Как стать спутником. Спуфим GPS в 2023 году - «Новости»

NMEA — это стан­дарти­зиро­ван­ный фор­мат для переда­чи дан­ных GNSS. То есть если ты захочешь сде­лать устрой­ство, которое будет работать с GNSS, то нуж­но будет работать с фор­матом NMEA, а не искать докумен­тацию к фор­мату каж­дой спут­никовой сис­темы.

Что­бы получить эти дан­ные, мож­но под­клю­чить­ся к при­емни­ку по USB или UART. У меня рас­паян толь­ко UART, так что я соору­дил мост из Auduino и вышел на ули­цу, что­бы соб­рать дан­ные.

Ес­ли исполь­зовать готовый при­емник GNSS, то на его выходе мож­но уви­деть при­мер­но сле­дующую кар­тину:

Это сооб­щения в фор­мате NMEA, то есть уже обра­ботан­ные GNSS-при­емни­ком дан­ные со спут­ника. Выг­лядит не сов­сем понят­но, но на самом деле получить из это­го наши коор­динаты доволь­но прос­то.

Раз­берем для при­мера пер­вое сооб­щение:

Как ты уже заметил, каж­дое сооб­щение начина­ется со зна­ка дол­лара, за которым сле­дуют пять букв и запятая. Этот заголо­вок ука­зыва­ет тип дан­ных в сооб­щении. Пер­вые две бук­вы (в нашем слу­чае GP) ука­зыва­ют на сис­тему GNSS, из которой получе­на информа­ция. Наше GP озна­чает GPS. Ты можешь встре­тить и дру­гие спут­никовые сис­темы — вот спи­сок воз­можных отве­тов:

• GP — толь­ко GPS;
  


• GL — толь­ко ГЛО­НАСС;
  


• BD — толь­ко BeiDou;
  


• GA — толь­ко Galileo;
  


• GN — исполь­зовано одновре­мен­но нес­коль­ко сис­тем.
  

Сле­дующие три бук­вы озна­чают тип дан­ных, нап­ример RMC (Recommended Minimum Specific GNSS Data) — минималь­ные рекомен­дуемые дан­ные о мес­тополо­жении и вре­мени. Коор­динаты содер­жатся в сооб­щени­ях RMC, GLL и GGA.

Опус­тим все поля, кро­ме коор­динат (опи­сание про­пущен­ных полей мож­но почитать в до­кумен­тации NMEA). 2565.63860,N — это широта в фор­мате DDMM.MMMMM, где N озна­чает север­ное полуша­рие, а 05723.41802,E — это дол­гота в фор­мате DDDMM.MMMMM, где E озна­чает вос­точное полуша­рие. То есть коор­динаты нашей тес­товой точ­ки — 25 гра­дусов 65,63860 минуты север­ной широты и 57 гра­дусов 23,41802 минуты вос­точной дол­готы.

Что­бы пос­мотреть эту точ­ку на кар­тах в интерне­те, нуж­но пре­обра­зовать GPS-коор­динаты в десятич­ные гра­дусы. Для это­го мож­но вос­поль­зовать­ся он­лай­новым каль­кулято­ром.

TTFF

TTFF — time to first fix, или вре­мя для опре­деле­ния мес­тополо­жения. Это вре­мя, которое нуж­но устрой­ству, что­бы соб­рать дан­ные и опре­делить мес­тополо­жение. Для спу­фин­га этот параметр очень важен.

Ес­ли устрой­ство не име­ет никаких дан­ных о спут­никах, про­цесс может занимать до две­над­цати минут, но обыч­но тре­бует все­го две‑три минуты.

Практика

Гай­дов по спу­фин­гу GPS в сети хва­тает, но у них есть одна общая чер­та: в 2023 году они не работа­ют (у меня так точ­но). Мно­гие телефо­ны сей­час уме­ют опре­делять мес­тополо­жение не толь­ко по спут­никам — для это­го исполь­зуют­ся Wi-Fi и Bluetooth. Сотовые выш­ки тоже могут учас­тво­вать в про­цес­се. Для начала мы поп­робу­ем под­менить GPS на смар­тфо­не с Android и пос­мотрим, какие труд­ности могут воз­никнуть при под­мене.

Оборудование

В сво­ем экспе­римен­те я исполь­зую:

• bladeRF 2.0 Micro Xa4 в качес­тве передат­чика;
  


• HackRF One в качес­тве при­емни­ка и передат­чика;
  


• ан­тенну RFSPACE;
  


• Mi A2.
  

GPS-SDR-SIM