Навигационные приемники с поддержкой диапазонов L1+L5
В 2020-ом году начали появляться первые релизы навигационных приемников с поддержкой диапазонов L1 и L5. Разберемся чем это поможет в повседневной жизни.
Для определения местоположения с сантиметровой точностью используют GPS/ГЛОНАСС приемники с поддержкой диапазонов L1 (GPS 1575МГц, ГЛОНАСС 1602МГц) и L2 (GPS 1227МГц, ГЛОНАСС 1246МГц). Изначально диапазон L2 был предназначен для военных. Для коммерческого использования позже был добавлен диапазон L2C. Совместное использование сигналов L1 и L2 дает возможность прямого измерения и устранения ошибки ионосферной задержки для конкретного спутника. Такие модули чаще используют в автопилотах, больших дронах, сельскохозяйственной технике, геодезическом оборудовании и других областях, где важна высокая точность. О них поговорим в другой статье.
Сейчас более подробно рассмотрим модули с поддержкой частот L1 и L5 (GPS 1176МГц). Американцы начали запускать спутники с L5 еще 2014 году. На апрель 2021 года они вывели на орбиту уже 23 спутника и к 2023му планируют дополнить группировку 24-ым спутником. А согласно плану развития спутниковой системы ГЛОНАСС, сейчас отечественные космические аппараты, которые будут вещать в диапазоне L5 (1176МГц), находятся на стадии разработки. Первые из них (если не ошибаюсь, ГЛОНАСС-КМ) планируют начать запускать не ранее 2030 года. Печаль… Да и насколько я знаю, L3 еще полностью запустили… А вот помимо GPS, в диапазоне L5 вещает еще Galileo (Европейская спутниковая система), Beidou (Китайская спутниковая система) и IRNSS (Индийская региональная навигационная спутниковая система). Точнее Beidou вещает на B2a, а Galileo вещает на двух частотах E5a (1176МГц) и E5b (1207МГц), но сейчас не об этом.
Что дает поддержка диапазона L5?
Во-первых, с помощью совместного использования сигналов L1 и L5 сводится к минимуму атмосферные задержки распространения сигналов, что позволяет повысить точность определения координат. Во-вторых, сигнал на частоте L5 мощнее в 2 раза (на 3 дБ, кому как удобнее воспринимать), у него шире полоса пропускания (10МГц). Приемники лучше отрабатывают многолучевые эффекты, т.к. «понимает» какой сигнал прямой, а какой переотраженный. Т.е., в условиях городской застройки использование сигналов L5 дает более высокую точность. А также L5 транслируется сигнал «safety-of-life», который может быть использован в критических ситуациях, связанных с опасностью для жизни человека. Т.е., помимо повышения точности определения координат, еще и нечто вроде SOS или ALARM послать можно будет.
Что из навигационных приемников есть сейчас на рынке?
Quectel: LC29D, LC79D
U-blox: ZED-F9T-10B, LEA-F9T + к концу 2021 года обещают новый MAX с поддержкой L5
Simcom: SIM68D
Allystar: TAU1201, TAU1202
Вот тут дела уже обстоят намного интереснее, чем раньше. Все эти приемники сделаны на разных чипсетах! Quectel использует Broadcom BCM47755, внутри которого 2 ядра: низкопотребляющее Cortex-M0 и более мощное Cortex-M4 (подключается во время первичного поиска или в моменты критической потери точности). U-blox использует чипы собственной разработки и производства. SIM68D сделан на базе чипсета AG3335 (вроде такое наименование) тайваньской компании Airoha Technology, которая объединила две дочерние компании MediaTek Group. Allystar изначально специализируется на чипах, но для расширения бизнеса запустили еще и производство модулей. Модули TAU1201 и TAU1202 производятся на базе их собственных чипсетов HD804XD.
Пока что интереснее всего выглядят модули от U-blox и Allystar. Эти компании занимаются полным циклом разработки и производства (собственные чипы, собственные алгоритмы).
В теории использование сочетания L1+L5 должно давать точность позиционирования меньше 1 метра (CEP, -130dBm). Но как будут себя вести эти модули в реальных условиях покажет время. Кто уже использовал данные модули и имеет живые примеры — велкам в комменты, будет интересно почитать как развивается это направление.
На момент написание статьи (апрель 2020) я пока не встречал живых устройств с приемниками L1+L5. Но все течет и меняется.