Что такое LBS-трекинг: Cell ID и WPS
Технология LBS (службы определения местоположения) позволяет определить местоположение объекта без использования стандартных сервисов, таких как GPS, GLONASS, Galileo или Beidou.
LBS-трекинг — широкий термин, охватывающий различные методы. Здесь мы рассмотрим только позиционирование на основе GSM и Wi‑Fi.
GPS и LBS трекинг: основные различия
Позиционирование на основе GSM и Wi‑Fi обычно менее точно, чем GPS, но может работать в более сложных условиях — не требуется прямой обзор неба. Сигнал GSM сложнее заглушить и его легче установить, даже если устройство находится под землёй или внутри здания. Сигналы Wi‑Fi обеспечивают большую точность для отслеживания внутри помещений.
Требуя меньше энергии батареи по сравнению с GPS, LBS позволяет жертвовать точностью ради продления времени работы устройства. Это отлично подходит в случаях, когда необходимо отслеживать объект на больших расстояниях. LBS также может использоваться как резервный вариант, когда антенна или модуль GPS выходит из строя, что позволяет по‑прежнему определять местоположение объекта.
Как работает LBS‑трекинг
Отслеживание на базе GSM
GPS‑трекеры и мобильные телефоны чаще всего используют сеть GSM для передачи данных. Поэтому инфраструктура сети оператора может быть использована для определения местоположения устройства.
Этот метод трекинга действует по принципу, что любой активный GSM‑модуль всегда беспроводно связывается с одной из ближайших базовых станций, переключаясь между ними по мере движения устройства. Если устройство может передавать данные о базовой станции, к которой оно подключено (Cell ID, MCC, MNC, LAC), эти данные можно сопоставить с внешними базами данных, чтобы получить местоположение базовой станции.
Этот метод называется Cell of Origin. Это самый дешёвый и простой метод, поскольку не требует модификации уже развернутого оборудования.
Cell of Origin предоставляет местоположение базовой станции, а не само местоположение устройства.
Это означает, что два устройства, подключённые к одной и той же базовой станции, будут показывать одинаковые координаты, даже если они находятся далеко друг от друга.
Точность определения местоположения зависит от плотности базовых станций. В городах и развитых районах точность может составлять 50–100 м, тогда как в сельской и малонаселённой местности погрешность может достигать нескольких километров. Продвинутые системы также могут пытаться вычислить расстояние между GSM‑модулем и станцией. Такие системы обычно требуют модификации установленной инфраструктуры и довольно дороги. Один из распространённых методов поиска называется E-OTD (Enhanced Observed Time Difference).
Он основан на измерении и сравнении разницы во времени прихода импульсов от соседних базовых станций. Задержки и известные расположения базовых станций можно использовать для триангуляции местоположения GSM‑модуля. Этот метод поиска обеспечивает гораздо лучшую точность даже в удалённых районах (~125 метров), но требует установки Location Measurement Units на базовых станциях.
Система позиционирования по Wi‑Fi (WPS)
WPS использует беспроводные точки доступа для определения местоположения. Он чаще используется на мобильных телефонах и часто применяется для улучшения отслеживания внутри помещений. Существует несколько подходов к определению местоположения с помощью WPS.
Индикатор уровня принимаемого сигнала (RSSI)
Первый основан на индикаторе уровня принимаемого сигнала (RSSI). Устройство измеряет уровень сигнала между собой и несколькими точками доступа. Затем измеренные данные объединяются в модель распространения, чтобы определить расстояния между устройством и точками доступа.
Расчёт может выполняться самим устройством или данные могут отправляться во внешний сервис.
Фингерпринтинг
Второй метод называется Фингерпринтинг и в его основе лежит RSSI. Фингерпринтинг работает путём сбора местоположения и всех RSSI доступных точек доступа. Если в будущем объект посетит то же самое место, он должен предоставить тот же отпечаток (fingerprint), что позволит системе локализовать объект при отсутствии постоянного подключения.
Точность этого метода может быть довольно высокой (~1,3–2 метра), однако его трудно внедрить, так как требуется хранение данных. Он также очень чувствителен к изменениям в окружении: строительство или простая перестановка мебели влияет на уровень сигнала и изменяет отпечаток.
Time of Flight
Третий метод называется Time of Flight. ToF использует метки времени, фиксируемые обеими беспроводными интерфейсами, чтобы оценить расстояние и относительное положение объекта относительно точек доступа. Этот метод имеет точность 2–4 метра и обычно используется для отслеживания внутри помещений.
Измерения времени, выполняемые на беспроводных интерфейсах, основаны на том, что радиочастотные волны распространяются со скоростью, близкой к скорости света, которая остаётся почти постоянной в большинстве сред распространения в помещениях. Поэтому время пролёта (time of flight) менее подвержено влиянию окружения (мебель, здания и т.п.) по сравнению с измерениями RSSI.
Принцип подобен RADAR‑системам, за исключением того, что для измерения ToF используются обычные данные и пакеты подтверждения (ACK).
На диаграмме показано, как точка доступа отправляет фрейм DATA клиентскому устройству и ждёт получения пакета подтверждения (ACK). d — это задержка планирования (offset), возникающая на клиентском устройстве, и она зависит от того, сколько времени требуется для генерации ACK устройством. t_p — время распространения сигнала между передатчиком и приёмником и обычно предполагается одинаковым при движении к цели и обратно. t_ack — время, необходимое для передачи фрейма ACK. Время пролёта соответствует t_measured.
WPS хорошо работает для внутренних помещений, но разворачивать его не всегда так просто, как трекинг по GSM.
Доступность данных для LBS‑систем трекинга
Данные сетей Wi‑Fi могут быть труднодоступны, поскольку крупные поставщики баз данных не разрешают бесплатное скачивание баз данных.
Тем не менее местоположения базовых вышек можно скачать, и существует множество открытых баз данных. Одними из наиболее известных сервисов являются Mozilla Location Services и OpenCell ID, которые вместе содержат данные более чем о 50 миллионах базовых станций.
Покрытие Mozilla как по базовым станциям, так и по точкам Wi‑Fi отображено на карте.
Поддержка LBS в аппаратных устройствах
Функции LBS могут реализовываться немного по‑разному в зависимости от производителя. Некоторые устройства позволяют непрерывно передавать данные GSM (MCC, MNC, LAC, CID), некоторые — только по запросу после получения SMS или GPRS‑команды.
Если вы не уверены, поддерживают ли ваши устройства LBS в Navixy — пожалуйста, проверьте описания интеграций на нашем сайте.
Отслеживание на основе GSM и Wi‑Fi в приложениях X‑GPS
Navixy предоставляет собственное Мобильное решение для трекинга с поддержкой LBS.
В отличие от аппаратных трекеров, мобильные приложения Navixy передают уже обработанные LBS‑данные. Приложения полагаются на нативные сервисы ОС, такие как Apple Core Location или Google Fused Location, в зависимости от используемой ОС. &#xNAN;Обратите внимание, что для обработки данных необходима сетевая связь.
Настройка LBS в Navixy
Платформа трекинга Navixy бесшовно поддерживает нативную интеграцию определения местоположения по GSM‑ячеям и LBS для множества устройств. В большинстве сценариев GPS и GSM‑технологии работают совместно. Когда данные GPS недоступны, система автоматически переключается на LBS как на надёжный резерв. Например, если автомобиль заезжает в подземную парковку, наблюдатель может просмотреть как последнее точное GPS‑местоположение, так и текущее местоположение на основе GSM (в пределах определённой погрешности).
Радиус обнаружения LBS зависит от района, где находится устройство, и от количества базовых станций или точек Wi‑Fi. Если устройство находится в сельской местности и не может определить положение, рекомендуется увеличить радиус LBS, чтобы удалённые базовые станции также вносили вклад в определение местоположения устройства.
В городе, где сотовая сеть имеет плотное расположение базовых станций, диапазон LBS следует держать небольшим, так как ближайшие базовые станции будут достаточны для определения местоположения, и точность будет высокой.
В принципе, так работает LBS‑трекинг. Это отличный инструмент позиционирования и действительная альтернатива GPS‑трекингу, когда GPS недоступен или его использование нецелесообразно. Надеемся, что статья была полезной.
Моё устройство отправляет только LBS‑точки — почему?
Это может происходить по нескольким причинам:
Устройство не может получить GPS‑сигнал из‑за своего расположения — возможно, ваше устройство стоит в гараже или в подземной парковке. Также, пожалуйста, проверьте установку устройства в автомобиле.
GPS‑антенна устройства не работает — пожалуйста, проверьте её подключение к устройству и размещение: лучшее место — под лобовым стеклом.
GPS‑модуль устройства не работает — такое иногда случается; в этом случае мы рекомендуем обратиться к вашему местному дилеру для замены устройства на работающее.
Последнее обновление
Это было полезно?