Усиливаем сигнал gps с помощью ретранслятора: дешево и эффективно

Способы взлома спутниковой сигнализации и методы защиты

Слабое место gps/gsm сигнализации – это канал связи с сервером и мобильным телефоном владельца. У злоумышленников есть несколько способов нарушить эту связь:

а) Глушение сигнала GSM

Сигнал на мобильный телефон можно заглушить

— Такое нехитрое устройство стоимостью около 120$ может заглушить все 3G/GSM/CDMA-модемы в радиусе от пяти до двадцати метров.

б) Подделка сим-карты (клонирование) У номера, который использует сигнализация, появляется копия, находящаяся в руках у угонщиков. Если сигнализацию заглушить глушилкой, описанной выше, то второй номер будет доступен и не подаст тревожный сигнал. Если сигнализация проверяется периодическими дозвонами, то дозвон будет посылаться на копию сим-карты и не вызовет тревоги.

Для защиты от глушения сигнала и поддельных сим-карт была разработана функция Jamming Detection. Она предназначена для выявления попыток глушения сигнала. При обнаружении такой попытки сигнализация блокирует автомобиль, включает сирену и записывает в память информацию о том, что ее глушили. Когда связь восстанавливается, эта информация отсылается на сервер и на телефон владельца.

в) Подмена станции оператора связи

Устройство, выдающее себя за станцию оператора сотовой связи, помещается в небольшом чемоданчике. GSM-модем автосигнализации не сможет определить, какая из доступных базовых станций реальная, а какая подделка. В случае взлома он не отправит сигнал тревоги по настоящему каналу.

г) Локализация места установки сигнализации с последующим отключением или выведением из строя

Детектор поля стоимостью 43$ позволяет находить места установки радиопередатчиков, работающих на частоте от 1 МГц до 2.6 ГГц. На дисплей устройства выводится уровень сигнала и частота излучения передатчика.

На случай обнаружения места установки при помощи детектора поля и физической деактивации сигнализации рекомендуется использовать дополнительные gps/gsm-маячки. Такой маячок состоит из gps-приемника, gsm-модема и аккумуляторной батареи. Устройство имеет миниатюрные размеры и легко прячется в скрытых местах автомобиля. Маячок сложно обнаружить визуально и практически невозможно выявить при помощи детектора поля, так как он все время находится в состоянии сна, лишь изредка просыпаясь для регистрации в сети и отправки своих координат на сервер. В случае угона автомобиля, по сигналам от маячков легко можно будет определить его координаты.

Чтобы защититься от всех приведенных выше способов взлома, был разработан метод контроля канала связи. Модем блока сигнализации связывается с сервером через определенные промежутки времени – например, пересылает данные по http. Если модем не вышел на очередной сеанс связи, сервер поднимает тревогу – звонит или шлет sms владельцу транспортного средства. Разумеется, данный метод не является панацеей во всех случаях – где-то может быть просто зона плохого приема сигнала – но, тем не менее, он значительно повышает уровень безопасности автомобиля.

Спутниковая gps/gsm – автосигнализация бесспорно обладает большими преимуществами. Даже если автомобиль смогли угнать, она позволит отслеживать его координаты. Задержать угонщиков будет намного проще. Однако для повышения безопасности автомобиля, специалисты рекомендуют использовать спутниковую сигнализацию в комплексе с простыми и надежными механическими противоугонными устройствами.

Автомобильная GPS-антенна

Существует несколько причин, почему стоит установить GPS-антенну в автомобиле:

повышение качества навигации;
большее количество радиостанций;
возможность принимать как радио-, так и телевизионные сигналы.

GPS-антенна

Принцип работы

Главная функция автомобильной антенны – получение сигналов с орбитальных группировок с целью навигации. Полный процесс работы выглядит следующим образом:

Спутник отправляет сообщение на наземные станции. Так как положение вышек и скорость сигнала заведомо известны, то космический аппарат может рассчитать свои координаты.
Спутник отправляет сообщение с данными о собственном расположении на Землю.
Антенна получает сигнал и использует космические аппараты как ориентиры для определения своих координат.
Информация, полученная аппаратом, передается на навигатор. Также устройство способно принимать телевизионные, радиосигналы, транслируя их на магнитолу.

Виды и крепление

Существует несколько параметров классификации. По наличию усилителя выделяют антенны:

Активные. Дополнены усилителями сигнала. По этой причине устройства быстро определяют большое количество радио- или телевизионных волн.
Пассивные. Такие приборы не снабжены усилителями. Устройства работают хорошо, только если помех в месте действия немного. Если же рядом с антенной есть электрические приборы, то точность приема будет низкой.

Еще один параметр классификации – место крепления. Оба вида антенн рассмотрены в таблице.

Вид	Описание	Недостатки
Внешняя	Монтируется снаружи авто: на корпусе, багажнике, крыше, бампере или крыльях. Предназначена для поиска телевизионных, радиосигналов. Выносной прибор отличается высокой чувствительностью.	Подвержена воздействию атмосферных осадков и смене температур
Внутренняя	Монтируется внутри машины (обычно на лобовом стекле). Признана самым универсальным прибором, так как принимает все типы сигналов, подходит для разных приборов. Внутри корпуса обычно устанавливается усилитель.	Стоит гораздо больше, чем внешняя

Также существует несколько способов закрепить прибор на автомобиле:

Накладной. Подходит для крепления прибора к заднему бамперу, водостоку. Устройство держится на специальном кронштейне, вмонтированном в поверхность.
Магнитный. Самый простой, универсальный способ, позволяющий закрепить прибор на металлической поверхности. Единственный недостаток – аппарат становится легкой добычей для хулиганов, поэтому на время парковки устройство лучше снимать.
Внутренний. Удобен и надежен. Внутренняя поверхность лобового стекла, куда будет крепиться устройство, обрабатывается обезжиривающим составом. Затем производится наклейка аппарата. Главный недостаток – тяжелый демонтаж при замене стекла.
Врезной. Чаще всего устанавливается на передних крыльях авто. В поверхности просверливается отверстие, куда продевают прибор, закрепляя ее изнутри. Такой способ прячет основную конструкцию аппарата.

GPS-антенна

Адаптеры

Переходник чаще всего покупают водители, заменившие магнитолу на своей машине, по этой причине антенну нельзя подключить к новому устройству. Адаптер нужен, чтобы соединить два прибора и «сгладить» разницу между ними.

Однако существует еще несколько причин обзавестись переходником:

небольшое количество радиостанций;
низкое качество воспроизведения аудио- и видеофайлов;
периодическое исчезновение сигнала;
размытая картинка или искажение видео.

Правила расположения гаджетов

При работе с любым устройством, выполняющим функции навигатора, необходимо учитывать нюансы, способные отразиться на качестве приёма и передачи сигнала.

Чтобы связь со спутников всегда находилась на высоте, следует обратить внимание на следующие факторы:

Заметив, что в автомобиле GPS не ловит спутники, учитывайте негативное влияние стёкол с напылением. Чаще всего это происходит, если расположить антенну прямиком на верхней кайме лобового стекла, где расположены фритты, которые защищают уретановый герметик от ультрафиолетовых лучей. Идея разместить средство приёма на заднем стекле к положительному результату тоже не приведет, а только усугубит положение.
Стандартный GPS приёмник, встроенный в мобильные устройства, далек от звания лучшего решения для навигации, поэтому с ним в любом случае понадобится использовать дополнительное оборудование, иначе есть риск получать неточную информацию о местонахождении.

В первом случае решить проблему можно, изменив расположение антенны. Если она должна смотреть прямо в небо, её следует зафиксировать чуть ниже на лобовом стекле, чтобы та не располагалась непосредственно на месте фриттов. Отличным вариантов, будет закрепить устройство под крышей. Добиться максимального результата, позволяет врезной тип крепления GPS приёмника. Для этого, сверху кузова делают небольшое отверстие, откуда выводят антенну.

Советуем изучить Учимся легко считать потребляемую мощность электроприбора

Вторую проблему призван решить усилитель GPS-сигнала. Учитывая потребительский спрос, такие устройства оборудуется современными системами коммуникаций по типу USB и Bluetooth. Это позволяет сэкономить пространство в салоне, тогда отпадает необходимость подводить ещё один кабель к планшету или смартфону. Усилитель имеет встроенную батарею и может заряжаться от стандартного зарядного кабеля от мобильного телефона. Они также имеют совместимость с бортовыми компьютерами через USB.

Установка GPS и ГЛОНАСС антенн

Места крепления GPS-антенны

Приемное устройство должно располагаться в наиболее открытом для прохождения сигнала спутника месте. Оно не должно экранироваться металлом, но может располагаться на основании из стали. Активная поверхность GPS антенны должна быть направлена вверх, поэтому для монтажа наиболее подходят следующие места:

крыша автомобиля;
торпедо;
лобовое стекло;
заднее стекло;
передний или задний бампер.

Выбор места зависит от типа антенны и предусмотренного производителем способа монтажа.

Недорогие магнитные антенны предназначены для установки на крыше автомобиля. Монтаж в этом месте отличается простотой, но на высокой скорости магнитное основание сдвигается и царапает лакокрасочное покрытие. Антенну легко украсть, ее могут свалить ветки деревьев или низкая арочная конструкция. Зона на переднем бампере возле фар часто используется для самостоятельной установки антенны. Вести работы здесь удобно, но проложить кабель к головному устройству сложнее, а избавиться от наводок и помех практически невозможно.

Меньше всего препятствий для сигнала в верхней части лобового стекла, но для монтажа потребуется специальный крепеж и высокая квалификация. Только при наличии опыта получится не повредить обивку салона. Расположение антенны внизу лобового стекла, между передними сидениями и на заднем стекле обладает меньшим потенциалом. Она может потерять до 20–25% сигнала спутников, что отрицательно скажется на точности позиционирования.

Установка GPS/ГЛОНАСС антенны на лобовом стекле

У монтажа приемного устройства на лобовом стекле есть свои преимущества:

антенна не мешает обзору;
влияние магнитного поля или электромагнитного излучения от приборов, установленных в автомобиле, минимально;
для антенны доступно более 40% небесного свода;
количество принимаемых сигналов спутников не сильно уступает рабочим параметрам антенны, расположенной на крыше;
высокий уровень защищенности от внешних воздействий.

При установке GPS-антенны работы выполняются в следующем порядке:

определяется место крепления антенны — в углу или по центру лобового стекла, выбор зависит от используемой модели оборудования;
измеряется расстояние до головного устройства и навигатора, лишний провод не отрезается, а аккуратно скручивается, фиксируется хомутами и укладывается под переднюю панель. В местах, где кабель контактирует с пластиком его дополнительно защищают кембриками из прочного пластика;
при монтаже антенны на двухсторонний скотч место «посадки» тщательно очищается и обезжиривается, после того как стекло высохнет — производится установка антенны;
при монтаже на кронштейн аккуратно снимается часть обшивки, крепежный элемент крепится к кузову, после чего обшивка устанавливается на место, а к кронштейну монтируется приемник;
подключается разъем кабеля к соответствующему гнезду навигатора.

После завершения установки включается система навигации, с помощью тестового оборудования проверяется исправность системы, анализируются условия приема и точность полученных данных. Мастер совершает тестовую поездку, в ходе которой проверяется корректность работы антенны.

Типы антенн для магнитол

Сегодня существует множество приборов для улучшения сигнала, самыми лучшими из них считаются автомобильные антенны, которые могут быть:

Внешними. Такие приборы используются для приема теле- и радиосигнала. ТВ-антенна для автомагнитолы – это пассивное устройство, подверженное воздействию окружающей среды, при этом оно обладает довольно высокой чувствительностью. Из-за этого приходится оснащать антенну дополнительным усилителем сигнала (адаптером). Кроме этого, многие отмечают неудобство установки внешнего прибора на кузове автомобиля.

Внутренними. Устройства этого типа – это активные GPS антенны, которые обычно крепятся на лобовое стекло машины. Прибор оснащен встроенным усилителем и может использоваться с самыми разными моделями магнитол.

GPS-модули очень популярны среди автолюбителей. Принцип работы таких антенн заключается в приеме спутниковых сигналов, преобразовании их в промежуточную частоту и последующей обработке. Внутренние антенны подключаются к бортовой системе автомобиля. Главными преимуществами таких устройств являются: небольшой размер, простота монтажа, «уверенный» уровень сигнала и продолжительный срок эксплуатации. Среди недостатков стоит отметить только довольно высокую стоимость таких антенн.

При выборе антенны для магнитолы необходимо учитывать многие характеристики, включая диапазон приема сигнала, мощность прибора и многое другое. Немаловажным является и место, куда вы планируете установить прибор.

Варианты антенн

На рынке представлены сразу несколько ходовых моделей, которые незначительно отличаться характеристиками, в зависимости от производителя. В таком случае наиболее неудачным решением будет GPS-антенна с магнитной основой. Она выдает слабый сигнал GPS и принимает дополнительные помехи для приёма данных со спутника.

Порядком выше находится GPS/ГЛОНАСС. Её диапазон частот позволяет работать как с иностранной, так и отечественной системой передачи координат. Они наиболее востребованы у автомобилистов. Могут выглядеть как внешняя антенна и подключаться через разъём SMA-типа.

Заключение

Для повышения уровня сигнала и точности определения местоположения понадобится антенна GPS ГЛОНАСС, которая подойдёт для подавляющего числа современных устройств. В качестве альтернативы для мобильных гаджетов, можно использовать усилители.

Понятие «Фиксированное решение»

При работе в режиме RTK возникает следующая цепочка передачи информации:

Момент, когда ровер успешно принимает поправки от базы и уверенно рассчитывает свои координаты – называется «Фиксированное решение» или в простонародье «Фикса».
Любой контроллер GPS этот момент всегда отображает.

Основные моменты когда фикса слетает:

не работает канал передачи (закончились деньги на СИМ-карточке, далеко отошли от базы, базу спиздили:), нет покрытия, сигнал поправок не доходит из-за препятствий)
Ровер сверху перекрывает какое-то препятствие (крыша строения, трубы, арки, переходы)
Неверные настройки канал передачи между базой и ровером

В принципе это основные моменты о которых надо знать при работе с GPS-приемниками. Однако надо помнить, что самообразование – залог профессионализма

по всем вопросам обращаться: [email protected]

Элементы платы

Модуль NL3333

Приемник использует весь спектр GNSS систем: GPS, GLONASS и Galileo. NL3333 отличается высокой чувствительностью, малым энергопотреблением и быстрым временем первой фиксации (TTFF). Связь с модулем осуществляется через UART, данные выводятся по протоколу NMEA.

Контакты подключения трёхпроводных шлейфов

1 группа

Земля (G) — соедините с землёй микроконтроллера
Питание (V) — соедините с питанием микроконтроллера
Сигнальный (TX) — подключите к пину микроконтроллера

2 группа

Сигнальный (P) — подключите к сигнальному пину микроконтроллера
Сигнальный (RX) — подключите к пину микроконтроллера

Преобразователь логических уровней

Необходим для сопряжения устройств с разными напряжениями логических уровней.

В нашем случае это может быть управляющее устройство Arduino с 5 вольтовой логикой и GPS/GLONASS модуль с 3,3 вольтовой логикой.

Светодиодная индикация

Имя светодиода	Назначение
RX и TX	Мигают при обмене данными между GPS/GLONASS модулем и управляющим устройством.
P	Индикатор приёма спутниковых сигналов. Мигает если GPS-модуль «нашёл себя»

Почему сигнал может быть плохим?

Качество передачи сигнала со спутника не всегда одинаково. В определенных местах сигнал может и вовсе пропадать. На устойчивость приема влияет:

Наличие преград на пути сигнала, таких как высотные здания, горы, тоннели, метро, паркинги, густой лес. В этом случае маячок может либо не принимать сигнал, либо получать данные с меньшего количества спутников и менее точно рассчитывать свои координаты.
Геометрия спутников, то есть их расположение относительно друг друга. Например, если маячок уловил сигналы с четырех спутников, но все они расположены в одном направлении, то точность будет ниже.
Наличие объектов, способных отразить сигнал, например, гладких стен. Так сигнал попадает в маячок с задержкой, из-за чего приемнику кажется, что спутник находится на большем расстоянии, и это увеличивает погрешность.
Наличие различных атмосферных явлений: повышенной облачности, грозового фронта, урагана, града.

GPS-сигнал не способен пробиться через бетонные сооружения

На точность сигнала также оказывают негативное влияние атермальные стекла, тонировка (по сути она является тонким слоем металла), лобовые стекла с подогревом, различные датчики, установленные в машине.

Установка

В том, чтобы установить ретранслятор для GPS своими руками нет совершенно ничего сложного.

Схема обычно прописана в инструкции производителя. Но она зачастую бывает на китайском или другом непонятном российскому автомобилисту языке.

Потому тезисно расскажем, как именно осуществляется установка.

Для начала нужно разместить GPS антенну с наружной части автомобиля. Некоторые рекомендуют ставить ее максимально близко к передней части авто, в район капота. Другие же предпочитают выбирать заднюю часть машины, поскольку так на устройство меньше будет воздействовать дорожный мусор и встречные потоки воздуха. В этом есть логика. Многие ставят на заднее стекло;
Далее следует протянуть кабель от антенны непосредственно внутрь салона, где у вас располагается навигационная система;
Здесь же, в непосредственной близости от навигатора, будет стоять второй компонент в лице передатчика. Через него от антенны на навигатор поступает усиленный сигнал;
Соединить ретранслятор с навигатором, а также подключить устройство к источнику питания уже не составит труда. Перепутать соединительные кабели тут уже не получится.

Проблема может быть лишь в тех случаях, когда к прикуривателю в машине подключаются другие устройства. Тут уже придется выбирать, что для вас важнее и необходимее.

Система координат и шкала времени

Система координат

В системе GPS используется Всемирная геодезическая система 1984 года (World Geodetic System – WGS-84). Очередное уточнение параметров системы WGS-84 (G1678)
состоялось в 2012 году, при этом расхождения между действующей системой WGS-84 и ITRF 2008 составляет порядка 1 см, т. е. обе системы являются
фактически идентичными.

Параметры земного эллипсоида системы WGS-84
Параметр	Значение
Большая полуось a, м	6 378 137, 0
Параметр сжатия эллипсоида	1/298,257223563
Угловая скорость вращения Земли ω, рад/с	7 292 115 * 10-11
Гравитационная постоянная Земли, м3/с2	2 986 004,418 * 10-8

Система времени

Системное время GPS связано с координированным всемирным временем (UTC) в соответствии с наблюдениями морской обсерватории США (USNO).
Номинально шкала времени GPS имеет постоянное, равное 19 с, расхождение с международным атомным временем TAI.
Отсчёт времени ведётся в неделях GPS и секундах в рамках текущей недели, начало отсчёта – 00 ч 00 мин 06.01.1980.
В системе GPS номер недели записывается с помощью 10-разрядного двоичного числа, максимальное значение номера недели равно 1 023.
Нулевой номер недели повторился в полночь с 21 на 22 августа 1999 г.

Советы по выбору антенны

При покупке антенны необходимо учитывать технические характеристики прибора, диапазон возможных сигналов, мощность устройства, месторасположение, разрешенный в модели автомобиля вид крепления и т.д.

Требуется определить необходимые функции:

фиксация радиосигналов;
определение телевизионных сигналов (цифрового либо аналогового ТВ);
прием навигационных данных (GPS).

Приборы могут работать на прием 1 вида сигналов либо функционировать комплексно. Практичны, эргономичны, экономят затраты на комплектацию машины многофункциональные устройства.

По стоимости товары относятся к бюджетной, средней и высокой категории. На выборе антенны сказывается тип магнитолы для машины. Для простой техники можно приобрести антенну средней стоимости. Для магнитолы с дополнительными датчиками требуется антенна комбинированного типа. Стоимость антенн среднего качества составляет 2-2,5 тыс. руб.

Важно определить технические характеристики прибора и диапазон приема сигнала. Устройства могут быть простыми либо оснащенными системой Bluetooth, техника может быть комбинированной (GPS/GSM)

Подбор включает определение участка для крепления техники в соответствии с моделью машины. Определяющим критерием служит доступ к сети интернет устройства.

Необходимо обращать внимание на комплектацию прибора. Для комфортной эксплуатации учитывается длина кабеля

Элемент должен быть экранированным, с большой площадью сечения и требуемой для модели автомобиля (легковой, грузовой) длины.

источник

Общие сведения

Купить такое устройство для авто и обеспечить усиление сигнала вовсе не проблема. К тому же, цена более чем доступная. Зато ваш автомобильный навигатор будет работать качественно и эффективно, вне зависимости от погодных условий. Это дополнительный усилитель, задача которого заключается в помощи навигационному автомобильному оборудованию.

Такое устройство как GPS ретранслятор или репитер создано для усиления сигнала, которым обладает навигационная система в машине. Это может быть встроенный навигатор, идущий с завода, либо купленный водителем отдельно.

Когда приобретаются дешевые китайские модели, внешне навигатор выглядит неплохо. А вот компоненты у него слабые, из-за чего и сигнал соответствующий. В определенных условиях GPS, как и ГЛОНАСС, попросту перестает работать. Кстати, о кнопке ГЛОНАСС есть отдельный полезный материал на нашем сайте.

Такие устройства как SBG-190, к примеру, состоят из 2 частей. Питание идет через разъем USB и прикуриватель. Одну часть необходимо разместить в передней части транспортного средства. Второй блок уже располагается непосредственно внутри машины, подключается к навигатору и прикуривателю. Соединение происходит за счет кабеля.

Подключение гаджетов

У современных гаджетов присутствует встроенная GPS-антенна. Однако в качестве навигаторов их использовать можно далеко не всегда. Не во всех неблагоприятных условиях они могут уловить сигнал от ближайшего спутника связи. К таким неблагоприятным условиям можно отнести:

Стёкла автомобиля с напылением, мешающим свободному прохождению сигналов;
Размеры экрана гаджета не всегда позволяют чётко увидеть все детали маршрута;
Габаритные размеры планшетов не позволяют разместить его под лобовым стеклом автомобиля.

При походе в магазин для приобретения необходимого устройства необходимо очень подробно объяснить продавцу-консультанту тип гаджета, для которого приобретается антенна, для каких целей планируется использование устройства, а также, какой результат применения требуется, где его необходимо будет устанавливать.

Всё это нужно учитывать потому, что сегодняшние усилители применяют такие современные средства коммуникации, как USB-порт и Bluetooth. Для использования в гаджетах последний кодированный протокол передачи данных предпочтительнее, т.к. не вменяет необходимость дополнительных проводов, мешающих при его использовании, например, у смартфона. Однако при данном подключении необходимо очень точно установить антенну в требуемое место. На компьютерах обычно используют специальные разъёмы USB.

GPS в автомобиле

В современном автомобиле нужен навигатор, зашитый в бортовой компьютер. Навигацией очень удобно пользоваться любому водителю.

Проектировщики, занимающиеся проектированием систем навигации автомобилей, остановились на следующем алгоритме работы:

Устройство внешнего типа получает и усиливает сигнал, идущий от спутника. В усиленном виде он попадает в навигатор;
В приёмном устройстве навигации появляется полученный сигнал. На его основе происходит определение местоположения автомобиля. Далее происходит уточнение координат с помощью блока управления системы;
После уточнения координат местоположения автомобиля происходит вычисление оптимального маршрута движения до конечного пункта назначения. Это происходит на основе загруженных при производстве машины дорожных карт. Зачастую управление навигационной системой производится голосом. При необходимости обновления загруженных в память автомобиля карт используют специальные загрузочные DVD-диски;
Определение верного направления движения происходит с помощью параметров угловой скорости колёс, за вычисление которой отвечает бортовой компьютер.

При настройке определения местоположения автомобиля на загруженной в его память карте машина должна быть в статическом покое и в месте, обозначенном на карте. При этом gps антенна для навигационного блока устанавливается на заводе.

Переходники

Переходник для антенны (адаптер) применяют при замене автомагнитолы на изделие другой марки. Устройство позволяет снизить разницу в настройках и конструктивных решениях, а также усиливает качество поиска радиочастот.

По мнению специалистов, приобретение адаптера необходимо:

при снижении качества звучания, наличии помех, шумов, искажений в воспроизводимых видео- и аудиозаписях;
при уменьшении количества принимаемых радиостанций;
при периодическом исчезновении сигнала в устройстве;
при размытой картинке на экране магнитолы либо устройства по воспроизведению видео.

При подборе переходника для машины необходимо учитывать:

равномерные амплитудно-частотные показатели адаптера;
наличие коэффициента усиления около 15-25 дБ;
достаточную высоту динамического диапазона;
наличие пониженного коэффициента шума и высокого коэффициента усиления.

Конструкции и габариты переходников для легковых машин и автомобиля грузового могут отличаться.