Китайские власти объявили о начале тестовой эксплуатации «платформы по предоставлению услуг навигации и позиционирования высокой точности на основе навигационной спутниковой системы Beidou», рапортует государственное новостное агентство «Синьхуа». Это не просто аналог американской системы GPS или российского ГЛОНАСС, а система, действительно способная совершить революцию в автомобилестроении и позволить машинам полностью обходиться без водителей. А потому сейчас самое время разобраться в принципах действия спутниковых навигационных систем и автомобильных автопилотов.
Как работает спутниковая навигация
Спутниковая геолокация — это система определения местоположения устройства на Земле с помощью орбитальных спутников. Она позволяет определить как координаты устройства по широте и долготе, так и его высоту над уровнем моря.
Если говорить упрощенно, то спутники системы непрерывно посылают радиосигналы, в которых указывается точное время. Принимающее устройство сравнивает полученную информацию с собственными часами и высчитывает разницу. Эта разница будет временем движения сигнала от спутника к навигационному устройству. Зная его и скорость движения сигнала, можно рассчитать расстояние до спутника.
Поскольку местоположения спутников заранее известны, зная расстояния до нескольких из них, навигационное устройство без труда рассчитает собственное местоположение.
У этого способа есть очевидные недостатки. Сигнал может проходить с помехами, часы на спутнике и на принимающем устройстве — быть не точными, рельеф местности и здания ограничивают прием сигналов. Потому точность любой спутниковой навигации не абсолютная.
Самой старой и известной системой спутниковой навигации является американская GPS. Она разрабатывалась для военных целей, но доступна и для гражданского применения. В идеальных условиях погрешность GPS уже сейчас может достигать 10 см. Этого более чем достаточно для того, чтобы в вашем автомобиле работал навигатор.
Китайская система Beidou появилась сильно позже. В современном виде она заработала в 2020 году и уже сейчас может достигать точности в 5 см за 1 минуту после включения навигатора. Добиться этого удалось не только за счет наращивания группировки спутников, но и за счет методов синхронизации их часов и уточнения данных об их положении.
К тому же навигационные устройства Beidou, как и ГЛОНАСС, могут подключаться не только к собственным спутникам, но и использовать сигналы от спутников GPS. Это тоже повышает точность позиционирования.
Теперь в Китае в помощь спутникам заработала сеть из 3300 наземных передающих станций, которые с одной стороны координируют положение спутников, а с другой — сами могут служить ориентирами для навигационных устройств.
Зачем автомобилям столь точное позиционирование
В Китае прямо говорят, что главным применением Beidou в автомобильной отрасли станет не собственно автомобильная навигация (с этим вполне справляется и GPS), а определение положения машины для того, чтобы ей мог управлять автопилот. Именно для этого и нужна высокая точность, чтобы, например, исключить возможность выезда машины за пределы полосы даже в условиях отсутствия дорожной разметки.
Здесь важно понимать, что сейчас существует два подхода к автомобильным автопилотам. Первого придерживается американский концерн Tesla, который уже много лет (и пока безуспешно) пытается создать автопилот, способный имитировать действия водителя, то есть ориентируясь на показания видеокамер и датчиков анализировать дорожную ситуацию и принимать решения.
Концепция «Теслы» подразумевает, что их автопилот будет работать автономно даже в случае отключения интернета и потери сигнала от спутников. Компания регулярно обещает представить рабочую версию такого автопилота «уже через год», начиная с 2018 года.
Китайский подход подразумевает, что автомобиль с автопилотом сможет ездить только в окружении сопутствующей инфраструктуры. Высокоточная спутниковая навигация, которую и начали тестировать в конце августа 2024 года, является ее важной частью. Автопилот в таком случае ориентируется не только на собственные камеры и датчики, но и на данные со спутников, наземных навигационных станций и информацию, передаваемую стационарными камерами, светофорами, а также другими автомобилями на дороге.
Какие опасения вызывает китайская система Beidou
Как и любая другая система спутниковой навигации, Beidou является государственной и контролируется правительством КНР, то есть может быть отключена для части гражданских пользователей в любой момент. Власти других стран также могут глушить сигналы со спутников Beidou, что резко снижает точность навигации — московские автомобилисты с этим уже хорошо знакомы.
Автопилот на основе Beidou будет работать только в странах с соответствующей дорожной инфраструктурой и наличием наземных станций. То есть пока только в Китае. Но уже ведутся разговоры о расширении системы на Новый шелковый путь — продвигаемую Китаем концепцию сухопутного транспортного коридора в Европу, который может затронуть и Россию.
Наконец, сторонников конспирологии может напугать тот факт, что Beidou способна не только передавать время со спутников на принимающие устройства, но и другую информацию. Это в теории может означать удаленный контроль за транспортным средством даже при отключении его от интернета. Иными словами, в теории это может быть способ отключения (блокировки) китайского автомобиля, оказавшегося за пределами Китая без разрешения властей страны или автопроизводителя.