Gps в смартфоне и телефоне: что это и как работает?

Введение

Глобальные спутниковые навигационные системы (GNSS) прочно занимают свое место уже во многих областях деятельности человека. В настоящее время полностью развернуты две системы — американская GPS (Navstar) и российская ГЛОНАСС, активно развиваются европейский проект Galileo и китайский Beidou. Приемные устройства GNSS, первоначально очень дорогие и ориентированные в основном на спецприменения, все больше и больше интегрируются в сторону массового рынка. Большинство производителей массовых навигационных чипсетов уже выпустили варианты своих изделий, работающие одновременно с несколькими спутниковыми группировками. Не отстают от них и производители OEM-модулей, предназначенных для интеграции в устройства для массового рынка. В частности, компания Telit — один из ведущих мировых производителей модулей сотовой связи — уже производит мультисистемные модули, основанные на чипсетах STMicroelectronics, CSR (SiRF), MTK. Помимо этого, идет разработка модулей на чипсете еще одного известного производителя, что будет приятным сюрпризом для потребителей. Миниатюризация и переход на батарейное питание как потребительских изделий, так и промышленных устройств, ставит задачу максимального снижения потребляемой мощности в том числе и навигационных модулей. Вот в этом может сыграть существенную роль технология A-GPS, о которой и пойдет речь ниже.

Рис. 1. Автокорреляционная функция при холодном старте

Принципы работы LBS мониторинга

GSM мониторинг

Большинство трекеров и мобильных устройств используют GSM сеть для передачи данных. Инфраструктура провайдеров услуг может быть использована для получения данных о местоположении объекта.

Данный метод отслеживания основан на принципе, что любой включенный GMS модуль будет передавать данные на ближайшую базовую станцию, переключаясь по мере движения между ними. Если устройство может считать данные базовой станции (Cell ID, MCC, MNC, LAC), эти данные могут быть сверены с внешними базами данных для получения местоположения объекта.

Такой метод называется Cell of Origin.Он является самым дешевым и простым для использования, так как не требует модификации устройств или инфраструктуры.

Cell of Origin показывает только местоположение базовой станции, а не самого устройства. Таким образом, если 2 устройства подключены к одной базовой станции, они покажут одинаковое местоположение, даже если не находятся рядом.

Точность этого метода определения зависит от плотности расположения базовых станций. В городах и развитых зонах точность может доходить до 50-100 метров, а в деревнях и незаселенных местностях – до нескольких километров.

Более сложные системы могут высчитывать расстояние между устройством и базовой станцией. Как правило, подобные системы стоят довольно дорого и не легки в эксплуатации из-за необходимости модификации оборудования. Один из таких методов поиска называется E-OTD (Enhanced Observed Time Difference, Наблюдаемая разность времени прибытия сигнала).

Метод основан на измерении и сравнении интервалов времени прохождения сигналов от нескольких базовых станций до мобильного телефона абонента. Для работы метода базовые станции, принимающие сигнал, должны быть оснащены блоком LMU (Location Measurement Unit).

Метод OTD обеспечивает точность ~125 метров.

Определение местоположения по Wi-Fi сетям (WPS)

WPS использует беспроводные точки доступа для расчета местоположения. Система наиболее часто встречается в мобильных устройствах и хорошо подходит для отслеживания объектов и сотрудников внутри зданий.

Показатель уровня принимаемого сигнала

Первый способ основан на Показателе уровня принимаемого сигнала (RSSI). Принимающее устройство вычисляет уровень сигнала, исходящего от нескольких точек доступа. Полученные данные обрабатываются для вычисления расстояния до каждой из точек.

Вычисления могут быть выполнены самим устройством или переданы для обработки в сторонние сервисы.

Fingerprinting

Второй метод, Fingerprinting, основан на RSSI. При известном местоположении устройства для каждой локации замеряется уровень сигнала всех точек доступа. Полученные уровни складываются в код, который записывается в базу вместе с местоположением. Если в будущем устройство попадет в то же самое место, но не будет иметь доступ к сети, – местоположение будет вычислено по совпадающему коду.

Точность данного метода довольно высока (~1,3-2 метра), но данный метод тяжел в организации, поскольку требует хранилища данных. К тому же он очень чувствителен к изменениям окружающей среды – строительные работы или простая перестановка мебели могут изменить уровень принимаемого сигнала и тем самым изменить код локации.

Time of Flight

Третий, более простой в организации метод, называется Time of Flight. ToF определет местоположение основываясь на временных метках, записанных беспроводными интерфейсами при передачи пакетов. Данный метод имет точность от 2 до 4 метров и широко используется для отслеживания объектов внутри зданий.

Прицип работы схож с РАДАРами, но берет за основу самые обычные пакеты данных и подтверждения.

Диаграмма показывает отправки пакета с данными (DATA) на принимающее устройство и ожидание получения пакета с подтвеждением (ACK). d является задержкой генерации подтверждения со стороны устройства. t_p — время распространения сигнала между отправителем и получателем (считается одинаковым для пути в обе стороны). t_ack — время отправки пакета с подтверждение (ACK). ToF соотносится с t_measured.

WPS хорошо работает для отслеживания внутри помещений, но зачастую оказывается сложнее для внедрения, чем GSM.

Как работает A-GPS?

Для получения актуальной информации данная технология использует альтернативные каналы связи. В случае с нашими смартфонами это интернет, предоставляемый сотовым оператором или через Wi-Fi.

A-GPS связывается со своими серверами, передавая сведения о местонахождении, которое определяется по базовым станциям (вышкам) оператора. В ответ с этих серверов поступают свежие сообщения об активных спутниках в данной местности. Используя их, геолокационный модуль смартфона оперативно устанавливает связь с нужными спутниками, не тратя время на поиск всех подряд. Чем больше базовых станций вокруг смартфона, или чем ближе пользователь находится к сотовой вышке, тем точнее регистрируется местоположение смартфона, а значит правильнее информация об имеющихся спутниках.

Технология ГЛОНАСС

Эти технологии практически братья-близнецы. ГЛОНАСС, в отличии от GPS, не имеет конкретной привязки всех спутников к вращению Земли. Это позволяет запускать спутники и не корректировать их во время всей службы эксплуатации. Однако живут ГЛОНАСС-спутники намного меньше, из-за чего их чаще приходится менять.

В чем же обе технологии различны для конкретного потребителя? Обычный человек при использовании какой-либо системы навигации практически не заметит разницы. Что один стандарт, что второй – работают очень быстро и выдают достоверную и качественную информацию. Отличия заметны лишь в мелочах.

Главным преимуществом одной технологии над другой является зона покрытия. Увы, не удается до сих пор сделать стабильную систему по всей планете. На некоторых участках Земли лучше будет ловить GPS, а где-то наоборот – ГЛОНАСС. Предопределить, в какой зоне лучше ловит сигнал та или иная система, практически невозможно, у этой стихии есть ряд условностей. К подобным нюансам относится качество связи, расположение спутников, погода и так далее. Поэтому лучше всего использовать одновременно GPS и ГЛОНАСС.

Исправление локализации на Android

Если у вас смартфон от Samsung, Xiaomi, OPPO, настоящий я, Motorola, Nokia… то есть тот, который работает с операционной системой Google, решения проблем с GPS практически одинаковы. Следуйте этим советам, чтобы избавиться от головной боли

Проверить статус GPS

Хотя процесс проверки статус GPS это то, что в основном используется техническими специалистами, вы все равно можете без особого труда проверить это на своем мобильном телефоне. Существуют секретные меню операционной системы, которые будут работать или не работать в зависимости от марки вашего телефона. Все, что вам нужно сделать, это открыть приложение «Телефон», нажать кнопку ввода номера и ввести один из следующих кодов:

* # * # 1472365 # * # *
*#*#4636#**
* # * # 0
#7378423#**
* # * # 1575 # * # *

После того, как вы получили доступ к меню, вы должны нажать «Тест датчика» и выбрать опцию «Тест GPS». Устройство проверит функцию мобильного определения местоположения и сообщит нам, если с ней возникнут какие-либо проблемы. В таком случае телефон придется отнести в ремонт.

Поскольку эти коды могут не работать для вас, вы можете дополнительно установить приложение для тестирования GPS, которое автоматически проанализирует функцию GPS вашего устройства и обнаружит любые проблемы, которые могут повлиять на его работу.

GPSTest

Включите и отключите службы определения местоположения

После запуска теста это первое, что вы должны сделать, как только обнаружите проблема со службами определения местоположения вашего смартфона . В некоторых случаях отключение и включение GPS может быть всем, что вам нужно сделать, чтобы заставить его работать нормально.

Это обновит его и даст устройству возможность решить любые проблемы, которые мешали ему работать в обычном режиме. Для этого вам достаточно вывести панель уведомлений вверху экрана устройства и нажмите значок GPS/местоположение . Оставьте эту функцию выключенной на короткое время, прежде чем снова включить ее, и посмотрите, нормально ли она снова работает.

перезагрузите ваш смартфон

Если вышеуказанная операция не дала нам ожидаемых результатов, то вам следует попробовать перезагрузка вашего смартфона . Это даст устройству возможность сбросить настройки, которые могли привести к прекращению работы GPS.

Хотя это быстрое решение проблем с GPS, вы должны знать, что корень проблемы может остаться, и в этом случае мы рекомендуем снова выключить телефон и подождать еще несколько минут, чтобы включить его. Если все осталось по-прежнему, мы должны перейти к следующему решению.

Отключить режим полета

Режим полета запрещает вашему мобильному телефону подключаться к сетям Wi-Fi, сетям передачи данных, включать Bluetooth, а также использовать службы определения местоположения. Активировав его, вы отключите устройство от сетей, которые влияли на GPS.

Доступ к режиму полета можно получить из панели уведомлений. и вам просто нужно коснуться его значка, чтобы активировать его. Оставьте режим полета включенным примерно на минуту, а затем выключите его, снова коснувшись значка, чтобы проверить, работает ли снова GPS.

Зарядите аккумулятор устройства

Текущие телефоны могут войти в режим энергосбережения если батарея почти разряжена, даже если вы не настроили это, или, по крайней мере, не помните, что вы включали эти настройки. По какой-то причине этот способ экономии заряда батареи на телефонах Android отключает GPS в попытке минимизировать энергопотребление.

Постоянная зарядка аккумулятора вашего устройства позволит вам избежать каких-либо проблем, связанных со службой определения местоположения, но это не повредит, если у вас возникнут проблемы, проверьте, отключен ли режим в настройках аккумулятора, а затем сделайте шаг, зарядите Устройство.

Очистите кеш уязвимого приложения

Практически все проблемы с местоположением выявляются в Google Maps, Pokémon GO или любом другом навигационном приложении или игре. Кэшированные данные приложения могут занимать слишком много места на вашем телефоне, что приводит к GPS перестал работать . К счастью, очистить кеш уязвимого приложения очень просто, выполнив всего несколько простых шагов.

Откройте приложение «Настройки»
Найдите подменю приложений
Продолжайте навигацию по приложениям, установленным на вашем телефоне, пока не дойдете до приложения «Карты», Pokémon Go или приложения, которое дает сбой.
Войдите в каждый из них и получите доступ к их меню «Хранилище».
Теперь нажмите «Очистить кеш и данные».
Затем перезагрузите телефон и проверьте, правильно ли работает GPS.