Wyższa dokładność pozycjonowania w systemach globalnej nawigacji na wyciągnięcie ręki dzięki FLAMINGO
Niemal każdy nowy smartfon ma procesor umożliwiający uruchomienie systemu Galileo. Jednakże dokładność odbiorników GNSS klasy konsumenckiej w ostatnich latach w zasadzie się nie zmieniła. Najnowsze zegary satelitarne, orbity i modele tropo- i jonosferyczne pozwoliły zawęzić dokładność namierzania do kilku metrów, co sprawia, że głównym źródłem błędów w dzisiejszych urządzeniach konsumenckich jest zjawisko propagacji wielodrogowej. Dobre warunki wielodrogowe pozwalają ograniczyć typową dokładność pozycjonowania do wartości z przedziału od 5 do 10 m. Propagacja wielodrogowa sprawia, że sygnały GNSS mogą odbijać się od budynków czy ścian i interferować z sygnałami odbieranymi bezpośrednio z satelity. To powszechne zjawisko uniemożliwia propagację w linii wzroku, tłumiąc lub całkowicie przesłaniając sygnały docierające z satelitów, co dodatkowo pogarsza dokładność wskazań. „Choć odbiorniki dostępne powszechnie na rynku nie osiągnęły jeszcze dokładności pozycjonowania poniżej kilku metrów, to liczba dostępnych już technologii sprawia, że trudno o lepszą po temu porę. Technologie te to przede wszystkim lepsze możliwości dostępu do danych z chipsetów przez interfejsy programowania aplikacji dostępne w systemie operacyjnym smartfona oraz smartfony z dwuczęstotliwościowymi odbiornikami GNSS, które niedawno pojawiły się na rynku”, wyjaśnia William Robetrs, koordynator finansowanego ze środków unijnych projektu FLAMINGO.
Nieobrobione dane GNSS
W sierpniu 2016 roku firma Google wypuściła system operacyjny Android, który po raz pierwszy udostępnił nieobrobione dane z systemu GNSS użytkownikom smartfonów. Użytkownicy zyskali dostęp do szerokiego zakresu zaawansowanych technik przetwarzania stosowanych w systemie GNSS, które wcześniej były dostępne jedynie w profesjonalnych wersjach odbiorników GNSS. W ciągu następnego roku Europejska Agencja GNSS powołała do życia grupę zadaniową, której celem było dzielenie się wiedzą i doświadczeniem w zakresie nieobrobionych danych pochodzących z systemu Android i ich zastosowania. Głównym wynikiem pracy tej grupy było przygotowanie Białej księgi promującej stosowanie nieobrobionych danych z systemu GNSS na rynku konsumenckim.
Bardzo dokładne pozycjonowanie i nawigacja na rynku konsumenckim
Prace prowadzone w ramach projektu FLAMINGO dowiodły potęgi połączenia nieobrobionych danych GNSS oraz dwuczęstotliwościowego sygnału systemu Galileo. W ramach projektu zostały przygotowane i przedstawione aplikacje w wersji gotowej do wypuszczenia na rynek tak na smartfony, jak i na urządzenia internetu rzeczy. „Korzystamy z nieobrobionych danych systemu GNSS dostarczanych przez Google za pośrednictwem ich API od poziomu 24. Dzięki nim jesteśmy w stanie dostarczać wyniki wysokiej dokładności także na standardowe smartfony. Oczywiście stoją za tym usługi przetwarzania danych, ale zasadniczo efekt jest taki, że użytkownik smartfona może teraz osiągnąć wyznaczanie położenia z dokładnością do około 50 centymetrów”, zauważa Roberts. Aby usprawnić usługę pozycjonowania, badacze wykorzystali wiele z zalet systemu GNSS – zdolność do obsługi wielu częstotliwości z różnych konstelacji GNSS, wykorzystanie precyzyjnego pozycjonowania PPP i kinematyki czasu rzeczywistego. Dostawcy chipsetów, tacy jak Broadcom, Qualcomm, Intel, Sony i inni, zdołali wyraźnie poprawić możliwości chipsetów GNSS, tak by uwzględniały różne konstelacje satelitów GNSS oraz różne częstotliwości sygnałów. Chipsety te już trafiły do najnowszych smartfonów. „Aby stały się powszechnie obecne na rynku i pojawiły się także w planowanych urządzeniach z niższych półek, musiałaby nastąpić prawdziwa rewolucja w ofercie urządzeń”, dodaje Roberts. „Czynnikiem ograniczającym jest sam smartfon. To bardzo »nieprzyjazne« środowisko do osadzania w nim chipsetu odbiornika GNSS, ponieważ sąsiednie elementy wywołują poważne zakłócenia elektryczne”. Era pozycjonowania z dużą dokładnością za pomocą dostępnych w sprzedaży urządzeń dopiero się rozpoczyna. Smartfon nie jest dedykowanym urządzeniem do korzystania z nawigacji satelitarnej GNSS, ale może umożliwić lokalizację obiektów z dokładnością do kilkudziesięciu centymetrów, co sprawia, że jest przydatnym narzędziem. Dzięki temu może szybko wzbudzić zainteresowanie kilku ciekawych rynków od usług zdrowotnych mHealth przez pojazdy połączone i autonomiczne, inteligentne parkowanie, monitorowanie infrastruktury oraz zastosowania z wykorzystaniem dronów i rzeczywistości rozszerzonej.
Słowa kluczowe
FLAMINGO, GNSS, smartfon, dokładność, wielodrogowy, Galileo, centymetr, konstelacje GNSS