Qualcomm vs. MTK тестирование навигационных модулей

Всем привет! Сегодня мы решили протестировать несколько аппаратов на платформах Qualcomm и MTK, чтобы понять, допилили ли парни из МТК свои навигационные возможности, ведь ещё пару лет назад они работали мягко говоря не очень хорошо, а вот решения от Qualcomm всегда славились своими возможностями.

Героями нашего первого теста стали два смартфона, один из которых базируется на платформе Qualcomm Snapdragon 400, а второй – на достаточно новой MTK MT6735, которая обеспечивает поддержку сразу 3-х навигационных систем: GPS, ГЛОНАСС и Beidou. Тестирование проводилось в пешеходном режиме и при передвижении на транспортном средстве. Для записи NMEA-логов использовалась программа NMEA Tools Pro.

Тестирование в пешеходном режиме

Если посмотреть на фрагмент NMEA-лога, приведённого ниже, то можно увидеть, что для расчёта координат используются данные 9 спутников GPS (с номерами 07, 28, 30, 05, 20, 13, 19, 09 и 10) и 7 спутников ГЛОНАСС (с номерами 77, 67, 76, 78, 86, 68 и 87).

$GNRMC,080351.000,A,5546.3288,N,03732.4328,E,1.984,228.75,180515,,,A*42
$GNVTG,228.75,T,,M,1.984,N,3.676,K,A*29
$GNGGA,080352.000,5546.3281,N,03732.4320,E,1,16,0.74,117.8,M,14.5,M,,*7F
$GPGSA,A,3,07,28,30,05,20,13,19,09,10,,,,1.06,0.74,0.76*0C
$GLGSA,A,3,77,67,76,78,86,68,87,,,,,,1.06,0.74,0.76*1B

Координаты вычисляются по данным именно обеих навигационных систем, о чём свидетельствует префикс GN в строках $GNRMC, $GNVTG и $GNGGA.

Трек, записанный в пешеходном режиме, представлен на рисунке:

На приведённом выше треке точность позиционирования можно считать вполне приемлемой в пешеходном режиме – для ситуации, когда приёмник окружён высотными домами, укрыт листвой деревьев и запись ведётся в дождливую погоду.

На другом треке, приведённом ниже, можно видеть почти безупречную работу навигационного модуля смартфона на МТК (синий трек) в сравнении с работой модуля смартфона на Qualcomm (красный трек).

SoC Qualcomm Snapdragon 400 MSM8228 также имеет возможность работать со спутниковыми системами ГЛОНАСС и GPS. Однако судя по NMEA-логам этого устройства, данные со спутников системы ГЛОНАСС для определения координат не используются.

Сравнивая NMEA-логи, записанные устройствами во время этого теста, можно заметить, что сигналы одних и тех же спутников принимаются устройствами с разными показателями SNR (соотношение сигнал/шум) в один и тот же момент времени. Параметры SNR MTK превышают значения SNR устройства на Qualcomm в среднем более, чем на 10 dB.

Фрагмент NMEA-лога устройства MTK:

$GNGGA,080418.000,5546.3160,N,03732.4086,E,1,17,0.66,111.0,M,14.5,M,,*79
$GPGSA,A,3,07,28,30,05,20,13,19,09,10,15,,,0.95,0.66,0.69*0E
$GLGSA,A,3,77,67,76,78,86,68,87,,,,,,0.95,0.66,0.69*1D
$GPGSV,3,1,12,30,86,107,32.6,07,52,084,31.1,28,45,188,22.1,13,40,297,30.2*7B
$GPGSV,3,2,12,05,37,257,37.9,20,34,266,34.3,19,26,066,18.2,27,18,035,*67
$GPGSV,3,3,12,09,11,138,39.3,10,10,197,34.8,15,09,308,17.0,21,06,337,*6C
$GLGSV,3,1,10,77,81,339,19.3,68,50,303,29.8,67,47,209,24.0,78,32,253,27.0*65
$GLGSV,3,2,10,76,31,060,15.0,86,25,066,19.0,85,18,012,,69,08,338,*6D

Фрагмент NMEA лога устройства Qualcomm:

$GPGGA,080418,5546.310615,N,03732.389129,E,2,09,1.5,157.0,M,15.0,M,,*41
$GPGSV,3,1,10,05,35,255,19,07,50,082,19,09,10,136,19,10,08,196,22*70
$GPGSV,3,2,10,13,39,296,14,19,24,064,13,20,32,265,13,28,45,187,15*76
$GPGSV,3,3,10,30,84,106,21*43
$GLGSV,1,1,10,67,46,208,14*58

* Жирным выделены значения SNR для спутников ГЛОНАСС.

Поскольку внешняя электромагнитная шумовая обстановка для обоих устройств одинакова, то это означает, что мощность сигнала на входе навигационного устройства МТК выше как минимум в 10 раз. Причём это относится как к сигналам спутниковой системы GPS, так и системы ГЛОНАСС. Трудно сказать, что именно является причиной этого явления. Можно, например, предположить, что GPS/ГЛОНАСС-антенна и приёмный тракт устройства МТК выполнены более добротно и имеют лучшие характеристики, чем аналогичные модули устройства на Qualcomm. Однако это лишь предположение.

Следующий тест в пешеходном режиме также в среднем показал более точную и устойчивую работу «навигационного приёмника» устройства MTK (синий трек) по сравнению с устройством Qualcomm (трек красного цвета), хотя сам трек уже не выглядит столь безупречно, как в прошлый раз.

При проведении этого теста, как и в предыдущем, сигналы одних и тех же спутников принимались устройствами с разными показателями SNR в один и тот же момент времени. Как и в первом случае, уровень спутниковых сигналов на входе устройства MTK почти всегда выше, чем на входе устройства на Qualcomm. Данные представлены в приведённых ниже фрагментах NMEA-логов и для удобства сведены в таблицу.

Фрагмент NMEA-лога устройства Qualcomm:

$GPGSV,3,1,15,05,25,240,11,07,35,090,18,11,01,094,15,13,54,289,22*72
$GPGSV,3,2,15,15,21,306,25,19,24,047,12,20,24,253,11,27,08,022,16*7D
$GPGSV,3,3,15,28,61,182,10,30,68,091,25*78
$GLGSV,2,1,15,81,25,092,12,70,52,272,16,79,63,049,19,87,08,358,16*64
$GLGSV,2,2,15,71,23,331,18*5E

Фрагмент NMEA-лога устройства MTK:

$GPGSV,3,1,11,30,70,092,35.4,28,62,184,16.5,13,56,290,28.7,07,36,091,27.1*7E
$GPGSV,3,2,11,05,26,241,24.8,20,26,253,18.9,19,25,049,15.9,15,23,307,24.9*73
$GPGSV,3,3,11,27,09,024,29.1,11,03,094,19.9,21,01,325,*40
$GLGSV,3,1,10,79,63,050,29.5,70,52,273,25.5,80,48,267,18.1,88,30,045,27.9*63
$GLGSV,3,2,10,69,27,202,13.7,81,26,093,23.1,71,24,332,28.6,78,16,069,*7A
$GLGSV,3,3,10,87,09,359,13.0,73,01,257,*74

* Жирным выделены значения SNR для спутников ГЛОНАСС.

Можно также отметить, что «навигационный приёмник» смартфона на МТК гораздо быстрее начинает показывать точное местоположение (не путать с параметром TTFF – Time To First Fix) после начала записи лога (когда позиция зафиксирована и скорость перемещения относительно поверхности Земли равна нулю). В приведённом выше тесте на это ушло 32 сек, в то время как смартфон на Qualcomm затратил 59 сек.

Краткое резюме по результатам испытаний в пешеходном режиме приемника МТК. Навигационный приёмник устройства решает задачу используя информацию, поступающую с обеих навигационных систем (GPS и ГЛОНАСС), что даёт возможность выбора спутников с наилучшими для данных условий уровнями сигналов и расположением на небосводе. Грубо говоря, в распоряжении приёмника вдвое больше источников информации для решения навигационной задачи. Судя по всему приёмник располагает качественной GPS/ГЛОНАСС-антенной и грамотно спроектированным высокочастотным трактом, что обеспечивает достаточно высокий уровень сигнала для дальнейшей обработки.

Указанные выше особенности позволяют приемнику быстро и точно определять текущее местоположение, а также более надёжно работать в неблагоприятных условиях для приема спутниковых сигналов.

Тестирование на транспортном средстве

Тестирование проводилось на мотоцикле. На этот раз соперником смартфона на MT6735 являлся смартфон на базе Qualcomm Snapdragon 801. Во время записи NMEA-логов устройства находились в нагрудных карманах куртки водителя.

Ниже приведены фрагменты треков обоих устройств. Синий трек – Qualcomm, красный трек – MT6735.

Можно сразу отметить гораздо более сглаженный, не имеющий сильного разброса трек МТК. Трек же устройства Qualcomm отражает достаточно большой разброс в определении координат практически по всему маршруту. По хаотическим скачкам трека в начале маршрута можно заметить, как много времени потребовалось этому устройству для определения правильного местоположения. В то же время устройство МТК справилось с этой задачей намного быстрее.

Ниже приведены фрагменты треков, которые показывают, насколько точнее работает «навигационный приёмник» МТК.

Вполне возможно (даже скорее всего) это объясняется особым алгоритмом фильтрации данных в самом приёмнике, который заключается в том, что текущие координаты корректируются с учётом невозможности физическим объектом мгновенно изменить скорость, направление движения и местоположение.

Недостатком такого подхода является то, что для усреднения и анализа требуется накопление некоего объёма данных и определённое время для принятия решения. Это приводит к появлению заметной инерционности в определении координат, что выражается в отклонении трека от реального маршрута, когда маршрут меняет своё направление, а скорость передвижения достаточно высока (резкие повороты, развороты, развязки магистралей).

Приведённые ниже фрагменты NMEA-логов показывают примерно одинаковые уровни сигналов, поступающие с одних и тех же спутников (как GPS, так и ГЛОНАСС) в одно и то же время. Раз так, то более корректная работа приемника МТК определяется скорее всего более грамотным алгоритмом обработки информации со спутников.

Фрагмент NMEA-лога устройства МТК:

$GNRMC,193331.000,A,5548.6090,N,03730.3074,E,44.714,334.77,190515,,,A*71
$GNVTG,334.77,T,,M,44.714,N,82.854,K,A*26
$GNGGA,193332.000,5548.6194,N,03730.2986,E,1,20,0.59,156.6,M,14.6,M,,*76
$GPGSA,A,3,16,07,21,15,13,18,27,26,22,19,20,29,1.12,0.59,0.96*0F
$GLGSA,A,3,78,69,85,86,71,77,87,70,,,,,1.12,0.59,0.96*12
$GPGSV,4,1,14,21,72,092,28.3,18,51,175,24.0,16,46,264,34.7,27,38,298,32.7*7B
$GPGSV,4,2,14,26,35,226,24.7,15,26,090,28.0,22,21,201,17.3,13,21,053,30.7*7A
$GPGSV,4,3,14,29,15,130,23.5,07,10,338,26.2,20,09,046,29.0,19,08,301,15.4*7A
$GPGSV,4,4,14,30,04,006,26.6,05,03,041,*62
$GLGSV,3,1,10,86,82,017,26.7,70,54,064,26.8,71,46,156,24.4,85,35,109,26.9*65
$GLGSV,3,2,10,87,29,300,18.8,77,25,294,17.3,78,18,350,20.0,69,10,024,18.3*6E
$GLGSV,3,3,10,76,05,245,,72,04,186,*6D

Фрагмент NMEA-лога устройства Qualcomm:

$GPGGA,193332.8,5548.632178,N,03730.280528,E,1,12,0.6,175.7,M,15.0,M,,*5F
$GPVTG,334.6,T,334.6,M,42.6,N,78.8,K,A*24
$GPRMC,193332.8,A,5548.632178,N,03730.280528,E,42.6,334.6,190515,0.0,E,A*38
$GPGSA,A,3,07,13,15,16,18,20,21,22,26,27,29,30,1.2,0.6,1.0*31
$GNGSA,A,3,07,13,15,16,18,20,21,22,26,27,29,30,1.2,0.6,1.0*2F
$GNGSA,A,3,78,70,86,77,69,87,85,71,,,,,1.2,0.6,1.0*25
$GPGSV,4,1,15,07,08,336,32,08,,,22,13,20,052,27,15,24,088,17*4E
$GPGSV,4,2,15,16,45,262,27,18,50,174,27,20,08,046,22,21,71,091,22*70
$GPGSV,4,3,15,22,20,199,15,26,34,224,25,27,36,296,30,29,13,129,18*79
$GPGSV,4,4,15,30,03,004,22,05,01,039,,19,07,299,*4A
$GLGSV,3,1,10,78,18,348,27,70,53,063,25,86,81,018,25,77,24,293,21*6D
$GLGSV,3,2,10,69,09,023,17,87,28,299,27,85,33,108,15,71,46,154,24*64
$GLGSV,3,3,10,76,04,244,,72,03,185,*69

Можно снова отметить, что хотя приёмник устройства на SoC Qualcomm Snapdragon 801 и обрабатывает информацию, поступающую со спутников системы ГЛОНАСС, но в главных предложениях NMEA-лога ($GPGGA, $GPRMC, $GPVTG) выдаёт информацию, построенную на обработке сигналов лишь системы GPS.

Устройство МТК выдаёт значения, построенные на обсчете данных поступающих с обеих навигационных систем. Является это преимуществом или нет, однозначно сказать сложно.

Краткое заключение.
В целом, работа «навигационного приёмника» устройства на базе МТК MT6735 оставила положительное впечатление. Приёмник достаточно быстро и точно определяет текущие координаты. Разброс значений координат во время навигации невелик. Приёмник грамотно отрабатывает сложные ситуации для навигации (проезд в небольших тоннелях, под мостами и эстакадами, работа в тени высотных зданий и т.д.).

К недостаткам можно отнести некую инерционность в определении координат при резкой смене направления движения с достаточно высокой скоростью.

Автор: Peyt

Источник