GPS RF relaterade problem

[Xyzzy]

Guru, om du vill ha hjälp från oss behöver du svara på frågorna vi ställt, annars blir det en meningslös gissningslek.

[E Kafeman]

Lite inspirerad av mina och TS erfarenheter gjorde jag en test igår. Jag var i Täby C. Jag parkerade längst ner i P-garaget. 3 våningar under markytan. När jag klev ur bilen tog jag fram luren och startade kartprogrammet. Maps.Me på en iPhone 11. Jag fick en fix genast, samtidigt som kartan kom upp.

Om fixen kom från GPS så var det imponerande. Kanske använder dom någon annan teknik i luren? Via telenätet, eller nåt?

/π

Signaler från GNSS-satelliter är frekvenser som lätt bromsas av de flesta material. Signalstyrkan från satelliterna är sådan att ingen signal normalt kan detekteras bakom 1 mm tjock betong. Signalen kan ibland studsa mot en betongvägg och ge detekterbar signal men det påverkar drastiskt positionerings-noggrannheten då positionering i grova drag bygger på förväntade tiden för en signal att nå din mottagare från tre eller flera satelliter genom triangulering. Signalen från dessa satelliter måste vara direkta signaler från ohindrad himmel om man inte ska förlora precisionen. Det är i grunden enkel mattaematik. Tiden för GNSS-signalen att nå dej ger även avståndet till satelliten då signalen färdas med ljusets välkända hastighet i fri rymd.
Med avstånd kända mellan samtliga 4 punkter och med kända poositioner på satelliterna blir även din mottagares position på jorden känd i både i sidled och höjden över jordytan.

Screenshot 2025-07-19 at 11-23-04 Triangulation vs. Trilateration Understanding the Key Differences RF Wireless World.png

Din position P är enkel geometri-matte att beräkna om man vet avståndet till tre satelliter. Som ges av denna bilden, om bara två satelliters position och avstånd till dej är känd finns två platser för din position som är möjliga.

Det går i begränsad grad återsända GNSS-signaler genom repeaters i underjorden på det sätt som man kan göra med mobiltelefoni i tunnelbana och biltunnlar. Det är inte något som kan fungera särskilt bra pga tidsfelen i länkarna men kan ge en viss orienteringsfunktion.
I ett underjordiskt betonggarage, din telefon kan då få en GNSS-fix. Telefonen har i sammanhanget en förhållandevis svag antenn. Är det verifierad mottagningsnivå av satelliter på ett ställe som är täckt med betong så är det säkerligen repeaters uppsatta.
Nu vet jag inte exakt vilken modell av telefon du har. De har lite olika sätt att hantera avsaknad av GNSS-signal. Bilar med inbyggd GNSS för orientering har ofta död räkning baserat på accelerometrar och data från hastighetsmätare men mobilerna GNSS-mottagare brukar vara kite enklare.
Gissar att din telefons GNSS-mottagare har de nu vanliga två olika typerna av att hantera avsaknad av satellitsignal.

1. Om avsaknaden av omedelbar mottagning vid telefonens uppstart har den normalt sparat en hel del data från den positionen där telefonen tidigare stängdes av. Det gör att tiden för att beräkna en ny fix avsevärt förkortas.

2. Sedan finns "Assisterad GPS" där telefonen kan hämta viss data via mobilnätet. Det är ingen navigations-funktion, men kortar tiden för att åter få en fix när GNSS-signaler åter kan tas emot.

Detta är metoder för att korta tiden för fix från normala minuter till sekunder, förutsatt att man har stabil ohindrad GNSS-mottagning.

Tredje uppstartsmoden är där ingen grunddata finns sparad eller ens är användbar, då kanske telefonen förflyttats lång sträcka avstängd.
Då måste all grunddata beräknas på nytt från minst tre satelliter och det kan ta rätt lång tid oavsett typ av mottagare.

En modern mobil har ofta en form av död räkning men som på mobil vanligen är tidsbegränsad till ca 6 sekunder. Tänkt att hantera t.ex. kortare signalförluster i biltunnlar.

Till de flesta mobiler kan man ladda ner en app som exakt visar vilka satelliter och vilket navigations-system man tar emot signal från.
Det är en bra början att utforska var man har mottagning och hur väl den fungerar.

GNSS (Global Navigation Satellite System) är samlingsnamnet på denna typ av navigations-system som en mobiltelefon använder.
Det äldsta GNSS-systemet är GPS men som numera har fått sällskap i rymden ett flertal andra system såsom Galileo, Glonass, BeiDou. Systemen skiljer sej lite åt och även frekvenserna men i grova drag är det likartade system där GNSS-mottagaren i mobilen kan ta emot samtliga dessa system. Varje system består av ca 25-30 satelliter som förflyttar sej enligt välberäknat mönster över jorden.
Därmed varierar hala tiden vilka satelliter som man kan ta emot signa från och bidra med navigations-data.

Oftast är bara ett fåtal satelliter i rätt höjd över horisonten för att vara användbara.
Satellitens höjd över horisonten får inte vara för låg. även om signalen är bra och det finns inga satelliter högst upp på himlen för våran del.
Får att veta om en satellit är får lågt över horisonten som gör att dess data inte kan användas måste telefonen först beräkna satellitens position över jorden innan telefonen kan använda dess data för att beräkna sin egen position. Det är denna beräkning av satellit-positioner som normalt tar tid att beräkna vid uppstart av en GNSS-mottagare, upp till flera minuter.

Även allra tunnaste betongväggen dämpar effektivt alla GNSS-signaler. Några våningar ner under jord och det går garanterat inte få en verklig fix En repeater kan i underjorden återsända signaler som ger dej positionen av var repeaterns yttre antenn finns. Det är den antenn som kan ta emot direkta signaler utan att det är betongväggar emellan. Det ger ej repeaterns position men den är konstant i hela garageutrymmet som täcks av denna repeterade signal. Du kan inte se din egna relativa förflyttning via denna signal.

Det finns en mängd andra radiotekniker som på ett eller annat sätt kan ge en position. Triangulering mellan vanliga LTE basstationer används t.ex. av mobiloperatörer som vill veta ungefär var du finns. Det kommer allt fler TOF-system för inomhusnavigering där man kan använda t.ex. mobilens Bluetooth för att beräkna position.

Något som man kanske inte tänker på som navigering men som kan ge din position är att använda kameran i mobilen.
Ta ett foto av omgivningen och fråga Google var du är. Google jämför med alla de bilder de har i sitt kart och bildbibliotek och kan då ge dej positionen.
Om man är i ett parkeringsgarage och fotograferar en vägg med reklamaffisch om att resa till Maldiverna kan det kanske bli fel. Har inte kollat. Mobilen geotaggar bilder med senast kända position och är Google smart så kollar den även geotaggen för att avgöra om du är i ett parkeringsgarage i Stockholm eller i Maldiverna.
Något värt att undersöka kanske?