Позиционирование транспорта с использованием различных технологических систем
Позиционирование транспорта представляет собой процесс определения текущего местоположения транспортного средства (автомобиля, грузовика, судна и других объектов) с применением специализированных технических средств (например, датчик позиционирования) и алгоритмов обработки данных.
В настоящее время используется широкий спектр методов и систем позиционирования, среди которых выделяются глобальные системы позиционирования (GNSS) — GPS, ГЛОНАСС, Galileo, BeiDou, а также наземные технологии позиционирования — LBS, RFID, Wi-Fi-позиционирование и другие. Рассмотрим каждую подробнее.
GPS — Global Positioning System
GPS — глобальная спутниковая навигационная система, разработанная в США. В ее основе лежит орбитальная группировка спутников (как правило, не менее 24), передающих сигналы с точными временными метками и данными о своем положении, что позволяет наземному приемнику вычислять координаты посредством измерения расстояний до нескольких спутников.
GPS позиционирование является наиболее распространенной технологией позиционирования во всем мире.
Принцип работы
GPS-приемник фиксирует время прохождения сигнала от спутника до устройства. Сопоставляя момент отправки и получения сигнала, вычисляется расстояние до каждого спутника. Сигналы как минимум от четырех спутников позволяют определить пространственные координаты по трем осям: широте, долготе и высоте.
Плюсы и минусы GPS
Преимущества:
- Глобальное покрытие и работоспособность во всех регионах Земли
- Высокая технологическая зрелость и надежность
- Достаточная точность позиционирования для большинства гражданских задач (погрешность в пределах нескольких метров)
Недостатки:
- Необходимость прямой видимости неба; ухудшение работы в зданиях и тоннелях
- Снижение точности в условиях плотной городской застройки
- Уязвимость к помехам и возможному глушению сигнала
ГЛОНАСС — Российская глобальная навигационная система
ГЛОНАСС — российская глобальная спутниковая навигационная система, реализующая принципы, аналогичные GPS, и предназначенная для определения координат, времени и параметров движения. ГЛОНАСС позиционирование часто используется совместно с GPS для достижения более точного позиционирования.
Принцип работы
Система использует спутники на средней околоземной орбите. Приемник определяет свое положение по сигналам нескольких спутников с применением метода триангуляции ( расчетом растояния до каждого спутника путем измерения времени прохождения сигнала).
Плюсы и минусы ГЛОНАСС
Преимущества:
- Глобальное покрытие, сопоставимое с GPS
- Повышение надежности и скорости определения координат при совместном использовании с GPS
- Более высокая эффективность в высоких широтах
Недостатки:
- При автономном использовании менее стабильна в «закрытых» условиях
- Меньшая распространенность отдельных приемников
- Точность сопоставима с GPS, без существенного выигрыша в одиночку
Galileo — европейская глобальная навигационная система
Galileo — навигационная спутниковая система Европейского союза, ориентированная преимущественно на гражданское применение и обеспечение повышенной точности вне зависимости от военных структур.
Принцип работы
Группировка спутников передает навигационные сигналы на нескольких частотах, а усовершенствованные алгоритмы коррекции ошибок повышают точность позиционирования. хорошоя точность позиционированния на территории европы. Территории других стран мало охваченны.
Плюсы и минусы Galileo
Преимущества:
- Высокая точность, особенно при многочастотном приеме
- Гражданский контроль и стабильность для коммерческого использования
- Эффективная интеграция с другими GNSS
Недостатки:
- Не во всех бюджетных устройствах поддерживается полноценно
- Эффективно работает на территории европы
- Зависимость от условий приема спутникового сигнала
BeiDou — китайская GNSS
BeiDou — китайская глобальная навигационная спутниковая система, обеспечивающая функции позиционирования, навигации и синхронизации времени по всему миру.
Принцип работы
Собственная орбитальная группировка спутников передает сигналы, на основе которых приемник определяет местоположение методом триангуляции. Принцип работы аналогичен системам GPS и ГЛОНАСС.
Плюсы и минусы BeiDou
Преимущества:
- Полноценное глобальное покрытие
- Поддержка передачи коротких сообщений через спутниковую сеть
- Совместимость с другими GNSS
Недостатки:
- Зависимость от видимости спутников
- При изолированном использовании точность может уступать комбинированным решениям
- Меньшая распространенность вне Азии
LBS — Location-Based Services
LBS — это сервисы, использующие данные о местоположении устройства, получаемые от GSM сетей. этот сервис широко распростронен в городах, где большое количство базовых станций сотовых операторов.
Принцип работы
Система позиционирования LBS определяет местоположение по базовым станциям сотовых станций. GSM устройство ловит сигнал от нескольких сотовых станций (вышек) и получает их данные (Cell ID, MCC, MNC, LAC) и с помощью метода триангуляции путем вычеслений уровня сигнала до каждой базовой станции определяя тем самым ближайшии станции, затем определяет местоположение и радиус погрешности. Чем больше базовых станций находится в зоне нахождения устройства тем точнее будет определено местоположение.
Плюсы и минусы LBS
Преимущества:
- Возможность определения положения без спутникового сигнала
- Эффективность в помещениях и городской среде
- Дешевизна
Недостатки:
- Меньшая точность (город 10-500 метров, трасса город 500-5000 метров)
- Зависимость от наличия сотового оператора
RFID — радиочастотная идентификация
RFID — технология радиочастотной идентификации, применяемая для автоматического обнаружения и учета объектов посредством радиометок и считывателей. В большей степени применяется определения людей в нутри помещений.
Принцип работы
Система включает метку (пассивную или активную), содержащую информацию, и считыватель (базовую станцию), который инициирует обмен сигналами с меткой. В отличии от систем навигации где расчет местоположения происходит в нутри навигационного устройства, здесь расчет местоположения отслеживаемого объекта производится програмном обеспечении установленном на выделенном сервере. Принцип вычесления местоположения заключается в расчете уровня сигнала сигнала метки от считывателя, чем хуже уровень сигнала от метки тем дальше она раасположенна.
Плюсы и минусы RFID
Преимущества:
- Отсутствие необходимости прямой видимости
- Возможность одновременного считывания множества меток
- Эффективность для складского учета и контроля на локальных участках
Недостатки:
- Ограниченный радиус действия
- Отсутствие географических координат без дополнительной инфраструктуры
- Малый радиус действия
Wi-Fi-позиционирование
Wi-Fi Positioning System (WPS) — технология определения местоположения от окружающих точек доступа Wi-Fi. незаменима в городских условиях при блокировки навигационных сигналов GPS/ГЛОНАСС, BeiDou, galileo
Принцип работы
Анализируются параметры сигналов (SSID, MAC-адрес, уровень RSSI) и сопоставляются с базой координат точек доступа, что позволяет определить положение даже при отсутствии спутникового сигнала. Навигационный терминал ловит сигнала WI-FI точек доступа, определяет ближайшую базовую точку доступа по уровню сигнала RSSI и передает MAC адрес в платформу мониторинга, После чего в програмном обеспечении определяются координаты этой точки доступа и присваиваются местоположению транспорта.
Плюсы и минусы Wi-Fi-позиционирования
Преимущества:
- Эффективность в помещениях и плотной городской застройке
- Независимость от спутников
Недостатки:
- Зависимость точности от плотности и актуальности базы точек доступа
- Неприменимость в сельской местности без Wi-Fi инфраструктуры
Вывод
Современное позиционирование транспорта базируется как на глобальных системах позиционирования (GPS, ГЛОНАСС, Galileo, BeiDou), так и на наземных технологиях позиционирования (LBS, RFID, Wi-Fi). Системы позиционирования GPS-ГЛОНАСС и другие спутниковые решения обеспечивают максимальную автономность и точность позиционирования на открытой местности, тогда как наземные методы позволяют определять местоположение в средах, затрудненных для спутникового приема и вовремя работы систем РЭБ. LBS и Wi-Fi выполняет вспомогательную функцию локального контроля и учета.
В актуальных решениях все чаще применяется гибридное позиционирование транспорта, объединяющее несколько методов одновременно, что обеспечивает повышенную надежность, устойчивость и точность определения координат. Система позиционирования транспорта современного уровня строится как комбинация спутниковых и наземных модулей.