Что такое GPS L5 и как он повышает точность GPS?

В течение многих лет в потребительских устройствах для определения местоположения использовались одночастотные GPS-приемники. Но это меняется, поскольку новые гаджеты начали добавлять поддержку второй частоты GPS, называемой L5. Вот все, что вам нужно знать.

GPS-сигнал

Первоначально разработанная для вооруженных сил Соединенных Штатов, Глобальная система позиционирования или GPS теперь играет жизненно важную роль в нашей жизни. От пошаговой навигации до обмена информацией о местоположении для доставки продуктов — мы ежедневно используем GPS. Но долгое время ваш смартфон, автомобильная навигация или смарт-часы использовали устаревшую частоту L1 для получения сигнала GPS и определения своего местоположения.

L1 широко используется, и он помог значительно изменить мир. Но эта частота подвержена ошибкам многолучевости, которые возникают, когда некоторые сигналы GPS отражаются зданиями, землей и другими объектами, прежде чем достигнуть приемника. Определение местоположения в GPS основано на измерении расстояний до спутников, поэтому эти отражения вызывают проблему, показывая другое расстояние, чем сигнал, который достигает приемника непосредственно со спутника. Сигналы L1 также не очень эффективны при преодолении физических препятствий.

Таким образом, правительство США запустило программу модернизации GPS, чтобы идти в ногу со временем и развитием технологий. В рамках этих усилий по модернизации компания использует три новых сигнала GPS для гражданского использования: L2, L5 и L1C.

L1C все еще находится на стадии разработки и не предоставляет навигационные данные, но сигналы L2 и L5 находятся на разных предоперационных стадиях, и по состоянию на июнь 2022 года больше спутников передают сигнал L2, чем L5. Правительство США стремится улучшить Точность определения местоположения GPS для гражданского использования с этими новыми сигналами.

В то время как сигналы L2 и L5 более мощные, чем сигнал L1, и имеют большую полосу пропускания, L5 является лучшим из трех практически во всем, включая работу с помехами и многолучевыми ошибками. Кроме того, L2 предполагается использовать с сигналом L1 для повышения его точности; сигнал L5 можно интерпретировать независимо.

L5 начал вещание на поддерживаемые спутники в 2014 году, а по состоянию на июнь 2022 года его транслируют 17 спутников GPS. Поскольку любой сигнал GPS, транслируемый менее чем 18-24 спутниками, считается ограниченным, L5 потребуется как минимум еще один запуск спутника, чтобы он стал достаточно полезным. Ожидается, что к 2027 году в небо поднимутся 24 спутника с поддержкой L5.

Почему L5 имеет значение?

Как уже упоминалось, L5 — это самый совершенный сигнал GPS, доступный для гражданского использования. Хотя он в первую очередь предназначен для жизненно важных и высокопроизводительных приложений, таких как помощь в навигации самолета, он доступен для всех, как и сигнал L1. Поэтому производители массовых потребительских устройств, таких как смартфоны, фитнес-трекеры, автомобильные навигационные системы и смарт-часы, интегрируют его в свои устройства, чтобы предложить наилучшие возможности GPS.

Одним из ключевых преимуществ сигнала L5 является то, что он использует радиочастоту 1176,45 МГц, зарезервированную для авиационной навигации во всем мире. Таким образом, ему не нужно беспокоиться о помехах от любого другого радиоволнового трафика на этой частоте, такого как телевизионные передачи, радары и любые наземные навигационные средства.

С данными L5 ваше устройство может получить доступ к более продвинутым методам, чтобы определить, какие сигналы имеют меньшую ошибку, и эффективно определить местоположение. Это особенно полезно в тех местах, где сигнал GPS может быть получен, но сильно ухудшен. В таких ситуациях L5, благодаря своей увеличенной полосе пропускания, может предоставить больше информации, полезной для определения отражений, присутствующих в принимаемом сигнале.

Кроме того, более сильный сигнал L5 обеспечивает лучшее покрытие в густонаселенных городских условиях и помогает устройствам быстро определять местоположение. Наконец, его более низкая частота улучшает прием при использовании внутри помещений.

Таким образом, вы можете ожидать, что устройства, способные принимать сигнал L5, будут предоставлять более точные данные о местоположении, чем устройства с сигналами L1 или L2.

Какие устройства используют сигнал L5?

Производители устройств начали использовать сигнал L5 как часть двухчастотного GPS наряду с сигналом L1. Xiaomi Mi 8 был первым смартфоном, получившим поддержку L5 в 2018 году, но с тех пор на рынке появилось несколько устройств с такой же функцией. Некоторые из популярных устройств, которые, как мы знаем, способны принимать сигнал GPS L5, включают Apple Watch Ultra, портативные GPS-трекеры Garmin GPSMAP 65, 65s и 66sr, телефоны Google Pixel 4, 5 и 6-й серии, а также Samsung Galaxy S22+. , телефоны S21+ и S21 Ultra.

К сожалению, получить один список со всеми устройствами, способными принимать GPS-сигнал L5, невозможно. Но эта открытая база данных в Google Sheets, содержащая информацию из Android-приложения GPSTest, похоже, включает большинство телефонов Android, поддерживающих сигнал L5.

Кроме того, если вам интересно, поддерживает ли ваш телефон Android это или нет, Huawei рекомендует использовать GNSSLogger от Google. Вы можете использовать приложение для сбора данных глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) и определения наличия сигнала L5. Упомянутое ранее приложение GPSTest также часто рекомендуется в качестве одного из вариантов проверки того, поддерживает ли Android-устройство L5.

Другой вариант — обратиться к производителю устройства, чтобы узнать, поддерживает ли конкретное устройство сигнал L5.

Помните, что сигнал L5 требует нового оборудования и не будет работать на старых устройствах, совместимых только с сигналом L1.

Сигналы L5 не ограничиваются GPS

GPS, принадлежащая правительству США, — не единственная глобальная навигационная спутниковая система (GNSS). Это не единственная GNNS, использующая сигнал L5. Китайская BeiDou, европейская Galileo, индийская IRNSS и японская QZSS также передают сигналы на частоте L5. Плюс российский Глонасс планирует к 2025 году запустить спутники, способные транслировать сигнал L5.

Сигналы L5 от этих спутниковых систем могут использоваться многими приемниками GPS, используемыми в устройствах потребительского уровня. Эти приемники с несколькими GNSS могут обеспечить даже более высокую точность определения местоположения, чем те, которые используют только GPS.

Улучшенная точность определения местоположения

Сигнал L5 — долгожданное дополнение к арсеналу GPS. Это может значительно повысить точность определения местоположения на ваших устройствах, ускорить получение блокировки местоположения и даже лучше работать в местах, где устаревший диапазон L1 обычно испытывает трудности. Тем не менее, на момент написания этой статьи правительство США еще не установило достаточно спутников, чтобы официально задействовать сигнал L5, поэтому нам потребуется как минимум пара лет, чтобы воспользоваться всеми его преимуществами.