РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЯ CEN ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРИНИМАЕМОГО GPS СИГНАЛА

Исследования показывают, что качество передачи сигнала со спутника не всегда одинаково, в определенных местах сигнал принимается четко, а местами может совсем отсутствовать. Так, если воспользоваться бытовым приемником, который встроен почти в каждый современный смартфон, то можно обнаружить, что в одной и той же точке показания прибора будут разными в разные моменты времени.

Известно, что на устойчивость и качество принимаемого сигнала влияют следующие факторы [1]:

• Наличие преград на пути сигнала (здания, горы, тоннели, метро);
• Геометрия спутников (их расположение относительно друг друга);
• Наличие объектов, способных отразить сигнал;
• Наличие различных атмосферных явлений: повышенной облачности, грозового фронта, урагана, града.

В случае наличия преград, сигнал либо не принимается, либо данные поступают с меньшего количества спутников и координаты рассчитываются с меньшей точностью.

Если приемник принимает сигналы одновременно с нескольких спутников, но все они расположены в одном направлении, то точность будет ниже.

Для того, чтобы оценить точность производимых GPS измерений в одной точке в разные моменты времени, можно воспользоваться показателем CEn (Circular Error). Данный показатель является радиусом окружности, в которую попадает n процентов локаций.

Предположим, что в технической документации на устройство приема сигнала со спутника, указано, что показатель метров. Данную запись нужно понимать следующим образом: 85 % произведенных измерений попали или попадут в окружность радиусом 10 метров. Также данную запись можно читать как: вероятность того, то новое измерение попало или попадет в окружность радиусом 10 метров равна 85 %.

Таким образом, можно сделать вывод, что чем выше данный показатель, тем выше точность полученных координат.

При вычислении окружностей ошибки используется опорная точка, либо задаваемую пользователем, либо вычисляемую как геометрический центр всех измерений.

Распространенные названия и значения некоторых показателей представлены в таблице 1.

Таблица 1

Названия и значения показателей

Показатель точности бытовых приборов чаще всего отражает именно CEP, то есть, если м, то следует понимать, что 50 % измерений, сделанных данным прибором, будут находится в окружности радиусом 15 метров.

Для того, чтобы определить CEn, необходимо получить серию измерений, сделанных в одной точке.

Для этого необходимо воспользоваться программой GPS Home Tracker, которая для устройств под управлением OS Android, находится в свободном доступе в Play Маркет.

Данное приложение предоставляет следующие возможности:

1. Онлайн-мониторинг и GPS-треки в Личном кабинете GPShome.
2. Трекинг в фоновом режиме при работе в других приложениях и в режиме "сна".
3. Режимы "движение" и "статика" с настройками частоты и точности трека.
4. Работа на телефонах, планшетах и устройствах без GSM/GPS.

Для того, чтобы начать пользоваться приложением, необходимо выполнить следующие пункты:

1. Установите приложение.
2. Проверить в настройках смартфона, включена ли передача геоданных:
3. Рекомендуется установить на устройство пакет Google Play Services.
4. Запустите приложение. Оно автоматически определит ваше местоположение.
5. В настойках установить пункт «Записывать GPX-трек» в состояние «ВКЛ».
6. Установить «Частоту трека в покое» равной 30 с.

После того, как записано не менее 50 точек, необходимо загрузить файл с разрешение gpx. на компьютер. Для этого необходимо найти папки GPSHOMETRACKER > TRACK, которые расположены во внутренней памяти телефона.

Полученный файл необходимо преобразовать в файл с разрешением csv. Для этого необходимо воспользоваться любым конвертором, рекомендуется использовать online конвертер по следующей ссылке:

https://livegpstracks.com/default.php?ch=converter

После преобразования необходимо открыть файл в программе Microsoft Excel или его аналогах, выполнить разделение столбцов с помощью мастера распределения текста по столбцам (инструкцию можно найти на сайте https://support.office.com или воспользовавшись поиском Google).

Рисунок 5. Координаты точек, полученные со смартфона

Для обработки полученных данных, необходимо в столбцах Latitude и Longitude заменить точки на запятые это необходимо для представления значений на графике.

По полученным данным необходимо построить график, на котором по оси Х отмечаются значения Latitude, а по оси Y значения Longitude.

Рисунок 7. График полученных координат

При вычислении параметра CEn, измеряются расстояния между средней точкой и каждым измерением, а затем считается на каком расстоянии находится нужный процент точек [1].

На рисунке 8 представлены вычисленные значения CEn в процентах количества локаций (50 - CEP, 90, 95, 98), относительно среднего значения (черная точка в центре), график представляет собой визуальное представление вычисленных значений CEn (разным цветом показаны разные серии измерений, всего 3 серии).

Рисунок 8. Вычисленные значения CEn в процентах

Пример показывает, что 50 % точек находятся на расстоянии 3.4 метра от среднего значения (то есть CEP = 3.4 метра), 98 % точек на расстоянии 14.2 метра от среднего.

Список литературы:

1. Еруткина Н.Э., Зуев А.В. Влияние среды на распространение электромагнитных волн // ПГТУ «Инженерные кадры - будущее инновационной экономики России» (Электронный ресурс), 2016. №3: 23 - 27.
2. Вычисление радиуса окружности ошибки для оценки точности GPS-измерений // ГИС-Ассоциация / [Москва, 2002]. URL: http://gisa.ru/25932.html (дата обращения: 10.12.2017).