Що впливає на коректну роботу мультипристроїв та якість GPS-сигналу?

Супутникова навігація є критично важливою складовою для успішного функціонування сучасного транспорту — від приватних авто до вантажних автопарків. Проте навіть найстабільніші GNSS-системи  залишаються вразливими до різних типів радіоперешкод. У цій статті ми розглянемо чинники, що можуть спричиняти перебої з передачею сигналу.

Як працює GPS?

GPS (Global Positioning System) — це супутникова система навігації, яка забезпечує визначення координат, швидкості та часу. Принцип роботи базується на прийомі слабких радіосигналів від кількох супутників одночасно.

Основні характеристики сигналу:

• Частотний діапазон: навігаційні сигнали цивільного GPS працюють у діапазоні L-band (зокрема L1 ≈ 1575,42 МГц).
• Потужність сигналу: надзвичайно низька — приблизно на рівні шуму приймача. До поверхні Землі доходить сигнал потужністю порядку −130…−125 dBm.
• Необхідність одночасного прийому від ≥4 супутників для коректного визначення координат.

Через дуже слабку потужність сигналу GPS будь-які радіоперешкоди можуть суттєво погіршити його прийом.

Які ж основні джерела перешкод для GPS-приймачів?

До основних джерел можна віднести в першу чергу природні фактори, такі як: щільна хмарність, гроза, йоносферні збурення; екранування сигналу будівлями, мостами, тунелями; відбиття сигналу від великих поверхонь. Не менш важливий техногенний вплив, а саме:  промислові радіоперешкоди; нестабільне живлення або погана антена пристрою; локальні джерела радіочастот, включно з автомобільними аксесуарами.

В цій статті ми б хотіли більш детально описати навмисні перешкоди, такі як інтенсивні засоби радіоелектронної боротьби (РЕБ) під час загрози повітряних атак в Україні або робота ворожих засобів РЕБ для глушіння GPS-сигналу (що мають місце в країнах Центральної та Східної Європи, що граничать з РФ та РБ), та ненавмисні – побутові пристрої, які працюють у суміжних діапазонах (наприклад, FM-трансмітери), несправні електронні модулі, “шумні” зарядні адаптери.

Як засоби РЕБ впливають на прийом GPS-сигналу?

Системи радіоелектронної боротьби можуть створювати перешкоди у широких діапазонах радіочастот. Які ж типові механізми дії РЕБ?

• Створення широкосмугового радіошуму
  Рівень шуму у діапазоні L-band штучно підвищується, і GPS-сигнал більше не вирізняється з фону.
• Локальне “глушіння” сигналу
  На приймач не надходить достатньо чистий сигнал від супутників — пристрій «втрачає» позицію.
• Тимчасові і географічно локальні перебої

РЕБ не пошкоджує пристрої, але створює середовище, у якому GPS не може коректно працювати.

Як це відображається для користувача?

Це може бути втрата фіксації координат (“No GPS”/ червоний LED мультипристрою), стрибки місцезнаходження або «замороження» на карті, помилкове визначення швидкості, або навіть синхронне відхилення роботи кількох пристроїв у регіоні.

Які можуть бути наслідки?

Мультипристрої, смарт-тахографи або інші пристрої, які використовуються для оплати доріг та/або передачі даних RMPD, через перешкоди GPS-сигналу не передають коректні дані. Як наслідок, на контролі це виглядає як проїзд платними ділянками без оплати доріг або маніпуляція з даними, а на перевізників накладаються  значні штрафи. Зокрема такі випадки фіксуються в Польщі.

Чому побутові FM-трансмітери можуть створювати локальні перешкоди?

FM-трансмітери використовуються для передачі аудіосигналу з телефону до автомобільної магнітоли через вільну FM-частоту (≈ 88–108 МГц). Вони не працюють у GPS-діапазоні, проте можуть створювати ненавмисні гармонійні перешкоди.

Який механізм утворення перешкод? 

Низькоякісні або несправні FM-трансмітери можуть генерувати гармоніки та побічні випромінювання, які поширюються у вищі частотні діапазони. Якщо одне з таких побічних випромінювань потрапляє поблизу частоти GPS-сигналу, приймач може частково «перекриватись». Але така перешкода є локальною — впливає лише в межах салону ТЗ чи кількох метрів від джерела.

FM-трансмітери можуть створювати радіоперешкоди, які впливають на роботу і передачу GPS-модулів, які присутні в таких пристроях:

• Навігатори;
• Мультипристрої для оплати доріг;
• GPS-трекери, які передають дані в систему SENT.

Зверніть увагу! Виробники наполегливо рекомендують розміщувати мультипристрої на лобовому склі на відстані не менше 20 см від інших пристроїв

Команда TSG рекомендує

• Дотримуватися інструкції при встановленні мультипристрою
• Уважно слідкувати за роботою мультипристрою під час руху платними ділянками доріг
• У разі некоректної роботи, негайно зупинитися в дозволеному безпечному місці, зв’язатися з керівником
• Додатково використовувати запасні/дублюючі засоби передачі даних в систему SENT (Польща)
• Уникати використання дешевих або неперевірених FM-трансмітерів.
• Тримати навігаційний пристрій подалі від джерел радіошуму всередині авто (зарядні адаптери, бездротові модулятори).

В заключення слід зазначити, що серед найбільш значущих факторів негативного впливу на перебої GPS у сучасних транспортних системах виділяють вплив РЕБ та локальні побічні випромінювання від побутових пристроїв, таких як FM-трансмітери.
Розуміння механізмів виникнення перешкод дозволяє водіям та транспортним компаніям швидше діагностувати проблему та мінімізувати ризики і вплив на бізнес.