Дорогой самообман: почему усилители GPS бесполезны против глушилок

Затруднения с навигацией и сотовой связью стали особенно чувствительны для жителей мегаполисов, давно отвыкших от архаичных бумажных карт, которыми вдобавок невозможно пользоваться на ходу. Впрочем, на рынке мгновенно возникло множество предложений подозрительных услуг по «улучшению качества работы навигации». В основном, конечно, в Москве, где эта проблема наиболее ярко выражена, хотя никаких территориальных ограничений у таких услуг, разумеется, нет.

Решать проблему предлагается довольно нехитрым способом – не самодельными компакт-параболиками в духе героя Абдулова из фильма «Гений», а с помощью ретрансляторов с усилителем слабого сигнала. То есть в целом достаточно простых и массовых китайских гаджетов, которые можно найти на известном китайском сайте буквально за копейки. Но неужели это и впрямь работает? 

Опытный мастер наладит ваш навигатор

Активно предлагаемая на досках объявлений и маркетплейсах система представляет собой связку двух GPS-антенн. Приёмная антенна с усилителем сигнала размещается на крыше автомобиля с помощью магнита и представляет собой небольшой блок размером со спичечный коробок. Кабель от этой антенны проходит через уплотнитель двери к внутренней ретрансляционной антенне в салоне. Внешняя антенна получает сквозное питание от внутренней, а та в свою очередь подключена к разъёму USB или прикуривателю. 

Водителю даже не нужно выполнять никаких настроек – смартфон автоматически цепляется к наиболее мощному сигналу и берёт данные GPS с антенны на крыше, а не напрямую со спутника, где он по пути с орбиты успевает обрасти помехами – или даже намеренными подменами координат. К слову, современные навигационные приёмники в смартфонах и других девайсах уже универсальные, поддерживающие и GPS, и ГЛОНАСС, а то и китайскую Байду с европейским Галилео. Но мы сугубо для экономии букв и простоты будем и далее говорить GPS, понимая под этим мультисистемность.

Продавцы подобных систем любят рассуждать, что конструкция их устройств принципиально отличается от бюджетных поделок с того самого китайского сайта. Мол, там торгуют простыми системами, которые не усиливают сигнал, а лишь ретранслируют его в салон автомобиля – с тем же уровнем. А вот у них, конечно, не просто ретрансляция, а «высокоэффективное усиление слабого сигнала». И внутренняя антенна якобы обеспечивает «стабильный и высокий уровень GPS-сигнала», даже если со спутника он приходит едва различимым из-за помех.

Что об этом думают профессионалы

Понятно, что продавцы будут изо всех сил нахваливать свои услуги и товары. Способно ли это оборудование реально улучшить работу навигации в сложившихся условиях или автовладельцев, мягко говоря, вводят в заблуждение? 

Этот вопрос мы задали экспертам, имеющим дело с навигационным железом и софтом: специалистам компании «НВС Навигационные Технологии», разрабатывающей и производящей высокоточное оборудование для систем управления транспортом и геодезических работ, а также специалистам компании «Центр навигационных технологий» – более известной как «Навител-Навигатор» и выпускающей одноимённое навигационное приложение ещё с 2006 года.

Такие «GPS-ретрансляторы» или «GPS-усилители» изначально создавались для передачи сигнала в места, где его нет или он ослаблен. И с расчётом на то, что исходный сигнал, который ловит принимающая антенна, имеет хорошее качество. Например, эти ретрансляторы ставили в машинах с атермальными стёклами или в какой-то коммерческой или строительной автотехнике, где смартфон на стекле кабины плохо видит небо. 

В условиях глушения сигнала такое устройство бесполезно. Причём вне зависимости от того, насколько оно хорошо или плохо усиливает слабый сигнал. Представьте ретранслятор как усилитель звука радиоприёмника. Если качество приёма с эфира хорошее, то с увеличением громкости в колонках будет звучать качественный громкий звук. Но если качество плохое, слышны шумы и треск, то как ни увеличивайте громкость – будете слышать всё, что поймала ваша антенна, включая все помехи.

Плюс в текущих обстоятельствах навигационные сигналы подвергаются двум типам воздействий – глушению (jamming) и подмене на ложные (spoofing). В первом случае ведение по маршруту внезапно останавливается и на дисплее смартфона появляется сообщение о слабом сигнале GPS. Во втором варианте навигатор получает ложный сигнал, и вы, находясь, скажем, в Чертаново, видите себя в Шереметьево. 

Против первого «GPS-усилители» бесполезны, поскольку уровень реальных сигналов от навигационных спутников на Земле сравним с фоновым шумом, и даже сравнительно слабый помеховый сигнал в том же диапазоне может его перебить. В результате GPS-приёмник смартфона не сможет определить локацию и проложить маршрут. Ну а с ложными сигналами и подавно нет смысла бороться. Ретрансляторы их примут, усилят, и смартфон на их основе построит бесполезный маршрут.

«НВС Навигационные Технологии»

Оборудование, которое предлагается в качестве инструмента борьбы с глушением навигации, технически называется активным ретранслятором и изначально предназначено для автомобилей, часто ездящих в условиях плохой погоды или в районе с плотной застройкой, когда GPS-антенна телефона или навигатора может периодически терять сигнал со спутников. 

В этом случае вынос антенны на крышу действительно улучшит приём – калибровка проходит быстрее, точность возрастет. Однако, если сигнал со спутников отсутствует из-за работы систем радиоэлектронной борьбы, ретранслятор бесполезен. Антенна на крыше будет так же глохнуть в мощном шуме, как и антенна в телефоне или навигаторе. 

Такое оборудование не поможет и в том случае, когда сигнал со спутников глушится или подменяется на более сильный, но ложный – с Земли. В этом случае приёмник выбирает ложный сигнал просто потому, что он мощнее, и прокладывает маршрут по фальшивым координатам.

«Центр навигационных технологий»

А вдруг это всё-таки правда?

Многих автовладельцев в предложениях таких услуг и товаров может сбить с толку мнимая честность. Одни предлагают оплатить товар лишь после установки и тестовой поездки – чтобы водитель сам убедился в эффективности. Другие советуют сначала взять оборудование в аренду на несколько дней за умеренную плату: если понравится – выкупить, а ежели нет – просто вернуть, оплатив лишь аренду. И практически каждый продавец при этом уверяет, что именно у него правильная техника, а не дешёвый аналог, который выглядит точно так же, но работает паршиво. Серьёзно?

Полагаем, что «честность» продавцов этих устройств и услуг – просто своего рода маркетинг. Тут могут работать алгоритмы агрегатора по привязке к дороге, примерное определение локации по базовым станциям плюс умение убедительно и красиво подать товар, даже не обладающий какими-то явными достоинствами.

В их бизнес-моделях смущает вот что. На «одном китайском сайте» эти гаджеты можно,даже не углубляясь в поиски, без труда найти примерно за 800 рублей. А продавец, который торгует ими по 18-19 тысяч рублей, предлагает «честную игру» – взять девайс на пробу, то есть в аренду, за 250 рублей в сутки, но минимум на неделю. То есть, ему нужно заплатить 1750 рублей. В общем, даже совершенно бесполезными устройствами в таком формате «торговать» вполне себе выгодно – и 1750 рублей получил, и устройство обратно – можно предлагать его снова и снова! 

«НВС Навигационные Технологии»

Сложно сказать, что конкретно предлагает тот или иной продавец услуг по мнимому улучшению навигации, однако разница между моделями таких гаджетов действительно есть. Дешёвые решения – это, как правило, пассивные повторители сигнала. По сути, это просто кабель с двумя антеннами – на входе и выходе. Принятый сигнал со спутника не усиливается, а передаётся внутрь салона машины – как есть. В этом случае и без того страдающий от глушения сигнал ещё и дополнительно ослабляется, проходя по кабелю. 

Более дорогие устройства обычно представляют собой уже настоящие усилители с активной схемой (LNA – Low Noise Amplifier). Они усиливают сигнал со спутников, компенсируют потери в кабеле и действительно способны вытягивать слабый сигнал из эфирного фона – если он в принципе присутствует. Но это опять же касается условий с естественным ухудшением качества приёма GPS-сигнала, а не искусственным и намеренным. При глушении или подмене и пассивные, и активные ретрансляторы, к сожалению, не помогают.

«Центр навигационных технологий»

Так можно ли что-то с этим сделать?

Честно говоря, скепсис в отношении таких «услуг» можно было сформулировать и обосновать даже без консультаций с профессиональными инженерами в области навигационных технологий. Но есть ли реально работающая альтернатива этому нехитрому оборудованию? С технической точки зрения – скорее да. И она совершенно не такая, как предлагают доморощенные коммерсанты в бесплатных объявлениях.

Проблему способна решить система из массива высокоэффективных GPS-антенн – 4, 6, 8, 12 и более. Они располагаются особым образом – так, что сигнал с каждой антенны проходит ряд обработок, в ходе которых алгоритмически исключаются сектора с помехами. Остаются только те направления, откуда идёт сигнал со спутников. Но это очень дорогая и сложная система – в плане как приёмной части, так и программной обработки сигналов. Для обычных автовладельцев на рынке такое никто не предложит.

«НВС Навигационные Технологии»

Выходит, что все доступные рядовому водителю средства недалеко ушли от бумажной карты. Остаётся прокладывать маршрут на смартфоне с ручным введением точки отправления и пункта назначения, а потом ехать, поглядывая на названия улиц и номера домов, не забывая при этом считать светофоры.