Вслед за GNSS в ряду технологий, использующихся для позиционирования, стоит технология беспроводных локальных сетей, известная для общественности как Wi-Fi. Применять ее для позиционирования стало возможно благодаря использованию базы данных MAC-адресов и позиций. Когда мобильные устройства попадают в зону действия точки доступа Wi-Fi, им передаются данные о расположении этой точки доступа. Результирующее положение мобильного устройства определяется методом усреднения, и в местах с большим количеством точек точность позиционирования составляет десятки метров.
Чипы с поддержкой QZSS уже используются в телефонах и планшетах, доступных на азиатском рынке. Примером может служить чип Broadcom BCM4751, первый в мире GPS/QZSS чип.
Рис. 3. Возвышение спутников GPS над горизонтом для Токио. Около половины времени ни один из 30 спутников не находится выше 70 градусов
Рис. 2. Возвышение спутников QZSS над горизонтом для Токио. Один из трех спутников всегда находится выше 70 градусов
Рисунки 2 и 3 показывают, как три спутника группировки QZSS обеспечивают более качественное покрытие для высотных районов Токио, чем все 30 спутников GPS, вместе взятых.
Некоторые другие спутниковые системы, такие как системы связи, используют наклонную геостационарную орбиту, аналогично QZSS. Исходя из этого, у европейских налогоплательщиков есть веские основания поинтересоваться, почему система Galileo должна комплектоваться спутниками на средней околоземной орбите, проводящими много времени над Америкой и Азией, и обеспечивать глобальное покрытие, не отдавая при этом максимальной выгоды для Европы. В то же время, это выгодно другим странам мира.
Система QZSS использует наклонную геостационарную орбиту для обеспечения близкого к зениту положения спутника в Японии (и как следствие, в прилегающих территориях). В этом отношении она является уникальной среди основных GNSS: она предназначена исключительно для поддержания уверенного приема в городах «домашнего» региона. Китайская система Compass на данном этапе развивается подобным образом, но в конечном счете планируется как глобальная.
Этот пример отметает ложное представление о том, что дополнительные спутники не улучшают HDOP. В нашем случае HDOP улучшается почти в 20 раз, с 58 до 3. Легко найти любой другой пример успешного применения GPS и ГЛОНАСС либо другой комбинации GNSS. Чаще всего, дополнительные спутники значительно улучшают ситуацию.
Эта иллюстрация наглядно показывает проблему плотной застройки и значение дополнительных спутников. Проблема заключается в том, что в текущий момент в зоне прямой видимости недостаточно спутников. Это ставит разработчиков приемников перед сложным выбором: принимать только сильные сигналы и их будет недостаточно для определения позиции, или принимать и слабые сигналы и в результате получать большую ошибку из-за искажения траектории отраженных сигналов. Кроме того, отраженные сигналы могут не отличаться от прямых, особенно в мобильных телефонах, где используются слабые направленные антенны – так что мощность входного сигнала не может являться надежным индикатором того, прямой или отраженный сигнал принят.
Рис. 1. Модель улицы в Синдзюку и направления на навигационные спутники
На рисунке 1 представлена модель улицы в Синдзюку (Япония), типичный район с плотной высотной застройкой и «темный угол» для GPS. Голубыми точками показано положение приемника GPS. Белыми и оранжевыми линиями показаны фактические векторы прямой видимости для GPS спутников с тем отличием, что белые линии указывают на спутники в прямой видимости, а оранжевые – на спутники, перекрываемые зданиями. Однако высокочувствительный GPS приемник принимает сигналы и от этих спутников, отраженные от зданий и различных многочисленных препятствий. Таким образом, рушится вся концепция GPS, заключающаяся в измерении расстояния по времени прохождения сигнала: отраженные сигналы преодолевают больший путь, чем положено. И даже если приемник может отличать отраженный сигнал от прямого, в реальности в такой ситуации показатель HDOP, определяющий точность по горизонтали, будет достигать 58. Теперь добавим в эту картину еще два спутника QZSS, направления на которые показаны зелеными линиями. Позиция будет рассчитываться по данным от пяти спутников (3 GPS + 2 QZSS) и показатель HDOP будет ниже 3.
Наибольшие перспективы внедрения в мульти-GNSS в ближайшее время у ГЛОНАСС, потому что он уже работает, и у QZSS, поскольку ее час настает: первый QZSS спутник недавно начал работать на передачу. Рассмотрим все прелести мульти-GNSS на примере QZSS.
Вероятней всего, в течение ближайших двух-трех лет комбинированные мульти-GNSS системы вытеснят односистемные (к примеру, вместо приемников GPS будут использоваться приемники GPS/ГЛОНАСС). И не потому, что это приведет к решению проблемы навигации в помещениях, а потому, что это дает реальное преимущество при плотной застройке.
Спутниковые технологии позиционирования
В этой статье будут рассмотрены технологии, которые при комплексном использовании позволят развить городскую навигацию и навигацию внутри помещений.
Однако у современных технологий позиционирования еще много недостатков, особенно когда вопрос касается работы внутри зданий и в кварталах с плотной застройкой. Термин «GPS в помещениях» сравним с внедорожником: последний позволит ехать по полю, но не способен подняться на любую гору. Аналогично и в помещениях: не в каждом складываются достаточные условия для приема GPS сигнала.
Как всем известно, технология GPS практически безупречна для позиционирования…только до тех пор, пока мы находимся в чистом поле. Даже сотовые телефоны могут обеспечивать метровую точность позиционирования под открытым небом. И с технологией Assisted GPS (A-GPS) эти самые телефоны сгладили два наиболее острых момента: большое время установления связи со спутниками и работа только вне помещений. A-GPS дает возможность работать уже спустя секунду после холодного старта, и в некоторых случаях – работать в помещениях.
Будущее позиционирования: обзор технологий
Узнай о GPS
Будущее позиционирования: обзор технологий
