Навигация и геодезия для Arduino и не только.

stepan_sotnikov
Offline
Зарегистрирован: 06.04.2019

На суд общественности.

Решил написать небольшой материал для любителей GPS модулей и программирование микроконтроллеров.  Так сказать проба пера, и определиться интересно или много букв не по существу?
Вводная часть.

   В интернете очень много проектов с использованием модуля и антенны определения координат по данным Спу́тниковая систе́ма навига́ции (англ. Global Navigation Satellite System (GNSS)) или ГНСС глобальная навигационная спутниковая система. Слово GPS вошла в наш в обиход как слово Xerox название фирмы Зирокс или ксерокс, и производное отксерить. GPS Global Positioning System (Глобальная Позиционная Система) это конкретное названия системы, управляемой AFSC (Космическое командование ВВС США) Но использования GPS как синоним GNSS допускается. Да и Бог с ними.
  Для тех, кто и сам с сусам:
 

дам ссылку на Федерального сетевого оператора НП ГЛОНАСС, и ссылки на нормативно техническую документацию. http://glonassunion.ru/regulatory-control/technical ГОСТ 32453-2013 уже не актуален  в место него ГОСТ 32453-2017 Глобальная навигационная спутниковая система. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек, но там еще больше ошибок, чем от 13 года. Мы уже замучились писать письма. И пару ГОСТов, не вошедших в перечень ГОСТ Р 57370-2016 Глобальная навигационная спутниковая система. Геодезическая навигационная аппаратура потребителей. Общие требования и методы испытаний. ГОСТ Р 57366-2016 Глобальная навигационная спутниковая система. Морская дифференциальная подсистема. Термины и определения.

Первым, делом, что делает счастливый приобретатель модуля определения навигационных координат по данным ГНСС, это используя стандартные библиотеки работы с ним, получают координаты, время и дату.

Далее радостно формируют список и отправляют на сервис, который может на растровой подложки, или цифровой модели местности далее (ЦММ) отобразить координаты. Радостно отправляют СМС данные координат, или делают часы точного времени. Особо упорные, все же заставляют этот «черный ящик» перемещать свои девайсы в нужную точку.

В чем же проблема? Почему на гироскопах, акселерометрах, магнитометрах так много интересных проектов, а на Модулях GPS (здесь и далее я буду называть по «бытовому» ибо это понятие закрепилось и используется повсеместно) так мало.
Для начала совсем немного теории работы. Более подробно и умно можно почитать на просторах Рунета и Интернета.

По небесной тверди на высоте 19000км-24000км по различным орбитам с разным наклонением рыскают спутники. (высота геостационарной орбиты примерно 35800км, высота полета МКС примерно 400км) И если не вдаваться в детали они нам передают сигналы точного времени специальную информацию и альманах с эфемеридами. Альманах это такая книжка, в которой написаны данные эфемерид, а эфемериды это табличка координат спутников по времени, причем примерные(расчетные) Вот летают они вокруг земли с дикой скоростью и «пикают нам» Это все, что надо знать. Да нам они передают в одностороннем порядке, мы пассивно слушаем их Пик-Пик-Пик. Между собой и базовыми станциями корректировки они общаться, уточняют точное время свои координаты, проходят техническое обслуживание, но нам как конечному потребителю «радиослушателю» этого знать не обязательно.

Хотел кратко, получилось как всегда.

 

Содержание предполагаемых следующих тем:

Принцип определение координат в волшебной коробочки.
Получаемые данные.
NMEA
Форма земли и математическое ее представления.
Геоцентрическая система координат.
Упрощенное математическое представление о преобразования систем координат.
Проблема больших цЫфер
Задача о «прямой» между двумя точками на эллипсоиде вращения. Локсодрома и ортодро́ма.
От шарика до плоской карты.
Примеры решения задач перехода от работы в сферических координат в декартову на проекции эллипсоид вращения
Рассмотрим стандартную библиотеку TinyGPS и TroykaGPS
Решение прикладных задач упрошенным методом.
Оценка точности упрощенных методов.

 

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

Тут два непонятных момента:

1. На кого это рассчитано?

2. При чем здесь Ардуино?

Ну или более глобально: чем данное изложение будет отличаться от того, что можно найти на просторах И-нета?

И, кстати, "Проблема больших цЫфер" - это то, что принято называть проблемой разности больших чисел или что-то другое?

 

IMHO если есть конкретный проект, то его целесообразно было бы выложить, снабдив кратким изложением используемых разделов теории, а просто не совсем систематизированная смесь теоретических и практических сведений, да еще и на непрофильном форуме... Нет, конечно, никто не запрещает, только вот зачем?

stepan_sotnikov
Offline
Зарегистрирован: 06.04.2019

 "Проблема больших цЫфер" предполагался разговор о ЗБЗ, о Чебышеве, о сходимости, а так же затронуть тему длинной арифметики... В легкой форме. 
Но сегодня когда подготавливал след. раздел о "форме земли"... сам для себя столкнулся с проблеммой. Хотелось излогать в шутливой форме, но вот проблеема, я немогу объснить, что такое "инвариантые преобразования" и "афинная геометрия"... просто на пальцах в два слова... понимать понимаю... а рассказать не могу...
В интернете, очень много написанно... но проблеема в том, ко мне приходят люди из профильных учебных заведений, они не могут мне рассказать как из долгот и широт получить декартовы координаты... Да что говорить, на вопрос о пречине смены времен года, лепят такую ахинею...  что страшно становится...
Первая проблемма ГНСС очень сложный переход от систем координат элепсоида, на "бытовую" плоскость.
Очень много возможностей ГНСС приемников но они не используются... 
Вот для примера из WGS84 нужно 4 преобразования, что бы получить координаты топоплана, причем по ГОСТ, а в нем опечатки...  
Простые формулы не публикуют... а они есть... а для "Ардуиншика" главное, что? датчик, формула, али и терпение. 

Да то что, это непонятно на кого расчитанно... 
И то что кому надо, все сами найдут... Да только, бывает так, что я сам нужный гост или методику немогу натйти..
На профильных форумах, все мое есть... 

Просто хотелось популизировать один из разделов радионавигации... 

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

Нет ничего невозможного: те же аффинные преобразования можно на пальцах определить либо через перечисление: "перенос, поворот, растяжения и все их комбинации", либо через свойства: "прямые остаются прямыми".

Вопрос в другом: если Вы собираетеся рассказать, как применяются аффинные преобразования в картографии для людей, кому знакомо это понятие - это одно (и тогда можно обойтись без определения), а если Вы хотите начать с определения, затем рассказать о свойствах и только потом перейти к картографии, - как Вы думаете, посильно ли пройти такой путь сразу человеку, никогда раньше не слышавшему об аффинных преобразованиях?

Опять же, с точки зрения бытовой геолокации мне трудно представить себе задачу, выходящую за пределы банального преобразования координат по Меркатору. Значит, нашел на просторах формулу, переписал ее на избранный язык программирования и - пользуйся на здоровье. Зачем забивать себе голову свойствами аффинных преобразований (тем более, что Меркатор как раз к ним не относится)?

stepan_sotnikov
Offline
Зарегистрирован: 06.04.2019

да вы правы, для бытовой навигации, даже не нужно знать как перейти в проекцию... нужно знать как получить угол, расстояние, и из угла и расстояния получить обратно координаты.

nik182
Онлайн
Зарегистрирован: 04.05.2015

Ну если статья будет с таким уровнем грамотности русского языка, то может сначала в ворде проверит?

stepan_sotnikov
Offline
Зарегистрирован: 06.04.2019

nik182 пишет:
Ну если статья будет с таким уровнем грамотности русского языка, то может сначала в ворде проверит?

да с Русским языком у меня плохо. И дело не в ворде =))) Могу в формате комиксов =) или просто матформулами, в них я не так плох как в Русском языке.
Извините, если кого то я сильно обидел своей грамотностью. 

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

stepan_sotnikov, вот без обид: известно, что Интернет - это большая помойка. На одну статью, которой можно верить, приходится десяток, в которых содержитсяч откровенная чушь.

Вот как отделить одно от другого, если не очень силен в рассматриваемой области? (если силен - нет необходимости читать статьи)

Лично я в качестве критерия рассматриваю степень владения автором русским языком, в первую очередь - грамотность.

И Вы знаете, это работает!

nik182
Онлайн
Зарегистрирован: 04.05.2015

Нет. Ни сколько не обидили. Для форума вполне приемлимо. Для статьи как минимум пропусть через корректора, для поднятия общего уровня. 

stepan_sotnikov
Offline
Зарегистрирован: 06.04.2019

Здесь я не обижаюсь. Это не оправдание моему русскому языку... Понятно, обертка очень показательна. Да, часто бывает достоверность и грамотность публикации некотрая зависимость от стройности изложения и степенью владения языка. Очень трудно представить, плохо разговаривающего и пушушего индевида, но владеющий знаниями... сразу складывается  образ необразованного и не грамотного.

Так вот, откровенная чушь, порой написанна, очень литературным, грамотным языком. И я могу привести более 100 статей даже из Вики , где написанна... ахинея... 
Я обычно использую НТД. И в редких случиях читаю, что пишут в интернете... а если читаю, то проверяю... И даже ГОСТам нельззя доверять сейчас... 

Закончить бы хотелось словами В.И.Ленина  из труда "Материализм эмпироикрицизм" не точная цитата..  писал как понится __Человечиское мышление дает нам обсолютную истину, но складываеться из относительных суждений, но пределы истины каждого научного суждения относительны__  ;-)