Китайская спутниковая навигационная система бэйдоу. Что такое Beidou в смартфоне? Поддерживает ли мой смартфон Beidou

БЕЙДОУ (Beidou – Северный Ковш – китайское название созвездия Большой Медведицы) китайская национальная спутниковая навигационная система.

Система БЕЙДОУ будет предоставлять два вида глобальных и два вида региональных услуг. Глобальными услугами являются услуги с открытым и санкционированным доступом. Региональные услуги - это услуга широкозонной дифференциальной коррекции и услуга передачи коротких сообщений.

Спутниковая группировка системы Beidou

Спутники Beidou-3M/G/I представляют собой орбитальный сегмент третьего этапа развертывания китайской навигационной системы Beidou, использующей спутники на средней орбите средней Земли и наклонных геосинхронной орбите.

Глобальная доступность указанной системы запланирована к 2020 году, когда будут запущены все спутники. За управление программой отвечает Центр управления спутниковой навигацией Китая.

Концепция системы, использующей два геостационарных космических аппарата (рабочее название системы Twinsat), прошла экспериментальную проверку в 1989 г. Эксперимент проводился на базе двух связных космических аппаратов DFH-2/2A, уже находившихся на орбите. В 1993 году Beidou была утвержден в качестве программы для предоставления Китаю независимого доступа к региональной и глобальной навигации, больше не полагающегося на иностранные системы, такие как американская GPS и российская система Glonass.

Первое поколение экспериментальных спутников Beidou, запущенных в 2000 году (Beidou-1A и 1B) и 2003 (Beidou 1C), было основано на базе связной геостационарной платформы DFH-3. В 2004 году региональная навигационная система Beidou начала работу с точностью до 20 метров.

Еще один спутник Beidou-1 был запущен на геостационарную орбиту в 2007 году для обеспечения того, чтобы устранить разрыв между экспериментальной и рабочей системами Beidou.

В ходе модернизация от экспериментальной до операционной системы Beidou Китай планирует запустить в общей сложности 35 спутников - 5 на геостационарной орбите, 27 на средней орбите и 3 на наклонных геосинхронных орбитах.

CAST разработал три разных спутников:

1. Beidou-3M для работы на средней орбите (27 спутников),
2. Beidou-3I на наклонных геосинхронных орбитах (3 спутника),
3. Beidou-3G Satellites - геостационарные орбиты (5 спутников).

Beidou будет предоставлять два типа услуг:

• бесплатный сервис, который открыт для всех с совместимым терминалом;
• ограниченный сервис для применения в военных и других целях.

Свободное обслуживание обеспечит точность положения 10 метров, измерение скорости с точностью 0,2 м / с и точность синхронизации 10 наносекунд.

Ограниченный сервис будет иметь точность слежения 10 сантиметров и будет включать в себя данные, передаваемые по сигналу, для предоставления информации о состоянии системы для пользователей.

Beidou-2

В 2010 и 2011 годах было запущено пять спутников Beidou-2I на мощных ракетах Long March 3A для ввода спутников на наклонных геосинхронных орбитах (55°), охватывающих Китай и прилегающие территории. К концу 2011 года система Beidou-2 вступила в эксплуатацию для операторов в Китае и прилегающих территориях с начальной точностью 25 метров, которая должна была улучшиться по мере запуска большего количества спутников.

Спутники Geostationary Beidou-3G основаны на спутниковой платформе DFH-3B, предоставленной Китайской академией космической техники (CAST), с использованием компонентов от проверенной полетами платформы DFH-3 и расширения ее возможностей за счет более совершенных полезных нагрузок и сокращения общего веса платформы.

Платформа DFH-3B имеет шестигранную форму размером 2,2 на 2,0 на 3,1 метра с массой 3800+ килограммов. У спутников Beidou планируемая масса около 4600 килограммов с двумя трехсегментными солнечными батареями, которые генерируют 6800 Вт электроэнергии. На спутнике используются современные навигационные системы, включая датчики звезд и земли, и приводы ориентации, обеспечивающие отличную стабилизацию на всех трех осях.

Точность работы станции на геостационарной орбите составляет +/- 0,05 градуса.

Beidou RNSS работает как европейский Galileo и американский GPS, также используя аналогичные полосы частот. Рубидиевые атомные часы обеспечивают точные временные решения, необходимые для расчета временной задержки с момента отправки сигнала до прибытия в приемник, что, в свою очередь, позволяет рассчитать расстояние до спутника. Для того, чтобы приемник мог вычислить точное положение, необходимы три одновременных измерения расстояния до трех разных спутников.

Космические аппараты системы Beidou-2, находящейся в эксплуатации, передают сигналы B1 и B2, что позволяет предоставлять открытые бесплатные услуги в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Предполагается излучение навигационных радиосигналов в трёх частотных диапазонах B1, B2 и B3, расположенных в тех же областях L-диапазона, что и сигналы других ГНСС.

После запуска в 2015 году КА нового поколения руководство программой Beidou сообщило об изменении структуры навигационного сигнала B1:

1. смещение центральной частоты c 1561,098 МГц на 1575,42 МГц (как у гражданских сигналов GPS L1 и Galileo E1) и
2. изменение модуляции QPSK на MBOC (аналогичную модуляции будущего сигнала GPS L1C и Galileo E1).

Это направлено на обеспечение взаимодополняемости системы Beidou c ГНСС ГАЛИЛЕО и GPS.

Beidou использует восемь различных сигналов в четырех диапазонах в диапазоне от 1100 до 1600 МГц:

• B1 (несущая частота: 1561.098 МГц / полоса пропускания: 4.092 МГц / модуляция: QPSK),
• B1-2 (1589.742 / 4.092 / QPSK),
• B2 (1207.140 / 24 / QPSK),
• B3 (1268,520 / 24 / QPSK),
• B1-BOC (1575,42 / 16,368 / MBOC),
• B2-BOC (1207,140 / 30,69 / BOC 10,5),
• B3-BOC (1268,520 / 35,805 / BOC 15, 2.5),
• L5 (1176.450 / 24 / QPSK).

Наземный комплекс управления Beidou

Построен по классической централизованной схеме: сеть беззапросных измерительных станций формирует отсчёты первичных измерений навигационных параметров радиосигналов навигационных космических аппаратов и передаёт их в центр управления системой, в котором формируется информация, закладываемая на борт космических аппаратов посредством специальных земных станций.

Сеть беззапросных измерительных станций Beidou также располагается на территории Китая. Долгосрочная стратегия развития системы предполагает создание глобальной сети станций для повышения точностных характеристик навигационных услуг системы Beidou.

Навигационные службы Beidou стали доступны для Азиатско-Тихоокеанского региона, начиная с декабря 2012 года.

Наземные терминалы Beidou использовались после землетрясения в Сычуане в 2008 году и стали стандартным оборудованием для китайских пограничников. Для измерения координат на плоскости требуется, по меньшей мере, два спутника (точность увеличивается с третьим и четвертым), которые находятся в контакте с пользовательским терминалом и центральной наземной станцией.

Пользовательский терминал принимает сигнал от одного спутника и передает сигнал, который принимается обоими спутниками, которые ретранслируют его на наземную станцию, где 2D-позиция пользователя вычисляется через задержку времени двух сигналов, которые могут быть обработаны в 3D информацию с использованием топографической карты в алгоритме, который дает положение пользователя, которое затем передается обратно через зашифрованную спутниковую связь. Одновременно с этим типом поиска позиции могут обслуживаться 150 пользователей.

Уже никого не удивляет. А вот пометка «BeiDou » (или BDS) в разделе характеристик «Навигация » у многих пользователей вызывает недоумение. Что это за технология такая и насколько важно её наличие в смартфоне, мы и расскажем в этой статье.

BeiDou – это китайская навигационная система, аналог американской GPS и российской ГЛОНАСС. Система была запущена ещё в 2000-м году, однако больше 10 лет китайские власти потратили на доработку навигацию и эксперименты, поэтому в коммерческой эксплуатации BeiDou оказалась лишь в 2012 году. Отметим, что BeiDou является системой двойного назначения; то есть пользоваться китайской навигацией могут как военные, так и гражданские лица.

В 2014 году BeiDou прошла экспертную проверку, которая показала, что максимальная погрешность системы — менее 1 метра.

Принцип действия BeiDou в общих чертах такой же, как и у GPS и ГЛОНАСС. Система состоит из 2 составляющих: наземной и космической . Космическая составляющая включает в себя группу спутников, размещённых на околоземных орбитах. Наземная же – это ряд станций, которые способствуют повышению точности и скорости работы навигации. Определение местоположения происходит путём замера времени, необходимого радиоволне для того, чтобы от спутника или наземной станции дойти до приёмника – коими выступать могут телефон, планшет или навигатор. Получив данные минимум от 3 источников, приёмник сообщает владельцу, где он сейчас находится.

Подобный замер является возможным благодаря тому, что скорость радиоволны всегда одинакова – она равняется скорости света.

BeiDou: конкурент для GPS?

На 2017 год система BeiDou не способна составить полноценную конкуренцию GPS и ГЛОНАСС во всём мире, потому как большинство станций расположено на территории Поднебесной и рядом с ней. При этом в некоторых азиатских странах (в Таиланде, Лаосе, Брунее и, естественно, в Китае) BeiDou котируется на том же уровне, что и её именитые конкуренты. С 2013 года китайские станции навигации устанавливаются и в Пакистане. Пакистанские власти голосуют обеими руками за сотрудничество с Китаем, потому как боятся, что в случае конфликта с США останутся без навигации вообще.

В 2015 году китайцы поставили одну станцию в Европе – если конкретнее, в Бельгии – однако очевидно, что этого не хватит для высокоточного позиционирования. Система может давать довольно точные результаты и за счёт компонентов одной только космической составляющей – но ведь спутники находятся над Европой и Россией не круглые сутки. Поэтому о стабильности пока не может идти речи.

Во время замера, пришедшегося на начало 2017 года, было определено, что устойчивый сигнал на территории Восточной Европы поступает с 6 спутников BeiDou.

В будущее китайцы смотрят с оптимизмом – обещают, что BeiDou к 2020 году станет такой же эффективной системой, как GPS, и что её зона покрытия увеличится. На 2017 год на орбите находятся 23 спутника BeiDou. В ближайшее время их количество увеличится до 35 – причем теперь китайцы будут выводить только спутники «Бейдоу 3», отличающиеся улучшенными характеристиками. Первая пара таких спутников была отправлена на орбиту 5 ноября 2017 года.

Какие смартфоны имеют встроенный модуль BeiDou?

Почти все современные модели, выпускаемые преимущественно для китайского рынка, поддерживают навигацию BeiDou. С недавних пор поддержкой новой спутниковой системы могут похвастать девайсы от .

В перечень самых заметных смартфонов с модулями BeiDou входят:

Проверить, поддерживает ли смартфон работу с навигационной системой BeiDou, можно, воспользовавшись приложением GPS Test .

Заключение

Для россиян крайне важно наблюдать за тем, как развивается ситуация с BeiDou. Ещё с 2015 года ходят упорные слухи о том, что Китай и Россия совершат взаимовыгодный обмен: китайцы поставят 3 станции BeiDou на территории России, а в самой Поднебесной будут размещены 3 станции ГЛОНАСС. Возможно, уже спустя пару лет система BeiDou в России и странах бывшего СНГ будет функционировать эффективнее, чем её американский аналог.

Спутниковая навигационная система Бэйдоу - китайская спутниковая система навигации, состоящая из двух отдельных групп спутников. Первая группа Бэдоу-1, официально названная как Экспериментальная спутниковая навигационная система, была запущена в 2000 году в ограниченном тестовом режиме и состояла только из трех спутников. Вторая группа Бэйдоу-2, также известная как COMPASS, находится в стадии создания, которое предполагается завершить к 2020 году.

Название Бэйдоу, система получила в честь созвездия Большой Медведицы, которое с давних времен использовалось в навигации для нахождения Полярной Звезды. Оригинальная идея создания китайской навигационной системы была предложена ещё в 1980 гг. Ченом Фангьюном (Chen Fangyun).

Китайское национально космическое управление определило следующий порядок развития системы Бэйдоу:

• 2000—2003 гг.: Экспериментальная система Бэйдоу, состоящая из трёх спутников.
• 2012 год: Навигационная система для покрытия территории Китая и остальной Азии.
• 2020 год: Глобальная навигационная система.

В начале 2000-х годов Китайская Бэйдоу-1 отставала от GPS и ГЛОНАСС минимум на поколение. Экспериментальная спутниковая система работала медленнее, давала худшие результаты и была в десятки раз дороже. В 2004 году, с началом создания Бэйдоу-2, произошла модернизация технологий и ситуация изменилась в лучшую сторону. Планируется, что новая глобальная спутниковая система навигации Бэйдоу будет состоять из 35 спутников, среди которых 5 будут расположены на геостационарной орбите, а оставшиеся 30 на средних орбитах, полностью охватывающих Землю. Как и в других спутниковых системах, будет доступно два уровня позиционирования услуг - открытый и закрытый (для военных). Открытый вариант будет доступен по всему миру для обычных пользователей и, как утверждают разработчики, точность позиционирования составит до 10 метров, а скорость до 0.2 метров в секунду.

Китайской стороне ещё предстоит урегулировать вопросы с американской, европейской и российской сторонами относительно частотных диапозонов, которые будет использовать Бэйдоу. Пока же китайская спутниковая система работает на частотах сигнала В1 и Е2 с частотой 1561,098 МГц.

Бэйдоу-2 была запущена в коммерческую эксплуатацию 27 декабря 2012 года, как навигационная система для Азиатско-Тихоокеанского региона. Из выведенных на орбиту 16-ти спутников, задействованы 11, а остальные 5 выполняют резервную функцию. Количество спутников будет увеличиваться вплоть до 2020 года и когда система заработает в полную мощность, начнется её использование по всей Земле.

По размеру, что может иметь серьезные последствия как для данной отрасли, так и для национальной безопасности США. При этом первый спутник BeiDou был запущен только в 2000 году - через 22 года после начала развёртывания навигационной системы США.

Издание Nikkei провела анализ данных и выявила стремительный рост BeiDou. Только в 2018 году Китай запустил 18 спутников для своей навигационной системы. По состоянию на конец июня 2019 года в эксплуатации находилось 35 спутников BeiDou, при этом сеть GPS насчитывала всего 31 аппарат, навигационная система Европы - 22 спутника, а российская ГЛОНАСС - 24. В Японии действуют 4 локальных спутника, а в Индии - 6. Китайские спутники наблюдались чаще, чем спутники GPS, в 130 из 195 стран. Более 20 спутников BeiDou были зафиксированы над материковым Китаем.

Китай использует свою инициативу «Один пояс и один путь» для продвижения навигационной системы BeiDou. Спутники BeiDou превалировали в 100 из 137 стран, которые присоединились к масштабному инфраструктурному проекту, большинство из них наблюдалось в Юго-Восточной Азии и Африке.

Более 30 стран на Ближнем Востоке, в Африке и других странах используют китайскую навигационную систему. Если она станет стандартной системой навигации в этих регионах, Китай получит преимущество при внедрении новых технологий и продуктов.

В отчёте комиссии по экономике и безопасности США и Китая , представленному конгрессом США, указано, что китайские власти в период с 1994 по 2020 года инвестируют в свою навигационную систему до $10,6 млрд. К 2020 году Китай планирует запустить ещё около 10 спутников, что позволит повысить точность определения местоположения и укрепит позиции BeiDou.

2018: Завершение создания Beidou

Правительство Поднебесной планирует не только заменить GPS в Китае на Beidou, но и предлагать базовые услуги спутниковой навигации своим партнерам по всему миру, начиная с конца 2018 года.

По словам главного конструктора Beidou Ян Чанфэна, вывод в космос еще двух спутников Beidou стал ключевым этапом перехода национальной экспериментальной системы к региональной, а впоследствии и к международной навигационной системе. Он также отметил, что точность позиционирования спутников была увеличена с 5 до 2,5 метров в сравнении со спутниками предыдущего поколения BDS-2.

Новые навигационные спутники были доставлены на орбиту при помощи ракеты-носителя «Чанчжэн-3-Би». Запуск состоялся с космодрома Сичан (провинция Сычуань, Юго-Западный Китай) в 02:07 по местному времени (21:07 мск). Спустя три часа после старта оба спутника вышли на расчетные средневысотные околоземные орбиты.

К ноябрю 2018 года на орбите находится 19 спутников серии BDS-3, а всего система Beidou включает 43 аппарата. В 2019-2020 годах КНР планирует запустить еще шесть аппаратов серии Beidou-3 на средневысотную околоземную орбиту.

2017: Россия и Китай создадут технопарк по спутниковой навигации

Государственная комиссия по китайской навигационной спутниковой системе предложила осенью 2017 года государственной корпорации по космической деятельности участвовать в создании международного инновационного центра по применению спутниковой навигации, сообщают центральные СМИ .

Предполагается, что совместный центр займется разработкой приложений на основе спутникового позиционирования

Структура может быть создана на базе одного из университетов Китая . Все детали проекта планируется обсудить в мае 2018 года во время 9-й Китайской конференции по спутниковой навигации в Харбине.

"В центре будет сосредоточена информация о последних достижениях в области, можно будет демонстрировать оборудование и аппаратуру, проводить обучение и повышать знания. Можно сказать, аналог "Сколково", но со специализацией по спутниковой навигации", - уточнили в госкорпорации.

Эксперты считают, что реализация совместного российско-китайского проекта будет способствовать стратегическому сотрудничеству между системами ГЛОНАСС и BeiDou, договоренность о котором достигнута на политическом уровне.

Сейчас стороны работают над созданием совместного приемника ГЛОНАСС/BeiDou, реализуют проект по навигационно-информационному обеспечению трансграничных переходов.

2012

В конце 2012 года Навигационное бюро КНР (China Satellite Navigation Office) опубликовало спецификацию сигналов китайской навигационной системы Beidou. Отныне любой производитель может выпускать приемники, использующие сигналы этой системы. Желающие скорее всего найдутся, несмотря на то, что рабочих спутников в системе Beidou сейчас все еще меньше, чем, например, в ГЛОНАСС .

Согласно планам, система Beidou (в переводе с китайского означает «Северный ковш», что соответствует названию созвездия «Большая Медведица»; иногда еще используется название «Compass») будет состоять из 35 спутников – пяти на геостационарных орбитах и тридцати на орбитах средней высоты. Ожидается, что горизонтальная точность определения координат у китайской спутниковой навигационной системы составит 10 м, точность измерения времени – 10 наносекунд, а точность измерения скорости – 0,2 м/с. Платные пользователи получат более точные данные, а также способность коммуницировать с помощью спутниковой связи.

Идея создать собственную навигационную систему появилась в КНР еще в 1980 году. Первый экспериментальный спутник был запущен в 2000 году. В настоящее время планируется, что Beidou будет полностью развернута к 2020 году. В декабре 2012 года Beidou начала предоставлять потребителям услуги в Азиатско-Тихоокеанском регионе. В настоящее время в космосе находятся 14 работоспособных космических аппаратов. В 2012 году было запущено шесть навигационных спутников.

Быстрый прогресс в строительстве китайской навигационной системы выглядит чудом. Особенно если вспомнить, что еще в 2009-м году мир потешался над историей с космическим аппаратом Beidou G2. Напомню: китайский навигационный спутник G2 системы Beidou был запущен 15 апреля 2009 года и 23 апреля, как заявило китайское агентство Синьхуа, вышел на заданную орбиту. Вскоре после этого он сдвинулся от своей орбиты на 10 градусов, стал неконтролируемым и принялся дрейфовать к западу, пополнив ряды космического мусора. Примерно такая же история произошла и в 2007-м году, когда спутник Beidou 1D, запущенный Китаем, вышел из под контроля китайских специалистов. Позже КНР сделало попытку поднять Beidou 1D на 130 км, чтобы сделать его менее опасным для действующих геостационарных спутников других стран.

Прошло всего три года – и вот китайские навигационные спутники функционируют исправно и вполне надежно, и шумные казусы с ними более не случаются. Согласно измерениям, точность определения координат в системе Beidou в Азиатско-Тихоокеанском регионе составляет в настоящее время порядка 25 метров по горизонтали и 30 метров по вертикали. Исследовательский центр топографического развития Государственного бюро геодезии и картографии КНР совместно с издательством «Общественная и научная литература» опубликовали некоторое время назад доклад о развитии спутниковой навигации в Китае в 2011 году. Согласно документу, эта отрасль вступила в КНР в период стремительного развития. Предполагается, что к 2015 году оборот отрасли превысит 225 млрд юаней (порядка $36 млрд) и станет новой важной точкой роста национальной экономики.

Лекция по анатомии мобильных устройст в. Навигация (GPS, ГЛОНАСС и др.) в смартфонах и планшетах. Источники ошибок. Методы тестирования.

Еще совсем недавно в торговых сетях можно было купить устройства под названием "Навигаторы". Главная функция этих устройств полностью соответствовала их названию, и выполняли они её, как правило, хорошо.

В то время в мире практически единственной нормально работающей системой навигации была американская GPS (Global Positioning System), и её хватало на все потребности. Собственно, слова "навигация" (навигатор) и GPS были в то время синонимами.

Всё изменилось, когда производители КПК (карманных компьютеров), а затем смартфонов и планшетов, стали встраивать в свои устройства поддержку навигации. Физически она реализовывалась в виде встроенных приемников навигационных сигналов. Иногда поддержку навигации можно было найти даже в кнопочных телефонах.

С этого момента всё изменилось. Навигаторы, как отдельные устройства, почти исчезли и из производства, и из продажи. Потребители в массовом порядке перешли на использование смартфонов и планшетов в качестве навигаторов.
Тем временем были успешно запущены в эксплуатацию еще две системы навигации - российская ГЛОНАСС и китайская Beidou (Бэйдоу, BDS).

Но это не значит, что в качестве навигации что-то стало лучше. Функция навигации в этих устройствах (смартфонах и планшетах) стала уже не основной, а одной из многих.

В результате многие пользователи стали замечать, что для целей навигации не все смартфоны "одинаково полезны".

Вот здесь мы и подходим к проблеме определения источников ошибок в навигации, включая вопрос и о роли недобросовестности производителей устройств в этом вопросе. Печально, но факт.

Но прежде чем винить производителей во всех грехах, разберемся сначала с источниками ошибок в навигации. Ибо производители, как мы выясним далее, виноваты не во всех грехах, а только в половине. :)

Ошибки в навигации можно разделить на два основных класса: вызванные внешними относительно устройства навигации причинами, и внутренними.

Начнем с внешних причин . Они возникают, в основном, из-за неравномерности атмосферы и естественной технической погрешности средств измерений.

Их примерный вклад таков:

Преломление сигнала в ионосфере ± 5 метров;
- Колебания орбиты спутника ± 2.5 метра;
- Ошибка часов спутника ± 2 метра;
- Неравномерность тропосферы ± 0.5 метра;
- Влияние отражений от предметов ± 1 метр;
- Погрешности измерения в приемнике ± 1 метр.

Эти погрешности имеют случайный знак и направление, поэтому итоговая погрешность рассчитывается в соответствии с теорией вероятностей как корень из суммы квадратов и составляет 6.12 метра. Это не значит, что погрешность всегда будет такой. Она зависит от количества видимых спутников, их взаимного расположения, а наиболее всего - от уровня отражений от окружающих предметов и влияния препятствий на ослабление сигналов спутников. В результате погрешность может быть как выше, так и ниже приведенной "усредненной" величины.

Ослабление сигналов от спутников может наступать, например, в следующих случаях:
- при нахождении внутри помещения;
- при нахождении между близко расположенными высокими объектами (между высотными зданиями, в узком горном ущелье и т.п.);
- при нахождении в лесу. Как показывает опыт, плотный высокий лес может значительно затруднять навигацию.

Эти проблемы связаны с тем, что высокочастотные радиосигналы распространяются подобно свету – то есть только в пределах прямой видимости.

Иногда навигация, пусть и с ошибками, может работать и на отраженных от препятствий сигналах; но при многократном переотражении они становятся настолько слабыми, что навигация с ними работать перестает.

Теперь переходим к "внутренним" причинам ошибок в навигации; т.е. которые создаются самим смартфоном или планшетом.

Собственно, проблем здесь только две. Во-первых, слабая чувствительность навигационного приемника (или проблемы с антенной); во-вторых, «кривой» софт смартфона или планшета.

Перед рассмотрением конкретных примеров поговорим о способах проверки качества навигации.

Методы тестирования навигации .

1. Тестирование навигации в «статике» (при неподвижном положении смартфона/планшета).

Такая проверка позволяет определить следующие параметры:
- скорость первоначального определения координат при «холодном старте» (засекается по часам);
- список навигационных систем, с которыми работает данный смартфон/планшет (GPS, ГЛОНАСС и т.д.);
- расчетную точность определения координат;
- скорость определения координат при «горячем старте».

Эти параметры можно определить как с помощью обычных навигационных программ, так и с помощью специальных тестовых программ (что удобнее).

Правила тестирования в «статике» очень просты: тестирование должно делаться на открытом пространстве (широкая улица, площадь, поле и т.п.) и при отключенном интернете . При нарушении последнего требования время «холодного старта» может значительно ускориться за счет прямого скачивания орбит спутников из интернета (A-GPS, assisted GPS) вместо их определения по сигналам с самих спутников; но уже будет «не честно», поскольку это уже не будет чистая работа самой системы навигации.

Рассмотрим пример работы программы тестирования навигации AndroiTS (существуют и аналоги):

(кликнуть для увеличения)

На только что представленной картинке видно, что смартфон работает с тремя навигационными системами: американской GPS, российской ГЛОНАСС и китайскойBeidou (BDS ).

В нижней части скриншота видны успешно определенные координаты текущего места. Величина одного градуса по широте – примерно 100 км, соответственно, цена единицы младшего разряда – 10 см.

Величина одного градуса по долготе – разная для разного географического положения. На экваторе она тоже составляет около 100 км, а вблизи полюсов уменьшается до 0 (у полюсов меридианы сближаются).

Справа от колонки с обозначением государственной принадлежности спутников идет колонка с номерами спутников. Эти номера к ним жестко привязаны и не меняются.

Далее идут колонки с цветными столбиками. Величина столбиков означает уровень сигнала, а цвет - их использование системой навигации или не использование. Неиспользуемые спутники обозначены серыми столбиками. Цвет используемых зависит от их уровня сигнала.

Следующая колонка - это тоже уровень сигнала от навигационных спутников, но уже в цифрах ("условных единицах").

Затем идет колонка с зелеными галочками и красными прочерками - это повтор информации о том, используется спутник или нет.

В верхней строке словом "ON" обозначен статус состояния навигации; в данном случае это означает, что в настройках смартфона разрешено определение координат и они определены. Если же там указан статус "WAIT" , то определение координат разрешено, но необходимое количество спутников еще не найдено. Статус "OFF" означает, что в настройках смартфона определение координат запрещено.

Затем кружочком с концентрическими окружностями и цифрой 5 обозначена расчетная точность определения координат в данный момент - 5 м. Эта величина рассчитывается, исходя из количества и "качества" используемых спутников и предполагает, что обработка данных от спутников в смартфоне делается без ошибок; но, как увидим далее, это не всегда так.

По мере движения спутников все эти данные должны меняться, но координаты (в нижней строке) должны меняться незначительно.

К сожалению, данное приложение не показывает время, затраченное на первоначальное определение координат ("холодный старт"), да и другие подобные приложения - тоже. Это время надо "засекать" вручную. Если время «холодного старта» составило менее минуты, то это – отличный результат; до 5 минут – хороший; до 15 минут – средний; более 15 минут – плохой.

Для определения скорости «горячего старта» достаточно выйти из программы тестирования и через несколько минут снова зайти. Как правило, за время запуска тестовой программы она успевает определить координаты и сразу же предъявляет их пользователю. Если же задержка с предъявлением координат при «горячем старте» превышает 10 секунд, то это уже подозрительно долго.

Эффект быстрого определения координат при «горячем старте» связан с тем, что система навигации запоминает последние вычисленные орбиты спутников и ей не надо заново их определять.

Итак, с тестированием навигации в «статике» разобрались.

Переходим ко 2-ому пункту тестирования навигации - в движении.

Главное предназначение навигации – привести нас в правильное место в процессе движения, и без проверки в движении тест был бы неполным.

В процессе движения с точки зрения навигации существуют три типа местности: открытая местность, городская застройка и лес.

Открытая местность – это идеальные условия навигации, здесь проблем нет (разве только у совсем "отстойных" устройств).

Городская застройка в большинстве случаев характеризуется наличием высокого уровня отражений и небольшим снижением уровня сигнала.

Лес «работает» наоборот – существенное ослабление сигнала и небольшой уровень отражений.

Для начала посмотрим на образец почти "идеального" трека:

На картинке изображены два трека: туда/обратно (так будет и далее почти на всех картинках). Такие картинки позволяют сделать достоверный вывод о качестве навигации, так как можно сличить два почти одинаковых трека между собой и с дорогой. На этой картинке всё хорошо – колебания трека находятся в пределах естественной погрешности. В верхней части адекватно прорисован проезд по разные стороны кольцевого перекрестка. В некоторых местах заметно расхождение между треками, вызванное, вероятно, отражениями сигнала от водной поверхности и от металлических конструкций моста через реку. А в некоторых - почти идеальное совпадение.

Теперь разберем несколько типовых случаев "проблемных" треков.

Посмотрим на трек GPS смартфона, на который повлияло снижения уровня сигнала в высоком лесу:

Расхождение треков друг с другом и с дорогой заметное, но далеко не катастрофическое. В данном случае точность навигации в смартфоне снизилась в пределах "естественной убыли" для таких условий. Такой смартфон надо признать подходящим для навигационных целей.

В правой части скриншота хорошо заметны расхождения треков между собой и дорогой. Такие расхождения в условиях подобной "колодцеобразной" застройки почти неизбежны, и в данном случае никак не свидетельствуют против тестируемого смартфона.

Теоретически, чем больше систем навигации поддерживает смартфон (планшет), тем больше спутников он использует для навигации и тем меньше должна быть ошибка.
Практически же это не всегда так. Довольно часто из-за "кривого" софта смартфон не может правильно состыковать данные от разных систем и в результате возникают аномальные ошибки. Рассмотрим несколько примеров.

Возьмем, например, такой трек:

На только что приведенном скриншоте виден иглообразный выброс, который не мог быть следствием каких-то помех: путь проходил через малоэтажную застройку без густых лесопарковых насаждений. Данный выброс целиком на совести "кривого" софта.

Но это были еще "цветочки". Бывают смартфоны, где аномальные ошибки навигации - это уже не "цветочки", а "ягодки":

При записи данного трека аномальные ошибки "кривого" софта соединились с ослаблением сигналов в высоком лесу. В результате получился трек, по которому просто невозможно догадаться, что путь туда и обратно был пройден по одной и той же тропинке трезвым человеком. :)
А густой пучок линий в верхней части - это "путь" неподвижно лежащего смартфона во время привала. :)

Есть еще один вид аномальных ошибок, связанный с паузой в потоке данных, поступающих от навигационного приемника к вычислительной части смартфона:

На этой картинке видно, что часть пути (примерно 300 м) прошла по прямой линии, притом частично прямо по воде. :)

В данном случае смартфон просто соединил прямой линией точки пропажи и появления потока координат. Их пропажа могла быть связана как с уменьшением количества видимых спутников ниже критического числа, так и с "кривым" софтом и даже аппаратными проблемами (хотя последнее и маловероятно).

В случае же полного пропадания сигналов от спутников, навигационные программы обычно не соединяют прямыми линиями точки пропажи и появления, а оставляют просто "пустое место" (получается разрыв в треке):

На этой картинке виден разрыв трека в том месте, где часть пути прошла по подземному переходу с полным пропаданием видимости всех спутников.

После изучения причин и характерных ошибок навигации, пора перейти к выводам .

Наилучшая навигация, как и следовало ожидать, бывает у смартфонов и планшетов "высоких" брендов. С ними проблемы в виде аномальных ошибок пока что не обнаруживались. И, разумеется, чем больше систем навигации поддерживает устройство, тем лучше. Правда, поддержка китайской Beidou пока имеет смысл при использовании устройства в регионах и странах, расположенных недалеко от Поднебесной. Китайская система навигации не глобальная, а "местная" (на данный момент). Так что поддержки GPS и ГЛОНАСС будет вполне достаточно.

Если же смартфон или планшет имеют не слишком "именитое" происхождение, то проблемы с навигацией могут быть, а могут и не быть. Перед его боевым применением рекомендуется его протестировать как в статике, так и в движении в различном окружении, чтобы впоследствии он не преподнес какой-либо неприятный сюрприз. В большинстве случаев мобильные устройства с поддержкой одной только GPS приносят меньше проблем, хотя и точность у них ниже, чем у многосистемных.

К сожалению, при выборе смартфона (планшета) с хорошей навигацией ориентироваться по обзорам устройств в интернете довольно сложно. Подавляющее число IT- порталов игнорируют проверку навигации в движении и в сложных условиях. Такую проверку делают только на данном портале () и еще буквально на паре других.

В заключение надо сказать, что навигационными средствами сейчас оборудуются не только смартфоны и планшеты, но и многие другие устройства. Они устанавливаются, например, в фотоаппаратах, видеокамерах, GPS- трекерах, автомобильных видеорегистраторах, смарт-часах, некоторых специализированных типах устройств, и даже в электронной системе налогообложения водителей российских большегрузов "Платон".

Ваш Доктор .
20.01.2017