Найти себя на карте. Как GPS определяет наше местоположение

Либо-либо. Всем привет! Меня зовут Самат Галимов и это подкаст «Запуск завтра». Как технический директор я пытаюсь разобраться, как устроены сложные и интересные штуки. Я зову профессионалов, с которыми можно поговорить простым человеческим языком. Сегодня мы будем говорить о системах глобальной навигации. GPS, GLONASS, вот это всё. То, что позволяет нам определить, куда вызвать такси или доставку пиццы. Я хотел сделать эпизод про эту технологию уже больше трёх лет. Наконец-то мы нашли гостя, причём не абы какого, а человека, который своими руками делает железки, которые могут определить местоположение с точностью в несколько сантиметров. Используются там супертехнологии. Над нашими головами на высоте 20 тысяч километров летают какие-то спутники. передаёт точное время с атомных часов. Делает поправку на общую теорию относительности и ионосферу. И вот это всё происходит буквально там за мгновение ока. Как эта магия устроена, мы сегодня разберёмся. Сейчас вы услышите основную часть нашего разговора с Игорем. Но самые сложные и какие-то хитрые штуки мы оставили на бонус, который выйдет завтра в нашем закрытом телеграм-канале и в Apple подкастах. Он будет доступен платным подписчикам, ссылки в описании. Это подкаст студии Либо-Либо, и сделали мы его Яндекс Практикум. Если вы опытный программист, то вы знаете, как важно оказаться в опытном коллективе, который вам поможет. Сейчас наставник курса по джаваскрипту Саша Алибутаев поделится историей, как ему пришлось вначале учиться всему самому.

Когда я в первый раз устроился на полноценную официальную работу, я тогда только начал изучать Framework Vue. При этом у меня не было понимания и знания, как строить довольно сложные системы. В команде был я один фронтендер на трёх бэкендеров, и учиться мне было по сути неоткуда. Поэтому из-под моей клавиатуры сразу же практически вылетал Legacy Code. Несмотря на то, что я смотрел ролики на YouTube, читал Хабр, я пытался это применить на своих проектах, но получалось не очень хорошо. Шло какое-то время, компоненты в проекте росли, увеличивались, где-то там доходили даже до тысячи-двух тысяч строк кода, мне даже страшно вспоминать. И в какой-то момент я просто потерял удовольствие от работы. Все это привело к тому, что я выгорел, уволился и ушел дальше в свободное плавание, во фриланс. И на фрилансе я решил, что все мои беды от фреймворка, на котором я писал раньше. И подумал, ну вот сейчас сменю Vue на React, и значит точно начну писать хорошо. Статей в интернете много, у меня все Но, как можно понять, этого не произошло, а случилось это только в тот момент, когда я наконец устроился на работу в коллектив, где была действительно хорошая команда фронтенд-разработчиков, где были выстроены процессы код-ревью, был налажен обмен опытом, и где был действительно заинтересованный лид нашей разработки. В этой ситуации мне потребовалось больше двух лет, чтобы достичь такого уровня А мог бы добиться этого гораздо быстрее, если бы вовремя попался нужный человек, хорошая команда, в которой я мог действительно раскрыться и научиться чему-то новому.

Вообще нормально, типа, когда ты чему-то научился хорошо, захотеть это передать дальше. Если вы опытный программист и хотите поделиться своими знаниями, то в практикуме для вас тоже есть место. С ним можно посотрудничать, можно быть ревьювером, наставником или даже стать автором нового курса на практикуме. Ссылки на все эти возможности в описании к этому эпизоду.

Привет, меня зовут Игорь Веренинов, я компании Emlid. Мы занимаемся разработкой высокоточного GPS. Мы придумали, как сделать его в 10 раз дешевле, чем у других и более классном использовании.

Вот я сейчас достаю телефон. И он прямо точно знает с точностью до метра, где я нахожусь. Обычно это называют GPS. И мне кажется, это такой вот идеальный пример технологии, который все пользуются, но почти никто не понимает, как она работает под капотом. Я хочу в этом разобраться, и начнем давай прямо с аббревиатуры. Типа, что значит GPS?

GPS – это Global Positioning System или глобальная система позиционирования. Мне кажется, оно очень точно отражает то, что там происходит. Это способ найти себя где угодно, найти свою координату, где бы ты ни был. Ну, конечно, если мы говорим про твой телефон, который ты достаёшь, то он будет полагаться не только на GPS, чтобы понять, где ты находишься, но, наверное, в целом мы воспринимаем вот это вот всё, типа, синенькая точечка на карте— это GPS. Какая-то штука, которая мне даёт знание о том, где я нахожусь. И мне очень понравилось то, что ты сказал про... вездесущность GPS, что это единственный global utility. Ну как бы да, вот у нас есть там свет, водопровод, глобальная коммуналка. Если так подумать, то это в принципе единственный вседоступный сервис бесплатный для любого человека на Земле. Я это услышал, я долго пытался вспомнить, а есть ли еще что-то такое, что абсолютно всем доступно бесплатно и предоставляет какую-то услугу любому жителю Земли. Вот я не придумал.

Про это все подробно поговорим, но начать я хочу прямо со второго слова global positioning. Positioning – это определение положения, как оно происходит.

Оно работает на определении времени прохождения сигнала. То есть есть много спутников, они летают вокруг Земли, они летают довольно далеко, там, по-моему, примерно в 20 тысячах километров от нас. Они излучают сигналы, которые мы можем принять. Внутри этого сигнала зашито время, в которое сигнал покинул спутник. Мы этот сигнал принимаем, узнаем, а когда он оттуда улетел. Поскольку он прилетает нам не мгновенно, а со скоростью света в той среде, через которую он проходит, то есть какая-то задержка. То есть, сколько он ехал от спутника к нам. Мы эту задержку меряем и знаем расстояние. 20 тысяч километров, допустим, от того спутника к нам. Окей, но если у нас есть один спутник всего, то можем его представить такой точечкой, к которой привязана ниточка определенной длины. И вот можно эту ниточку крутить как угодно, и получишь, по сути, поверхность сферы. То есть, ты знаешь, что ты находишься на каком-то расстоянии от спутника, но полезность этого такая, ну типа слабая. Я где-то на поверхности вот такой вот сферы радиусом 20 тысяч километров. Начинаем добавлять еще спутники. Вот. Говорим, окей, давайте возьмем не один, по которому мы знаем расстояние, а, например, возьмем второй. Взяли тоже такое же, как бы, узнали расстояние, привязали ниточку. У нас уже, как бы, две ниточки, которые мы вводим вместе. Две сферы. Если две сферы пересекаешь, получаешь окружность. Уже, в принципе, полезнее. Продолжаем добавлять спутники. Можем добавить третий. Добавляем третий и получаем…

Две точки, я так понимаю.

Две точки, да. Ну, а дальше, в принципе, одна из них будет где-то на Земле, а вторая будет…

Далеко в космосе.

По ту сторону, да. Далеко очень в космосе. Ну, в принципе, там уже можно догадаться, где Достаточно достоверно, можно предположить. То есть, в принципе, в такой примитивной модели достаточно трёх измерений времени до трёх спутников, мы это время конвертируем в расстояние, дальше геометрией определяем, где мы находимся.

Принцип, кажется, понятен. Если сложно представить в трёхмерном пространстве, можете представить, мне кажется, на плоскости. гвоздик, и вот как бы рисуешь кружочек, как циркулем. И два кружочка пересекаются всего в двух точках, а три кружочка пересекаются в одной гарантированно. Или вообще не пересекаются.

Да.

А, кстати, вот вопрос. Сейчас ты описал три спутника, да? Ну, хватило, чтобы определить, или четыре. Их столько и летает, или сколько?

Их летает очень много, я сейчас точную цифру не помню, но их там порядка 50, наверное. Хороший вопрос поднял на тему, там 3 или 4. Вопрос, который мы всегда задаем людям на собеседование. Сколько там спутников-то надо? Ну и когда человек говорит 3, дальше ты говоришь на самом деле 4, объясни почему. Потому что, собственно, вот определение длин ниточек или этих расстояний от спутников, оно полагается на измерение времени. То есть вот они прислали какое-то свое время, а нам нужно понять, типа, сколько времени прошло с того момента, как они это время там у себя засекли и нам отправили.

Потому что часы на спутниках у нас, они не супер синхронизированы. Типа, мои часы могут сильно съезжать, они не очень качественные, мои часы.

Да, да.

У нас про это есть отдельный эпизод, кстати, ссылка на него будет в описании.

Вы там очень интересно говорили, очень многие не в курсе вообще, как мир-то часы синхронизирует, поэтому да, слушайте обязательно, это потрясает воображение. Возвращаясь к вопросу, собственно, часов, что у нас в телефоне часы, чтобы померить такое время, они, ну, очень плохие. То есть, они по сравнению с тем, что там вот крутятся рубидиевые часы, которые на спутниках висят, и то, что у нас в телефоне, это как бы совершенно, ну, гужевую повозку с Феррари сравнивать. И мы не можем так хорошо померить, как могут померить они. Поэтому, помимо, как бы вот этих трех неизвестных координат, нам нужно еще определить ошибку своих часов. И тут нужен четвертый спутник. То есть, на самом деле, нам трех недостаточно, потому что мы, ну, я там в первый раз, когда объяснял, да, мы как бы пренебрегли тем, что у нас вообще-то часов хороших нет. А чтобы исправить эту ошибку часов, нам нужен еще один спутник, который позволит эту переменную убрать. Вот, сколько неизвестных, столько надо и уравнений. Вот, здесь добавляем еще одно и разрешаем время. Поэтому 4 спутника нужны для того, чтобы понять свою позицию и время. Ну и в принципе сейчас, конечно же, мы эту идею про триангуляцию используем, например, при позиционировании по сотовым вышкам. То есть зачастую телефон, он определяет позицию не от GPS, а он определяет от сотовых вышек. И тут, конечно же, абсолютно прямая аналогия. То есть ты можешь иметь радиопередатчики в космосе и дальше измерять, сколько времени до тебя доходил сигнал. А можешь просто померить на самом деле, сколько времени от сотовой станции до тебя долетели байтики твоего YouTube-видео, и понять сколько, примерно какое расстояние до базовой станции. А даже иногда используют не измерение времени,

а скорее измерение качества сигнала, мне кажется, мощности сигнала.

Да, да, качество сигнала, то есть просто насколько сильный сигнал, то есть ну как мы можем понять, насколько далеко от нас человек, потому насколько его там кто-нибудь в лесу кричит, ну и ты можешь в принципе прикинуть, насколько далеко человек от тебя, вот. А теперь ты берешь там трех человек вокруг себя, таких ставишь, они тебе что-то кричат, ты понимаешь, кто ближе, кто дальше. И сотовые телефоны, они знают просто позиции этих вышек, потому что есть база данных, куда они могут залезть, посмотреть, где вышки находятся, посмотреть силу сигнала, ну и как-то прикинуть свое местоположение. Такое же делается с Wi-Fi, ну дальше это же делается и с Bluetooth. Например, про Wi-Fi у Google есть специальный API, куда ты можешь отправить мак-адреса, то есть физические адреса роутеров, которые стоят вокруг тебя. Рассканировать все сети. Он тебе показывает какие-то точки доступа, которые вокруг тебя находятся. Например, там находятся, не знаю, 10 или 15. Очень часто их будет много. Ты можешь взять оттуда информацию про эти точки доступа. Например, физические адреса этих роутеров. специальный Google API. Вот. И они тебя пришлют, где ты находишься.

Нифига себе.

Например, это используется... Всякие вымогатели могут понимать, где ты находишься, если какой-то софт тебя на комп ставят. У тебя даже в компе GPS-а нет. Но там, в основном на винде.

Но этот софт может посмотреть, какие есть Wi-Fi-точки.

отправить это все на сервер и очень хорошо знать, где ты находишься. То есть это такой privacy security риск, который вообще как бы ты о нем даже не подумаешь.

И я бы никогда не подумал, что через Wi-Fi-точки можно определить, где я нахожусь. Хотя если включить голову, ну логично, как бы их видит много людей, и у них есть в телефоне GPS, и поэтому они и отправляют информацию Google, и Google, собрав все это, может как бы построить карту.

Да. Раньше еще был... Я помню, у меня был один из первых iPod Touch'ей, в нем не было GPS'а, но он мог тебя определять на карте. Это, собственно, позиционирование по Wi-Fi. Удивительная штука.

Обалдеть, это так красиво, в смысле такие какие-то базовые геометрические штуки, и вдруг оказывается, что мы ими каждый день пользуемся, каждый раз, когда типа включаем телефон или там типа карту в нем открываем. Окей, теперь я хочу немножечко про такое практическое применение GPS. Я уверен, все заказывали такси с помощью GPS, свою точку на карте определяли с помощью телефона. Где еще применяется определенное местоположение, кроме таких популярных мобильных приложений?

Мне кажется, проще сказать, дело не используется. Ну вот, хорошо, самые наши базовые примеры— это там навигация по картам, это такси, это еда. Если мы идем дальше, есть какая-нибудь телематика, это когда мы отслеживаем, допустим, грузовики, там Платон, например, тот же, да, сколько проехал какой-нибудь водитель, по какому участку трассы, с какой скоростью двигался, то есть там контроль перемещения. В коммерческом транспорте практически в любом сейчас будет стоять GPS-приемник, потом Коммерческая авиация вся, беспилотники никуда не полетят без GPS, отслеживание контейнеров ценных грузов, сельхозка. Ну про сельхозку мы вообще поговорим еще. Это огромный рынок для GPS. Вся морская навигация, да. Ну естественно, типа военка, очень много военки. Куда лететь? Не знаю, там беспилотник, ракета, позиционирование всего это тоже большая часть. Ну и в принципе эти системы разрабатывались-то в первую очередь из военных соображений. Он начался с системы варан для того, чтобы подводные лодки могли определять, где собственно они всплыли. Там холодная война. Вот это были первые потребители, которых в принципе волновала эта система. Дальше эта система эволюционировала, ну и только со временем. Она расцелована в гражданской сфере, и потом все увидели ее ценность. Ну, время, естественно, да, то, что уже обсуждали, что очень большая часть этого— это время. Да, наверное, это основные места, где используется.

Окей.

Вот придумали для военки, для определения того, где подводку сплыла, как бы технологию, потом ее развили военные. Как она перешла в гражданское применение? Там есть какая-то история? Потому что я что-то слышал про Air Korea.

Да.

что я смог прочитать, найти то, что Boeing Korean Air залетает случайно в воздушное пространство Советского Союза, его принимают за самолет-шпион и сбивают. И после этого Рональд Рейган говорит, окей, чуваки, давайте у нас скоро будет технология или уже есть технология для определения точного местоположения, давайте дадим ее авиакомпаниям. И типа вот с этого началось гражданское применение, чтобы больше такого никогда не повторилось.

Очень долго точность GPS загрубляли, была такая технология ограниченной доступности. Мы говорим про 70-80-е годы, то есть из военных соображений доступ к этой системе ограничивался, у нее была очень загрубленная точность, что в общем ограничивало применение системы гражданскими. И считается, что политической причиной для того, чтобы отключить вот это вот загрубление точности, то система всегда могла работать точнее, просто ее вот искусственно там добавляли ошибку. Стала история, когда сбили корейский Boeing. В общем, его сбивают, ну а дальше те, кто расследовали, они начинают говорить о том, что у них там засбоил GPS, они вообще не понимали, где они находились. Сказали, что причиной этого стало то, что была там низкая точность навигации, и это запустило политический процесс для того, чтобы выключить эту систему. И когда ее выключили, начала расти большая гражданская инфраструктура, и там первая компания, которая стала иметь капитализацию миллиард долларов на GPS, стал Garmin. Все мы знаем Garmin по часам, еще там всяким по навигаторам, с которыми еще деды ходили в лес, вот по таким вот, типа на батарейках. По сути, когда открылись гражданские применения, то вот Гармин смог стать единорогом на этой истории.

Ты, кстати, упоминал, что это такая общая коммуналка международная, типа что весь мир пользуется. Этот международный проект типа МКС, или это американская военщина как придумала, так и продолжает поддерживать?

Ну, на практике получается, что все страны вкладываются, хотя нельзя сказать, что это какой-то прям единый проект. То есть просто много стран, которые запустили свои собственные спутниковые системы. Американцы запустили GPS, Европа совместно строит систему Galileo, Россия строит ГЛОНАСС, Китай – Beidou, Япония – QZSS, а Индия – NAVIC. В принципе, если у меня есть какое-то клиентское устройство, то есть у меня есть мобильный телефон, я буду использовать все эти спутники совместно. Причем они даже немножко на разных технологиях работают, некоторые более совместимые, некоторые менее совместимые. Просто в них закладываются немножко разные требования изначально при проектировании. То есть, когда разрабатывали ГЛОНАСС, например, думали о том, как сделать его более помехозащищенным, думали как сделать так, чтобы он работал в районах Крайнего Севера, где ты можешь не увидеть почти спутниковый GPS на данный момент времени. Там в Японии есть система, в которой так устроена орбита, чтобы ты лучше видел спутники среди небоскребов в мегаполисах. Есть какие-то вот такие особенности, которые закладывались при дизайне, но в целом, опять же, с точки зрения потребителя, ну, в общем, системы примерно эквивалентны. Действительно, ГЛОНАСС, потому что в нем используются... в нем все спутники вещают на чуть-чуть разных частотах. Тогда, когда в GPS они вещают на одной частоте, просто они передают разный код, по которому ты можешь отличить какой ты сигнал сейчас видишь. а ГЛОНАСС. Тогда, когда это делали, насколько я понимаю, идея была в том, что, ну, это схема, при которой тебя будет сложнее заглушить, потому что чем шире твой сигнал распределен, тем больше нужно вкачать энергии, чтобы его поглушить, потому что если у тебя очень узкий сигнал, то энергетические затраты тому, кто будет глушить, меньше. В принципе, это преимущество, я так понимаю, что оно нереализуемо. всё равно можно заглушить.

Глушение GPS, мне кажется, мы отдельно прямо про это поговорим.

Поговорим, хорошо, но в целом мы их можем все вместе взять и определить свою позицию лучше, чем если мы бы её определяли только используя одну спутниковую группировку. То есть мы, как конечные клиенты, мы от этого, от этой конкуренции в космосе, мы получаем какое-то преимущество, вот. Но нельзя сказать, что она, что это вот такой единый проект, как МКС, который все совместно вложили.

Скорее, каждый, типа, пытается сделать себе крутую, а мы пользуемся всем сразу.

Да, да.

Удивительно вообще. Зачем страны делают свои системы, когда есть бесплатный GPS американский?

Ну, это вопрос национальной безопасности, конечно. Это такая ключевая базовая технология для общества, что если мы ее лишимся в какой-то момент времени, это может привести к полному коллапсу. И государством, которые потенциально могут столкнуться с тем, что они будут с кем-то враждовать, ну, это почти все крупные государства, они хотят иметь эту технологию у себя под своим контролем, ну, просто чтобы на них нельзя было давить, типа, мы вам сейчас GPS всем подключаем.

Есть такая возможность, да? Американцы могут выключить GPS определенным людям или в определенных местах? Как это работает вообще?

Ну, определенным людям это невозможно, потому что сигналы распространяются в атмосферу, и каждый волен их принимать. То есть там нет такого, что я сейчас к вам подключусь, и можно не разрешить кому-то подключиться. То есть это не Wi-Fi. Это скорее как радиостанция, которая просто говорит, ну и все могут свой радиоприемник настроить. Но считается, что есть возможность выключать покрытие регионально, и насколько я понимаю, это не то чтобы где-то задокументировано и описано, то есть это скорее предположение людей о том, что ну наверняка так можно сделать. У этого есть проблема от того, что если ты выключаешь передатчик сигнала, то ты довольно-таки большую зону вырубаешь, то есть там Селективно отключить покрытие, допустим, там, для одного небольшого города со спутников, скорее всего, нельзя. С тем, как мы сейчас понимаем те технологии, которые там есть. То есть нужно отрубать, там, континентальное какое-нибудь покрытие, да, наверняка можно отключить. Ну, то есть, пока спутник здесь пролетает, ты просто на нем ничего не излучаешь, например. Либо можно выключить гражданский сигнал и оставить только военный. Потому что там есть еще немножко разные сигналы, которые с спутника передаются. Есть те, которые мы все слушаем, а есть, например, закодированные, которые могут принимать только специальные военные приемники. Отключить гражданским, но не отключить военным, из соображения общей логики, наверняка они это могут сделать. Потому что система закладывалась как в подвоенное время.

Сколько это все стоит? Создание и поддержка такой системы.

отдельная строка бюджета. Ну, то есть, там, запуски спутников, подключение системы, наверное, какие-то миллиарды долларов, я думаю. Ну, такая грубая прикидка. Было бы, на самом деле, интересно пойти посмотреть, сколько реально они на это тратят, на обслуживание всего.

Я бы пытался найти про GPS. Все, что я нашел, это то, что, типа, создание, там, около 12 миллиардов долларов, а поддержка, типа, миллион долларов в день. И, честно говоря, мне показалось, что это довольно дешево. Всего за лимон, типа, ты получаешь такую офигенную технологию. Ну, типа, 300 миллионов в год. Ну

да, в масштабах страны, в масштабах планеты это вообще фигня.

А теперь минутка рекламы. Вы уже, наверное, запомнили, что у нашего подкаста есть бонусные эпизоды, запуск плюс-плюс, на которые можно подписаться в Apple подкастах или в Телеграме. Но еще эти же эпизоды можно найти в бонусной подписке студии Либо-Либо. Там вы получите доступ не только к дополнительным эпизодам нашего подкаста, но и ко всем другим подкастам студии Либо-Либо. Ну и главное, там есть специальный подкаст «Студия», где ребята делятся жизнью студии либо-либо. Всё это доступно в Apple подкастах и в Телеграме по подписке. Ссылки в описании. Какой момент это появилось в телефонах? Потому что я вот хорошо помню тот момент, когда были вот эти гарминские как раз такие устройства, давай их назовем, да, в которые ты вставляешь батарейки, загружаешь карту с компьютера или там прямо с завода типа загруженная, и идешь в тайгу условно.

Да.

А сейчас это типа в каждом телефоне. Когда я гуглил, я нашел, что первый iPhone с GPS-ом это 3GS, например.

Да, похоже на правду.

Интересно, там типа чипы научились маленькие делать или в чем там прикол? Что заенеблило появление этой технологии? Или процессоры стали достаточно мощными?

Вообще задача сделать маленький и малопотребляющий приемник актуальна в принципе до сих пор. То есть до сих пор потребление GPS-приемника внутри какой-нибудь электроники— это довольно-таки чувствительная часть бюджета на батарейку. И наверняка в тот момент это тоже был очень определяющий фактор. Я там точно не помню, что конкретно подтолкнуло это к мобильникам, но сейчас могу про это рассказать, вообще безумную историю про одну технологию, которая меня совершенно потрясла к вопросу GPS-а и энергопотребления. В принципе, есть такая задача в индустрии— отслеживать перемещение чего-либо. Ну, ты там груз отправляешь или грузовики, и бывает такое, что ты хочешь, чтобы это питалось от батарейки очень долго. Ну, например, год, чтобы тебе передавала там, ну вот, собственно, GPS-трекер с симкой. Симку вставил, да, и он тебе какой-то там на веб-страничке показывает, где что-то находится. И там идет борьба за то, чтобы батарейки проработать максимальное количество месяцев. Так. Недавно появилась такая технология, когда это устройство просыпается, оно делает спутниковые измерения, то есть оно как-то быстро собирает информацию о том, какие сигналы оно получило, и через LTE, через 4G, отправляет это на сервер. И дальше уже сервер, используя так называемые сырые измерения, посчитает позицию. И вот оказывается, что это выгоднее с точки зрения энергетики, чем посчитать это на месте и отправить к координату.

Охренеть!

То есть, не знаю, для меня это просто какое-то полное безумие, что мне кажется, ну вот приемник, вот ты принял сигнал, посчитай координату, координату можно записать в одну строчку, и ты быстро передашь эту строчку. Нет, оказывается, что выгоднее ничего не считать на месте, а просто вот взять там какой-то сырой сигнал, упаковать его, включить у себя LTE-радио, заслать это на сервер, и таким образом батарейка живет дольше. Причем там существенно, то есть там в пару раз. Ну, в общем, такой мир.

Да, я думаю, что, типа, не технологию это может показаться странным, но реально это удивительно. Это такое ощущение, что, типа, левую руку проще читать правой рукой.

Да-да-да.

Не очевидно. Окей, ты начал говорить о том, что когда мы определяем координаты в телефоне, это не обязательно GPS, это может быть еще и Wi-Fi. А, можно еще по сотовой сети.

По сотовой, да.

И они используются независимо, или они как-то комбинируются все вместе в телефоне?

Они будут, конечно же, комбинироваться, в зависимости от того, какой у тебя сценарий. Ну и там дальше операционка очень умная и будет пытаться понять, а что сейчас делать, какой вариант самый энергоэффективный, тебе сейчас нужна высокая точность или тебе сейчас нужно батарейку экономить и понять, где ты примерно находишься. Будем мы вообще включать GPS-ный поиск или не будем его включать, а просто поймем по сотовой связи. Это все делается в угоду компромисса точности энергоэффективности. И так будут мешаться все эти источники.

Производители телефона выбирают, какую из систем навигации себе поставить в телефон. И они вообще стоят перед таким выбором?

Сейчас, по сути, такого выбора уже нет. Все ставят все. Сейчас GPS-приемники, они интегрированы сразу в SOC. SOC— это такая система на кристалле. Когда делается смартфон, он делается на таком типа супер чипе, в котором внутри будет сделан не только процессор, но туда сразу будет интегрирован сотовый модем, туда сразу будет интегрирован GPS. Много чего эффективно сразу сделать там, по сути, на одной микросхеме. Сейчас, если мы посмотрим на чипы, которые там дает Qualcomm, который самый большой производитель чипсетов для мобильников, то там будет сразу все. Каких-то таких вот типа многочиповые истории, хайэндовые (high-end), это... не то, что появится там в телефоне или в планшете. Там это все будет максимально интегрировано, причем это даже будет не отдельный чип а-ля GPS-приемник, а это будет прямо сразу интегрировано в основной процессор. Это еще делается не просто потому, что им там реально очень надо использовать все, а потому что многие страны регуляторно обязуют производителей, если есть спутниковая навигация, то там обязательно должна быть наша. Или вы не можете продавать на нашем рынке. Поэтому глобальные производители телефонов, они не хотят вообще с этим париться, они хотят иметь все. Потому что они хотят столкнуться с тем, что им не дадут ввести какой-нибудь телефон из-за того, что он не поддерживает или ГЛОНАСС.

То есть это не только еще для нашего удобства, но и для того, чтобы просто регуляторно этот телефон позволили продавать.

Да. Вообще, мы так часто говорим там GPS-GPS, называем это GPS-приемник. Вообще, сейчас есть термин GNSS, или там по-русски говорят GNSS. Это имеется ввиду, когда говорим обо всём, то есть всей системы навигации. Но поскольку как-то GPS был первым и он прижился, как Xerox, мы говорим там GPS-приёмник, хотя на самом деле это, скорее всего, GPS, ГЛОНАСС, BeiDou, QZSS, NavIC. Просто так никто не говорит.

А GNSS как расшифровывается? Global Navigation, наверное?

Да-да-да, Global Navigation System. А, да. Глобальная навигационная спутниковая система.

Окей.

На секундочку, у меня прям сердце дрогнуло. А как же оно расшифровывается? В принципе, если не заходить сейчас на территорию большого количества частот, то есть вообще с одного спутника, и мы в телефонах в гражданском сегменте используем так называемые сигналы L1, или первые частоты, а вообще они там еще есть другие. Вот их телефоны и часы, какие-то трекеры, они только начинают учиться принимать, пользоваться с одного спутника, а не одним. То есть вот тут сейчас идет выбор у производителей, хотят они вот этот двухчастотный GPS или нет, который недавно появился в Apple Watch Ultra, например. В чём прикол иметь больше, чем одну частоту? В том, что когда сигнал идёт от спутника к нам, он идёт не через вакуум, а он идёт через разные слои атмосферы. И там на самом деле скорость света будет разная, ну скорость распространения сигнала. Всегда мы говорим о том, что вот так легко, нужно просто взять время, взять скорость света, и мы получим расстояние. На самом деле, когда сигнал распространяется, у него скорость будет меняться. И одна из преимуществ спойлерных двухчастот в том, что когда у тебя из одной точки идут два сигнала на разной частоте, то в определенных, в ионосфере, там будет разная задержка в зависимости от частоты. И это соотношение известно, и ты можешь некоторые ошибки убрать. нифига себе ну кроме того это еще проставляет некоторую избыточность сигнала то есть там ну есть еще разные трюки обработки сигнала как можно использовать потом вот есть некоторая избыточность данных то есть у тебя не один сигнал прилетает а оттуда же прилетел еще другой ты по нему тоже можешь померить ты по нему тоже можешь получить а какое расстояние можешь их сравнить, вот. Дальше, ты знаешь, можно достать между ними соотношения, и в том числе это позволяет решать задачи высокоточенной навигации значительно быстрее, чем решать их, используя только одну частоту.

Почему L2 нет в телефонах? Ты сказал, что они только начинают появляться, и вот там в Apple Watch Ultra только супердорогом они есть. Почему?

Потому что это вопрос, ну, во-первых, энергетического бюджета, то есть сколько ты готов потратить батарейки у человека, что ты ему за это дашь. И если мне, например, производитель смартфона скажет, слушай, как бы будет работа на пару часов поменьше, но зато у тебя точность будет вместо, там, трех с половиной метров будет три. Мне с точки зрения заказа Яндекс.Еды, ну, как бы, мне вообще пофигу. А на дополненные 2 часа жизни батарейки мне не пофигу. В принципе, видно, где это появляется, то есть где люди готовы сделать вот этот вот трейд-офф. Появляется в часах. Почему в часах? Потому что это бег. Бег— это отслеживание статистики. Если у тебя плохо работает GPS, просто плохо будешь понимать, сколько ты бежал, с каким темпом ты бежал. А для людей, которые бегают, я уверен, что многие кто-то слушают «бегают», вот, им наверняка очень не нравится, когда у них там тик-тик-тик. Десятипроцентная ошибка в том, сколько они пробежали, потому что совершенно разный результат спортивный. Поэтому это появляется в каких-то спортивных гаджетах. Это одно важное направление, где появляются две частоты. Еще две частоты появляются для автомобильной навигации, где преимущество в том, что ты будешь понимать, в какой ты полосе едешь. То есть есть даже такой термин, которым оперируют, это lane level accuracy, точность попадания в полосу. понимаешь, где твой навигатор, а в какой полосе ты едешь. Потому что в связи от этого тебе могут быть какие-то разные рекомендации, как тебе эффективнее повернуть, или тебя можно за разное время предупредить, или понять, на какой ты развязке. Например, если это развязка, то вот навигатор довольно часто может запутаться, по какой части развязки ты едешь. Там тоже помогает повышение точности за счет использования полных сигналов. И появление сигнала L5, сигнал так устроен, что чтобы его отслеживать, нужно тратить меньше энергии. Ну и он сейчас сам по себе мощнее, то есть его там легче отслеживать в сложных условиях, и поэтому появляется, иногда это упрощенно называют L1, L2, но фактически это L1, L5 устройство, потому что просто немножко неинтуитивно, типа первая и пятая частота, вот на чем мы будем работать. Ну и первая, вторая как-то понятней.

Очень круто, слушай, я думал, что GPS такая штука, которую типа придумали в 70-х, и она так и работает, а оказывается, что там типа новые сигналы, новые мощности.

Там много всего интересного.

Нужен ли интернет для работы GPS?

Для GPS интернет не нужен, но можно получать всякие плюшки, если интернет есть. Например, в телефонах есть технология A-GPS, которая позволяет быстрее определить свою позицию и сменить энергозатрат. Как это работает? Вообще, когда мы решаем, рассчитываем расстояние до себя, пересекаем сферы, находим свою точку, нам вообще еще нужно знать, а как там эти спутники движутся, где они сами находятся, параметры их орбит, или это еще называется эфемериды. Эти данные, они тоже распространяются со спутников как радиопередача, то есть они непрерывно шлют вот эту вот информацию о том, где они находятся, по каким орбитам они летят. И еще некоторый набор информации, который тебе позволяет посчитать свою позицию. Получение этой информации, оно может занимать там до 10 минут, если у тебя вообще никогда не было никакой информации.

То есть надо эту раду передачу дослушать до конца, чтобы получить.

Да, и тебе нужно вот это все прослушать, потому что поток данных очень маленький, сигнал достаточно слабый, когда он прилетает, и ты не можешь в него очень много данных засунуть. То есть ты туда по крупицам выдергиваешь эти параметры орбит, и тебе их нужно полностью получить, прежде чем ты посчитаешь свою позицию. Если они у тебя там были получены еще вчера, допустим, ты можешь как-то предположить, окей, наверное, вот за день они там, примерно там должны были оказаться, я свое сейчас время прикинул, и я еще ими могу воспользоваться сколько-то. И чем дальше отодвигается тот момент, когда ты их получал от сегодняшнего дня, тем сложнее тебе становится посчитать свою позицию, тем менее точно она будет. Ну и, в принципе, там нормальное оперирование приемника такое, что он пытается это в фоне как-то обновлять. Пока ты там ходишь, определяешь, где ты, где рыбные места, он Это все докачает, но уже отдавая тебе позицию. И сохранит у себя в памяти для следующего запуска. И, конечно, ну ты не хочешь, чтобы твои клиенты, когда они ждут свой такси, должны были 10 минут стоять и ждать, пока у них там приемник все примет, если они там с новым телефоном или перезагружали его. И появилась технология GPS, когда эти параметры орбит просто тебе через интернет прилетают. И тебе уже не нужно думать о том, чтобы получать их после этих отспутников. Потому что эти параметры, они тоже как бы изначально-то на спутники откуда-то берутся. Это не то, что вот он их там сам из себя получил. Есть наземный сегмент, который непрерывно отслеживает. Это такие станции слежения. Они равномерно распределены по Земле. И они непрерывно принимают сигналы от спутников, определяют параметры орбит, определяют, если там есть ошибки часов и так далее. в вычислительный центр. И есть отдельный способ залить какую-то информацию на спутники, которые они потом распространяют своим клиентам.

А тут ты прямо без посредника напрямую.

А тут, по сути, да, ты это вот всё определил, но только из дата-центра оно будет залито не на спутник, и дальше он будет это 10 минут тебе передавать, потому что очень узкий канал, а он просто через интернет тебе закинет эти данные сразу. Это называется правильно альманак.

Альманах, Эфемерид, да-да-да-да-да. Хорошо. Когда я заказываю такси, оно почти всегда приезжает ко мне, ну, прямо ко мне. Но иногда не совсем. И у меня тут вопрос, какая средняя точность у GPS?

Это очень сильно зависит от условий. Сейчас современный приемник, если ты стоишь с хорошей антенной в открытом поле, то ты, скорее всего, будешь получать по среднеквадратическому отклонению где-то около двух метров, два с половиной метра обычно. Стандартная такая характеристика для вот хорошего приемника. Есть регионы, в которых есть дополнительные сигналы, которые способствуют повышению точности, и тогда ты можешь получать лучше, чем метр или около метра. Если мы перемещаемся в городскую застройку, то в чем проблема вообще там навигации в городе? Там есть два фактора, которые очень сильно ухудшают точность. Первый фактор то, что просто может не быть видимости до спутника. Как бы вот стоишь в узкой улице и видно только такой маленький кусочек неба наверху, там от 11 часов до часа дня. И вот туда сколько-то спутников влезет, они будут плохо распределены по небу, то есть геометрически они будут очень неудобны для пересечения вот этих вот сфер.

Слишком близко друг к другу.

Слишком близко друг к другу, или представьте, три в одну точку склеиваем, всё, мы не можем посчитать свою позицию. Чем ближе они друг к другу находятся, те спутники, которые мы наблюдаем, тем сложнее посчитать точную позицию. Чем лучше они распределены, например, в открытое поле, вышли, там вот со всех сторон у нас спутники на нас светят, и мы можем лучше определить своё положение. Это один фактор. Есть вторая часть— это переотражение сигнала. То есть, когда спутник не видно, это не значит, что нет до него прямого пути, по которому ты его видишь, но его сигнал может отразиться, например, от здания, и приемник его примет.

Оу, шит, и расстояние уже будет не 20 километров и сколько-то метров, а 20 километров и сколько-то метров плюс еще 15 метров отражения.

Да, и в городе такого будет происходить прямо очень много, и дальше это такая вот битва между городом и приемником, в которой приемник пытается всякими разными способами обработки сигнала отличать такие переотраженные сигналы от прямых сигналов, ну как бы а город будет пытаться закидывать совершенно разного типа отражения, потому что не может быть от земли отразился сигнал, там от стенки, особенно от железных объектов, от машин, то есть это Это очень вообще жесткие условия для навигации, которая пытается измерить время прохождения сигнала. Потому что если он отразился, то ты уже не можешь использовать напрямую это измерение, он не шел к тебе по прямой. И особенно если приемник получает много разных переотражений, то тут ему вообще тяжело становится, потому что вообще они все не согласуются друг с другом, не понимаешь вообще, что творится.

Обалдеть.

Есть даже такой проект, мне кажется, кто-то делал а-ля Uber либо... Uber делал, да. Uber, то ли Facebook, когда они говорят, окей, у нас же есть вообще-то 3D-модели городов.

Да-да-да, для Нью-Йорка они что-то такое делали.

А давайте мы возьмём и будем моделировать, а как вообще вот для каждой точки в пространстве, хотя в каждый момент времени будут переотражаться сигналы, и будем всё это компенсировать.

Потому что мы ещё спутники знаем, где они летают, короче.

Да-да, где спутники, где ты, мы всё знаем, мы сейчас попробуем эти ошибки убрать. Ну это, конечно, ещё полная дичь. Но они говорят, что им удается там хороших результатов достигать. Но, кстати, это то, где наличие множественных сигналов упрощает ситуацию большего количества частот, тоже упрощает ситуацию. То есть тебе становится проще отделять настоящий сигнал от переотраженных. К вопросу про точность, да, ну что тут ты можешь получать какие-нибудь отлеты из своей позиции на другую сторону улицы, на 20 метров, на 50 метров, ты можешь оказаться где-то вообще не там. Вот, ну и в городах будет использоваться вот это вот, а давайте еще сотовые данные, а давайте еще Wi-Fi, а давайте будем пытаться как-то бороться с этими переотражениями. В конечном итоге сейчас современные, ну, телефоны довольно хорошо определяют позицию. То есть я помню, как это было раньше, конечно, сейчас это уже сильно круче. В кармане должно лежать и работать. То, что у меня там сигнал 20 тысяч километров с космоса летит, и он вообще там ниже теплового фона, да мне вообще все равно. Мой заказ должен приехать мне вот сюда. И курьер не должен перепутать, где я нахожусь. И в телефоне еще очень мало места для интеграции антенны. Все очень сжато. И качество той антенны, которую мы получаем в телефоне, оно не такое, как могло быть у некоторой идеальной антенны, которая очень хорошо может принять все сигналы. То есть мы ослабляем тем, что мы располагаем телефон абы как? Сигнал очень слабый. Антенны далеки от того, какая могла быть идеальная антенна, потому что ограничения по размеру. И вот со всем этим телефон борется и сейчас может дать нам очень хорошую позицию. Мне кажется, это практически чудо.

И еще одна минутка рекламы. Если вы слушаете наш подкаст, то вы наверняка помните эпизоды с Кирой Кузьменко. Кира офигенная HR, она очень хорошо разбирается в том, как нанимать и быть нанятым в IT. У нее есть собственный подкаст в студии Либо-Либо, он называется Собес, и у них недавно начался второй сезон. В одном из эпизодов они разбираются в том, ChatGPT для того, чтобы лучше найти классную работу. Ссылка на него в описании к этому эпизоду. Go слушать. А какая вообще теоретическая максимальная точность GPS?

В принципе, с GPS можно достигать точности на уровне миллиметров.

Тут я понимаю, что никакие хаки в телефоне с вычислительной магией и всякими 3D-моделями тут не помогут. Тут нужно, мне кажется, какое-то специальное оборудование. Расскажи, что это такое, что это за оборудование и что это за технологии.

Для того, чтобы достигать точности на уровне сантиметров или в некоторых случаях даже миллиметров, есть технология RTK. RTK переводится... переводится расшифровывается как Real-Time Kinematics, или кинематика реального времени, что в общем вообще особо ничего не говорит про то, что, собственно говоря, это технология. Есть другой термин, он сейчас менее распространенный, но изначально эти технологии вообще не попадают в так называемый D-GPS, либо дифференциальный GPS. Это немножко лучше. А как так можно вот взять и из GPS вдруг получить один сантиметр тогда, когда, казалось бы, современный смартфон при всей своей вычислительной мощности и трюках обработки все равно дает нам точность в пару метров. Что делает технология РТК? Как она может вообще повысить точность? Основной трюк, который там используется, это то, что у нас вместо одного приемника используется два. Один из них в большинстве случаев зафиксирован и неподвижно стоит, а второй двигается и, в общем, работает как обычный GPS, с которым мы привыкли. Эти приемники не должны находиться слишком далеко друг от друга, сейчас я объясню почему, и между ними должен быть непрерывный поток данных. Как мы говорили, когда сигнал проходит от спутника к нам, то он проходит через разные слои атмосферы и там типа где-то замедляется, где-то ускоряется, что-то там, что-то облетает, проходит через облака. И в конечном итоге его реальная скорость прохождения через разные эти слои, она разная. Если мы возьмем два приемника и поставим их рядом, ну что такое рядом здесь? Это, например, на расстоянии до 20 километров. Можно больше, но вот такое. Обычно говорят про 20 километров. И если нарисовать такую картинку, что стоят два приемника на земле на расстоянии, допустим, 20 километров, а до спутника 20 тысяч наверх, то вот эти вот линии, которые мы проведем наверх, они как бы практически сольются в одну. Потому что, ну, расстояние пренебрежимо малого между этими двумя приёмниками и спутником.

Я так понимаю, они сольются в одно, в атмосфере.

Да.

Будут через одни и те же искривления атмосферы проходить.

Да, да. То есть в атмосфере они, по сути, проходят практически один и тот же путь. Чуть-чуть разный. Но он... достаточно одинаковый для того, чтобы мы могли просто, вычитая один сигнал из другого, все эти компоненты ошибок убрать. То есть тут включается такая магия, что вот, ну, представь, ты это все записал как отдельные компоненты, да, там задержка, допустим, какая-нибудь там, и она сферная задержка. Вот мы расписываем полную, полную дистанцию. И в неё будет входить разные времена прохождения разных кусочков и время прохождения там. И мы, когда такое уравнение напишем для одного приёмника, а потом для второго, и дальше мы одно из другого вычтем, то у нас какие-то компоненты, они просто сократятся. Потому что они одинаковые. Мы их принимаем одинаковыми, скажем так. Потому что путь примерно один и тот же. Это вот первый трюк, который используется. То есть мы предполагаем, что ошибки для этих двух приёмников примерно одни и те же.

Особенности атмосферы. Так, окей, круто.

Да. И тут вступает необходимость непрерывной связи. Потому что для того, чтобы вычитать из одного другое, нам нужно всегда на приемнике подвижном иметь показания нестатичного.

Сейчас, погоди. Это что, означает, что атмосфера меняется, что ли? Потому что если бы атмосфера была одинаковой всегда, то тебе не нужно было бы постоянно получать эти изменения. Один раз получил – и всё.

Она меняется, она неоднородна, разные слои ведут себя по-разному. И вообще такой святой грааль в развитии GPS, что все пытаются сделать? Пытаются сделать очень крутую модель для всей Земли, всех слоев атмосферы, так, чтобы мы могли для каждого сигнала просчитать, а какие там у него должны были быть ошибки. То есть не пытаться вычитать из одного приемника другой, а сказать, окей, у нас куча наблюдательных станций, мы сейчас возьмем, построим такую модель, знаешь, такой как тортик, который мы обернули землю, и вот мы там каждый бисквит знаем, какой он точно, в каком месте, какой толщины. И вот мы как бы все его параметры можем смоделировать. И это очень сложная задача. И, ну, в принципе, сейчас люди подходят к ее решению. То есть она решается до какой-то степени, но все еще не так же хорошо может работать, как РТК, про который вот мы говорим с двумя приемниками. То есть, здесь мы не используем никакого знания о том, какой там подробной модели. Мы скорее говорим, окей, для двух приемников ошибки вот эти вот компоненты ошибок примерно одинаковые, давайте их просто вычитаем друг от друга. И тут нужно пересылать все время от одного к другому. Вообще у нас такая терминология, это приемник, который неподвижно называется базой, базовой станцией, а тот, что двигается, называется ровером, как ровер на Марсе. И все говорят, база ровер, база ровер, база ровер. Если будете когда-нибудь с геодезистами общаться, они такие, еще с ровером пойду. Это значит про то, как можно некоторые ошибки убрать. Есть еще очень важная концепция. Эта концепция называется ambiguity resolution или разрешение целочисленной неоднозначности. Сейчас расскажу про нее. Когда мы принимаем сигнал от спутника на приемнике, то у него есть две составляющие. Кодовая составляющая и фазовая. В кодовой передается, там закодировано время, по сути. Там закодировано время, когда сигнал со спутника улетел. Из этого можно потом посчитать расстояние. А еще есть, как у любого радиосигнала, есть фаза. Можно себе представить такую синусоиду, которая вот от спутника идет к приемнику. Такая как, не знаю... Вермишеллина, идет с синуслоида к приемнику, длина волны, частота вообще на которой работают спутники, она около полутора гигагерц. Они там чуть-чуть разные в зависимости от того, это GPS или GLONASS, но GPS работает или один 1575 мегагерц. И длина одной волны при такой частоте Около 20 сантиметров. То есть она меняется, проходит полный круг за 20 сантиметров. Соответственно, можно нарисовать, представьте себе, такую синусоиду, которая от спутника к приемнику, и приемник может померять фазу принятого сигнала очень точно, с точностью до миллиметра. То есть с точностью до миллиметра мы можем сказать величину от 0 до 20 сантиметров. Просто нам приемник говорит, например, 5 сантиметров сейчас. Он не может нам сказать, на каком отрезке мы находимся. Он может нам сказать только, ты сейчас в каком-то из отрезков Вермишелины, но где ты находишься внутри цикла. Он не может сказать, какое это из циклов. А циклов очень много. 20 тысяч километров, 20 тысяч сантиметровых циклов. И у нас есть вот это вот понимание с миллиметровой точностью для каждого из спутников, а где мы находимся. Внутри одного из циклов, но мы не знаем в каком. Это фазовое измерение. Кодовое измерение, оно нам дает, собственно, время прохождения сигнала. То есть мы с точностью 5-10 метров мы в принципе знаем расстояние до спутника. И это сокращает количество вот этих вот циклов, в которых мы можем находиться. То есть нам не нужно из всех выбирать, нам нужно просто взять отрезок 10 метров, там, побить его на кусочки по 20 сантиметров. И у нас есть две величины, да? Ты примерно вот здесь, а внутри ты находишься там на такой-то позиции. Можно представить себе, типа, у тебя кафельный пол, и тебе говорят, вот, ты находишься в одной из десяти плиток, типа, в 3 сантиметрах от края. И ты спрашиваешь, так а где?

Определи, какая точно политика.

Да, ну определи свою точную позицию. И дальше у тебя такая очень крутая вычислительная задача, в которой есть канонические алгоритмы, как ее решать. То есть как искать вот в этом вот пространстве возможностей, как искать точное решение. Это решение называется, собственно, разрешением целочисленной неоднозначности. Именно потому что тебе нужно понять целое число циклов волн от спутника к тебе, и в принципе, если ты его понимаешь, то дальше ты можешь очень точно позиционироваться.

Ты определяешь свою позицию с точностью 20 сантиметров, даже меньше.

Ты ее определяешь внутри этих 20 сантиметров, то есть ты ее определяешь точностью... Господи,

2 миллиметра, ну или сколько там ты сказал?

Ну типа да, да, это разрешающая способность, это не будет конечная точность твоей позиции, но как бы ты можешь померить вот внутри этих 20 сантиметров, ты знаешь с миллиметровой точностью.

Охренеть! И с некоторой вероятностью знаешь, в каком из циклов ты находишься.

Да. Собственно, это второй такой столб, на котором стоит высокоточное позиционирование. Первый это то, что можно убрать ошибки, там всякие разные задержки, ты их можешь убрать просто используя два приемника, которые рядом, если упростить. А дальше нужно попытаться решить вот эту вот задачку с тем, а сколько там вообще целых циклов, потому что ты знаешь точно внутри Если ты поймешь, сколько их целых точно, то дальше ты свою позицию найдешь. Об этом много копиев было сломано, и с точки зрения конечного пользователя, вот чем быстрее ты можешь найти это решение целочисленное, оно еще называется фиксированным решением или fix там такая, rtk fix, чем ты быстрее можешь найти вот это вот решение и чем надежнее, тем у тебя лучший продукт. И старые приемники могли это искать, тебе нужно было, например, статически зафиксировать приемник, нельзя было двигаться. Это могло занимать, не знаю, 10 минут, пока он рассчитает это решение, потому что ему нужно набрать всяких измерений. Сейчас это можешь делать все, что хочешь, это происходит за секунды и получаешь свою сантиметровую точность. Но это развивалось, поэтому появился вообще там real-time kinematics, о котором мы говорим сейчас с РТК, потому что первые системы точного позиционирования требовали… нельзя было быть кинематичным, нужно было быть статичным, вот. Потому что, ну, это сейчас основное преимущество было, что ты можешь... это все в реальном времени, и ты можешь двигаться. Вот. Для точного позиционирования, а не просто, что ты где-то поставил, записал данные, и потом можешь посчитать свою точную позицию.

Во-первых, я не думал, что может быть красивее что-то, чем триангуляция, но я ошибался, потому что триангуляция— это как бы прикольно, но здесь ты, блин, 20 тысяч километров, и ты в них находишь то, на сколько миллиметров ты отодвигаешься на три 20-сантиметрового отрезка. Это космос. Расскажи, кому нужна такая точность.

Такая точность нужна, на самом деле, довольно много где. Основная индустрия— это геодезия, то есть это измерение земли, права на землю. У тебя есть участок земли, он стоит дорого, у соседа есть участок земли, который стоит дорого, и если вы придёте с обычным GPS-ом, измеряете, где граница участка и получите там точность несколько метров, то, собственно, твоя баня может быть уже где-то наполовину на участке соседа, а потом придёт его геодезист с обычным GPS-ом померять, и окажется, что всё вообще наоборот, ну и все поругаются. То есть там точность метра не подходит, нужна сантиметровая точность. границ участков. Это то, где большинство людей сталкивается вообще в принципе с высокоточным позиционированием. Это сельхозка. Сейчас все современные трактора будут ездить по высокоточному GPS. Это позволяет экономить очень много денег. Вместо того, чтобы заливать все поле удобрением, можно делать так называемое селективное внесение. Зная каждое зернышко, его положение с сантиметровой точностью, можно вносить удобрения индивидуально для каждого зернышка. Ты можешь поливать его. Когда, например, трактор идет по полю, то одна из его задач— не повреждать то, что там растет. Тебе нужно всегда попадать в колею. Это называется система параллельного вождения. То есть у водителя стоит специальная прибор такой со стрелочками в кабине, и ему говорит левее-правее, левее-правее, на сколько сантиметров, и водитель рулит.—

Это как у самолетов, когда они на посадку идут, нужно, короче, попасть в прицел.—

Им, да-да-да, нужно прицел, да, совмещать. У тракторов могут быть какие-то приспособления, сеялки, они могут быть, не знаю, 12 метров в ширину. То есть это просто требовало бы какого-то нечеловеческого внимания, когда ты проехал поле в одну сторону, а потом едешь в обратную сторону, сделать так, чтобы ты не засеял два раза, либо не оставил просто пустое место, где ничего не посеяно в поле. А GPS с сантиметровой точностью позволяет ехать очень точно, со сдвигом там в те же 12 метров, и засеивать ровно, экономить семена, экономить удобрения, экономить топливо. Это очень большие деньги. И сейчас уже есть трактора, которые сами подруливают, то есть даже не нужно на какие-то стрелочки смотреть, а он будет подруливать по маршруту. Ну и будущее – это, видимо, какая-то уж совсем беспилотная история. И он также использует GPS для того, чтобы сеялкой и только в нужный момент включать, куда зернышко положить. Недавно была история к вопросу зависимости от GPS. Случилась авария на одном из спутников системы Inmarsat. Через эти спутники распространяется поправочный сигнал, который в основном нужен для тракторов. То есть они принимают сигналы от обычных спутников и еще от специального коммерческого спутника, они платят за это деньги, им там приходит специальная поправка, которая позволяет позиционироваться там с точностью, допустим, 5 сантиметров. На этом спутнике случилась авария, и вся техника встала. То есть они не могут ехать работать в масштабах страны. То есть фермеры с утра проснулись, а у них нет высокоточного сигнала.

Охренеть.

А у тебя там уже всё под это заложено. То есть у тебя весь процесс выстроен под высокоточку. Это было болезненно. А ты настолько к этому привыкаешь, что там просто с неба какой-то сигнал прилетает, ты за него платишь, что с ним будет?

Такое же полное безумие, типа трактор не может посеять, потому что на спутнике что-то сломалось.

Да-да-да.

Насколько у нас хрупкая вообще цивилизация.

Это ужас. И когда ты думаешь, насколько вообще это базовая вещь, там, ячмень растить. Люди занимались тысячелетиями этой истории. А всё, нет, без спутника нельзя.

Так, окей. Значит, определение местоположения. Сельхозка.

Дальше. Если туда поближе ко всякой геодезии, ещё есть разные другие способы измерения объектов вокруг нас там. Есть, например, когда нужно померить профиль дна. батиметрия, у нее внизу стоит сонар, который излучает сигнал, измеряет время, за которое он придет, понимает, какая глубина. Эти сонары умеют сейчас рисовать картинку, ну, такой прям срез под собой смотреть, то есть сколько, что там на дне, профиль дна. И эти данные можно с помощью высокоточного GPS'а, каждое такое измерение сонара, подвязывать к координате с сантиметровой точностью и дальше делать после того, как лодка прошла там по руслу реки, допустим, собрать 3D-модель дна, привязанную с точностью в сантиметры. И даже если лодка качается на волне, вверх-вниз, и там волна, допустим, метр, ты можешь это все скомпенсировать, потому что точность GPS-а сантиметровая. Даже ты наверху волны или внизу, как лодку качнула, ты знаешь. И получаются очень точные профили дна, которые потом используются для того, чтобы посчитать, например, пройдет корабль, не пройдет, когда нужно углублять, а сколько сюда нанесло какого-нибудь ила, и вообще для того, чтобы составлять карты. Почти вся ботиметрия делается так или иначе с каким-то высокоточным GPS. дроновая и аэрофотосъёмка в целом. Современный мир очень полагается на съемку с воздуха. У нас есть там Google карты, которые спутниковые, а вообще можно снимать что-то, что нам нужно снимать чаще и с лучшим разрешением снимают с беспилотников, ну, либо самолетов. Все эти данные нужно каким-то образом расположить в пространстве. И тут тоже приходит на помощь высокоточный GPS. Он летает и на самих беспилотниках, и с помощью него определяют какие-то координаты ключевых узлов. Если когда-нибудь увидите на земле нарисованную такую... кусочек шахматной доски или просто очень большой там какой-то белый крест, который должно быть видно с воздуха, Это контрольная точка для аэрофотосъемки. И ее координату измерят высокоточным GPS, потом сделают очень много снимков с воздуха, и потом найдут ее на фотографии.

Их склеят.

Да, их склеят и найдут на фотографии вот эту вот конкретную позицию и скажут, окей, вот у этой такая координата с сантиметровой точностью. Дальше происходит вообще моё любимое, один из типичных случаев нашей поддержки. Люди берут наш приёмник, который даёт сантиметровую точность, что-то идут и меряют, берут точку, накладывают её, потом открывают её в гугл-картах, говорят, слушайте, я померил угол вот тут по ребрик, перед своим домом, открываю в гугл-картах, а почему-то ваш GPS неточный, потому что точка вообще там у соседа, хочу вернуть. Потому что мы, ну как-то это кажется очень естественным, но мы верим, что на

гугл-картах у нас правильные координаты.

Там правильные координаты. Ну это действительно не очевидно, как бы. Ну вот ты смотришь, ты же можешь там ткнуть на любой пиксель, и он тебе скажет какая координата. Ну что, Google мне неправду скажет? Ну, не работает так. Их точность привязки тоже может очень варьироваться. В крупных городах она может быть хорошей, то есть она может быть там в пределах метра. Но где-то можно легко увидеть 5-10 метров ошибки. Ну, это к вопросу вообще о контроле привязки карт Какие еще есть зоны применения, кроме беспилотников, геодезии, ботиметрии, сельхозки Есть еще, это называется machine control, то есть управление машинами На самом деле это относится к строительной технике В следующий раз, когда будете ехать мимо стройки какого-нибудь шоссе Обратите внимание, что на бульдозерах, чаще всего на бульдозерах, будут стоять тарелки, закрепленные где-то повыше ножа на специальной трубе, такие приподнятые. Там будет такая тарелка, у которой будет белая крышка. Это высокоточный GPS. А еще где-то рядом будет стоять бытовка. И рядом с бытовкой на треноге будет стоять приемник, иногда накрытый пустой пятилитровой бутылкой. Это будет база. Невозможно развидеть, теперь проезжая мимо любой стройки, будете это видеть. Для чего это надо? Ну, это нужно для того, чтобы понимать, а сколько вообще мне нужно еще тут бульдозером срыть или наоборот добавить. Перемещение грунта— это очень дорого, и исправление ошибок— это очень дорого. Имея высокоточный GPS прямо на бульдозере или на экскаваторе, можно прямо в кабине отображать, сколько еще нужно прокопать и куда. Это очень упрощает работу, потому что какая альтернатива? Должен отдельно прийти был геодезист, вбить колышки, на колышке сделать отметку и сказать, смотри, вот до вот этой вот отметки на этом колышке нужно еще досыпать песка. И он ставил там таких колышков вдоль там всей насыпи. Потом кто-то этот колышек, значит, заденет, потому что на стройке кучу людей, куча всего происходит, он там потеряется, потом этого человека нужно знать снова, работа встает, а если есть приемник прямо внутри бульдозера, он вот прям на экране отображается, а сколько еще где досыпать.

Просто охренеть.

Да.

Причем, я так понимаю, он не только координат, он тебе еще высоту скажет, сколько сантиметров нужно досыпать.

Да, да, да, да. Это, по сути, самое главное. Еще у нас, например, из наших клиентов у нас есть еще сообщество археологов. Это существенно менее масштабная индустрия, которая применяет, но просто им очень удобно в поле размечать, а где какие-то находки находятся. Так же, как есть ботиметрия, то есть измерение профиля дна, глубины. Есть еще радары, которые умеют просвечивать землю. Их используют для того, чтобы, например, найти, а где какие-то трубы, или какие-то полости, или, опять же, археологические находки, то есть там какой-нибудь город, который засыпало давно землей, а как найти и понять, где вообще начинать раскопки. Вот есть специальные подземные радары, которые позволяют заглянуть туда, тоже излучая волны, которые будут проходить и через землю. Если нужно сделать реконструкцию улицы, то хорошо бы вообще понимать, куда копать не стоит. Потому что далеко не всегда в городах существует вообще описание, где что зарыто с достаточной точностью, потому что там зарывали столетиями что-нибудь. И вот приезжают ребята с таким радаром, такая тележка, катают эту тележку, на ней стоит GPS, и мы потом можем опять же построить 3D-модель, привязанную с точностью в сантиметр, и там найти, где вот заложена какая-то труба, и её разметить.

Игорь, я хочу тебя остановить, потому что я уже типа на трёх, я охренел. Мне очень хочется, чтобы ты описал, как эти устройства выглядят, потому что телефон в кармане, типа, все знают, а вот этот высокоточный приёмник и этот шток, ну как бы, с чем его можно сравнить, как его можно представить?

Так, ну самый классический, наверное, его вид— это устройство весом около килограмма, довольно большая штука и 10-15 сантиметров в диаметре, такая тарелка, которая хорошо видит спутники. То есть там наверху расположена антенна, которая будет пытаться максимально хорошо и точно принять сигнал со спутниками.

Антенна как вай-фай точки торчит как бы во все стороны антенны или как это выглядит?

Она по другому устроена, она плоская, она внутри, она закрыта.

То есть это как такое... Как полусфера такая, как арбуз порезанный, я так понял.

Ну, как арбуз порезанный или, может быть, немножко как такой контейнер для еды. Если представить, такой контейнер для еды, куда сэндвич вылезает. Многие компании в индустрии, ну, поскольку это такая жесткая индастрия, там, компании не парятся по дизайну, вот обычное такое сравнение, это контейнер для еды. У него снизу есть такая мощная резьба, не как на фотоаппарате, а в несколько раз больше. И в нее вкручивается специальная палка, это называется геодезическая вешка или веха. И она длиной около двух метров для того, чтобы поднять приемник повыше, чтобы ему было лучше видно спутники. И дальше процесс измерения выглядит так, что вот приезжает человек с таким прибором, накручивает его на вешку и дальше встает с кончиком этой вехи на ту точку, которую нужно измерить, выставляет вешку вертикально, допустим, если он на телефоне, нажимает кнопку и измеряет позицию.

А базовая станция? Ты сказал, что обязательно должна быть базовая станция с фиксированным положением. Она как выглядит?

База может быть точно таким же приемником. То есть просто два приемника используются. Они универсально работают и так, и так. Потому что с базами как вообще работает? То есть бывает, что ты ездишь со своей. То есть ты ставишь свою базовую станцию и ходишь с ровером.

А как ты определяешь положение базовой станции с высокой точностью?

Это очень хороший вопрос.

Тут же должен оттолкнуться.

Немногие доходят до такого понимания. Сейчас ты либо выставляешься на ком-то специальном пункте, например, в большинстве стран есть некоторая сеть специальных отметок в земле, которые имеют точно определенные координаты.

Офигеть.

Например, в России это государственная геодезическая сеть.

Типа государство наметило сетку.

Да, и у нее есть пункты. и ты от этих пунктов будешь измерять. Но ты либо выставляешь на такой пункт, либо, как вариант, ты можешь определиться от другой базовой станции. То есть тут можно работать в несколько приемов. То есть ты свою базу делаешь ровером относительно другой базы, которая где-то установлена, и таким образом переносишься все ближе и ближе к тому месту, где тебе нужно работать. Но в большинстве стран, на самом деле, существует какая-то инфраструктура, базы, которыми могут люди пользоваться. Это бывает платно, это бывает бесплатно, это бывает организовано государством, бывает так, что это организовали какие-то коммерческие структуры, и ты можешь заплатить и получить доступ к потоку от базовой станции, которая установлена где-то хорошо, надежно, она классная, и ты просто сразу идешь и от нее начинаешь измерять. Это очень сильно прощает, потому что у тебя нет проблемы определения позиции базы.

Игорь, у меня мурашки по коже, потому что, во-первых, у меня осталось какое-то холодно, во-вторых, я просто охерел от того, что я живу типа вот в каком-то месте, и я думал, что я знаю, что, типа, здесь есть канализация, водопровод и вот это все. А оказывается, есть еще один уровень инфраструктуры, о котором я даже не задумываюсь. Это то, что где-то рядом со мной стоит базовая станция РТК, и в принципе, в теории, я могу ей воспользоваться.

Да. Это инфраструктура, которая, если она создана на уровне государства, и есть страны, которые делают ее бесплатно и специально, потому что это всю промышленность продвигает вперед. Здесь очень важная часть в том, что это еще приводит к тому, что люди перестают мерить от своих собственных баз и косячить. Потому что когда люди меряют от своих баз, они делают ошибки. И это приводит к тому, что у тебя конфликты по поводу Земли. Кто-то что-то померил в одной системе координат, а надо было задавать в другой. Не все знают, как точно с этим работать. И если ты всем говоришь, ребят, вот от этих станций мы сейчас всю страну меряем. И мы только принимаем легальные результаты, которые померены от этих станций. И всем становится жить от этого легче. Насколько было бы всем проще, если бы можно было определить позицию очень точно, всегда, и у всех это получалось одинаково и без ошибок.

Очень круто! Сколько это все стоит? Сколько стоит такой приемник?

Сейчас такой приемник можно купить за... Ну, за 2-3 тысячи долларов. Ты можешь купить то, с чем можно работать. Когда мы начинали, приемники стоили 10-20 тысяч долларов за штуку. То есть, комплект «база — ровер», то это стоит, например, может стоить 50 тысяч. И до сих пор есть компании, которые продают за такие деньги, а к нам приходят люди, которые говорят, что невозможно делать то, что мы делаем, за те деньги, за которые мы делаем. То есть просто разрыв в 10 раз. Ты можешь померить вот эту вот точку с точностью в сантиметр, взяв наше оборудование за 2 тысячи долларов, а можешь пойти и купить оборудование за 15 тысяч долларов, чтобы померить ту же самую точку. И да, ну это такая наша стратегия и, конечно, она вызывает у людей зачастую недоверие.

А расскажи вообще, как ты начал этим заниматься и почему у тебя получается делать эти железки за 2, когда они делают за 10?

Мы начали заниматься этой темой, когда начинался такой бум беспилотников и была задачка, нужно было интегрировать в беспилотник, собственно, какой-то высокоточный GPS. Тогда я вообще про него впервые услышал. И оказалось, что это какие-то суперсложные, очень дорогие девайсы. То есть там такая плату тебе дают. Плата стоит, ну, допустим, там 500 тысяч рублей.

тысяч рублей.

Ну, у тебя, естественно, глаза широко раскрываются, пытаешься понять, собственно... За что я плачу? А за что уплощен это? Да, к этому дают какой-то софт под винду. Иногда специальный какой-нибудь, очень древний. К этому еще могут давать специальные устройства, называется контроллер. Это как, я даже не знаю, как это описать, с Windows CE. Это до сих пор еще где-то существует. И на нем какой-то тоже софт со стилусом, то есть все суперархаичное, очень дорогое, очень индустриальное. И очень много людей, которые вокруг ходят и говорят, вы не поднимаете эту тему, вы еще молодые, что там какие-то значит очень вот тонкие фазы, вам не понять, но естественно какое-то просто юношеские неприятия догм повело к тому, что начали пытаться разрыть. Окей, а можно как-то вообще это делать сильно дешевле? Тогда натолкнулись на сообщество, которое собственно этим занималось, такое, ну, хакерское. То есть они брали какие-то приемники, которые для обычной навигации, там, значит, какие-то инженерные команды, начинаешь получать другие измерения, open-source движок. Мы начали все это тестить и поняли, что офигеть, можно получить ту же самую точность. Да, с какими-то ограничениями, не так там интегрировано еще что-то нет, но можно, в принципе, получать. Это было очень интересно, конечно. И тогда было вот небольшое сообщество хакеров, но не было какого-то продукта, которым можно было бы воспользоваться. и мы отчасти на этом запустили компанию. Вот у нас там первый продукт был немножко другой, потом мы пивотнулись, потому что поняли, что вот это вот самая ценная штука, которую можно сделать. Запустились на краудфандинге, набрали какой-то комьюнити энтузиастов, продали сколько-то устройств, стерепаяли их в Питере на кухне, такая классическая гаражная стартапная история. И дальше, в принципе, ну вот на деньги наших клиентов, которые приходили, покупали, развились до того состояния, что сейчас мы можем делать вот такой полноценный защищенный геодезический приемник, который человек покупает, он ему приходит в красивой коробке, он его достает, накручивает на вешку и может со своим айфоном или андроидом ходить собирать точки. Ну сейчас это все у нас развилось до того состояния, что вот мы готовы. Это реально предлагают геодезистам. Прошло уже 8 лет, тогда это была просто платка в термоусадке с опенсорсным софтом, только для энтузиастов. Но люди горели этим, они начали что-то сами собирать. Там в контейнер от еды засовываешь, значит, powerbank нашего устройства, какую-то антенну сверху. Ходишь, меряешь точки, такой, офигеть, сантиметровая точность, я за это устройство заплатил. А тогда мы эту плату продавали, вообще там, комплект базаровер за 600 долларов. За два приемника. Ну, естественно, это взорвало мозг, это было очень круто, потому что можно сделать вот ту же точность получить. Да, не так круто работает, да, не так быстро, но ты можешь это получить. В общем, так мы и запустились.

Это супер история, просто реально гениальная.

Сейчас в основном мы поставляем наше оборудование в Америку, в Европу, в Латинскую Америку много, и вообще мы там больше, чем в 100 стран продаем. Ну и мы с самого начала так начали, что мы хотим работать на мировой рынок и мы хотим там конкурировать. То есть мы хотим быть компанией, которая может быть конкурентоспособной в глобальном масштабе, чтобы наш продукт был на таком уровне.

А сейчас ты уже конкурируешь со всеми этими взрослыми компаниями, которые за 30 тысяч продают железки.

Да. И с огромным потоком устройств из Китая, которые начинают продавать по той же цене, что и мы, ну и приближаться к нам. Наш дифференциатор сейчас в том, что мы делаем крутой дизайн, крутой UX.

То есть софт классный.

Классный софт и сам индустриальный дизайн, то, как мы к этому подходим, качество устройства. То есть мы очень сильно заморачиваемся по мелочам, и мы хотим сделать устройство, которым действительно удобно пользоваться, которое любой человек может взять, достать и начать пользоваться. И это такая ценность, которую, по сути, несет только наша компания. Потому что у большинства других компаний все еще подход такой, что это оборудование для серьезных дядек, которые могут научиться. Нужно лишь бы побольше фич было. А как оно сделано, неважно. Мы хотим сделать так, чтобы было супер понятно. Мы хотим, чтобы этим могли пользоваться там даже не только геодезисты, а этим могли пользоваться люди, которым нужно что-то просто быстро померять для себя.

Кайф!

Супер!

Просто охренеть! Спасибо тебе большое, Игорь. Очень-очень интересный разговор.

Спасибо тебе.

Это подкаст Студии Либо-Либо, и сделали мы его совместно с сервисом онлайн-образования Яндекс Практикум. Над подкастом работали редакторка Маша Агличева, продюсерки Настя Медведева и Саша Малинина, звукорежиссер Юрий Шустицкий. За джингл спасибо Алексею Зеленскому.

Редактор субтитров Т.Горелова Корректор А.Егорова