СмартПульс
- держите руку на пульсе высоких технологий! То, что доктор прописал! Характеристики, тесты, обзоры смартфонов, планшетов, электронных книг, плееров и другой мобильной техники. Разборка, ремонт, решение проблем.
СмартПульс
- держите руку на пульсе высоких технологий! То, что доктор прописал!
Характеристики, тесты, обзоры смартфонов, планшетов,
электронных книг, плееров и другой мобильной техники. Разборка, ремонт, решение
проблем.
Главная -> Информация к размышлению (статьи) -> Лекция по анатомии мобильных устройств. Навигация (GPS, ГЛОНАСС и др.) в смартфоне и планшете. Источники ошибок. Методы тестирования.
|
Обзоры: Мобильные телефоны, смартфоны и планшеты
Alcatel Фото- и видеокамеры
Canon PowerShot
G9 X Разное Внешний аккумулятор 3cott 3C-PB-78CR2L Игровая гарнитура Logitech G35 Усилитель-плеер Kentiger HY-502S (Kentiger HY-502) Спортивные наушники с микрофоном (гарнитура) SONY MDR-AS210AP |
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. 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; 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: 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: 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):
На только что представленной картинке видно, что смартфон работает с тремя навигационными системами: американской GPS, российской ГЛОНАСС и китайской Beidou (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. Далее идут две колонки с "градусами". В первой из них обозначено направление на спутник, а во второй - его высота над горизонтом. 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. Далее идут цифры "17/28". Это значит, что система навигации "видит" в общей сложности 28 спутников, из них используются данные с 17-ти. 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. Далее изучим трек, искаженный отражениями и ослаблением сигналов в городских условиях:
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. 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. :) 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 (SmartPuls.ru) 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. Другие статьи цикла "Как устроен смартфон": - Вскрытие (разборка) камеры смартфона. Устройство камеры смартфона (мобильного телефона). - Что такое USB OTG в смартфоне и планшете? - Вскрытие (разборка) литий-ионного аккумулятора.
В комментариях запрещены, как
обычно, флуд, флейм и оффтопик. Комментарии вКонтакте:
Комментарии FaceBook:
При копировании (перепечатке) материалов ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна! |
Рекламы нет, возрадуйтесь! |
