Блог о спутниковой навигации. Спутниковая навигация изнутри.
Французская компания Sagem объявила, что скоро выпустит SIM-карты со встроенным в них A-GPS модулем. Типа можно будет пользоваться навигацией в любом телефоне. По крайней мере оператор сможет предоставлять какаие-то навигационные услуги.
И так, закончим раздел посвящённый A-GPS. Есть 3 пункта на повестке.
1. Информация с инерциальных датчиков;
2. Локальные параметры модели ионосферы;
3. Map-matching.
Пойдём по порядку
1. Я бы не сказал, что это напрямую относится к современному понимаю термина A-GPS, как некоторой услуги. Скорее это имеет место здесь быть, если понимать A-GPS дословно, то есть не просто чистый GPS, а с чьей-то помощью. Вот в этом контексте инерциальные датчики дают очень большую выгоду, особенно автомобильным приёмникам. Какие они бывают эти датчики? Это могут быть акселерометры (измеряют ускорение), магнитометры (измеряют магнитный курс), гироскопы (измеряют либо угол, либо скорость изменения угла). Все эти данные могут с успехом помогать GPS приёмнику. Правда, есть некоторые, на первый взгляд, неочевидные проблемы, заслуживающие отдельного поста. Скажу лишь, что толк от датчиков есть только, когда спутников мало или нет совсем. В этом случае эффект потрясающий. Сам лично разрабатывал приемник для автомобиля и занимался комплексированием (объединением разнородных измерений). Объединению измерений датчиков и GPS посвящу отдельный пост.
2. Ну в этом пункте можно придумать следующую утопию. Например, метеорологический центр, при анализе параметров ионосферы для Москвы и области делится это информацией с поставщиком услуг A-GPS, а тот предоставляет из пользователю, который находится в радиусе действия сети A-GPS. Таким образом юзер имеет локальные, более точные, параметры ионосферы, что позволит ему улучшить точность определения координат. Утопия, потому что у нас в стране это вряд ли появится в скором будущем. На все нужна воля и деньги. У нас пока не видят выгоды. Это лично моё мнение, которое может быть ошибочным.
3. Это моё любимое. Это шедевр. Переводится это словосочетание как «сопоставление с картой».Давайте по порядку. В этом месте буду рассматривать коньсьюмерный GPS приемник, как устройство, у которого позицию считает модуль GPS FW, а с пользователем общается приложение «карта».
Говоря о сопоставлении, имеется ввиду сопоставления с картой позици, которую посчитал приемник. Большинство, без исключения, коньсьюмерных приёмников использую эту технику без обратной связи. Объясню все по порядку. Начнём с того, что карты и GPS FW в общем случае делаются разными производителями. В этом случае, естественно, одни не хотят пускать других в свою кухню. Поэтому между картой и модулем GPS проложен строгий интерфейс, скорее всего, описываемый стандартом NMEA.
GPS FW выдаёт позицию карте, а карта уже, определяет, правильность этой позиции. Если надо, то она ее корректирует и, в конечном счёте, выдаёт пользователю. Так работает схема без обратной связи. Такая схема не очень эффективна и вот почему. Предположим, что FW посчитало неверную позицию (не важно почему) и выдало её карте. В этом случае, карта, скорее всего определит, что приёмник ей врёт и попробует сама выбрать наиболее подходящую позицию. Если карта хорошая, то это ей удастся. И эту «угаданную» позицию она выдаст пользователю. Но в тоже самое время приёмник опять может неверно все посчитать. И всё повториться. В конце концов позиция перестанет выдаваться.
Что даёт обратная связь и что это такое вообще? Предположим, что и карта и приёмник делаются одним производителем. В этом случае обратная связь вполне оправданна. Эта связь будет от приложения карты внутрь GPS FW. Рассмотрим выше изложенную ситуацию. Карта получила координаты и решила , что они неверны. В этом случае она поправит их, как считает нужным и выдаст пользователю. Кроме того, она пошлет необходиму информацию внутрь самого фирмваря, чтобы он мог эту информацию использовать. Если все хорошо, то уже в следующие координаты, посчитанные FW буду достаточно верны. Вот так карта может помогать.
Конечно, на практике все намного сложнее и приёмников с обратной связью от карты к FW очень мало.
Что вы узнали:
1. Что интеграция с датчиками и где она может помочь;
2. Как использовать локальные параметры ионосферы;
3. Что такое map-matching с обратной связью и без неё.
В первой части я рассказал о наиболее реальных способах assist’инга для GPS. В этом посте постараюсь рассмотреть следующее:
Описание использования этих параметров скорее будет похоже на фантазию, потому что в скором будущем, как мне кажется, до этого не дойдёт, но тем не менее, я напишу. Как я у же писал, есть сервис (служба), которая за деньги предоставляет эту информацию приёмнику. Вот и в нашем случае продаются эти величины и приёмник их каким-то образом получает – каким неважно. Как приёмнику поможет знание этих величин? Будем «фантазировать». В скопе, эти 3 величины позволяют использовать очень точную тропосферную модель. Тропосферная модель – модель задержки сигнала в тропосфере. Да, сигнал ещё задерживается и в тропосфере. Есть одна из моделей – модель Hopfield’a. Кстати, эта модель часто используется в профессиональной аппаратуре, особенно если приёмник содержит необходимые сенсоры для измерения этих параметров.
Давление – оно косвенно позволяет оценить высоту на которой находится приёмник. Как поможет знание высоты? Когда спутников меньше 4, то знание высоты (более менее точное) позволит считать позицию по 3 спутникам достаточно долго. При этом она не будет деградировать.
Температура – очень хорошо иметь такую информацию, когда приёмник с инерциальными датчиками. Знание температуры позволяет правильно откалибровать датчики, чтобы в последствии использовать с них измерения.
Конечно, это все пока фантазии (в отношении consumer GPS), но они реальны для профессиональных приёмников.
Как всегда, вопросы, критика и прочее – только За!
Отойду в сторонку от профессионального рынка GPS техники. Расскажу про модное сейчас слово A-GPS. A-GPS – это assisted GPS. По-русски – это GPS с помощью. Ещё проще – это GPS с использованием информации об окружающем мире или иной информации, которая может помочь для вычисления позиции. На мой взгляд, ранок этот только развивается. На сколько мне известно, никаких стандартов ещё нет. Что это означает? Ну, по существу, это означает, что компания, которая изобретёт нечто и первая пробьётся на рынок c A-GPS, имеет все шансы это что-то стандартизировать. Это, конечно не означает, что нельзя изобретать что-то новое, или нужно использовать только то, что стандартизированное. Просто, мне кажется, может случиться точно также, как и с Microsoft в конце 80х, просто случиться завоевание рынка и монополия. А это не есть хорошо.
В основном A-GPS встречал в телефонах, смартфонах, КПК и прочих таких девайсах, у которых есть связь. Assisted предполагает наличие информации из вне, а это значит, что должен быть канал связи с внешним миром – типа интернет или, скажем, GPRS. Кроме этого, должен быть поставщик таких услуг, то есть некоторая организация, которая будет продавать вам эту информацию. Да, а вы думали она бесплатна? Нет.
Давайте я сначала скажу как можно ассиститься, а потом вернусь обратно к каналам и связи. Что может приёмнику помочь быстрее определить позицию, особенно если приёмник до ужаса дешёвый и простой? Почти всё, а именно:
Давайте рассмотрим первые 3 пункта в этом посте. Что даст альманах я уже рассказывал в предыдущих постах. А что дадут эфемериды? Почти тоже, что и альманах – они дадут возможность быстрее налавливать спутники, и можно будет сразу посчитать точные координаты спутников. Точные эфемериды имеют меньшую погрешность по отношению к обычным. Грубая позиция конечно необходима. Она позволит определить в каком полушарии мы находимся, чтобы знать какие спутники ловить, а какие нет.
Простая схема. Допустим «Вася» разаработал такой сервис предоставления услуг A-GPS пользователям сотовых сетей связи, при котором он поставляет им альманах, эфемериды и грубую позицию с точностью 5 км. За это он хочет денег. Он, естественно, разабатывал все с прицелом на конкретные бренды производителей телефонов, скажем Nokia. Вот он приходит в билайн и говорит, что вот мол мой план. Все будет работать. Люди смотрят на план, понимают, что это круто и покупают его. Ставят на каждой (в идеале) сотовой вышке по обычному геодезическому приёмнику и гонят с него альманах, эфемериды и позицию пользователю за деньги, естественно. Конечно, если у вас не Nokia, то скорее всего ничего не выйдет, если только производитель телефона не позаботился о соблюдении стандарта. Или если сам оператор не позаботился о вас, предоставляя для вашего телефона данные в нужном формате.
А поскольку вам не хочется каждый раз ждать минуты, пока вам ваш супер мега приёмник скажет где вы, то вы будете готовы за это платить. Вот так, вкратце, устроен примитивный A-GPS сервис.
У вас может сложиться впесатление, что A-GPS это нечто такое, что у нас будет работать через жопу или ещё хуже. Думаю, что, на первых порах, да. А потом приживётся и все станет как у всех. А пока, мне кажется, не стоит вестись на эту маркетинговую уловку. Пока это так.
Комментарии, пожелания, критика – всё принимается.
P.S. Чтобы проветрить мозг, от того бреда, что я тут изливаю, вот ссылочка на почитушки. Узнал тут про биржи и тоже решил заморочиться и зарегиться там. Как не курящему, мне аццки понравилась реклама.