Garmin GLO - если вам нужна настоящая точность
Приобрести этот уникальный GPS-прибор меня сподвигла моя же статья в охотничьем и рыболовном журнале "Сафари" (№ 2 за 2013). В ней я писал про тестирование гарминовской же "штучки" - навигатора Etrex 30. К сожалению, этот навигатор не очень приспособлен к моим утилитарным целям: определению координат объектов, однако, я был просто изумлен точностью GPS-чипсета, установленного в Etrex. Модуль позволяет одновременно принимать сигналы спутниковых группировок GPS и ГЛОНАСС и это самым благоприятным образом сказывается на точности позиционирования.
К сожалению, Etrex не дает возможности записывать данные позиционирования ни в каком ином виде, кроме как в формате .gpx, что, конечно, полезно при записи треков, но осложняет подробную статистическую обработку результатов. Такая обработка становится возможной только при непосредственной записи последовательности выходных данных с GPS-чипсета в формате NMEA. Эти данные содержат не только информацию о координатах, но и о количестве наблюдаемых спутников, количестве спутников, участвующих в расчете позиции, уровне сигнала от них, а так же (в зависимости от конкретной реализации протокола NMEA) некоторые другие полезные данные.
Запись данных NMEA становится возможной, если GPS-чипсет встроен в аппаратуру с большей открытостью архитектуры, чем обычные устройства Garmin. Это могут быть устройства на основе различных реализаций Windows (ноутбуки или коммуникаторы), где передача NMEA-данных в навигационную программу осуществляется через виртуальный COM-порт и может быть "перехвачена" любой другой подходящей программой. Это могут быть также устройства на платформе Android (планшеты и коммуникаторы), где передача данных основана немного на другом принципе, но это не мешает получать NMEA-последовательности с помощью соответствующего "софта".
Еще проще получать NMEA с внешних GPS-устройств - этот протокол является естественным для обмена данными с ними, вне зависимости от того, какое конкретно устройство вы используете - USB-ресивер или беспроводной Bluetooth-датчик. Для этого достаточно всего лишь направить поток NMEA-данных с внешнего устройства в программу, которая позволяет эти данные записать.
Таким образом, при выборе устройства задача формулировалась предельно четко: оно должно было быть основано на чипсете последнего поколения (аналогичном чипсету Etrex 30) и принадлежать к классу "внешних" GPS-устройств (иметь USB- или Bluetooth-интерфейс). После недолгой консультации со специалистами фирмы "Навиком" такое устройство (единственное в своем роде) мне и было предложено. Так и был приобретен Garmin GLO - внешний GPS-датчик, передача данных с которого осуществляется с помощью Bluetooth.
Снаружи устройство не выглядит сколько-нибудь особенным: обычная небольшая черная "коробочка" с двумя светодиодными индикаторами (зеленый - сигнал GPS и синий - сигнал Bluetooth).
Один из светодиодов совмещен с кнопкой включения/выключения.Сразу после включения оба светодиода моргают. Если достигнуто позиционирование, то зеленый сигнал горит постоянно, аналогично ведет себя и синий, если прибор подключился к приемнику сигнала Bluetooth. Кстати, производитель честно предупреждает в инструкции по эксплуатации: корпус датчика ударопрочный, но не водонепроницаемый, так что заливать его водой категорически не рекомендуется.
Основные достоинства прибора скрыты в его начинке. Как и в Etrex, в нем установлен чипсет, поддерживающий совместную работу с двумя спутниковыми группировками: американской GPS и российской ГЛОНАСС. Сразу отмечу, что повышение точности позиционирования при такой совместной работе связано не с тем, что ГЛОНАСС "точнее" GPS, как раз наоборот, заявленная точность системы ГЛОНАСС немного хуже таковой для GPS. Дело в простом и тривиальном факте - приемник "видит" намного большее количество спутников в любой момент времени даже в плохих условиях (а в хороших - число спутников "в работе" может достигать 20 и более). И это безусловно сказывается как на точности, так и на устойчивости позиционирования.
Именно определение этой точности и интересовало меня в первую очередь, поскольку чисто навигационные возможности чипсета были понятны из тестирования Etrex. Поэтому динамические тесты я не проводил (подробно об этом написано в упомянутой статье), а ограничился статическими. Кстати, нужно иметь в виду, что GLO передает данные о позиционировании с частотой 10 Гц, что в 10 раз больше обычно принятой частоты (1 раз в секунду). С одной стороны, это дает возможность хорошей записи треков при очень быстром движении, например, в самолете, а с другой - размер файла трека получается в 10 раз больше обычного, что немного затрудняет дальнейшую работу с такими файлами.
А вот в качестве устройств сравнения, я взял те же, что и в предыдущем обзоре: коммуникатор Samsung Galaxy SII, где по утверждению фирмы-производителя установлен чипсет Sirf Star IV и внешний GPS-датчик HOLUX 1200E, в котором установлен чипсет фирмы Mediatek MTK 3329. Как и гарминовский чипсет, последний дает возможность учитывать сигнал спутников EGNOS для определения дифференциальных поправок и отличие только в том, что он работает только со спутниками GPS. Коммуникатор использовался также для записи NMEA-данных как от встроенного в него чипсета, так и от внешних устройств (через Bluetooth).
Также я не стал сравнивать устройства в "хороших" условиях (в поле при открытом горизонте) - прошлое тестирование показало, что в таких условиях у всех чипсетов точность позиционирования сходная и близка к идеальной. А вот сравнительное тестирование в "средних" и "плохих" условиях представляло гораздо больший интерес, тем более, что в предыдущем тестировании углубленной статистической обработки не делалось из-за вышеупомянутых ограничений Etrex 30 на формат сохраняемых данных.
Два слова об использованном программном обеспечении. Для обработки записанной последовательности NMEA использовалась бесплатная программа NMEA Statistics. Она позволяет не только оценить средние координаты точки при статических измерениях и их среднеквадратичное отклонение, но и дает суммарную информацию о количестве спутников, возможном использовании режима дифференциального GPS, а также "визуализировать" запись координат в виде поточечного трека. Сама же NMEA-последовательность записывалась с помощью программы Ultra GPS Logger (для Android-устройств). Одной из многочисленных возможностей программы является одновременная запись NMEA со встроенного в коммуникатор чипсета и подключенного к коммуникатору Bluetooth-устройства, что позволяет непосредственно вести сравнительную запись в абсолютно одинаковых условиях приема. Такая запись велась в течение примерно 10 минут, что позволило накопить достоверную статистику.
Напомню, что "средними" условиями приема являлось расположение датчиков на торпеде автомобиля. Ниже приведены скриншоты программы NMEA Statistics для этих услових для встроенного в коммуникатор чипсета и для Garmin GLO.
Статистическая обработка NMEA для Samsung Galaxy SII - условия приема "средние".
Статистическая обработка NMEA для Garmin GLO - условия приема "средние".
Первое, на что следует обратить внимание - разный радиус окружности, в который укладываются точки трека. Видно, что в случае GLO этот радиус не превышает 1 метра (!), а в случае встроенного Sirf Star - в несколько раз больше. В числовом выражении это показано в верхних левых углах скриншота, где приведены данные "2drms" - двойной величины среднеквадратичного отклонения, то есть, фактически, величины, в которую укладываются 95% точек.
Чуть ниже на втором скриншоте видно, что почти 20% времени прибор провел в условиях DGPS, поймав сигнал от спутника EGNOS. И наконец, еще ниже отображено, что Samsung видел всего лишь от 8 до 10 спутников, в то время, как GLO - от 18 до 20, то есть двойное количество! Это и есть добавка группировки ГЛОНАСС.
Сходным образом повели себя датчики и в "плохих" условиях приема, разве что различия оказались намного более значимыми. Напомню, что "плохие" условия - это расположение датчика внутри двухэтажного здания близ подоконника, причем напротив располагалось еще одно такое же здание, так что датчики "видели" только узкий фрагмент открытого неба. Тут для сравнения мы записали и NMEA с HOLUX 1200E (чипсет MTK 3329). Скриншоты программы NMEA Statistics приведены ниже.
Статистическая обработка NMEA для Samsung Galaxy SII - условия приема "плохие".
Статистическая обработка NMEA для HOLUX 1200E - условия приема "плохие".
Статистическая обработка NMEA для Garmin GLO - условия приема "плохие".
Здесь также обращаем внимание на радиусы окружностей и величины 2drms. Видно, что существенное ухудшение условий приема ухудшило точность позиционирования GLO всего лишь вдвое, в то время, как для HOLUX, а особенно для Samsung это ухудшение оказалось просто катастрофическим.
В привычном виде трека, наложенного на спутниковый снимок результаты выглядят так (в верхнем левом углу - точка записи в "средних" условиях, по центру - под крышей здания в "плохих"):
Запись NMEA визуализирована в виде треков на спутниковом снимке. Красный - трек Samsung Galaxy SII, зеленый - трек HOLUX 1200E, синий - трек Garmin GLO.
Чтобы можно было разглядеть трек от GLO, фрагмент предыдущего снимка увеличен.
Как и при предыдущем тестировании Etrex, GLO уверенно держал позицию, в то время, как Samsung терял спутники примерно в течение половины времени записи. На скриншоте программы Ultra GPS Logger картинка спутников выглядит следующим образом:
На рисунке слева - спутники, видимые Garmin GLO, справа - Samsung Galaxy SII. Зелеными номерами помечены спутники группировки GPS, синими - ГЛОНАСС.
Как по величине "столбиков", отображающих уровень сигнала, так и по относительной геометрии расположения спутников GPS (GLO видит спутники, находящиеся ближе к горизонту, в то время, как Samsung только те, которые находятся в зените или близко к нему) можно сделать вывод о том, что точность устройства обусловлена не только большим количеством видимых спутников (за счет группировки ГЛОНАСС), но и гораздо большей чувствительностью приемной части устройства.
Исходя из того, что, как показало это тестирование, Garmin GLO даже в сложных условиях приема обеспечивает метровую и даже субметровую точность, я ожидал, что при съемке координат зданий можно будет различить отдельные углы здания. И это предположение оправдалось: ниже приведен спутниковый снимок колокольни Колоцкого монастыря, на который наложены треки, записанные у каждого из углов, а также центры тяжести этих треков, вычисленные с помощью программы NMEA Statistics. Видно, что получившиеся треки не только не перекрываются, но и образуют четкий рисунок, близкий к идеальной квадратной форме здания!
Красные тонкие линии - треки, записанные у каждого из углов колокольни, зеленые точки - центры их тяжести, красная точка - центр тяжести получившегося четырехугольника. Рисунок можно увеличить, щелкнув по нему.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что с помощью Garmin GLO можно определять координаты объектов на местности с точностью не хуже одной десятой секунды. Такой точности вполне хватит для большинства любительских и не только применений.
В заключение этой статьи несколько слов о недокументированных или плохо документированных возможностях GLO. В инструкции по эксплуатации, а также на упаковке написано буквально следующее: "Сделано для iPod® touch (4 поколения), iPod touch (3 поколения), iPhone® 4S, iPhone 4, iPhone 3GS, iPad® 2 и iPad. Датчик GLO также совместим со многими смартфонами Android®, Windows® и Blackberry® , планшетными и портативными компьютерами." Однако подробностей о подключении устройства не приводится. И если подключение к iOS- или Android-системе не вызовет сложностей у пользователя (как любой другой Bluetooth-датчик, устройство определяется автоматически), то пользователи Windows, особенно на ноутбуке, могут посчитать себя несправедливо обойденными. Тем более несправедливо, что развитого навигационного и геоинформационного софта как под обычную Windows, так и под Windows CE написано на порядки больше, чем под iOS и Android вместе взятые.
Так вот, в среде Windows сложностей никаких нет, лишь бы второе устройство было оснащено Bluetooth (к сожалению, через USB-кабель GLO подключить не получится, разъем в нем используется только для зарядки). После "спаривания" GLO с обычным ноутбуком, он прекрасно определяется Windows (правда отчего-то она определяет GLO как наушники). Нужно только быть готовым к тому, чтобы ввести код устройства (Android этого не требует) и не забыть, что в отличие от большинства других производителей Garmin использует не четыре ноля, а комбинацию "1234".
Garmin GLO успешно подключен к Windows 7.
После этого в "Диспетчере устройств" можно увидеть, что датчик занял один из виртуальных COM-портов операционной системы. Далее достаточно указать этот порт в настройках вашей Windows-программы и передача данных GPS с Garmin GLO в программу начинается!
Garmin GLO успешно подключился к тестовой программе Mini GPS, обычно используемой для тестирования и управления чипсетами MTK. Хорошо видны спутники ГЛОНАСС (номера с 79 по 90).
Продолжение. Подключение Garmin GLO к Mac OS X.