Jakby na to nie patrzeć właśnie nastaje nowa era i wcale nie mam na myśli powstania z popiołów niegdyś działającego w Polsce operatora telefonii komórkowej ze znanym hasłem: Takie rzeczy tylko w Erze. Choć jednak jest coś na rzeczy. Dziś już tylko nieliczni używają klasycznych telefonów z klawiaturą, a większość z nas dysponuje smartfonem lub tabletem z wbudowanym GPS-em. Czy ciekawiło was kiedykolwiek, co taki smartfon lub tablet naprawdę potrafi? Czy np. sprawdzi się w pomiarach naszej działki czy małej powierzchni zielonej?
W zasadzie trzeba byłoby powiedzieć: konia z rzędem temu, kto znajdzie dziś nowego smartfona bez GPS-a. Tę funkcję mają je wszystkie, ale słodką tajemnicą producenta pozostaje esencja tematu, gwóźdź programu, sekret poszukiwany niczym zaginiona Arka, czyli jaki moduł GPS zastosował w naszym smartfonie?
Czy wiesz jaki moduł GPS posiada twój smartfon?
Przykładowo – gdybym chciał się dowiedzieć jakie parametry pod tym względem ma mój służbowy Samsung X-Cover 3, mogę śmiało szukać w Internecie na stronach ze specyfikacjami urządzenia, a i tak jedyne co znajdę to przeważnie informację: Tak – posiada GPS, GLONASS. Doświadczenie mówi, że pewnie więcej znajdę na stronach angielskojęzycznych, a najwięcej na angielskojęzycznych forach. Używam więc wyszukiwarki i docieram na najwyżej pozycjonowane forum androidcentral.com, z którego zostaję odesłany do strony z zestawieniem najlepszych telefonów z GPS-em… i dalej wiem to co już wiedziałem, czyli Tak – posiada. Poszukam więc może jednak na stronie producenta? Jest! Pierwsza istotna informacja. Poza satelitami konstelacji GPS i GLONASS obsługuje także chińskie BeiDou. A poza tym? Tak – posiada.
Proponuję wykonać podobne poszukiwania dla własnego smartfona i będę wdzięczny za komentarz z informacją, czy znaleźli Państwo coś więcej niż Tak – posiada i jakie konstelacje obsługuje. Jestem tego bardzo ciekawy, a dobre praktyki trzeba przecież promować. ?
Smartfon jest jak odbiornik GNSS…?!
Mówiłem na początku, że właśnie zaczyna się nowa era. Najnowsze odbiorniki GNSS (te profesjonalne, ale z grupy podstawowych) wyglądają dziś tak jak smartfony, mają podzespoły takie jak smartfony i system operacyjny taki jak smartfony. W zasadzie mogłyby być smartfonami, gdyby właśnie nie to, że nimi nie są. A nie są nimi dlatego, że mają to coś, zaawansowany moduł GNSS dzięki któremu są i zawsze będą odbiornikami. Wystarczy sprawdzić naszego MobileMappera 50.
Rodzi się więc pytanie: co właściwie powinniśmy wiedzieć o module GNSS w smartfonie, aby nie wybrać kota w worku z bramki numer 3? Zakładając oczywiście, że ma to być nasze narzędzie pomiarowe, a na nim nasz program GIS. Jest kilka rzeczy na które należy zwrócić uwagę.
Wszystko co trzeba wiedzieć o module GNSS w smartfonie
- Konstelacje satelitów – czyli wątek, który już się pojawił. Im więcej tym lepiej. Dziś standardem w smartfonach jest GPS (amerykańska) + GLONASS (rosyjska). Ostatnio pojawiają się także Galileo (europejska) i BeiDou (chińska), ale dalej trudno o wszystkie jednocześnie. Poza nimi są jeszcze satelitarne systemy wspomagania SBAS, o których w telefonach właściwie nic się nie mówi. Nie zawodzą oczywiście angielskojęzyczne fora tematyczne, w tym GPS-Forums, gdzie znajdziemy informację, że… chyba tak, choć do końca nie wiadomo, czy SBAS-a w smartfonach się używa lub nie. Dlatego warto sprawdzić to samemu, uruchamiając np. na Androidzie aplikację GPS-Test, w której można rozróżnić aktualnie obserwowane satelity. W nawet bardzo starych odbiornikach GPS (tych tylko z jedną konstelacją) SBAS-a znajdziemy zawsze.
-
Rys. 1. Aplikacja GPS-Test, w której możemy sprawdzić widoczne nad nami satelity. - Liczba kanałów modułu GNSS. To już znacznie więcej, niż Tak – posiada. W największym skrócie: 1 kanał = możliwość obsługi 1 satelity na 1 częstotliwości. Wszystkich satelitów nawigacyjnych, które krążą dziś nad polskim niebem możemy zobaczyć jednocześnie maksymalnie około 43. Nasz moduł GNSS powinien mieć więc co najmniej tyle kanałów, aby móc je wykorzystać. Ile ma? Nie wiadomo. Prawdopodobnie ma tyle ile trzeba, aby obsłużyć konstelacje, których satelity widzi, czyli dla GPS + GLONASS ok. 25. Moduł GNSS jest niewymienialny w telefonie. Żeby uzyskać lepszy efekt potrzebujemy innego smartfona. A ile kanałów mają odbiorniki GNSS? Wiadomo to od samego początku, ponieważ jest to podstawowy parametr. MobileMapper 50 ma ich 72, czyli nawet sporo więcej niż trzeba.
- Częstotliwości obsługiwane przez moduł GNSS. W telefonach zawsze jest tylko jedna. Jeżeli kiedyś doczekamy się w nich ultra-zaawansowanych modułów GNSS z opcją RTK, to pewnie będą dwie. Jedną częstotliwość wykorzystują zarówno smartfony jak i podstawowe odbiorniki GIS i jest to standard. Dwie częstotliwości spotkamy w odbiornikach precyzyjnych, np. Spectra Precision SP60 GIS czy Spectra Precision SP80. Dwie częstotliwości pozwalają odbiornikowi przeanalizować docierający do niego sygnał GNSS, który jest falą elektromagnetyczną i wyznaczyć jej fazy oraz nieoznaczoność. Dzięki temu uzyskuje się znacznie lepsze dokładności, blisko pojedynczych centymetrów.
- Wykorzystywanie metod różnicowych. Odbiorniki GNSS już ze średniej półki potrafią prowadzić pomiary w trybie różnicowym, w efekcie których uzyskuje się powtarzalne dokładności na poziomie ok. 50 cm lub lepiej. W Polsce można uruchomić w odbiornikach m.in. usługę KODGIS, która poprawia pomiary prowadzone metodą kodową (czyli z użyciem jednej częstotliwości). Niestety jeszcze przez długi czas żaden smartfon nie będzie tego potrafił. Trwają prace, które mają do tego doprowadzić, ale jak to mówią: nie mów hop…
- Postprocessing. To już gratka dla znawców tematu. Postprocessing jest obecnie najdokładniejszą techniką wykonywania pomiarów, ale wymaga pełnego dostępu do danych zbieranych przez nasz moduł GNSS, czyli tzw. surowych obserwacji satelitarnych. Nad tym też trwają prace w najnowszych odsłonach Androida, ale mogę o nich powiedzieć to samo, co akapit wyżej. Wspomniany już MobileMapper 50 ma tę opcję ma dostępną.
- Możliwość podłączenia anteny precyzyjnej. Do smartfona podłączymy jako urządzenie precyzyjne tylko i wyłącznie zewnętrzny odbiornik GNSS i oraz w zasadzie tylko poprzez Bluetooth. Wtedy wszystkie zadania pomiarowe przejmuje zewnętrzny odbiornik. Do każdego odbiornika, nawet takiego wyglądającego jak smartfon, istnieje możliwość podłączenia przez kabel niedrogiej anteny precyzyjnej. Wtedy znacząco wzrasta precyzja i dokładność pomiarów, co można przeanalizować poniżej:
- Dokładność pomiaru. No i doszliśmy do sedna. Jak Państwo myślą – czy którykolwiek z producentów smartfonów oraz tabletów podaje dokładność pomiarów? Oczywiście że nie, bo tych urządzeń nie konstruuje się do tego celu. Możemy więc robić testy sami na punktach o znanych współrzędnych i przekonać się, że smartfon lepiej się sprawdza w przeglądaniu Internetu, niż pomiarach terenowych. U nas każdy odbiornik jest testowany w realnych warunkach terenowych, aby wiedzieć jaka jest jego rzeczywista dokładność. Na mapie powyżej widać to, co zauważy każdy pracownik terenowy z doświadczeniem. W dobrych warunkach jest tak jak mówi specyfikacja, w trudniejszych nieco gorzej, a w ogóle z anteną zawsze najlepiej. Ważne, żeby było wiadomo czego się spodziewać. Dlatego dokładność odbiorników jest także ich podstawowym parametrem, który podaje każda specyfikacja.
Moje wnioski?
Zadzwonić do żony z pytaniem jak tam w pracy i do teściowej, że przyjedziemy na weekend – za pomocą smartfona zrobię to bardzo chętnie. Obejrzeć wieczorem ulubiony program w Internecie – na tablecie będzie w sam raz. Pomierzyć powierzchnie zielone w gospodarstwie rolnym do celów weryfikacji np. dopłat unijnych smartfonem lub tabletem? Jakby powiedział pewien Pan z reklam bankowości mobilnej: nic bardziej mylnego.
Trzeba znać różnice między smartfonem a odbiornikiem GNSS. Bo jeszcze przez długi czas będą one bardzo, ale to bardzo widoczne. Jedno jest pewne, smartfon nie zastąpi tak szybko odbiornika GNSS…
Specjalista w zakresie odbiorników GPS/GNSS i oprogramowania stosowanych w zadaniach GIS w firmie NaviGate. Prowadzi szkolenia z technik pomiarów dla GIS, do których opracował autorski podręcznik z ćwiczeniami. Absolwent Uniwersytetu Jagiellońskiego na kierunku geografia, specjalność: funkcjonowanie i kształtowanie środowiska przyrodniczego.