GPS навигация

Как работает спутниковая навигация

Когда ты открываешь карту на телефоне и видишь синюю точку — это работает спутниковая навигация. На орбите Земли сейчас летают сотни спутников от разных стран, и каждый из них постоянно посылает сигнал вниз.

У каждой крупной страны или союза своя система:

GPS — американская, самая известная. Именно её название стало нарицательным для всей технологии.
ГЛОНАСС — российская. Работает параллельно с GPS, и большинство телефонов принимают обе системы одновременно.
Galileo — европейская. Создавалась как независимая гражданская альтернатива военным системам, с упором на точность.
BeiDou — китайская. Самая молодая из больших систем, сейчас активно развивается.

Твой телефон скорее всего работает сразу с несколькими — это делает позиционирование точнее и надёжнее.

Как это работает. Каждый спутник постоянно посылает сигнал с двумя числами: точное время отправки и собственные координаты в пространстве. Телефон принимает сигналы от нескольких спутников и смотрит — через сколько времени дошёл каждый сигнал. Поскольку скорость сигнала известна, из задержки можно вычислить расстояние до спутника.

Один спутник говорит "ты где-то на этой сфере вокруг меня". Второй пересекает эту сферу и сужает до окружности. Третий оставляет две точки. Четвёртый выбирает одну — и это ты.

Это называется трилатерацией, и именно так твой телефон знает где ты находишься с точностью до нескольких метров.

Как это работает у нас

У нас GPS работает по тому же принципу. Несколько компьютеров расставлены в мире — они играют роль спутников. Черепашка отправляет запрос, компьютеры отвечают своими координатами, черепашка вычисляет свою позицию методом трилатерации.

Результат — настоящие координаты Minecraft, те самые X, Y, Z.

Команды GPS

Команда	Что делает	Возвращает
`gps.locate()`	Определить текущую позицию	`x, y, z` или `nil, nil, nil`
`gps.locate(timeout)`	То же, но ждать не дольше `timeout` секунд	`x, y, z` или `nil, nil, nil`
`gps.locate(timeout, true)`	То же, с выводом отладочной информации	`x, y, z` или `nil, nil, nil`

По умолчанию gps.locate() ждёт ответа 2 секунды. Если нужно быстрее — передай меньший таймаут:

Редактор Lua

Если GPS-хосты не в зоне досягаемости или их меньше трёх — функция вернёт nil. Всегда проверяй перед использованием.

Координаты в Minecraft

В Minecraft мир трёхмерный, и каждая точка в нём описывается тремя числами — X, Y, Z.

Ось	Направление	Что значит
X	Запад ←→ Восток	Положительный X — восток, отрицательный — запад
Y	Вниз ↕ Вверх	Y=0 — бедрок, Y=64 — уровень моря, Y=320 — небо
Z	Север ←→ Юг	Положительный Z — юг, отрицательный — север

Например, координаты X=100, Y=64, Z=-250 означают: 100 блоков на восток от центра мира, на уровне моря, 250 блоков на север.

Центр мира — точка X=0, Y=0, Z=0. Мир генерируется в обе стороны от центра, поэтому координаты могут быть как положительными, так и отрицательными.

Практически это важно для добычи: алмазы и другие ценные руды в Minecraft 1.18+ встречаются на отрицательных значениях Y — то есть под уровнем бедрока прошлых версий. Самая богатая руда — около Y=-58.

GPS возвращает именно эти три числа. gps.locate() → x, y, z:

Редактор Lua

Расстояние между двумя точками

Зная текущую позицию и позицию цели, можно посчитать расстояние:

Редактор Lua

Если нужно расстояние только по горизонтали (без учёта высоты):

Редактор Lua

Сохранение точек маршрута

Удобный паттерн — сохранять важные точки во время работы и потом к ним возвращаться:

Редактор Lua

local waypoints = {} -- Сохранить текущую позицию под именем local function saveHere(name) local x, y, z = gps.locate() if not x then print("GPS недоступен, точка не сохранена") return end waypoints[name] = {x = x, y = y, z = z} print("Точка '" .. name .. "' сохранена: " .. x .. ", " .. y .. ", " .. z) end -- Вывести расстояние до сохранённой точки local function howFarFrom(name) local wp = waypoints[name] if not wp then print("Точка '" .. name .. "' не найдена") return end local x, y, z = gps.locate() if not x then return end local dist = math.floor(distance(x, y, z, wp.x, wp.y, wp.z)) print("До '" .. name .. "': " .. dist .. " блоков") end -- Пример использования: saveHere("home") saveHere("mine_entrance") -- ... черепашка работает ... howFarFrom("home")

🚀 Задания

Задание 1 Напиши программу которая определяет GPS-координаты и красиво выводит их на экран. Если GPS недоступен — повторяй попытку раз в 3 секунды, не более 5 раз.

Задание 2 Сохрани текущую позицию черепашки как "старт". Заставь черепашку пройти несколько шагов в разных направлениях. В конце выведи расстояние до точки "старт".

Задание 3 Напиши функцию isNear(name, radius) которая возвращает true если черепашка находится ближе чем radius блоков от сохранённой точки.

Задание 4 Напиши программу-навигатор: спрашивает пользователя через read() координаты цели (X и Z), определяет свою позицию через GPS, и выводит: в какую сторону нужно идти (X больше или меньше, Z больше или меньше) и расстояние до цели.

Задание 5 Объясни своими словами: почему для GPS нужны минимум три источника сигнала? Что даёт каждый из них? Как это связано с геометрией?