Туризм, оптимизм и индивидуализм


Previous Entry Share Next Entry
Работает ли GPS+ГЛОНАСС в навигаторах Garmin?
велосипед
stepandurnev
До сих пор сложно поверить, что в наш век "дикой" коммерции существует абсолютно бесплатная (при наличии технических средств) возможность определения своего местоположения в любой точке земного шара. Это одно из величайших изобретений XX века! Эта многомиллиардная по своим капиталовложениям система (сегодня их несколько) задумывалась прежде всего в интересах обороны (и науки), но прошло совсем немного времени и ей ежедневно стал пользоваться почти каждый человек. Под gps навигатором будем понимать специальное радиоприёмное устройство для определения географических координат текущего местоположения (позиционирования).


К написанию этого поста меня подтолкнула фраза известного в узких кругах туриста про навигатор Garmin Etrex 30x.
Вот цитата из его статьи: "Спутниковая система: GPS/GPS+Глонасс/Демо режим. Не наводит ни на какую мысль то, что только Глонасс включить нельзя? Так вот его там и нету. В инструкции об этом ничего не сказано. Можете смеха ради взять в одну руку Garmin, а в другую смартфон с Глонассом, открыть экран отображения спутников и попытаться найти похожие. Это просто эмуляция, так что что вы поставите GPS или GPS+GLONASS не важно."
Как вам такое заявление? Только не кидайтесь тапками сразу проверять. Поскольку тут фигурируют понятия "GPS", "GLONASS" и "Garmin", то придется раскрыть тему полностью.

1 - GPS
Первой системой глобального позиционирования стала американская система NAVSTAR, которая берет своё начало в 1973 году. Уже в 1978 году был запущен первый спутник, что можно считать началом эры Global Positioning System (GPS), а в 1993 году орбитальная группировка насчитывала 24 космических аппаратов (КА), но только в 2000 году (после деактивации режима селективного доступа) началась штатная эксплуатация для гражданских пользователей.
Спутники NAVSTAR находятся на высоте 20200 км с наклонением 55° (в шести плоскостях) и периодом обращения 11 часов 58 минут. В GPS используется Всемирная геодезическая система 1984 года (World Geodetic System – WGS-84), что стало стандартом систем координат для всего мира. ВСЕ навигаторы определяют местоположение (показывают координаты) в этой системе по умолчанию.

Группировка на сегодняшний день состоит из 32 спутников. Самый ранний в системе от 22 ноября 1993 года, самый поздний (последний) - 9 декабря 2015 года.

(Источник)

2 - ГЛОНАСС
Отечественная навигационная система началась с системы "Цикада" в составе четырех спутников в 1979 году. Система ГЛОНАСС была принята в опытную эксплуатацию в 1993 году. В 1995 году развернута орбитальная группировка полного состава (24 КА «Глонасс» первого поколения) и начата штатная эксплуатация системы. С 2004 года запускаются новые КА "Глонасс-М", которые транслируют два гражданских сигнала на частотах L1 и L2.
Спутники ГЛОНАСС находятся на высоте 19400 км с наклонением 64,8° (в трех плоскостях) и периодом 11 часов 15 минут.

Группировка на сегодняшний день состоит из 24 спутников. Самый ранний в системе от 3 апреля 2007 года, самый поздний (последний) - 16 октября 2017 года.

(Источник)

Таблица с номерами спутников ГЛОНАСС. Есть номер ГЛОНАСС и номер COSMOS. В наших смартфонах совсем другие номера спутников. От 1 это GPS, от 68 - ГЛОНАСС.
Более того - они даже другие в навигаторе и смартфоне.


Теперь посмотрим на программу "Orbitron". Днём 4 апреля на небосводе в Ижевске "пролетало" 10 спутников системы ГЛОНАСС.


Или в другом представлении - на карте. Есть все данные о каждом спутнике.


[Вот эти же спутники на сайте информационно-аналитического центра КВНО ФГУП ЦНИИмаш в городе Королев.]

Основное отличие двух систем - это сигнал и его структура.
В системе GPS используется кодовое разделение каналов. Сигнал с кодом стандартной точности (C/A-код), передаваемый в диапазоне L1 (1575,42 МГц). Сигналы модулируются псевдослучайными последовательностями двух типов: C/A-код и P-код. C/A - общедоступный код - представляет собой PRN с периодом повторения 1023 цикла и частотой следования импульсов 1,023 МГц.
В системе ГЛОНАСС частотное разделение каналов. Все спутники используют одну и ту же псевдослучайную кодовую последовательность для передачи открытых сигналов, однако каждый спутник передаёт на разной частоте, используя 15-канальное разделение по частоте. Навигационные радиосигналы с частотным разделением в двух диапазонах: L1 (1,6 ГГц) и L2 (1,25 ГГц).
Структура сигнала так же различна. Для описания движения спутников по орбите используются принципиально разные математические модели. У GPS - это модель в оскулирующих элементах. Эта модель подразумевает, что траектория движения спутника разбивается на участки, на которых движения описывается кеплеровской моделью, параметры которой меняются во времени. В системе ГЛОНАСС используется дифференциальная модель движения.
Теперь к вопросу о возможности совмещения. 2011 год прошёл под эгидой поддержки ГЛОНАСС. При проектировании приёмников, важно было преодолеть проблемы несовместимости аппаратной поддержки ГЛОНАСС и GPS. То есть частотно-модулированный сигнал ГЛОНАСС потребовал более широкой полосы частот, чем сигналы импульсно-кодовой модуляции, используемые GPS, полосовых фильтров с разными центрами частот и разной скоростью передачи элементов сигнала. Для экономии энергии в навигаторах рекомендуется включить режим "только GPS".

3 - Garmin
Американская компания-производитель портативных навигационных устройств получила всемирную известность в первую очередь благодаря туристическим GPS навигаторам (серии GpsMap, eTrex, Oregon, Montana, Dakota) и автомобильным навигаторам, спортивным часам и эхолотам. Штаб-квартира находится в городе Олэт (штат Канзас). C 2011 года компания Garmin начала продажи навигаторов GPSMAP 62stc с возможностью приема и обработки сигнала от спутников GPS и GLONASS. Однако информация о используемых производителях чипов стала коммерческой тайной.

Применение двухсистемных приемников помогает повысить качество навигации в реальных условиях, на точности же определения координат двухсистемность никак не отражается. Недостаточный сигнал от спутников одной системы в данном месте и в данное время компенсируется спутниками другой системы. Максимальное число "видимых" спутников на небосводе в идеальных условиях: GPS - 13, ГЛОНАСС - 10. Именно по этой причине большинство обычных (не геодезических) приемников 24-х канальные.

Вот результаты теста от 2016 года. К сведению - НАП-4 и НАП-5 используют навигационные приемники ижевского радиозавода МНП-М7 и МНП-М9.1 соответственно.

Выводы. Лучшие результаты по точности позиционирования на маршруте эксперимента показали НАП-1, НАП-2, НАП-4. У всех НАП точность позиционирования достаточна для уверенной навигации во всех режимах. При этом точность позиционирования в режиме GPS и в совмещенном режиме несколько лучше, чем в режиме ГЛОНАСС.
Результаты НАП-3 с экспериментальным ПО по точности позиционирования в плане во всех режимах хуже, чем у такого же приемника с штатным ПО (НАП-2). В точности по высоте такой разницы не наблюдается. Исключением являются большие ошибки в совмещенном режиме, вызванные разовым сбоем в работе НАП, который привел к сильным отклонениям.
Результаты НАП-5 в целом хуже, чем у НАП того же производителя предыдущего поколения (НАП-4). Наблюдалось незначительное улучшение точности позиционирования в плане в режиме ГЛОНАСС. (источник)

Антенна навигатора принимает спутниковые сигналы и передаёт в приемник, который обрабатывает их. Чипы для навигационных устройств, поддерживающие работу с GPS+Глонасс, сегодня производят многие компании: Qualcomm (SiRFatlas V, SiRFstar V), MediaTek (MT3333/MT3332), ST Microelectronics (STM Cartesio, Teseo), Broadcom, u-blox и многие другие. Понять, какой именно чип (приемник) стоит в вашем навигаторе Garmin можно только после его "вскрытия". Обычно он расположен под дисплеем.

И напоследок фото моего Garmin eTrex20 внутри.


UPD: по проверенной информации drol_links в Гарминах стоит приёмник STA8088EXG от одной из крупнейших европейских компаний STMicroelectronics.


Выводы для пользователей навигатора Garmin:
1. В навигаторах и часах Garmin (после 2011 года) появилась возможность выбрать (включить приём и обработку сигнала) либо GPS, либо GPS+ГЛОНАСС. Отдельно ГЛОНАСС не предусмотрен по причине того, что это Garmin (ну как америкосы включат только что-то российское?)
2. В идеальных или близких к ним условиях (степь, равнина) вторая система не обязательна. В горах, городе и северных широтах - очень желательна. Но расход энергии будет больше.
3. Уж если производители смартфонов смогли "запихать" эту возможность в свои компактные девайсы, то почему это "не получилось" у Garmin?
Удачи!

  • 1
Слушай, спасибо! Очень интересно
А какую программу посоветуешь для смартфона?

У меня стоит (на первом фото) GPS Data и GPS Test.
Но это просто так, для баловства. Только хардкор - Garmin!

PS В этом году вроде обещают гаджеты с частотой L5.

спасибо за инфу, полезно знать, но лично у меня Гармина нету, так что сравнивать не приходится ;-)

А что у тебя в походах?

Стёпа, спасибо, очень интересно!
Можно два мелких вопроса с долей придирчивости? В свое время много технических текстов писал, теперь вот "глаз режет" :)
1) Раз уж вводится понятие математической модели и особо подчеркивается их принципиальное различие у GPS/ГЛОНАСС, то можно в двух словах, что из этого следует?
2) Можно пояснить про качество навигации и точность? Обычный человек ведь посчитает точность одним из основных качеств?

Edited at 2018-04-06 06:44 pm (UTC)

1) "Типа у нас (ГЛОНАСС) и проще, и надежнее"
2) Качество навигации когда даже в очень сложной ситуации (город, лес, горы) есть доступ к минимум 4 спутникам. Чем больше спутников (систем) видно, тем по идее проще, но не все так хорошо. Ждем L5.
Точность - понятие скользкое и относительное. Вот пришел я на пункт ГГС со своим Гармином и вижу что по X до него еще 1,5 метра, а по Y - 5 метров (образно). Вот я и оцениваю точность навигатора гипотенузой. Другое дело, что сами координаты этого пункта почти каждые пять лет пересматриваются для уточнения. Так какие на самом деле точные? Это только в плане, а по высоте?

Без GPS/ГЛОНАСС не будет сотовой связи как мы ее сейчас знаем. Для работы сотовой сети нужна как минимум частотная синхронизация, а для ряда сценариев и фазовая. И без этих систем мы интернет был бы совсем другим.
К чему тут геопозиционирование? :)

в туристическом смысле нет связи кроме спутника

Не вдавался в подробности. Скажу так. При поездке на Эльтон из пяти навигаторов самую корректную работу показал ЕТРЕК 20 ГПС +ГЛОНАСС. Именно он провёл нас ночью до места заранее известной стоянки по степной ДОРОГЕ. Остальные навигаторы показывали только направление на заданную точку.

Очень познавательно. Спасибо.

Спасибо! Как раз думал о приобретении именно такой модели. Кстати, есть фотоаппараты, имеющие функцию GPS,так вот,для российского рынка такие фотокамеры идут без этой дополнительной функции.

Всегда поражаюсь твоей дотошности :) Спасибо! У меня тоже двадцатый.

Спасибо.
Дотошность в моем понимании было бы разобрать все виды чипов и принцип их работы. А так просто краткое рассуждение на тему принципа работы ))

Для огрызка самая практичная программа GPS Kit. Нечто похожее для андроида - Handy GPS.


будем пробовать возможности :)


>1 - GPS
>...
>Группировка на сегодняшний день состоит из 32 спутников.

32 это те, параметры которых передаются в альманахе младших PRN. Из них потребителям доступны "здоровые" сигналы с 31 аппарата - 32-ой используется для испытаний. Рабочих же спутников GPS сейчас, на самом деле, целых 39 штук. "Разница" находится в резерве. Некоторые из резервных потенциально могут работать в диапазоне старших PRN, но надо иметь оборудование совместимое с соответствующей новой частью стандарта.

Про резерв вполне логично. Один выходит (не важно по какой причине), другой входит в систему.


>C 2011 года компания Garmin начала продажи навигаторов GPSMAP 62stc с возможностью приема и обработки сигнала от спутников GPS и GLONASS. Однако информация о используемых производителях чипов стала коммерческой тайной.

Нет тут никакой "коммерческой тайны" - STMicroelectronics там давным-давно. И в частности, в оригинальных Garmin eTrex 20 стоит STA8088EXG.

Спасибо огромное!
Догадывался про STM из зарубежных форумов, но теперь всё на своих местах.
(но опять будут типы - "чтобы проверить надо вскрыть" :))))

Edited at 2018-04-08 11:07 am (UTC)

В ответ на заголовок, конечно работает. Только что из окна высотного здания: только GPS - 3-4 спутника, GPS+GLONASS +5 спутников, итого 8-9 с уверенным сигналом. Разумеется, с открытой во все стороны света площадки количество видимых спутников будет в 2 раза больше.


И маску возвышения надо задать для порядка.
градусов 15 ))

Исчерпывающе.

_
Отличная статья. Собственно она в очередной раз подтверждает, что "ГЛОНАС для быдла"-это очередное разводилово на деньги для 99% пользователей, без какого-либо существенного улучшения работы. Если вы не шаритесь по каньёнам и застройке типа "шанхай" без неба над головой, то GPS-са хватает за глаза.

Re: Исчерпывающе.

Это касается только навигации (походы, транспорт)!
В геодезии же две системы и две частоты уже прошлый век. Сейчас даже в лесу можно спокойно работать в RTK и за это Спасибо в т.ч. нашим.

  • 1
?

Log in

No account? Create an account