Портативные устройства с многодиапазонными частотами

Беседа с инженером Garmin Джаредом Бэнкрофтом

Туристы используют карманные устройства Garmin GPS на протяжении десятилетий. Garmin предлагает широкий спектр надежных устройств GPS для любой деятельности: от кнопок до сенсорных экранов, от маленьких и компактных до больших дисплеев и всего остального. И, как лидер в этой технологии, мы внедрили использование нескольких спутниковых (или многополосных) частот в наших новейших навигаторах для использования вне помещений. Многодиапазонный означает лучшее, более сильное и точное положение, чем то, что предлагают портативные приемники предыдущего поколения. Это означает улучшенное отслеживание и точность в более сложных условиях, когда сигналы отражаются от стен или каньонов, а также в случаях, когда сигнал блокируется, например, под деревьями или под пологом леса. Мы попросили инженера Garmin Джареда Бэнкрофта предоставить более подробный контекст, некоторую историю этих спутников и преимущества использования многополосных частот.

Вопрос: Почему компания Garmin решила добавить многополосные частоты в свои карманные устройства?

Ответ: Когда изначально задумывался GPS, использовались две частоты - L1 и L2. L1 была общедоступной, бесплатной и основной частотой для гражданского использования. Вторая частота (L2) была зарезервирована для использования в военных целях и могла использоваться только с ключом шифрования. За последние 40 лет использования GPS сообщество GPS осознало, что может модернизировать сигналы, чтобы повысить точность для гражданских лиц, но при этом дать военным необходимое преимущество. Таким образом, GPS добавил дополнительную частоту (L5) и начал запускать спутники с этой возможностью в 2009 году. Современные характеристики сигнала L5 лучше, чем L1, и вместе они могут обеспечить лучшую точность, чем раньше. При использовании сигнала L5 приемник может использовать более продвинутые методы, чтобы определить, какие сигналы имеют меньше ошибок, тем самым повышая точность определения местоположения.

Вопрос: Почему раньше в устройствах Garmin не было многодиапазонных частот? Почему сейчас они появились?

Ответ: Военно-воздушные силы США (теперь конкретно Космические силы) поддерживают спутниковую группировку. В конце концов спутники выходят из строя, и их необходимо заменить. Вместо того, чтобы запускать спутник сразу после сбоя, ВВС хранят активные запасные части в резервах, что помогает им поддерживать полную группировку даже во время сбоев спутников. В конце концов, спутники старого поколения выходят из строя и перемещаются на конечную орбиту, а их место занимают новые спутники. Таким образом, несмотря на то, что спутники L5 начали запускаться в 2009 году, на добавление спутников в группировку ушло много лет. Постепенно по мере добавления новых модернизированных спутников они начали проявлять свое влияние. Даже сегодня некоторые спутники GPS не передают L5, и их необходимо будет обновить, когда они завершат свою жизнь. В марте 2021 года около 52% спутников GPS имели L5. 

Вопрос: Какие преимущества дает многодиапазонный пользователь с точки зрения точности GPS?

Ответ: Основное преимущество использования КПК с многодиапазонной частотой заключается в областях, где сигналы GPS могут приниматься, но сильно ухудшаются. В этих случаях приемник должен определить, что такое отражения, а что - сигналы прямой видимости. При позиционировании отраженные сигналы приводят к неточному расстоянию до спутника. Когда используются эти неточные расстояния, позиция может прыгать, отклоняться от курса или просто не иметь никакого смысла, потому что они не согласуются друг с другом. В этих случаях L5 обеспечивает большую непрерывность и точность, чем традиционное устройство L1. Конечно, с GPS сигнал не всегда будет работать в любой среде, но в целом это будет долгожданное улучшение.

Вопрос: Когда кто-то может захотеть использовать многодиапазонный КПК?

Ответ: Когда точность действительно имеет значение, L5 - необходимая функция. Есть еще одно преимущество, о котором редко говорят, это надежность. Надежность - это математическая уверенность в цифрах точности, которые сообщает вам приемник. Точность обычно считается ошибкой от истинной точки. Однако, если бы получатель знал точную ошибку от истинной точки, он просто дал бы вам истинную точку. Вместо этого приемник использует последовательность измерений, чтобы указать, насколько точным является положение. Согласованность между измерениями - вот что указывает на надежность. Если все измерения совпадают, то в целом можно считать, что у вас есть надежное и заслуживающее доверия решение. Если измерения действительно не совпадают, то вы не можете быть очень уверены в метрике точности. Как правило, существует компромисс между точностью и надежностью. Чтобы получить большую надежность (или уверенность), вам, как правило, нужно давать менее точный индикатор. Все это не меняет координат, вычисляемых приемником - только уверенность приемника в этих координатах.

Возьмем, к примеру, самолет, летящий через океан. Расчетная точность приемника может составлять три метра, но более важным аспектом является надежность этого трехметрового числа. В авиации часто важнее быть уверенным в решении, чем точным. Таким образом, если достоверность низкая и, следовательно, использование в некоторой степени рискованно, пилот может использовать альтернативный источник навигации. Если достоверность высока, пилот может решить, достаточна ли точность, которой он обладает, для выполнения своей задачи (посадка или навигация в воздушном пространстве и т. д.).

Благодаря многодиапазонному использованию у вас будет больше информации, что обычно приводит к большей уверенности в решении. Таким образом, вы можете доверять своему решению больше, чем раньше.

Вопрос: Означает ли это, что другие устройства Garmin не точны?

Ответ: Устройства Garmin относятся к числу наиболее точных потребителей, которые могут купить. Многочастотность - это просто улучшение. L5 есть и в других навигационных спутниковых системах. И европейская система Galileo, и китайская система BeiDou имеют похожие сигналы L5. Это позволяет устройствам использовать несколько систем для еще большей точности и надежности. Для достижения наилучших результатов мы рекомендуем использовать все системы GNSS, на которые способен ваш продукт, если требуется максимально возможная точность.

В настоящее время Garmin предлагает три портативных устройства с многодиапазонными частотами: GPSMAP 65, GPSMAP 65s и GPSMAP 66sr. Чтобы просмотреть все серии портативных устройств Garmin, посетите Garmin.by/catalog/dlya_lesa_pokhodov_okhoty_i_rybalki/.

Перевод статьи сайта garmin.com