Уже в мае этого года начнутся переговоры об объединении ГЛОНАСС и китайской системы навигации BeiDou. Что этот альянс может дать для ИТ-отрасли?

Инициатива идёт от китайцев, переговоры пройдут в Харбине. Понятно, что планируется сделать глобальную единую систему мониторинга навигационных спутниковых систем. Чтобы это всё, как минимум, на ШОС работало.

Как это будет работать? В реальном времени объединённая система будет обмениваться данными о позициях группировок спутников, качестве сигнала, передавать друг другу корректирующие поправки по позиционированию. Для ГЛОНАСС это очень выгодная история. Как с точки зрения качества, так и по количеству потребителей системы.

"В случае реализации такого сценария, это позволит кратно повысить точность при использовании потребителями сразу двух глобальных навигационных спутниковых систем", - заявил представитель "Роскосмоса".

Давайте по порядку. Начнём с того, что среди всех существующих навигационных систем китайская - одна из самых молодых. Моложе только Galileo из Европы. Китай первый запуск осуществил в 2000 году, а Галилео - в 2006.

Почему вообще так важна сегодня навигационная система? С точки зрения экономики, навигационная система это неотъемлемая часть современной транспортной системы. Не только у простого потребителя, но и у бизнеса навигация играет очень и очень серьёзную роль. Все уберизированные сервисы, доставка грузов, навигация водного транспорта, воздушного. Это огромные деньги, которые просто при первом приближении так и не оценишь. Так что при выключенной системе ты, как страна, оказываешься где-то в 1940 году с точки зрения транспортной инфраструктуры.

Но с точки зрения безопасности, ровно та же история: если у тебя нет своей навигационной системы, в любой момент вся твоя военная техника оказывается в том же 1940 году, а техника противника - в 2020. Разрыв настолько существенен, что не особо, думаю, нуждается в объяснениях. А заодно всем любителям рассказывать, что GPS не отключат, можно вспомнить 2008 год, когда США вырубило систему позиционирования для российской военной техники в Грузии во время конфликта. Локально. Просто взяли и вырубили. Могут же себе позволить, чего уж там.

В итоге оказалось, что наш ГЛОНАСС явно не зря делали. Китай, кстати, тогда внимательно за этим наблюдал и сделал свои выводы. Крис кризисом, а китайцы продолжили работать над своей системой.

Если мы говорим про максимальную погрешность, которую дают в условиях работы ГЛОНАСС, GPS и BeiDou, то всё достаточно интересно. Оказывается, а это открытые, кстати, данные, что наша система - самая точная в мировой истории. Китайцы - погрешность 10 метров, GPS - 5 метров, а ГЛОНАСС - около 2,5 метров. Для гражданского, конечно, применения. Это к вопросу о том, что некоторые думают, что мы криворукие, создать ничего современного не способны. Так что вполне можем, когда захотим.

Следующий аспект. Глобальных систем, которые одинаково хорошо работают по всему глобусу, сегодня две: те же GPS и ГЛОНАСС. Китайская система может стать глобальной только через 2 года, а в реальности ещё лет 5. Галилео из Европы - примерно в те же сроки. И то, если Великобритания не захочет вернуть вложенные 1,5 млрд евро в проект. А обсуждения такие в Британии уже идут, что нужно сделать свою систему, независимую.

"Мы рассматриваем ряд вариантов, но если наши партнёры в ЕС откажутся, мы выйдем из проекта. Также мы рассматриваем возможность запуска собственной системы", - заявил изданию Financial Times источник в правительстве Великобритании.

Brexit же. Вот и придётся или интегрироваться обратно и делиться своими технологиями, или лепить своё. А ведь ЕС не хочет, чтобы военная часть программы Galileo передавалась не члену Евросоюза. Весь, кстати, бюджет Галилео оценен в 10 млрд евро.

Чувствуете, к чему всё идёт? С одной стороны к размежеванию, когда каждая страна пытается создать свою навигационную систему. Хотя бы региональную. Для примера: Индия 2 года назад "допилила" NavIC с семью спутниками. А Япония создала региональную систему позиционирования QZSS (Quazi-Zenith Satellite System, "Квази-зенитная спутниковая система"), предназначенную для обслуживания в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

С другой стороны, грядёт интеграция региональных и глобальных систем. Это выгодно всем, кроме США, которые одно время были монополистами в глобальном позиционировании. Представьте, что Китай с помощью нас получает беспрецедентную точность позиционирования на своей территории, прекрасную глобально (а это как раз те же морские суда, например). А мы получаем кратный рост потребителей системы и на полученные средства развиваем технологию дальше. Выгодно? Не то слово!

Только вот США просто так это не оставят. Мимо же их кармана всё пойдёт. Поэтому и организовывали первые годы работы ГЛОНАССа информационные атаки, издевались как могли над тем, что первые военные образцы чипов были больше тех, что в GPS, но китайцы с нашей помощью быстро понаделали чипов двойного назначения. А сейчас производят тройного. В тех же телефонах, например. Там поддерживается три навигационные системы. Так что не беспокойтесь, дорогу осилит идущий. Идущий на орбиту спутник.

История создания ГНСС BeiDou

Китайская навигационная система получила название Beidou Серии BNTS (BeidouNavigationTestSatellite). Название аппаратов происходит от китайского наименования созвездия Большой Медведицы.

Идея создания китайской региональной навигационной системы из двух КА на геостационарной орбите была предложена в 1983 г. Чэнь Фанъюнем (ChenFangyun). Концепция прошла экспериментальную проверку в 1989 г. Эксперимент проводился на базе двух находящихся на орбите КА DFH-2/2A.

По утверждению китайской стороны, испытания показали, что точность, которой можно достичь с помощью системы из двух геостационарных КА, сопоставима с точностью, обеспечиваемой системой GPS. Это утверждение представляется весьма спорным. Видимо, при сравнении точности речь идет о системе, включающей не только КА на ГСО, но и несколько сверх длинноволновых наземных станций. В совокупности они образуют единую сеть опорных радионавигационных точек и позволяют создать разностно-дальномерную радионавигационную систему. Отличием такой системы от, например, GPS или ГЛОНАСС является невозможность применения скоростных измерений. Точность определения координат потребителя в такой системе, в принципе, сравнима с точностью, обеспечиваемой «гражданским» сигналом системы GPS в режиме селективного доступа при условии, что текущее положение навигационных КА на ГСО известно с высокой точностью.

В 1993 г. программа Beidou была официально запущена в реализацию. В конструкции аппарата использован тот же базовый блок, что и у связного спутника DFH-3. КА построен на базе связной геостационарной платформы DFH-3.

Китай приступил к самостоятельной разработке спутниковых навигационных систем с 1994 г. До этого подобные научно- технические изобретения были способны создавать лишь в США, России и Европе.

В 2000 году начато проектирование второго поколения навигационной системы, которая будет включать большее число спутников и обслуживать не только территорию КНР, но и другие районы.

15 декабря 2003 года китайская система "Бэйдоу" первого поколения была сдана в эксплуатацию, что позволило стране войти в тройку стран, владеющих собственной спутниковой навигационной системой.

О создании Китайской глобальной навигационной системы было объявлено в 2006 году.

Планируется развертывание глобальной навигационной системы в составе 35 космических аппаратов к 2020 году (по другим источникам - 36 КА, по третьим - 37 КА), в числе которых: 5 спутников на геостационарной орбите;3 спутника на наклонной геосинхронной орбите; 27 спутников на средней околоземной орбите; несколько дополнительных спутников возможно составят орбитальный резерв.

В ноябре 2017 года подписано Совместное китайско-американское заявление о совместимости и взаимодополнямости Бэйдоу и GPS.

В ноябре 2018 года заключено соглашение между Правительствами Российской Федерации и КНР о сотрудничестве в области применения глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и Бэйдоу в мирных целях.

Принцип работы ГНСС BeiDou

Управление КА Beidou осуществляется из Центра управления спутниками в г.Сиань (провинция Шаньси). Собственная региональная система навигации КНР для стран Юго-Восточной Азии и Тихого океана на базе спутников «Бэйдоу» (Beidou, «Большая Медведица») (Компас) находится в стадии развертывания и планируется, что будет преобразована в ограниченную по возможностям систему глобальной навигации с космическим сегментом из 25 КА.

В состав системы должны входить четыре геостационарных спутника, 12 КА на наклонных геосинхронных орбитах и девять КА на круговых орбитах высотой 22000 км.

Китайские представители также отметили, что еще предстоит урегулировать вопросы, касающиеся частотных диапазонов с российской, американской и европейской стороной, которые также владеют спутниковыми навигационными группировками. Для спутников «Бэйдоу-2» на геостационарной орбите зарезервированы точки стояния 58.75°, 80°, 110.5° и 140° в.д. В Международном союзе электросвязи система зарегистрирована под обозначением «Компас» (Compass). Первый из четырех геостационарных аппаратов «Бэйдоу-2» запущен 12 апреля 2007 года. Эти аппараты будут совместимы с тремя уже запущенными «Бэйдоу-1».

Состав и структура ГНСС BeiDou

Система покрывает район в диапазоне широт примерно от 5 до 55 градусов с.ш. и по долготе примерно от 70 до 140 градусов в.д. Интересной особенностью всех трех спутников является то, что они находятся на геостационарных орбитах, в отличие от спутников систем GPS и ГЛОНАСС, находящихся на орбитах средней высоты. Этот факт позволяет обеспечить достаточно большую область покрытия при помощи всего двух спутников. Наземная система включает центральную станцию управления и три станции радиолокации.

Система обеспечивает точность определения местоположения 100 метров и может работать одновременно со 150 терминалами. Сначала центральная станция посылает сигнал пользователю через два спутника. Когда терминал пользователя получает сигнал от одного из спутников, он отсылает его обратно обоим. Центральная станция получает этот сигнал от обоих спутников и определяет двумерное положение пользователя. Оно затем сравнивается с трехмерной картой поверхности и отсылается пользователю через те же спутники. Поскольку такой способ работы требует наличия двусторонней связи с геостационарными спутниками, терминал пользователя должен иметь мощную антенну. Поэтому терминалы намного больше и дороже, чем используемые в системе GPS.

Вторая система, Бэйдоу-2, обычно называется просто Бэйдоу или Компас. Она будет состоять из 35 спутников, из которых 5 будет находится на геостационарной орбите. Остальные спутники, как обычно, будут находится на орбите средней высоты. Заметим, что такой выбор высоты расположения навигационных спутников позволяет использовать глобальные навигационные системы для определения положения на орбите спутников, находящихся на низких орбитах. Как и другие системы позиционирования, Бэйдоу предоставит два раздельных сервиса, для гражданского использования и для военных нужд.

Кроме того, что просто появится новая система глобального позиционирования, можно ожидать качественного улучшения в предоставляемом сервисе позиционирования. За счет того, что число всех спутников превысит три четверти сотни, значительно улучшится скорость получения сигнала и работа приемников в городах, в том числе, в помещениях. Как известно, в настоящее время поймать сигнал со спутника какой-либо системы глобального позиционирования в помещении или рядом с высокими зданиями практически невозможно. Особенно выиграют от таких изменений обладатели коммуникаторов и смартфонов с модулем позиционирования, так как его мощность зачастую не позволяет использовать их в описанных условиях. Использование нескольких навигационных систем одновременно для улучшения качества предоставляемого сервиса может оказаться особенно простым и эффективным в силу того, что частоты передачи данных систем Бэйдоу и Галилео заметно пересекаются. Интересно, что эти данные стали известны еще в 2007 году после запуска первого спутника Compass-M1, хотя официально не было объявлено, на каких частотах работает этот спутник, запущенный в целях тестирования некоторых систем, и в первую очередь – системы передачи данных. Однако, в течение примерно двух месяцев специалисты CNES(Национальный центр космических исследований, Франция) полностью определили все характеристики используемой связи. Напомним, что изначально КНР не планировала разворачивать собственную систему глобального позиционирования. В сентябре 2003 года Китай выразил желание принять участие в разработке и развертывании системы Галилео, и примерно через год официально присоединился к разработке. Однако, в началу 2008 года КНР заявила о неудовлетворенности сотрудничеством и приняла решение о разработке собственной системы. Возможно, это объясняет схожие системы передачи данных, используемые в спутниках систем Бэйдоу и Галилео.

Описание наземной инфраструктуры ГНСС BeiDou

Система функциональных дополнений наземного базирования насчитывает 155 базовых станций и 2400 региональных станций, развернутых на территории КНР.

В 2018 г. завершено развертывание базовой инфраструктуры системы мониторинга и оценки iGMAS, состоящей из 24 наземных станций и различных центров обработки и анализа, в результате чего улучшено качество услуг Бэйдоу-2, в т.ч. точность позиционирования в зоне обслуживания доведена до значений лучше 5 м.

Станции слежения

Станции слежения оборудованы двухчастотными приемниками UR240 и антеннами UA240, разработанными китайской компанией UNICORE и способными принимать сигналы систем GPS и Compass. 7 из них размещены в Китае: в Чэнду (CHDU), Харбине (HRBN), Гонконге (HKTU), Лхасе (LASA), Шанхае (SHA1), Ухане (CENT) и Сиане (XIAN); и еще 5 - в Сингапуре (SIGP), Австралии (PETH), ОАЭ (DHAB), Европе (LEID) и Африке (JOHA).

Приемники

Навигатор в китайской системе является не только приемником, но и передатчиком сигнала. Станция мониторинга через два спутника посылает сигнал пользователю. Устройство пользователя после получения сигнала посылает ответный сигнал через оба спутника. Наземная станция по задержке сигнала рассчитывает географические координаты пользователя, определяет высоту по имеющейся базе данных и передает сигналы на устройство пользовательского сегмента.

Космический сегмент

Текущее состояние спутниковой группировки

В настоящее время система BeiDou предоставляет услуги спутниковой навигации потребителям в Китае и соседних регионах, в зоне обслуживания 55°с.ш. - 55° ю.ш. и 55° в.д. - 180° в.д., т.е. работает в режиме обслуживания региональных потребителей.

Развитие системы BeiDou второго поколения началось в 2004 году. В 2009 году начато создание системы третьего поколения

К концу 2011 года на орбиты было выведено 8 КА, BeiDou была введена в строй в качестве региональной системы для обеспечения потребителей навигационными услугами BDS, включая широкозонную дифференциальную коррекцию и передачу коротких сообщений.

К концу 2016 года было запущено еще 14 спутников (5 геостационарных спутников, 5 спутников на наклонной геосинхронной орбите (ГСНО) и 4 спутника на средних орбитах), что позволило завершить развертывание группировки BeiDou-2.

За период c начала 2017 года по 1 квартал 2018 года были успешно запущены 4 пары спутников BeiDou-3: 05.11.2017 г., 12.01.2018 г., 12.02.2018 г., 30.03.2018 г. В третьем квартале 2018 года запущены: спутник BeiDou-2 (10.07.2018г.) и пара спутников BeiDou-3 (29.07.2018г.). Также успешно выведены на орбиту пара спутников BeiDou-3 25.08.2018г.; пара спутников группировки BeiDou-3 19.09.2018г.; 4 квартал текущего года: пара спутников группировки BeiDou-3 15.10.2018г.; 1 спутник BeiDou-3 01.11.2018; пара спутников группировки BeiDou-3 19.11.2018г. Спутники пока не используются по целевому назначению.

С запуском в ноябре 2018 г. 17-го и 18-го среднеорбитальных НКА и первого геостационарного НКА развёрнута базовая орбитальная группировка Бэйдоу-3. Таким образом, в составе орбитальной группировки Бэйдоу-3 находятся:

На средних орбитах – 18 НКА;

На геостационарной орбите – 1 НКА.

Точность позиционирования системы для гражданского населения составляет менее 10 метров, точность измерения скорости менее 0,2 метра в секунду. Для военных нужд позиционирование производится с точностью до 10 см.

Спутниковая группировка в 2020 году

30 сентября 2015 года был запущен первый спутник BDS-3, явившийся началом создания 3-го поколения системы BeiDou (BDS-3), которая к 2020 году должна обеспечить глобальную зону предоставления пользователям навигационных услуг с открытым и санкционированным доступом.

К 2020-му Китай планирует установить 35 среднеорбитальных спутников на высоте около 22 тыс. км и дополнительные 8 спутников на геостационарной и геосинхронной орбитах (более 35 тыс. км).

Типы КА

КА НА ГЕОСТАЦИОНАРНОЙ И ГЕОСИНХРОННОЙ НАКЛОННОЙ ОРБИТЕ:

КА BEIDOU НА СРЕДНЕВЫСОТНОЙ ОРБИТЕ:

Покупая смартфон, мы приобретаем многофункциональное устройство. Это и телефон, и мини-компьютер, и фото/видеокамера, и флэш-накопитель, и плеер, и диктофон, и часы, и достаточно точный навигатор. Что касается последнего качества, то мы уже привыкли к и GPS, которые поддерживает это устройство. А вот Beidou - что это такое в смартфоне? Ответу на этот вопрос мы и посвятим статью.

Знакомство с Beidou

Итак, вы купили новенький гаджет. Среди всего прочего в его технических характеристиках вы встречаете: поддержка спутниковой системы "Бэйдоу" (Beidou). Иногда в разделе, посвященном навигационным параметрам, она названа и аббревиатурой BDS. Но что это?

"Бэйдоу" - навигационная система китайского происхождения. Схожа с американским GPS и отечественным ГЛОНАСС. Названа в честь созвездия Большой Медведицы. Она не такая новая - в тестовом режиме была пущена еще в 2000-м. Однако более десятилетия потребовалось изобретателям, чтобы доработать ее до современного состояния. Что такое Beidou в смартфоне, круг китайских пользователей узнал только в 2012 г.

"Бэйдоу" - навигационная система не только гражданского, но и военного назначения. Согласно испытаниям, проведенным в 2014-м, ее наибольшая погрешность - всего 1 метр!

Принцип действия

Более подробно разобрать, что это такое в смартфоне - Beidou, нам поможет краткое знакомство с принципами действия системы. Они, в общем, такие же, как у ГЛОНАСС и GPS.

Вся система - это две структуры:

• Космическая - несколько спутников, вращающихся на околопланетных орбитах.
• Наземная - станции на Земле, которые повышают точность навигации, скорость работы всей системы.

Как же определяется местоположение в Beidou? Очень просто - путем замера времени, за которое радиоволна пройдет от приемника (в вашем случае это смартфон, или туристический навигатор) до спутника либо наземной вышки. Надо отметить, что прежде чем указать, где вы находитесь, "Бэйдоу" проверит сведения из 3 источников.

Замеры радиоволны используются из-за того, что ее скорость статична - всегда равна скорости света.

"Бэйдоу" сегодня

Узнав, что это такое в смартфоне - Beidou, читатель задастся закономерным вопросом: "А не заменит ли в скором будущем китайская навигационная система привычные GPS и ГЛОНАСС?" Что касается текущего года, то "Бэйдоу" не является полноправным конкурентом этих систем. Ведь большинство ее наземных вышек сосредоточены только на китайских землях.

Но если мы посмотрим на ряд азиатских стран (саму КНР, Таиланд, Лаос, Бруней), то там "Бэйдоу" и GPS-навигация популярны на одном уровне. Кроме того, Beidou намерена расширяться.

Известно, что в 2013 году вышка этой системы была установлена в Пакистане. Власти этой страны опасаются, что в случае конфликта с США могут остаться без навигации вообще. Поэтому с радостью ответили на предложение китайских разработчиков. В 2015-м первая станция была установлена в Европе - в Бельгии.

А что касается нашей страны, полезна ли будет "Бэйдоу" в смартфоне? По большей части нет, так ее работа нестабильна. Без наземных вышек, за счет только космических спутников навигационной системе трудно показывать точное местоположение приемника. Ведь дело в том, что спутники не держатся все время над территорией России, а вращаются вокруг Земли.

Будущее "Бэйдоу"

Если мы посмотрим на замеры, сделанные в прошлом, 2017 году, то увидим, что сигнал с шести спутников Beidou на пространствах Восточной Европы уже достаточно устойчивый. Исследования также подтверждают, что в государствах Балтии, европейской части России, Украине и Беларуси "Бэйдоу" работает в настоящее время вполне сносно.

Сами же разработчики уверяют пользователей, что уже к 2020 году их детище станет достойной заменой привычному GPS. Произойдет это из-за увеличения зоны покрытия - количество космических спутников планируется увеличить до 35 единиц. Кроме того, с ноября 2017 года китайцы стали выводить на орбиту устройства с улучшенными по многим параметрам характеристиками - Beidou-3.

Что касается нас с вами, то весьма вероятно, что "Бэйдоу" через пару лет заменит в наших смартфонах старый добрый GPS. Ведь уже известно, что с 2015 года между Россией и Китаем оговаривается возможность взаимовыгодного обмена: соседи устанавливают на территории нашей страны 3 наземные станции Beidou, а на их землях будут функционировать 3 вышки отечественной ГЛОНАСС.

Какие смартфоны поддерживают "Бэйдоу"?

Что это такое в смарфоне - Beidou, сегодня могут оценить владельцы тех гаджетов, которые были выпущены преимущественно для китайского рынка. Среди крупных мировых флагманов здесь можно выделить "Самсунг".

Перечислим также известные в мире модели смартфонов, который поддерживают модуль "Бэйдоу":

• Meizu M6 Note - китайская новинка, набирающая популярность в мире и собирающая немало положительных отзывов от экспертов.
• - самая современная и южнокорейского производителя, поддерживающая стилус S Pen.
• Nokia 8 - символ возрождения легендарной корпорации, металлический камерофон с оптикой Carl Zeiss.
• Xiaomi Redmi 4A - самый доступный из всех перечисленных в списке аппаратов, который также поддерживает "Бэйдоу" (его стоимость сегодня не заходит выше планки в 5 тыс. рублей).
• Huawei P10 - отличная модель, которая, помимо поддержки нового навигационного модуля, известна как отличный камерофон с технологиями Leica.

Поддерживает ли мой смартфон Beidou?

Если вы хотите проверить, поддерживает ли ваш гаджет "Бэйдоу", то сделать это несложно - скачайте приложение AndroiTS GPS Test. Перейдите на список с сателлитами. Если там будут пункты с красными флажками (так отмечают спутники именно Китая), то можно говорить о поддержке смартфоном "Бэйдоу".

Beidou (что это такое в смартфоне, мы разобрали) - активно расширяющаяся навигационная система, которую уже поддерживает ряд популярных китайских смартфонов. Возможно, через несколько лет она станет полноправной заменой GPS и в России, и в мире.

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 Samsung .

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.

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