Что такое Beidou в смартфоне?

Среди характеристик современных смартфонов, в разделе «Навигация» всё чаще можно встретить упоминание о неком «BeiDou» или же «BDS». Естественно, у многих потенциальных покупателей возникают вопросы насчет того, что же всё-таки это такое, и для чего нужно. И, даже те, кто начинают понимать, что это, интересуются, а будет ли работать эта функция на территории Европы и, собственно, в месте их проживания.

В этой статье мы расскажем, что это за технология. Если Вы ищите устройства с BeiDou, советуем обратить внимание на смартфон oukitel - производительное и мощное устройство, оборудованное всем необходимым.

Итак, Beidou - это комбинированная навигационная система, разработанная и запущена Китаем. Её эксплуатация началась еще в 2000 году, в качестве альтернативы американской системы GPS и российской ГЛОНАСС. Изначально, система задумывалась для пользования вооруженными силами, но в последнее время её распространили и для гражданского пользования.

Принцип работы Beidou схож с другими навигационными системами. Она состоит из наземной и космической части. Так, в космическую часть включены группа спутников, располагающихся на средних околоземных орбитах. Комплекс, расположенный на земле состоит из базовых станций, которые определяют местоположение, способствуют ускорению работы системы и повышают точность определения точки на карте. Основная группа наземных станций располагается в Китае, а также странах-союзниках. Спутниковая группа частично функционирует на территории Европы.

Вычислительные процессы навигационной системы Beidou происходят по схожему алгоритму, как и в GPS. То есть, навигация происходит благодаря измерению длительности прохождения сигнала от передатчика к приёмнику. Из координат минимум 3-х источников, можно произвести достаточно точные вычисления с погрешностью до 2 метров.

На сегодняшний день, данной навигационной системой снабжаются устройства китайских компаний. В особенности, встроена данная система в смартфоны для азиатского и внутреннего рынка Китая. Производителям удалось добиться того, что и Beidou и GPS могут работать параллельно.

Для того чтобы проверить свой телефон на наличие навигационной системы Beidou, нужно установить приложение AndroiTS GPS Test, в нем перейти во вкладку со списком сателлитов. Войдя во вкладку, найдите красные флажки - это и будут спутники Китая, работающие на базе Beidou.

-	-
-	-

1. 2000-2003: Экспериментальная система Бэйдоу из трёх спутников.
2. к 2012 году: Региональная система для покрытия территории Китая и прилегающих территорий.
3. к 2020 году: Глобальная навигационная система.

Бэйдоу-1

Первый спутник, «Бэйдоу-1А», был запущен 30 октября 2000 года. Второй, «Бэйдоу-1B», - 20 декабря 2000. Третий спутник, «Бэйдоу-1C», отправлен на орбиту 25 мая 2003 . Система считалась введённой в эксплуатацию с успешного запуска третьего спутника.

2 ноября 2006 Китай заявил, что с 2008 года Бэйдоу будет предлагать открытые услуги с точностью определения местоположения 10 метров . Частота системы «Бэйдоу»: 2491,75 МГц.

27 февраля 2007 года был также запущен четвёртый спутник в рамках «Бэйдоу-1», называемый иногда «Бэйдоу-1D», а иногда - «Бэйдоу-2А». Он выполнял функции подстраховки, на случай выхода из строя одного из запущенных ранее спутников . Сообщалось, что у спутника были неполадки в системе управления, но впоследствии они были устранены .

Бэйдоу-2

В апреле 2007 успешно выведен на орбиту первый спутник группировки «Бэйдоу-2», названый «Компас-M1». Данный спутник является настроечным для частот Бэйдоу-2. Второй спутник, «Компас-G2», запущен 15 апреля 2009 . Третий («Компас-G1») запущен на орбиту носителем Чанчжэн-3C 17 января 2010 . Четвёртый спутник запущен 2 июня 2010 . Носитель Чанчжэн-3A вывел четвёртый спутник со спутниковой площадки в Сичане 1 августа 2010 года .

24 февраля 2011 было развернуто 6 действующих спутников, 4 из них видны в Москве: COMPASS-G3, COMPASS-IGSO1, COMPASS-IGSO2 и COMPASS-M1.

По некоторым источникам, в начале 2011 года Госсовет КНР пересмотрел архитектуру системы и внёс корректировки в план запусков КА. Было принято решение завершить формирование орбитальной группировки для обслуживания регионального потребителя к началу 2013 года. Согласно откорректированному графику, группировка системы Compass/Beidou к началу 2013 году будет включать в себя 14 космических аппаратов, в том числе: 5 спутников на геостационарной орбите (58,5° в.д, 80° в.д., 110,5° в.д., 140° в.д., 160° в.д.); 5 спутников на наклонной геосинхронной орбите (высота 36000 км, наклонение 55°, 118° в.д.); 4 спутника на средней околоземной орбите (высота 21500 км, наклонение 55°).

27 декабря 2011 года «Бэйдоу» была запущена в тестовом режиме, охватывая территорию Китая и сопредельных районов.

27 декабря 2012 года система была запущена в коммерческую эксплуатацию как региональная система позиционирования, при этом спутниковая группировка составляла 16 спутников.

8 мая 2014 года система прошла экспертную проверку, в ходе которой было установлено, что в районе города Тяньцзинь точность составляет менее 1 метра благодаря новой построенной наземной станции корректировки. .

Бэйдоу-3

Планируется развертывание глобальной навигационной системы в составе 35 космических аппаратов к 2020 году (по другим источникам - 36 КА, по третьим - 37 КА), в числе которых: 5 спутников на геостационарной орбите ; 3 спутника на наклонной геосинхронной орбите ; 27 спутников на средней околоземной орбите; несколько дополнительных спутников возможно составят орбитальный резерв .

5 геостационарных спутников (Beidou-3G ) будут располагаться на орбитальных позициях 58,5°, 80°, 110,5°, 140° и 160° восточной долготы и будут запускаться по мере окончания срока службы уже действующих аппаратов второго поколения. Спутники созданы на базе китайской космической платформы DFH-3B, их стартовая масса составит около 4600 кг .

3 спутника (Beidou-3I ), которые будут располагаться на геосинхронной орбите с наклонением 55°, созданы на основе той же платформы, с более низкой мощностью и меньшим весом - около 4200 кг .

27 спутников (Beidou-3М ) для размещения на средней околоземной орбите (высота около 21500 км, наклонение 55°) выполнены на базе новой, более компактной, космической платформы с использованием некоторых деталей проверенной платформы DFH-3B. Размеры спутника в сложенном состоянии составят 2,25 × 1 × 1,22 м, стартовая масса - 1014 кг. После завершения вывода всех спутников в космос, они будут размещаться на 3 орбитальных плоскостях по 9 аппаратов в каждой. Могут быть выведены на орбиту по одиночке с помощью ракеты-носителя Чанчжэн-3C и верхней ступени YZ-1 ; по 2 спутника с помощью ракеты-носителя Чанчжэн-3B и верхней ступени YZ-1; а также по 4 спутника за раз с помощью будущих ракеты-носителя Чанчжэн-5 и верхней ступени YZ-2 .

В 2015 году были запущены первые спутники нового поколения: 2 на среднюю околоземную орбиту (BDS M1-S и BDS M2-S ) и 2 на наклонную геосинхронную (BDS I1-S и BDS I2-S ).

Уже никого не удивляет. А вот пометка «BeiDou » (или BDS) в разделе характеристик «Навигация » у многих пользователей вызывает недоумение. Что это за технология такая и насколько важно её наличие в смартфоне, мы и расскажем в этой статье.

BeiDou – это китайская навигационная система, аналог американской GPS и российской ГЛОНАСС. Система была запущена ещё в 2000-м году, однако больше 10 лет китайские власти потратили на доработку навигацию и эксперименты, поэтому в коммерческой эксплуатации BeiDou оказалась лишь в 2012 году. Отметим, что BeiDou является системой двойного назначения; то есть пользоваться китайской навигацией могут как военные, так и гражданские лица.

В 2014 году BeiDou прошла экспертную проверку, которая показала, что максимальная погрешность системы — менее 1 метра.

Принцип действия BeiDou в общих чертах такой же, как и у GPS и ГЛОНАСС. Система состоит из 2 составляющих: наземной и космической . Космическая составляющая включает в себя группу спутников, размещённых на околоземных орбитах. Наземная же – это ряд станций, которые способствуют повышению точности и скорости работы навигации. Определение местоположения происходит путём замера времени, необходимого радиоволне для того, чтобы от спутника или наземной станции дойти до приёмника – коими выступать могут телефон, планшет или навигатор. Получив данные минимум от 3 источников, приёмник сообщает владельцу, где он сейчас находится.

Подобный замер является возможным благодаря тому, что скорость радиоволны всегда одинакова – она равняется скорости света.

BeiDou: конкурент для GPS?

На 2017 год система BeiDou не способна составить полноценную конкуренцию GPS и ГЛОНАСС во всём мире, потому как большинство станций расположено на территории Поднебесной и рядом с ней. При этом в некоторых азиатских странах (в Таиланде, Лаосе, Брунее и, естественно, в Китае) BeiDou котируется на том же уровне, что и её именитые конкуренты. С 2013 года китайские станции навигации устанавливаются и в Пакистане. Пакистанские власти голосуют обеими руками за сотрудничество с Китаем, потому как боятся, что в случае конфликта с США останутся без навигации вообще.

В 2015 году китайцы поставили одну станцию в Европе – если конкретнее, в Бельгии – однако очевидно, что этого не хватит для высокоточного позиционирования. Система может давать довольно точные результаты и за счёт компонентов одной только космической составляющей – но ведь спутники находятся над Европой и Россией не круглые сутки. Поэтому о стабильности пока не может идти речи.

Во время замера, пришедшегося на начало 2017 года, было определено, что устойчивый сигнал на территории Восточной Европы поступает с 6 спутников BeiDou.

В будущее китайцы смотрят с оптимизмом – обещают, что BeiDou к 2020 году станет такой же эффективной системой, как GPS, и что её зона покрытия увеличится. На 2017 год на орбите находятся 23 спутника BeiDou. В ближайшее время их количество увеличится до 35 – причем теперь китайцы будут выводить только спутники «Бейдоу 3», отличающиеся улучшенными характеристиками. Первая пара таких спутников была отправлена на орбиту 5 ноября 2017 года.

Какие смартфоны имеют встроенный модуль BeiDou?

Почти все современные модели, выпускаемые преимущественно для китайского рынка, поддерживают навигацию BeiDou. С недавних пор поддержкой новой спутниковой системы могут похвастать девайсы от Samsung .

В перечень самых заметных смартфонов с модулями BeiDou входят:

Проверить, поддерживает ли смартфон работу с навигационной системой BeiDou, можно, воспользовавшись приложением GPS Test .

Заключение

Для россиян крайне важно наблюдать за тем, как развивается ситуация с BeiDou. Ещё с 2015 года ходят упорные слухи о том, что Китай и Россия совершат взаимовыгодный обмен: китайцы поставят 3 станции BeiDou на территории России, а в самой Поднебесной будут размещены 3 станции ГЛОНАСС. Возможно, уже спустя пару лет система BeiDou в России и странах бывшего СНГ будет функционировать эффективнее, чем её американский аналог.

Лекция по анатомии мобильных устройст в. Навигация (GPS, ГЛОНАСС и др.) в смартфонах и планшетах. Источники ошибок. Методы тестирования.

Еще совсем недавно в торговых сетях можно было купить устройства под названием "Навигаторы". Главная функция этих устройств полностью соответствовала их названию, и выполняли они её, как правило, хорошо.

В то время в мире практически единственной нормально работающей системой навигации была американская GPS (Global Positioning System), и её хватало на все потребности. Собственно, слова "навигация" (навигатор) и GPS были в то время синонимами.

Всё изменилось, когда производители КПК (карманных компьютеров), а затем смартфонов и планшетов, стали встраивать в свои устройства поддержку навигации. Физически она реализовывалась в виде встроенных приемников навигационных сигналов. Иногда поддержку навигации можно было найти даже в кнопочных телефонах.

С этого момента всё изменилось. Навигаторы, как отдельные устройства, почти исчезли и из производства, и из продажи. Потребители в массовом порядке перешли на использование смартфонов и планшетов в качестве навигаторов.
Тем временем были успешно запущены в эксплуатацию еще две системы навигации - российская ГЛОНАСС и китайская Beidou (Бэйдоу, BDS).

Но это не значит, что в качестве навигации что-то стало лучше. Функция навигации в этих устройствах (смартфонах и планшетах) стала уже не основной, а одной из многих.

В результате многие пользователи стали замечать, что для целей навигации не все смартфоны "одинаково полезны".

Вот здесь мы и подходим к проблеме определения источников ошибок в навигации, включая вопрос и о роли недобросовестности производителей устройств в этом вопросе. Печально, но факт.

Но прежде чем винить производителей во всех грехах, разберемся сначала с источниками ошибок в навигации. Ибо производители, как мы выясним далее, виноваты не во всех грехах, а только в половине. :)

Ошибки в навигации можно разделить на два основных класса: вызванные внешними относительно устройства навигации причинами, и внутренними.

Начнем с внешних причин . Они возникают, в основном, из-за неравномерности атмосферы и естественной технической погрешности средств измерений.

Их примерный вклад таков:

Преломление сигнала в ионосфере ± 5 метров;
- Колебания орбиты спутника ± 2.5 метра;
- Ошибка часов спутника ± 2 метра;
- Неравномерность тропосферы ± 0.5 метра;
- Влияние отражений от предметов ± 1 метр;
- Погрешности измерения в приемнике ± 1 метр.

Эти погрешности имеют случайный знак и направление, поэтому итоговая погрешность рассчитывается в соответствии с теорией вероятностей как корень из суммы квадратов и составляет 6.12 метра. Это не значит, что погрешность всегда будет такой. Она зависит от количества видимых спутников, их взаимного расположения, а наиболее всего - от уровня отражений от окружающих предметов и влияния препятствий на ослабление сигналов спутников. В результате погрешность может быть как выше, так и ниже приведенной "усредненной" величины.

Ослабление сигналов от спутников может наступать, например, в следующих случаях:
- при нахождении внутри помещения;
- при нахождении между близко расположенными высокими объектами (между высотными зданиями, в узком горном ущелье и т.п.);
- при нахождении в лесу. Как показывает опыт, плотный высокий лес может значительно затруднять навигацию.

Эти проблемы связаны с тем, что высокочастотные радиосигналы распространяются подобно свету – то есть только в пределах прямой видимости.

Иногда навигация, пусть и с ошибками, может работать и на отраженных от препятствий сигналах; но при многократном переотражении они становятся настолько слабыми, что навигация с ними работать перестает.

Теперь переходим к "внутренним" причинам ошибок в навигации; т.е. которые создаются самим смартфоном или планшетом.

Собственно, проблем здесь только две. Во-первых, слабая чувствительность навигационного приемника (или проблемы с антенной); во-вторых, «кривой» софт смартфона или планшета.

Перед рассмотрением конкретных примеров поговорим о способах проверки качества навигации.

Методы тестирования навигации .

1. Тестирование навигации в «статике» (при неподвижном положении смартфона/планшета).

Такая проверка позволяет определить следующие параметры:
- скорость первоначального определения координат при «холодном старте» (засекается по часам);
- список навигационных систем, с которыми работает данный смартфон/планшет (GPS, ГЛОНАСС и т.д.);
- расчетную точность определения координат;
- скорость определения координат при «горячем старте».

Эти параметры можно определить как с помощью обычных навигационных программ, так и с помощью специальных тестовых программ (что удобнее).

Правила тестирования в «статике» очень просты: тестирование должно делаться на открытом пространстве (широкая улица, площадь, поле и т.п.) и при отключенном интернете . При нарушении последнего требования время «холодного старта» может значительно ускориться за счет прямого скачивания орбит спутников из интернета (A-GPS, assisted GPS) вместо их определения по сигналам с самих спутников; но уже будет «не честно», поскольку это уже не будет чистая работа самой системы навигации.

Рассмотрим пример работы программы тестирования навигации AndroiTS (существуют и аналоги):

(кликнуть для увеличения)

На только что представленной картинке видно, что смартфон работает с тремя навигационными системами: американской GPS, российской ГЛОНАСС и китайскойBeidou (BDS ).

В нижней части скриншота видны успешно определенные координаты текущего места. Величина одного градуса по широте – примерно 100 км, соответственно, цена единицы младшего разряда – 10 см.

Величина одного градуса по долготе – разная для разного географического положения. На экваторе она тоже составляет около 100 км, а вблизи полюсов уменьшается до 0 (у полюсов меридианы сближаются).

Справа от колонки с обозначением государственной принадлежности спутников идет колонка с номерами спутников. Эти номера к ним жестко привязаны и не меняются.

Далее идут колонки с цветными столбиками. Величина столбиков означает уровень сигнала, а цвет - их использование системой навигации или не использование. Неиспользуемые спутники обозначены серыми столбиками. Цвет используемых зависит от их уровня сигнала.

Следующая колонка - это тоже уровень сигнала от навигационных спутников, но уже в цифрах ("условных единицах").

Затем идет колонка с зелеными галочками и красными прочерками - это повтор информации о том, используется спутник или нет.

В верхней строке словом "ON" обозначен статус состояния навигации; в данном случае это означает, что в настройках смартфона разрешено определение координат и они определены. Если же там указан статус "WAIT" , то определение координат разрешено, но необходимое количество спутников еще не найдено. Статус "OFF" означает, что в настройках смартфона определение координат запрещено.

Затем кружочком с концентрическими окружностями и цифрой 5 обозначена расчетная точность определения координат в данный момент - 5 м. Эта величина рассчитывается, исходя из количества и "качества" используемых спутников и предполагает, что обработка данных от спутников в смартфоне делается без ошибок; но, как увидим далее, это не всегда так.

По мере движения спутников все эти данные должны меняться, но координаты (в нижней строке) должны меняться незначительно.

К сожалению, данное приложение не показывает время, затраченное на первоначальное определение координат ("холодный старт"), да и другие подобные приложения - тоже. Это время надо "засекать" вручную. Если время «холодного старта» составило менее минуты, то это – отличный результат; до 5 минут – хороший; до 15 минут – средний; более 15 минут – плохой.

Для определения скорости «горячего старта» достаточно выйти из программы тестирования и через несколько минут снова зайти. Как правило, за время запуска тестовой программы она успевает определить координаты и сразу же предъявляет их пользователю. Если же задержка с предъявлением координат при «горячем старте» превышает 10 секунд, то это уже подозрительно долго.

Эффект быстрого определения координат при «горячем старте» связан с тем, что система навигации запоминает последние вычисленные орбиты спутников и ей не надо заново их определять.

Итак, с тестированием навигации в «статике» разобрались.

Переходим ко 2-ому пункту тестирования навигации - в движении.

Главное предназначение навигации – привести нас в правильное место в процессе движения, и без проверки в движении тест был бы неполным.

В процессе движения с точки зрения навигации существуют три типа местности: открытая местность, городская застройка и лес.

Открытая местность – это идеальные условия навигации, здесь проблем нет (разве только у совсем "отстойных" устройств).

Городская застройка в большинстве случаев характеризуется наличием высокого уровня отражений и небольшим снижением уровня сигнала.

Лес «работает» наоборот – существенное ослабление сигнала и небольшой уровень отражений.

Для начала посмотрим на образец почти "идеального" трека:

На картинке изображены два трека: туда/обратно (так будет и далее почти на всех картинках). Такие картинки позволяют сделать достоверный вывод о качестве навигации, так как можно сличить два почти одинаковых трека между собой и с дорогой. На этой картинке всё хорошо – колебания трека находятся в пределах естественной погрешности. В верхней части адекватно прорисован проезд по разные стороны кольцевого перекрестка. В некоторых местах заметно расхождение между треками, вызванное, вероятно, отражениями сигнала от водной поверхности и от металлических конструкций моста через реку. А в некоторых - почти идеальное совпадение.

Теперь разберем несколько типовых случаев "проблемных" треков.

Посмотрим на трек GPS смартфона, на который повлияло снижения уровня сигнала в высоком лесу:

Расхождение треков друг с другом и с дорогой заметное, но далеко не катастрофическое. В данном случае точность навигации в смартфоне снизилась в пределах "естественной убыли" для таких условий. Такой смартфон надо признать подходящим для навигационных целей.

В правой части скриншота хорошо заметны расхождения треков между собой и дорогой. Такие расхождения в условиях подобной "колодцеобразной" застройки почти неизбежны, и в данном случае никак не свидетельствуют против тестируемого смартфона.

Теоретически, чем больше систем навигации поддерживает смартфон (планшет), тем больше спутников он использует для навигации и тем меньше должна быть ошибка.
Практически же это не всегда так. Довольно часто из-за "кривого" софта смартфон не может правильно состыковать данные от разных систем и в результате возникают аномальные ошибки. Рассмотрим несколько примеров.

Возьмем, например, такой трек:

На только что приведенном скриншоте виден иглообразный выброс, который не мог быть следствием каких-то помех: путь проходил через малоэтажную застройку без густых лесопарковых насаждений. Данный выброс целиком на совести "кривого" софта.

Но это были еще "цветочки". Бывают смартфоны, где аномальные ошибки навигации - это уже не "цветочки", а "ягодки":

При записи данного трека аномальные ошибки "кривого" софта соединились с ослаблением сигналов в высоком лесу. В результате получился трек, по которому просто невозможно догадаться, что путь туда и обратно был пройден по одной и той же тропинке трезвым человеком. :)
А густой пучок линий в верхней части - это "путь" неподвижно лежащего смартфона во время привала. :)

Есть еще один вид аномальных ошибок, связанный с паузой в потоке данных, поступающих от навигационного приемника к вычислительной части смартфона:

На этой картинке видно, что часть пути (примерно 300 м) прошла по прямой линии, притом частично прямо по воде. :)

В данном случае смартфон просто соединил прямой линией точки пропажи и появления потока координат. Их пропажа могла быть связана как с уменьшением количества видимых спутников ниже критического числа, так и с "кривым" софтом и даже аппаратными проблемами (хотя последнее и маловероятно).

В случае же полного пропадания сигналов от спутников, навигационные программы обычно не соединяют прямыми линиями точки пропажи и появления, а оставляют просто "пустое место" (получается разрыв в треке):

На этой картинке виден разрыв трека в том месте, где часть пути прошла по подземному переходу с полным пропаданием видимости всех спутников.

После изучения причин и характерных ошибок навигации, пора перейти к выводам .

Наилучшая навигация, как и следовало ожидать, бывает у смартфонов и планшетов "высоких" брендов. С ними проблемы в виде аномальных ошибок пока что не обнаруживались. И, разумеется, чем больше систем навигации поддерживает устройство, тем лучше. Правда, поддержка китайской Beidou пока имеет смысл при использовании устройства в регионах и странах, расположенных недалеко от Поднебесной. Китайская система навигации не глобальная, а "местная" (на данный момент). Так что поддержки GPS и ГЛОНАСС будет вполне достаточно.

Если же смартфон или планшет имеют не слишком "именитое" происхождение, то проблемы с навигацией могут быть, а могут и не быть. Перед его боевым применением рекомендуется его протестировать как в статике, так и в движении в различном окружении, чтобы впоследствии он не преподнес какой-либо неприятный сюрприз. В большинстве случаев мобильные устройства с поддержкой одной только GPS приносят меньше проблем, хотя и точность у них ниже, чем у многосистемных.

К сожалению, при выборе смартфона (планшета) с хорошей навигацией ориентироваться по обзорам устройств в интернете довольно сложно. Подавляющее число IT- порталов игнорируют проверку навигации в движении и в сложных условиях. Такую проверку делают только на данном портале () и еще буквально на паре других.

В заключение надо сказать, что навигационными средствами сейчас оборудуются не только смартфоны и планшеты, но и многие другие устройства. Они устанавливаются, например, в фотоаппаратах, видеокамерах, GPS- трекерах, автомобильных видеорегистраторах, смарт-часах, некоторых специализированных типах устройств, и даже в электронной системе налогообложения водителей российских большегрузов "Платон".

Ваш Доктор .
20.01.2017