fbpx

Как отследить украденный культиватор. Часть 1

28 августа 2020
Блог > Сельское хозяйство > Как отследить украденный культиватор. Часть 1

Геолокация и метамодернизм

 

Достоверно неизвестно, когда человек начал создавать первые карты. Но мы точно знаем, что карты городов уже существовали в Месопотамии в 2500 году до н.э., а изображения рек, гор, поселений и дорог встречались на бивнях мамонтов более 25 тыс. лет назад. Со временем бивни сменились на глиняные таблички, потом начали использовать папирус, далее пергамент, бумагу, и, наконец — мы пришли к цифровому представлению местности в виртуальной среде 21 века. По мере того, как человек изобретал новые подходы к составлению карт, неизменным здесь оставалось одно — наше желание знать, что и где находится.

 

Геолокация — определение местоположения объекта на поверхности Земли при использовании широты, долготы, а иногда и высоты объекта над уровнем моря. Одной из самых важных особенностей геолокации есть ее точность, то есть значение радиуса круга на карте, в котором может находиться объект. Чем выше точность — тем меньше радиус, и наоборот.

 

На что влияет точность? Прежде всего на время, необходимое для поиска объекта. Ведь чем больше площадь, тем больше людей и техники привлекаются к процессу.

 

Спутниковая геолокация

 

Это самый точный вид геолокации. Радиус площади GPS поиска составляет от 500 м до 30 см.

Расположение объекта определяется спутниками, которые находятся над соответствующей территорией. Чем их больше, тем выше точность. Количество спутников, необходимых для позиционирования, определяется не только местоположением объекта, но и качеством приема сигнала на местности. Поэтому спутниковая система требует высокого уровня радиопрозрачности над установленным на объекте трекером — устройством, которое принимает навигационный сигнал от спутников.

Недостатки GPS-системы в ее значительном потреблении энергии. Все из-за того, что трекеры для определения местоположения должны принимать сигналы от спутников на протяжении длительного времени (десятки секунд в нестабильной среде) и выполнять много вычислений. Для того чтобы один такой трекер проработал хотя бы 3-4 месяца без перезарядки, ему понадобится аккумулятор минимум на 10 000 мАч. Конечно, такая батарея увеличивает и размеры устройства, и его вес, и цену, и свою ценность для воров.

Именно из-за такого недостатка трекеры со спутниковым геопозиционированием традиционно используют только на транспортных средствах, где есть источник электрического тока, или на других объектах с использованием аккумулятора, но только на краткий промежуток времени.

 

Маячковая геолокация

 

Принцип маячковой геолокации основывается на определении расположения объекта по отношению к маякам — другим объектам, местоположение которых фиксированное и неизменное. Способов для маячковой геолокации есть несколько: с помощью определения силы GSM-сигнала, а также путем BLE или RFID-сканирования.

В первом случае роль маячков играют базовые станции сотовой сети. Для определения расположения объекта используется техника триангуляции и техническая информация про силу сигнала. Так как все вычисления идут за счет мощностей мобильной сети, то трекер может быть очень простым 2G-устройством. Недочеты такого решения в низких показателях точности (приблизительный радиус геолокации составляет 200 м) и высокий уровень потребления энергии. Все из-за того, что трекер должен быть в постоянном поиске ближайшей базовой станции.

А вот Bluetooth Low Energy (BLE) и Radio Frequency ID (RFID) имеют достаточно неплохие показатели энергоэффективности. RFID-метки — это пассивные устройства без батарейки. Для них нужно строить определенную инфраструктуру и устанавливать внешние маяки-сканеры на местности. Эффективное расстояние, на котором маяк может зафиксировать появление RFID-метки, ограничена несколькими десятками метров, поэтому такие решения обычно выбирают для позиционирования объектов в помещениях и близлежащих территориях.

Как BLE-маячки используются в Европе и США для отслеживания контактов заболевших вирусом сотрудников на рабочем месте, вы можете почитать здесь: https://iotji.io/ru/biznes-protsessy-i-zdorovye-rabotnikov/

 

Геолокация LoRa TDoA

 

Технология LPWAN (Low Power WAN – сеть с низким потреблением энергии) и одна из ее разновидностей LoRaэто разработки последних лет, которые демонстрируют объединение принципов маячковой и спутниковой геолокации. Тут, как и в GPS, используется механизм TdoA (Time Difference of Arrival) то есть расположение объекта определяется временем прохождения радиосигнала от трекера до базовых станций. И, как и в маячковых системах, нам необходимо точно знать местоположение этих самых базовых станций.

В отличие от спутников базовые станции должны быть относительно недалеко от объекта. Поэтому для корректных вычислений необходимо специальное оборудование, которое может записывать время прохождения сигнала с точностью до наносекунд (1 нс — одна миллиардная секунды).

Сам метод такого определения местоположения объектов называется «методом гиперболических кривых», и использовался еще во времена Первой мировой войны для геопозиционирования артиллерийских батарей.

 

Геолокация гиперболами
Геолокация гиперболами

 

Поскольку LoRa работает по асинхронному принципу, передача сигнала происходит в определенные моменты согласно настройкам — в другое время устройство-передатчик спит. Определение местоположения происходит за счет мощностей LoRaWAN-сети — так обеспечивается экономия потребления энергии оборудования, так как трекеры не работают постоянно на прием сигналов и не производят никаких вычислений для геолокации. Так устройства могут работать годами, помогая определять локацию объектов, к которым они прикреплены.

Как и все промежуточные решения, показатели точности LoRa также находятся посередине. Чем больше базовых станций одновременно принимают сигнал трекера, тем выше точность. Одна базовая станция создает круг с радиусом в несколько километров, что пригодится только как способ геолокации на уровне населенного пункта (например, для отслеживания маршрута почтовых отправлений или палет с товаром). Четыре базовые станции дадут точность близко 100 м. Пять, а то и шесть, уже уменьшат радиус круга до 10-15 м.

Продолжение читайте во второй части…

Контакты

Адрес:

ул. Маричанская, 18, г. Киев, 03040, Украина

Тел/факс:

+380 44 323 88 88

E-mail:

sales@iotji.io

whatsapp

Whatsapp:

+380674446850

Связаться с нами