Как улучшить точность работы GPS на Android
Датчик GPS на вашем смартфоне необходим для использования навигационных приложений и сервисов, таких как Google Maps. Тем не менее, иногда сигнал GPS может работать некорректно. И если речь идет не о поломке оборудования (что бывает крайне редко), то вам вполне по силам починить смартфон и улучшить точность позиционирования GPS на Android-смартфоне.
GPS — очень удобная вещь, без которой сложно представить любой современный гаджет
Что такое GPS?
Полезно понять, как работает GPS и оптимизировать его функциональность, давайте сначала разберемся, что это такое. GPS расшифровывается как «глобальная система позиционирования» и была она разработана армией США в 1973 году. Но уже в восьмидесятых годах технология стала доступна для гражданских. На орбите Земли имеется глобальная сеть спутников по связи с которыми и вычисляются координаты. Достаточно, чтобы передатчик сигнала находился в зоне покрытия 3 спутников единовременно. Первоначально GPS имел связь с 24 спутниками, но теперь на орбите находится 31 действующий спутник GPS. Любой гаджет взаимодействует с этими спутниками через модуль GPS. Антенна подключается через драйвер к программному обеспечению. Это означает, что есть три основных источника, из-за которых могут возникнуть проблемы с GPS:
Улучшите точность определения местоположения
Чтобы получить наилучший сигнал, вы должны быть готовы «подарить» модулю GPS немного больше заряда батареи, чем обычно. Это необходимая жертва, на которую иногда стоит пойти. При этом вы всегда можете отменить эту опцию в будущем. Перейдите в «Настройки», далее в «Настройки местоположения». В этом разделе вам нужно перейти к пункту «Расширенные настройки» и выбрать пункт «Улучшение точности позиционирования». Также неплохо было бы включить Wi-Fi для того, чтобы точки доступа также улучшали определение вашего места на карте. А вы часто пользуетесь GPS-навигаторами? Расскажите об этом в нашем чате в Телеграм.
Произведите повторную калибровку GPS
Если вы подозреваете, что ваш сигнал GPS работает некорректно, вы можете его перекалибровать. Для этого вам понадобится приложение Компас. Некоторые телефоны имеют его предустановленную версию. Но если вдруг по каким-либо причинам вы его удалили, то вам нужно скачать его из магазина Google Play. В самой программе есть специальная опция по калибровке GPS. Просто запустите ее.
Узнайте, связаны ли ваши проблемы с аппаратным или программным обеспечением GPS
Найти проблему — значит наполовину решить ее
Для этого отлично подойдет приложение GPS Essentials. Оно позволяет производить диагностику всех параметров, связанных с работой навигационного модуля, а также дает возможность после выявления починить то, что работает не верно. Конечно, если проблема не носит аппаратный характер.
Обновите GPS-данные
Довольно подробная статистика. Не находите?
Иногда ваше устройство может «застрять» на некоторых спутниках GPS. Даже если они уже не находятся в пределах досягаемости, в результате чего модуль и не работает должным образом. Чтобы исправить это, вы можете использовать приложение GPS Status & Toolbox. Оно просто очищает ваши данные GPS и начинает подключение к спутникам заново.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Чистка Android – штука весьма специфическая, но чрезвычайно распространённая. Пользователи – в основном, конечно, начинающие – пытаются чистить вообще все сегменты ОС. Так, думают они, им удастся разогнать смартфон или по крайней мере не допустить его замедления, которое, по их мнение, неминуемо происходит с любым аппаратом, будь то бюджетник или флагман. Причём считается, что чистить нужно не только хрестоматийный кэш, но ещё и оперативную память. Другое вопрос – как.
Современные смартфоны, безусловно, очень функциональны и автономны. Они могут самостоятельно выполнять многие операции, которые аппараты 5- и уж тем более 10-летней давности выполнить не смогли бы ни при каких обстоятельствах. Другое дело, что иногда смартфоны начинают вести себя слишком уж самостоятельно, идя вразрез с требованиями самих пользователей. В таких случаях становится неважно, что именно он сделал – просто включился сам по себе или начал нажимать на экранные кнопки.
Меньше чем через месяц, 1 июня 2021 года, Google отключит безлимитное хранилище в «Google Фото». Несмотря на то что компания объявила об этом за полгода, она совершенно не рассказала, как пользователям стоит подготовиться к переходу на новую модель работы сервиса. В принципе, оно и понятно – чем больше неудалённых фотографий и видео будет у пользователей, тем вероятнее им понадобится платный тариф. Ради этого Google даже решила начать принудительно снижать детализацию фотографий в высоком качестве, способствуя тому, чтобы все переходили на исходное. Но мы расскажем, как уберечь себя от необходимости перехода на платный тариф.
Точность определения координат в GPS-навигации и причины ошибок GPS.
Пользователя GPS-навигатора всегда интересует реальная точностьсистемы GPS-навигации и степень доверия к ее показаниям. Насколько можно приближаться к какой-либо навигационной опасности, полагаясь только на приемник GPS-навигатора? К сожалению, однозначного ответа на этот вопрос не существует. Это связано со статистическим характером ошибок GPS-навигации. Рассмотрим их подробнее.
Точность определения координат в GPS-навигации и причины ошибок GPS.
На скорость распространения радиоволн влияют ионосфера и тропосфера, ионосферная и тропосферная рефракция. Это главный, после отключения SA, источник погрешностей. Скорость радиоволн в пустоте постоянна, но при входе сигнала в атмосферу изменяется. Для сигналов от разных спутников задержка времени различна. Задержки распространения радиоволн зависят от состояния атмосферы и высоты спутника над горизонтом. Чем нижеспутник, тем больший путь проходит его сигнал через атмосферу и тем больше искажения. Большинство приемников исключают использование сигналов от спутников с возвышением над горизонтом менее 7,5 градусов.
Кроме того, атмосферные помехи зависят от времени суток. После захода солнца плотность ионосферы и ее влияние на радиосигналы уменьшается, явление, хорошо знакомое радистам-коротковолновикам. Военные и гражданские приемники GPS-навигаторов могут автономно определять атмосферную задержку сигнала, сравнивая задержки на разных частотах. Одночастотные потребительские приемники вносят приблизительную поправку на основании прогноза, передаваемого в составе навигационного сообщения. Качество этой информации в последнее время выросло, что дополнительно повысило точность GPS-навигации.
Режим SA.
Для сохранения преимущества высокой точности для военных GPS-навигаторов с марта 1990 года был введен режим ограничения доступа SA (Selective Availability), искусственно снижающий точность гражданского GPS-навигатора. При задействованном режиме SA в мирное время добавляется ошибка в несколько десятков метров. В особых случаях могут вводиться ошибки в сотни метров. Правительство США отвечает за работоспособность системы GPS перед миллионами пользователей, и можно рассчитывать, что повторное включение SA, и тем более, столь значительное снижение точности не будет введено без достаточно серьезных причин.
Загрубление точности достигается путем хаотического сдвига времени передачи псевдослучайного кода. Ошибки, возникающие от SA, — случайные и равновероятные в каждую сторону. SA влияет также на точность курса и скорости по GPS-навигатору. По этой причине неподвижный приемник часто показывает слегка изменяющиеся скорость и курс. Так что оценить степень воздействия SA можно по периодическим изменениям курса и скорости по GPS.
Погрешности в эфемеридных данных при GPS-навигации.
Прежде всего это погрешности, связанные с отклонением спутника от расчетной орбиты, неточностями часов, задержками сигнала в электронных схемах. Коррекция этих данных производится с Земли периодически, в промежутках между сеансами связи ошибки накапливаются. Ввиду малости эта группа погрешностей не имеет значения для гражданских пользователей.
Крайне редко, но могут иметь место более крупные ошибки из-за внезапных сбоев информации в устройствах памяти спутника. Если такой сбой не выявляется средствами самодиагностики, то до момента обнаружения ошибки наземной службой и передаче команды о неисправности спутник может какое-то время передавать неверную информацию. Происходит так называемое нарушение непрерывности или как часто переводят термин integrity, целостности навигации.
Влияние отраженного сигнала на точность GPS-навигации.
Кроме прямого сигнала от спутника GPS-приемник также может принять сигналы, отраженные от скал, зданий, проходящих судов так называемое характеризующие многолучевое распространение (multypath). Если прямой сигнал закрыт от приемника надстройками или такелажем судна, отраженный сигнал может быть сильнее. Этот сигнал проделывает более длинный путь, и приемник «думает», что находится дальше от спутника, чем на самом деле. Как правило, эти ошибки намного меньше 100 метров, поскольку только близко расположенные предметы способны дать достаточно сильное эхо.
Спутниковая геометрия при GPS-навигации.
Зависит от расположения приемника относительно спутников, по которым определяется позиция. Если приемник поймал четыре спутника и все они находятся на севере — спутниковая геометрия плохая. Результат ошибка до 50-100 метров или даже невозможность определения координат.
Все четыре измерения — из одного и того же направления, и область пересечения линий положений слишком велика. Но если 4 спутника будут расположены равномерно по сторонам горизонта, то точность намного возрастет. Спутниковая геометрия измеряется геометрическим фактором PDOP (Position Dilution Of Precision). Идеальному расположению спутников соответствует PDOP = 1. Большие значения говорят о плохой спутниковой геометрии.
Пригодными для навигации считаются значения PDOP меньше 6,0. В двухмерной навигации применяется HDOP (Horizontal Dilution Of Precision), меньше 4,0. Также используются вертикальный геометрический фактор VDOP, меньше 4,5, и временной TDOP, меньше 2,0. PDOP служит множителем для учета ошибок от других источников. Каждая измеренная приемником псевдодальность имеет свою погрешность, зависящую от атмосферных помех, ошибок в эфемеридах, режима SA, отраженного сигнала и так далее.
Так, если предполагаемые значения суммарных задержек сигнала по этим причинам, URE User Range Error или UERE User Equivalent Range Error, по-русски ЭДП — эквивалентная дальномерная погрешность, в сумме составляют 20 метров и HDOP = 1,5, то ожидаемая ошибка определения места будет равна 20 х 1,5 = 30 метров. Приемники GPS-навигаторов по-разному представляют информацию для оценки точности с использованием PDOP.
Кроме PDOP или HDOP, используется GQ (Geometric Quality) величина, обратная HDOP, или качественная оценка в баллах. Многие современные приемники показывают ЕРЕ (Estimated Position Error — ожидаемую ошибку позиции) непосредственно в единицах дистанции. ЕРЕ учитывает расположение спутников и прогноз погрешности сигналов для каждого спутника в зависимости от SA, состояния атмосферы, ошибок спутниковых часов, передаваемых в составе эфемеридной информации.
Спутниковая геометрия также становится проблемой при использовании приемника GPS-навигатора внутри транспортных средств, в густом лесу, горах, вблизи высоких зданий. Когда сигналы от отдельных спутников блокированы, положение оставшихся спутников определит, насколько точной будет позиция GPS, и их число покажет, может ли позиция вообще быть определена. Хороший приемник GPS-навигатора покажет не только, какие спутники используются, но и их местоположение, азимут и возвышение над горизонтом, так что вы можете определить, затруднен ли прием данного спутника.
По материалам книги Все о GPS-навигаторах.
Найман В.С., Самойлов А.Е., Ильин Н.Р., Шейнис А.И.
Точность навигационных систем ГЛОНАСС и GPS
Без спутниковых систем слежения трудно представить жизнь в наше время. Благодаря им люди ориентируются на местности, отыскивают какие-либо объекты и даже совершают археологические открытия. Актуален вопрос о том, насколько точность определения координат GPS и «ГЛОНАСС», а также других систем соответствует заявленной.
Спутниковые системы мониторинга
Существует множество вариантов систем мониторинга со спутника, например, Galileo (европейская), BeiDou (китайская). Но из-за популярности и точности определения координат больше используются американская GPS и российская «ГЛОНАСС», поэтому стоит провести их сравнение.
Спутниковые системы
При ориентировании с использованием навигационных систем происходит передача сигнала на GPS спутник от модуля, встроенного в электронное устройство (например, телефон). Космический аппарат «отвечает», показывает, где находится человек. Однако тоннели, помещения и облачность вносят коррективы в точность позиционирования, иногда делая ее просто невозможной.
ГЛОНАСС
«ГЛОНАСС» – это российский аналог всемирно известной GPS. Принцип работы тот же – смартфон отправляет сигнал на один из 24 спутников, те передают местоположение.
ВАЖНО. У российской системы устройств в космосе всего 24, а у американской – до 32, поэтому площадь покрытия мира составляет 70 %.
Общие принципы определения координат
Основной принцип работы «завязан» на радиоволнах, посылаемых спутниками с постоянной скоростью. Здесь также важно время, за которое сигнал дойдет от источника к приемнику. Оно определяется атомарными часами на космическом аппарате. Скорость, время и расположение спутников позволяют вычислить их расстояние до человека, которому требуется навигация.
ВАЖНО. Данных с одного аппарата недостаточно. Для максимальной точности необходимы как минимум 4 устройства, находящиеся в разных местах.
Пересечение сигнала 4 и более спутников позволяет с минимальной погрешностью определить, где находится человек. Некоторые программы навигации также учитывают расстояние до вышек сотовой связи, данные встроенного компаса и акселерометра и даже скорость движения того, кто запрашивает координаты. Но какие бы технологии ни использовались, есть много факторов, влияющих на работу позиционирования.
Орбиты спутников GPS и GLONASS
Точность позиционирования
При определении координат погрешность ГЛОНАСС составляет 2 – 6 метров, у GPS – 2 – 4 м. На работу систем влияет целый ряд факторов.
Факторы влияния
На точность «ГЛОНАСС» и GPS влияют 6 факторов:
Эти факторы касаются только работы спутника, а еще есть те, которые связаны конкретно с человеком:
Система дифференциальной коррекции
Поскольку на работу спутника влияют некоторые факторы, была придумана система коррекции – СДКМ. Из чего она состоит, показано в таблице.
| Компонент | Цель |
| Сеть станций сбора измерений. В России их около 56 | Сбор первичной информации с подвижного спутника и отправка ее в центр обработки |
| Центр обработки данных или ЦОД | В них фиксируется и исправляется погрешность (те самые 2–6 м), обеспечивается доставка информации пользователю |
| Комплекс доставки данных до потребителя, состоящий из неподвижных спутников и нескольких станций на земле | На Земле на специальных станциях данные обрабатываются и отправляются на особые невращающиеся спутники, которые и передают определенные координаты человеку |
Выше вся система показана в упрощенном виде для простоты понимания, на самом деле, она включает в себя десятки станций, в них работают тысячи специалистов. И все для того, чтобы увеличить точность навигационных систем до 10–20 см.
Совместно с GPS функционирует QZSS – японская система, благодаря которой снижается погрешность при передаче данных.
Как повысить точность
Некоторые области жизни, например, геодезия, не терпят ошибок в точности. Ряд мер может принять сам человек, чтобы снизить вероятность ошибки:
ВНИМАНИЕ. Мало что поможет, если находиться в момент определения координат в помещении, под землей или рядом с высотными зданиями. Сигнал от спутника будет не только искажен, но и отражен. Из-за этого точная геолокация будет невозможна.
Преимущества двойного геопозиционирования GPS/ГЛОНАСС
Если определять свое положение по 2 системам сразу, то есть несколько преимуществ такого решения:
Эра космоса наступила. И околоземное пространство используется не только для исследований, но и для помощи в навигации, проведения межевания и других нужд. Главное – знать о точности каждой из систем, как работает GPS и правильно ими пользоваться.
Калибруем GPS: как улучшить навигацию на смартфонах Android
Случается, что человек открывает карты Google или «Яндекс навигатор» и с удивлением обнаруживает, что он якобы находится на соседней улице. Как повысить точность навигации и откалибровать GPS в смартфонах с операционной системой Android вручную?
Как работает система GPS?
GPS — это глобальная система позиционирования, которая позволяет определять местоположение в любой точке Земли с помощью навигатора или смартфона с GPS-приемником. Система была разработана Министерством обороны США, однако сейчас доступна для использования в гражданских целях.
Принцип работы GPS довольно прост — на орбите находится 31 спутник, они непрерывно излучают открытые для использования сигналы. Миллиарды устройств с GPS-приемникам улавливают сигналы с нескольких спутников одновременно, используя их для вычисления своего положения в пространстве по трем координатам в режиме реального времени.
Для точной геолокации нужны сигналы минимум четырех аппаратов, при этом современные навигаторы и смартфоны умеют одновременно обрабатывать информацию от 12 спутников. Это дает возможность пользователям GPS-устройств определить свое местонахождение с погрешностью в 2-4 метра.
Вклад в погрешность вносят множество факторов: интерференция, атмосферное давление, влажность, температура, атмосферные возмущения, состояние ионосферы, отражения сигналов от городской застройки.
Однако на практике чаще всего серьезные расхождения связаны с некорректной обработкой полученной информации и сбоями программного обеспечения на смартфоне.
Разрешить телефону точное позиционирование
Если пользователь столкнулся с погрешностями в работе GPS, то для начала нужно проверить настройки Android-смартфона. Чтобы повысить точность GPS, следует зайти в главные настройки и найти вкладку «Местоположение».
Далее нужно перейти на «Геолокация Google». Опция «Определять местоположение точнее» должна быть активирована. Если она неактивна, следует ее включить — смартфон начнет использовать дополнительные способы определения координат пользователя.
После этого необходимо разрешить смартфону использование службы Wi-Fi и устройств Bluetooth при определении местоположения. Для этого в подразделе «Дополнительные настройки» нужно включить два пункта: «Поиск сетей Wi-Fi» и «Поиск Bluetooth- устройств».
Теперь смартфон для определения собственных координат будет использовать не только приемник GPS, но и все окружающие устройства сети Wi-Fi, мобильные сети и Bluetooth- устройства. Навигация должна стать быстрее и точнее.
Откалибровать GPS на смартфоне
Есть несколько простых способов калибровки GPS вручную. Первый способ — использовать специальное приложение. Итак, заходим в официальный магазин приложений Google Play, потребуется программа GPS Fix или ее аналоги.
Устанавливаем, выходим на улицу и активируем на смартфоне навигацию. После этого нужно запустить программу и выбрать режим Start Fixing. Приложение автоматически скорректирует работу GPS, после этого местоположение начнет отображаться более точно.
Способ второй — чтобы откалибровать GPS, используем предустановленное на Android приложение Google Maps. Если его нет, программу всегда можно установить из магазина Google Play.
Нужно запустить приложение, найти на карте синюю точку, обозначающую ваше местоположение, после чего нажать на нее, чтобы вызвать специальное меню. В меню находим пункт «Откалибровать компас». Для калибровки потребуется перемещать устройство, «рисуя» в воздухе «восьмерку».
Как работает GPS
Содержание
Содержание
Надо найти библиотеку в 3 часа ночи — пожалуйста, доехать до Рубинштейна «24» — нет проблем, найти север без фокусов с иголкой — запросто. Портативные гаджеты давно заменили бумажные карты и компасы благодаря GPS и ее аналогам. Система спутниковой навигации — популярная тема для споров, обросшая мифами и легендами, как исландское дерево мхом. Попытаемся разобраться во всем по порядку.
Маленький, но уже военный
В 1967 году руководство СССР задумалось о создании системы глобальной навигации. Спустя 9 лет родился «Циклон» — комплекс спутников, снабженных атомными часами, передатчиками и возобновляемым источником питания. Перспективный космический страж не долго сиял золотыми эполетами солнечных батарей. В начале 90-х прекратили выделять ассигнования, несколько спутников сломались и сошли с орбиты. Сменив в 1993 году военную форму на гражданский костюм, Циклон взял новое имя — ГЛОНАСС. В этом же году американцы запустили двадцать четвертый спутник, завершив девятнадцатилетнюю эпопею создания GPS. До этого момента СССР и США шли ноздря в ноздрю, создавая практически идентичные системы, но кризис 1998 года изменил расстановку сил навсегда.
Слухи и факты
Среди форумных забияк бытует мнение, что ГЛОНАСС — плохая система с очень низкой точностью позиционирования, ее работе может помешать даже дерево. Слухи начали распространяться в начале 2000 годов.
Десяток спутников отправились в космос полетать, один сошел с орбиты, их осталось девять.
Девять спутников, в космосе летая, ловили солнца луч, один не смог поймать, их осталось восемь.
Из-за недостатка финансирования в 2001 году количество летунов сократилось до шести. В те времена пациент был скорее мертв, чем жив. В 2007 аппаратов стало 18, в 2010 на орбиту вывели 26 штук. Космические скитальцы постоянно падают, срок жизни американского образчика технического искусства — 10 лет, у российского меньше.
Как это работает?
Спутник в космосе — летающая радиостанция, посылающая приветственные сигналы приемникам. Роль приемников играют наши смартфоны и навигаторы. Вопреки расхожему заблуждению, телефон никуда и никакие сигналы не отправляет с помощью супермощной антенны. Для точного вычисления координат необходимо минимум 4 спутника — три передают данные о своем местоположении относительно земли и друг друга, четвертый фиксирует время прохождения сигнала от передатчика к приемнику. Местоположение устройства определяет процессор — он должен быть мощным. Флагманский вычислитель обрабатывает информацию практически мгновенно. Старенький же процессор, как Сусанин, будет долго водить по кустам, кочкам и болотам. Современные устройства умеют принимать сигналы от 12 летающих радиостанций, в скором времени научатся и от всех 24. Чем больше источников информации — тем лучше.
Кроме широко известной GPS и отечественного аналога, существует еще несколько похожих систем навигации — китайский Beidou, европейский Galileo, индийский IRNSS. Но чтобы точно определять координаты, достаточно только одной. Такое многообразие обуславливается лишь страхом пред отключением GPS и необходимостью координировать передвижение войск в случае войны.
Не такой, как все
У ГЛОНАСС, в отличии от GPS, отсутствует привязка к планете. Из-за этого спутники не видят краев и часто падают, сгорая в атмосфере. Точность тоже страдает — 4–8 метров против 2,5 метров у американцев. Зато в России можно пользоваться двумя системами одновременно, получая точность в 1,5 метра. В США такая опция доступна только в некоторых штатах, устройства просто не видят российские спутники. Для точного определения местоположения на территории РФ достаточно 18 спутников на орбите. ГЛОНАСС лучше всего ловит на севере, потому что изначально система создавалась для позиционирования войск в северных регионах страны. GPS info — приложение, помогающее ловить сигналы от двух систем одновременно. Узнать, сколько космических летунов видит конкретное устройство, можно с помощью софта GPS Test.
Почему тупит?
Спутники все время находятся в движении, их траекторию отслеживают наземные станции. Актуальная информация отправляется на гаджеты в альманахах — библиотеках с самыми точными сведениями о местоположении всех доступных спутников. Обновляются альманахи по воздуху через GPRS или Wi-Fi. Если скорость Интернет-соединения низкая, процедура поиска может затянутся на 5–10 минут. В нормальном режиме на обновление уйдет 30 секунд.
Для тех, у кого с интернетом все норм, придумали A-GPS — специальный софт, передающий данные о местоположении спутника с помощью всемирной сети. Используется там, куда не пробиться сигналу от крылатой радиостанции — горы, подвалы, низины. По сути A-GPS — это цифровой репитер, повторяющий сигналы от GPS по другим каналам.
Незаменимые помощники
Акселерометр приходит на помощь спутникам, показывая куда поворачивает телефон, с какой скоростью он движется.
Магнитометр помогает акселерометру понять, где север, чтобы сориентировать в пространстве. Чем больше всяких датчиков в гаджете, тем точнее будут определены координаты.
Датчик компаса помогает определить направление движения. Если он не настроен, точность позиционирования значительно снижается. Чтобы привести его в рабочее состояние, достаточно запустить приложение и откалибровать, следуя инструкции от производителя.
А что в целом?
ГЛОНАСС — ровесник GPS, идеален для северных регионов, об этом хорошо осведомлены Шведы, использующие именно эту систему спутниковой связи. Самый большой минус — низкая точность, компенсируется подключением GPS-спутников через специальное приложение для Android и iOS.
В смартфонах антенна не важна, главное процессор и вспомогательные датчики, топовые устройства не имеют проблем с навигацией. A-GPS и другой софт — отличные костыли, помогающие престарелым устройствам ориентироваться в условиях мегаполисов и бездорожий. Для быстрого и правильного позиционирования навигатор необходимо подключать к 4G или регулярно обновлять информацию с помощью ноутбука, смартфона по Bluetooth.
Путешествуйте чаще, не бойтесь открывать новые места, ведь современные технологии не стоят на месте и в ногу идут с желаниями человека, помогая и упрощая ему жизнь в исследовании неизведанного.
