1. Классификация антенн GPS/ГЛОНАСС-навигаторов
По конструкивному исполнению антенны GPS/ГЛОНАСС-навигаторов бывают двух видов:
- внутренняя (встроенная) антенна - находится внутри корпуса навигатора;
- внешняя аненна - устанавливается снаружи навигатора и соединяется с ним кабелем.
- плоская (Patch) антенна;
- спиралевидная (Helix) антенна.
 |
 |
| Плоская Patch-антенна | Спиралевидная Helix-антенна |
Название спиралевидной антенны (Helix) связано с особенностью ее конструкции - она представляет собой диэлектрик цилиндрической формы с навитой на него спиралью.
Если антенна внутренняя (в большинстве навигаторов), то тип антенны можно определить визуально - плоская антенна располагается внутри корпуса навигатора и снаружи её не видно, а спиралевидная – выступает за пределы корпуса навигатора в виде гибкого "прута".
1.1. Характеристики разных типов антенн GPS/ГЛОНАСС-навигаторов
Какой же из двух типов антенн является предпочтительным? Какая антенна – плоская или спиралевидная – обеспечивает наилучшее качество приема сигнала и точность местоопределения? Правильный ответ здесь один: Обе антенны по-своему хороши, просто они предназначены для решения разных задач.
В действительности на качество приема сигнала влияет не тип конструкции, а усиление антенны и ее диаграмма направленности. Эти параметры в свою очередь зависят от размеров нтенны.
Плоская антенна (Patch) – более предпочтительна для использования в автомобильных GPS/ГЛОНАСС-навигаторах, поскольку более приспособлена для приёма сигнала от спутников, располагающихся вверху, а не у горизонта, что более важно в условиях применения навигатора в автомобиле и высотной городской застройки. Кроме того, согласно алгоритму работы GPS-приемник выбирает спутники, которые расположены под большим углом к горизонту, т.е. вверху. Вместе с новейшими высокочувствительными чипсетами плоская антенна обеспечивает непрерывное позиционирование, поскольку принимает даже отраженные сигналы. Хотя точность будет уменьшаться, но в любой момент времени пользователь будет иметь рассчитанное значение координат. Ещё одно достоинство плоской антенны – изящный дизайн. И автомобильный, и портативный навигаторы без выступающей наружу антенны выглядят более эстетично, а не как первые мобильные телефоны с внешней антенной. Плавные линии, ограничивающие дисплей, украсят салон автомобиля, а закругленная форма корпуса позволит удобно переносить навигатор в кармане брюк или куртки.
Спиралевидная антенна (Helix) - более предпочтительна для использования в туристических навигаторах. Благодаря выступющей спиралевидной конструкции стержневого типа, спиралевидная антенна имеет имеет диаграмму направленности 180 градусов и способна принимать сигнал даже от спутников, находящихся возле горизонта, также она имеет большие размеры и поэтому обеспечивает лучшее усиление, чем плоская нтенна. Следовательно, GPS-приемник со спиралевидной антенной способен отслеживать большее количество спутников. Спиралевиднные антенны намного лучше работают в вертикальном положении, а значит они больше подходят для портативного оборудования (трекеров, навигаторов для туристов), так как в таких ситуациях вертикальное положение более вероятно.
Опыт различных пользователей показал, что спиралевидная антенна в целом намного лучше принимает радиосигнал в лесистой местности или при высокой облачности. Из-за особенности поверхности, выступающая спиралевидная антенна обеспечит лучший прием во время дождя, поскольку капли воды не собираются на ней. Испытания современных устройств со спиралевидной антенной показало, что они способны принимать сигнал даже в помещении с окнами и в поезде, хотя, конечно, погрешность в этом случае возрастает.
Существенный недостаток спиралевидной антенны – это снижение чувствительности вблизи металлической поверхности (в авомобиле) и в случае, если располагается рядом с телом человека, например, в кармане брюк. Плоская антенна работает в этих условиях намного лучше.
1.2. Внешние антенны
Существует три типа внешних антенн для навигаторов:
- активная;
- пассивная;
- переизлучающая антенна.
Главным отличием активной внешней антенны является наличие встроенного в неё LNA-усилителя (Low Noise Amplifier, усилитель с низким уровнем собственных шумов). Усилитель необходим для усиления принятых слабых сигналов и компенсации потери сигнала при его передаче по кабелю внешней антенны. Для работы активной внешней антенны требуется питание усилителя. Подключение производится через внешний антенный разъем GPS-приемника. Поскольку активные внешние антенны для навигаторов получают питание от самого устройства, то большинство приемников определяет наличие внешней антенны по увеличенному току нагрузки, и автоматически отключают встроенную антенну. Активная внешняя антенна для навигатора необходима, когда приемник находится в закрытом помещении, либо прямая видимость неба сильно ограничена гористой или лесистой местностью.
Пассивные внешние антенны для навигаторов не включают в себя усилитель и поэтому не требуют дополнительного питания. По этой же причине длина кабеля обычно не должна превышать одного-двух метров. Пассивная антенна для навигатора может помочь, если есть небольшие препятствия для видимости спутников, например, во время движения в автомобиле по городу в условиях плотной высотной зыстройки.
Переизлучающая внешняя антенна может понадобиться, если у GPS-навигатора нет внешнего разъема для подключения антенны. Переизлучающая внешняя антенна состоит из двух антенн:
- принимающей антенны, которая находится вне помещения или транспортного средства;
- передающей антенны - располагается рядом с приемником навигатора.
Для возможности подключения внешней антенны в навигаторе должен быть установлен соответствующий разъём. Для современных автонавигаторов наличие разъёма для подключения внешней антенны стало редкостью, так как современный уровень развития схемотехники встроенных антенн и чувствительности чипсетов позвроляет обеспечивать уверенный приём на встроенную антенну в самых сложных условиях внешней среды.
2. От чего ещё зависит качество приёма GPS/ГЛОНАСС-навигатора?
Вообще качество приёма навигационных сигналов зависит не только от типа и конструкции антенны, но и чипсета навигатора, причём в соотношении 50 на 50! Это объясняется тем, что вычисление текущих географических координат - сложная мтематическая задача, требующая высокого быстродействия навигационного процессора.
От чипсета зависят такие характеристики навигатора как: время поиска спутников после включения, возможность вычисления координат навигатора по отраженным сигналам от спутников (в условиях высоких гор и густой растительности, туристические навигаторы делают это хуже чем автомобильные), возможность использования растровых карт большого размера с высокой детализацией (требующих много места на диске), качество графики на дисплее, быстродействие, использование карт памяти (для хранения нескольких навигационных карт и пройденных маршрутов) и т.д.
Следует отметить, что, в части быстродействия и возможностей чипсета, автонавигаторы всегда идут на оди или два шага вперёд туристических навигаторов, т.к. производителей автонавигаторов много и конкуренция очень высокая, заставляя производителей создавать всё более быстрые и совершенные устройства.