NUMERUS

Moduł GPS w urządzeniach Pocket PC

Większość poniższych informacji jest oczywista i banalna dla osób, które mają za sobą bogate lub przynajmniej pierwsze doświadczenia w posługiwaniu się GPS. Pomogą jednak osobom początkującym i właśnie z myślą o nich zostały napisane.

Pocket PC i współpracujący z nim chipset GPS to de facto dwa niezależne urządzenia. Jest tak również wtedy, gdy oba te urządzenia są zintegrowane we wspólnej obudowie. Wynika stąd kilka praktycznych wniosków:

Moduł GPS może być wewnętrzny lub w postaci zewnętrznego odbiornika GPS łączącego się za pośrednictwem Bluetooth. To pierwsze rozwiązanie zwykle nie nastręcza problemów dla aplikacji, ponieważ chipset GPS jest hardwareowo sprzężony z Pocket PC. Natomiast zewnętrzny odbiornik GPS wymaga wcześniejszego sparowania z Pocket PC i właściwej konfiguracji Bluetooth, co wiąże się z koniecznością pewnych podstawowych umiejętności w posługiwaniu się sprzętem. Zwykle wystarczy zastosowanie procedur wskazanych w dokumentacji urządzeń. W niektórych przypadkach, gdy dokumentacja nie była dostatecznie jasna, pomocny okazał się poradnik zamieszczony niżej opracowany na podstawie zaleceń Microsoft Windows Mobile Developer Center. Prawdopodobnie nie ma on charakteru uniwersalnego ze względu na dużą różnorodność sprzętu, a więc w przypadku konkretnego zestawu [ Pocket PC + odbiornik GPS ] należy przewidzieć możliwość odstępstw wynikających z zastosowanych rozwiązań technicznych.

Konfiguracja Bluetooth - plik pdf, 152 kb

Pocket PC może być wyposażony w wiele programów współpracujących z GPS. Nie jest jednak możliwe używanie dwóch lub kilku programów jednocześnie. Jeśli więc kiedyś spotkamy się z sytuacją, że mimo poprawnego skonfigurowania, jakiś program nie widzi satelitów lub zgłasza błąd, to trzeba upewnić się, czy nie są jednocześnie aktywne dwa programy korzystające z sygnału GPS. Co prawda są sposoby, żeby obejść to ograniczenie, ale nie będziemy ich teraz omawiać.

Każdorazowo po włączeniu urządzenia i uaktywnieniu programu kontakt z satelitami nastąpi dopiero po pewnym czasie. Zwykle jest to od kilku do kilkudziesięciu sekund, a w skrajnym przypadku nawet kilka lub kilkanaście minut. Nie powinniśmy więc dziwić się, jeśli program na początku nie widzi satelitów. Czas koniecznego oczekiwania na synchronizację z systemem GPS zależy od kilku czynników. Bardzo istotny jest zwłaszcza okres jaki upłynął od ostatniego korzystania z systemu GPS, ponieważ w zależności od tego moduł posiada w pamięci mniej lub bardziej aktualne dane potrzebne do uzyskania fixa. W związku z tym wprowadzono pojęcia:

"Cold Start" zajmuje zwykle 35-50 sek., "Warm Start" 7-35 sek., "Hot Start" 1 do kilku sek., ale są to czasy orientacyjne, zależne również od rozwiązań sprzętowych. Największej cierpliwości wymaga sytuacja, gdy moduł nigdy lub bardzo dawno nie kontaktował się z systemem GPS.
Warto też zdawać sobie sprawę, że niektóre podstawowe dane potrzebne do uzyskania fixa nadchodzą w pakietach, które muszą dotrzeć w całości. Jeśli na skutek takich lub innych przeszkód zostanie przerwany ich odbiór, transmisja musi być wznowiona od początku, aż do pozytywnego skutku. Dlatego zawsze najszybciej osiągniemy efekt, gdy urządzenie pozostaje statyczne, ponieważ wtedy minimalizowane są zakłócenia w transmisji. Warto więc odczekać konieczną chwilę do uzyskania fixa, a dopiero potem rozpocząć przemieszczanie się lub jazdę samochodem.
Wspomniany wyżej almanach jest automatycznie aktualizowany "w tle", do zainstalowania jego najnowszej wersji konieczny jest kontakt z systemem przez co najmniej 12.5 minuty.

Sygnał GPS to fala radiowa o bardzo słabej mocy, jest więc bardzo wrażliwa na przeszkody terenowe. Można nawet powiedzieć, że swoją naturą przypomina strumień światła. Dobry kontakt z satelitami jest możliwy w warunkach maksymalnie dobrej widoczności na całe niebo i braku zwartych przeszkód w postaci np. budynków i drzew. Nie dotyczy to przeszkód niskich, ponieważ istotny jest "czysty horyzont" powyżej elewacji, powiedzmy 10o. Nie są natomiast groźne przeszkody usytuowane w sektorze ok. +/- 20o od kierunku północy, ponieważ w Polsce w tym rejonie nieba i tak nie pojawiają się satelity.
Decydujący wpływ na jakość odbioru ma również czułość anteny. Obecne urządzenia są coraz doskonalsze pod tym względem tak, że możliwy jest odbiór sygnału nawet w lesie.

Do określenia aktualnej pozycji konieczne są pewne minimalne warunki co do liczby satelitów oraz ich wzajemnej konfiguracji. Wymagany jest kontakt z minimum trzema lub czterema satelitami. Cztery satelity są potrzebne do określenia współrzędnych łącznie z wysokością. Oczywiście im więcej satelitów jednocześnie "widocznych" tym lepiej.
Dokładność pozycji zależy od konfiguracji satelitów, czyli od ich wzajemnego rozmieszczenia w przestrzeni. Jakość tej konfiguracji jest zwykle podawana przez aplikacje w formie współczynnika PDOP lub HDOP. Im mniejsza wartość tego współczynnika tym mniejszy jest błąd pomierzonych współrzędnych. Przy wartości HDOP powyżej 6 współrzędne należy uznawać za mało dokładne lub całkiem nieprzydatne.

Moduł GPS to niezależne urządzenie, które posiada skonfigurowane parametry pracy. Należą do nich między innymi: standard protokołu wyjściowego (NMEA lub binarny), rodzaj odbieranych depesz i częstotliwość odbioru każdej z nich, maska elewacji do eliminacji satelitów niskich, maska do eliminacji satelitów o słabym sygnale, statut trybu tzw. Static Navigation (on/off), statut odbioru satelitów EGNOSS.
Konfiguracja jest zapamiętywana w wewnętrznej pamięci modułu GPS. Oznacza to, że aktualna konfiguracja modułu skutkuje we wszystkich programach uruchomianych na Pocket PC.

Każdy moduł GPS posiada konfigurację fabryczną, ale teoretycznie można ją zmienić specjalnym programem, który posiada taką funkcję. Ze względu na specyfikę urządzenia przełączanie modułu pomiędzy trybem normalnej pracy i trybem setupu jest procedurą dość skomplikowaną. W przypadku uchybień operatorskich lub softwareowych może zakończyć się czasowym zdezorganizowaniem konfiguracji modułu. Analogiczny skutek spowoduje awaria zasilania w trakcie operacji. Zalecana jest więc ostrożność. Przede wszystkim należy upewnić się, czy wybrany program przeznaczony jest właśnie do posiadanego typu modułu GPS, a nie jakiegoś innego. W przypadku powstałych problemów, gdy po zmianie konfiguracji żadna aplikacja nie potrafi skomunikować się z modułem GPS, pomocna jest krótka pamięć modułu. Bez zewnętrznego zasilania jest ona podtrzymywana tylko przez stosunkowo krótki czas, po czym powraca do typowej konfiguracji fabrycznej. Konkretny czas potrzebny do resetu zależy już od rozwiązań sprzętowych - mogą to być minuty lub kilka dni.

Warto zwrócić uwagę na opcję konfiguracji modułu nazwaną Static Navigation. Jeśli jest w stanie włączonym (ON) powoduje zamrażanie pozycji, gdy jej zmiany są powolne - poniżej ok. 6 km/h. Zostało to wprowadzone z myślą o popularnych aplikacjach związanych z nawigacją samochodową, aby nie dezorientować kierowców. W warunkach miejskiej zabudowy dokładność GPS jest zwykle mniejsza, co mogłoby objawiać się pozorną zmianą pozycji, nawet wówczas, gdy samochód stoi w miejscu.
Static Navigation jest jednak bardzo uciążliwy w zastosowaniach "pieszych". A już zupełnie eliminuje urządzenie w precyzyjnych pomiarach i nawigowaniu do zadanych współrzędnych celu. Aby cieszyć się pełną funkcjonalnością urządzenia konieczne jest wyłączenie tej funkcji. Potrafią to zrobić niektóre programy, w tym wszystkie programy autorskie przedstawione na tej stronie. Zgodnie z tym co powiedziano wcześniej, wystarczy to zrobić jednorazowo, ponieważ zmiana ustawienia zostanie zapamiętana przez moduł.

Oprócz współrzędnych, z GPSu otrzymujemy również wysokość. Pokazywana wartość nie zależy od programu tylko od modułu GPS. Może to być wysokość elipsoidalna lub bardziej przydatna wysokość odniesiona do geoidy, czyli mówiąc w uproszczeniu, wysokość zredukowana na poziom morza. Różnica między jedną i drugą wysokością niestety nie jest wartością stałą, zależy od rejonu kraju. W Polsce wysokość elipsoidalna jest zawsze większa, najczęściej o około 30 - 40 m. Moduły SiRF, zgodnie ze standardem, powinny podawać wysokość n.p.m. Jest ona mniej lub bardziej zbliżona do wysokości faktycznej, ponieważ jest to wartość wtórna, pochodząca z przeliczenia wysokości elipsoidalnej w oparciu o tzw. model geoidy. Jakość tego modelu zależy od konkretnego firmware. Celem jest optymalne uwzględnienie powierzchni całego globu tak, aby średnie odchyłki były najmniejsze. Jednak to co jest najlepsze dla średniej może oznaczać świadome, systematyczne niedokładności lokalne w określonym rejonie.

Copyright© NUMERUS Wiesław Kozakiewicz www.numerus.net.pl