menu

LBS мониторинг: определение местоположения по GSM и WiFi

LBS (Location-based services) позволяет определять местоположение объекта без использования стандартных сервисов таких как GPS, ГЛОНАСС, Beidou и других.

LBS мониторинг является довольно широким термином и содержит в себе несколько технологий поиска. В данной статье мы обратимся только к определению локации по GSM сети и Wi-Fi точкам.

Отличия LBS и GPS

Определение местоположения по Wi-Fi и GSM сетям как правило обладает более низкой точностью, чем GPS. Преимуществом данных систем является возможность работы в неидеальных условиях. Например, GSM сигнал не требует чистого неба для идеальной работы. Его сложнее заблокировать и легче поймать, даже если устройство находится в здании или в подземных постройках. Wi-Fi точки обеспечат более точное отслеживания внутри зданий.

Использование LBS требует меньше энергии, позволяя обменять идеальную точность данных на более длительную работу устройства без подзарядки. При перевозке грузов на длительные расстояния, важнее иметь приблизительное местоположение, но на протяжении всего пути. LBS также могут быть использованы как запасной вариант, на случай выхода из строя GPS антенны или модуля.

Принципы работы LBS мониторинга

GSM мониторинг

Большинство трекеров и мобильных устройств используют GSM сеть для передачи данных. Инфраструктура провайдеров услуг может быть использована для получения данных о местоположении объекта.

Данный метод отслеживания основан на принципе, что любой включенный GMS модуль будет передавать данные на ближайшую базовую станцию, переключаясь по мере движения между ними. Если устройство может считать данные базовой станции (Cell ID, MCC, MNC, LAC), эти данные могут быть сверены с внешними базами данных для получения местоположения объекта.

Определение локации по вышкам сотовой связи

Такой метод называется Cell of Origin.
Он является самым дешевым и простым для использования, так как не требует модификации устройств или инфраструктуры.

Cell of Origin показывает только местоположение базовой станции, а не самого устройства.

Таким образом, если 2 устройства подключены к одной базовой станции, они покажут одинаковое местоположение, даже если не находятся рядом.

Cell of Origin GSM локация

Точность этого метода определения зависит от плотности расположения базовых станций. В городах и развитых зонах точность может доходить до 50-100 метров, а в деревнях и незаселенных местностях – до нескольких километров.

Более сложные системы могут высчитывать расстояние между устройством и базовой станцией. Как правило, подобные системы стоят довольно дорого и не легки в эксплуатации из-за необходимости модификации оборудования. Один из таких методов поиска называется E-OTD (Enhanced Observed Time Difference, Наблюдаемая разность времени прибытия сигнала).

Метод основан на измерении и сравнении интервалов времени прохождения сигналов от нескольких базовых станций до мобильного телефона абонента. Время прохождения и местоположения базовых станций могут быть использованы для триангуляции положения GSM модуля. Для работы метода базовые станции, принимающие сигнал, должны быть оснащены блоком LMU (Location Measurement Unit).

Метод OTD обеспечивает точность ~125 метров.

Триангуляция по сотовым вышкам

Определение местоположения по Wi-Fi сетям (WPS)

WPS использует беспроводные точки доступа для расчета местоположения. Система наиболее часто встречается в мобильных устройствах и хорошо подходит для отслеживания объектов и сотрудников внутри зданий. WPS включает несколько различных методов определения местоположения.

Показатель уровня принимаемого сигнала

Первый способ основан на Показателе уровня принимаемого сигнала (RSSI). Принимающее устройство вычисляет уровень сигнала, исходящего от нескольких точек доступа. Полученные данные обрабатываются для создания модели распространения волн и вычисления расстояния до каждой из точек.

Вычисления могут быть выполнены самим устройством или переданы для обработки в сторонние сервисы.

Received Signal Strength Indicator WPS
Fingerprinting

Второй метод, Fingerprinting, основан на первом методе. При известном местоположении устройства для каждой локации замеряется уровень сигнала всех точек доступа. Полученные уровни складываются в код, который записывается в базу вместе с местоположением. Если в будущем устройство попадет в то же самое место, но не будет иметь доступ к сети, – местоположение будет вычислено по совпадающему коду.

Точность данного метода довольно высока (~1,3-2 метра), но данный метод тяжел в организации, поскольку требует хранилища данных. К тому же он очень чувствителен к изменениям окружающей среды – строительные работы или простая перестановка мебели могут изменить уровень принимаемого сигнала и тем самым изменить код локации.

Time of Flight

Третий, более простой в организации метод, называется Time of Flight. ToF определяет местоположение основываясь на временных метках, записанных беспроводными интерфейсами при передачи пакетов. Данный метод имеет точность от 2 до 4 метров и широко используется для отслеживания объектов внутри зданий.

Временные метки подходят для использования, основываясь на том факте, что радиочастотные волны проходят близко к скорости света, которая остается практически неизменной в средах закрытых помещений. Соответственно время доступа менее чувствительно к изменения в окружающей среде, чем измерения уровня принимаемого сигнала.

Принцип работы схож с РАДАРами, но берет за основу самые обычные пакеты данных и подтверждения.

Геолокация по Time of Flight

Диаграмма показывает отправки пакета с данными (DATA) на принимающее устройство и ожидание получения пакета с подтверждением (ACK). d является задержкой генерации подтверждения со стороны устройства. t_p - время распространения сигнала между отправителем и получателем (считается одинаковым для пути в обе стороны). t_ack - время отправки пакета с подтверждение (ACK). ToF соотносится с t_measured.

WPS хорошо работает для отслеживания внутри помещений, но зачастую оказывается сложнее для внедрения, чем GSM.

Доступность данных для LBS мониторинга

Данные по сетям Wi-Fi как правило не находятся в открытом доступе. Большинство владельцев крупных баз данных не предоставляют бесплатной выгрузки.

В противоположность, локации базовых станции известны и можно найти множество открытых источником информации. Наиболее популярными сервисами являются Mozilla Location Services и OpenCell ID, вместе их базы содержат данные более 50 миллионов базовых станций.

Карта покрытия базовых станций и Wi-Fi точек доступа сервисом Mozilla представлена ниже.

Покрытие Mozilla location services

Поддержка LBS в GPS трекерах

Наличие и уровень поддержки LBS функционала во многом зависит от производителя устройства. Некоторые производители позволяют передавать данные GSM вышки постоянно (MCC, MNC, LAC, CID), некоторые устройства передают эти данные только по SMS или GPRS запросу.

Если вы не уверены в уровне интеграции LBS для вашего устройства с Navixy – вы всегда сможете проверить уровень интеграции в разделе Устройства.

Wi-Fi и GSM мониторинг в приложении X-GPS Трекер

Navixy предоставляет собственное решение для мобильных сотрудников. Наши приложения для Android и iOS имеют возможность обработки как GPS, так и LBS данных.

В отличие от стандартных трекеров, мобильные приложения X-GPS Трекер передают уже обработанные данные. Обработка производится встроенными сервисами телефона – Apple Core Location или Google Fused Location, в зависимости от версии ОС.
Для корректной работы LBS необходимо интернет соединение.

Локация по GPS

Установка радиуса определения LBS

Выставление радиуса определения LBS зависит от местности, в которой находится устройство, и количества базовых станций или точек Wi-Fi. Если устройство находится в сельской местности и не может определить местоположение, рекомендуется увеличить радиус определения LBS, чтобы дальние базовые станции также способствовали определению местоположения устройства.

В городе, где сотовая сеть имеет плотную застройку базовых станций, радиус действия LBS необходимо держать на маленьком уровне, так как ближних базовых станций будет достаточно для определения местоположения и точность при этом будет высока.

Настройка LBS радиуса

Надеемся, что статья была вам полезна. Если вы хотите задать вопрос, оставить комментарий или предложить тему для будущих материалов, переходите в наши социальные аккаунты Facebook, Linkedin и Twitter. Подписывайтесь, чтобы не пропустить полезные обновления от Академии Navixy.

Ссылки

  1. https://www.researchgate.net/publication/4318531_Combining_GPS_and_GSM_Cell-ID_positioning_for_Proactive_Location-based_Services
  2. https://www.opencellid.org/#zoom=2&lat=20.6&lon=-1.1
  3. https://ieeexplore.ieee.org/document/5425237
  4. https://dl.acm.org/doi/10.1145/2785956.2787487
  5. https://www.link-labs.com/blog/wifi-indoor-positioning-systems-pros-cons
  6. https://arxiv.org/abs/1912.07801
  7. https://www.researchgate.net/publication/320054832_Study_of_Wi-Fi_Fingerprint-Based_Indoor_Positioning_on_a_smartphone
  8. https://dl.acm.org/doi/10.1145/2674005.2674998
  9. https://en.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi_positioning_system#/
Мониторинг 3.0 NEW
Open
Мониторинг 3.0 NEW
Отображение тысячи объектов.
Интуитивный интерфейс.
Современный дизайн.
Читать далее >
Open

Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cookie.

Do you want to switch to English version?

Yes No