываются в память прибора с присвоенными им именами и символами в цифровой, алфавитной либо алфавитно-цифровой форме и координатами.

Предварительное создание путевых точек

Для предварительного создания путевых точек необходима карта в меркаторской проекции (в координатах «широта-долгота»). Это, как правило, карты морей с глубинами и навигационной обстановкой, однако, такие карты имеются и на крупные, приравненные к морским водоемы – Онежское и Ладожское озера, Рыбинское водохранилище.