Vnútorné GPS

MOKOSmart poskytuje vnútorné polohovacie riešenia od okraja k okraju. Naše zariadenia integrujú BLE, Wifi, LoRa, GPS, a maják poskytuje presné informácie o polohe a pohybe s presnosťou pod meter 2.5 cm.

Čo je to vnútorné GPS?

GPS je skratka pre Global Positioning System. Pojem GPS bol správne spojený s určovaním polohy jeho používateľov. Keď vám niekto spomenie GPS, s najväčšou pravdepodobnosťou zvážite, kto alebo čo sa nachádza.

Podobne, vnútorné GPS je definované ako umiestnenie vybraných prvkov v uzavretom priestore – či už veľké alebo malé. Vnútorné GPS sledovanie uľahčuje aktívne alebo pasívne sledovanie polohy označených jednotiek v objekte alebo vo vnútornom priestore.

V podstate, vnútorné funkcie GPS na určenie polohy, načasovanie, mapovanie, a navigácia vo vnútorných priestoroch, ako sú nákupné centrá, letiskách, a ďalšie zariadenia.

Produkty

H2

Vnútorný navigačný maják

H2A

Umiestnenie majáka

M2

Maják pri trasovaní majetku

Vlastnosti

S interiérovým GPS, tu sú niektoré z atribútov, ktoré možno očakávať. Tieto funkcie poskytujú majiteľom možnosť ľahko vykonávať množstvo funkcií. S týmito dostupnými, používatelia budú môcť využívať množstvo výhod plynúcich z vnútorného GPS. Vlastnosti sú;

  • Schopnosť prístupu k navigácii offline
  • Vysoká kapacita úspory batérie
  • Ľahko prístupné
  • Udržujte svoje osobné údaje v súkromí
  • Dá sa ľahko zistiť pomocou majákov
  • Dáta môžu byť uložené trvalo
  • Vysoká miera presnosti
  • Signál je možné prijímať nepretržite

Výhody

Existuje celý rad výhod, ktoré možno využiť pri používaní vnútorných modulov GPS. Tieto výhody sa líšia v závislosti od možností, ktoré nám ponúka presnosť GPS v interiéri. Niektoré z týchto výhod sú uvedené nižšie;

  • Zlepšilo sa riadenie zariadenia
  • Ponúka priateľské vydanie určené pre zrakovo postihnutých
  • Používatelia a zákazníci môžu byť lepšie pochopení
  • Prevádzka sa dá zefektívniť
  • Poskytuje veľmi presnú polohu a maximalizuje koordináciu priestoru
  • Je to neriešiteľné, ľahký, a škálovateľné
  • Uľahčuje živé monitorovanie
  • Neoceniteľné pre sledovanie majetku
  • Správa a plánovanie udalostí je pohodlné
  • Môže využívať WiFi

Aplikácia

Keď vznikne potreba nájsť a spravovať umiestnenie aktív medzi inými funkciami, interiérový opakovač GPS môže byť veľmi užitočný. Vieme, že tradičná satelitná technológia a GPS nefungujú optimálne v uzavretých priestoroch a sú značne nepresné. Tieto priestory zahŕňajú letiská, parkovacích garážach, viacposchodové budovy, uličkami, a ďalšie podzemné miesta.
A to je miesto, kde prichádza do hry vnútorné GPS. Skutočnosť, že tradičné GPS nie je efektívne v interiéri, neznamená, že nie je dôležité presne určiť polohu majetku aj v interiéri..

Kto môže ťažiť z vnútorného GPS?

Rozľahlé vnútorné priestory môžu byť obzvlášť náročné na prechod, menej o aktívnom vyhľadávaní majetku a jednotlivcov. Aj s niekoľkoročnými skúsenosťami v týchto priestoroch, nie je nezvyčajné, že ľudia sú stále vyhodení a niekedy sa stratia v mnohých z týchto priestorov. Teraz zvážte, že ste návštevník a skúste navigovať bez pomoci spoľahlivého systému. Preto, interiérové ​​GPS je skvelým pomocníkom pre ľudí na nasledujúcich miestach a funkciách;

Typy technológie vnútorného sledovania

Technológia sledovania interiéru sa líši v závislosti od preferencií používateľa, náklady na jednotku, a inštaláciu. Vnútorná sledovacia technológia využíva množstvo zariadení, ktoré lokalizujú objekty a ľudí tam, kde GPS a satelitná technológia nie sú funkčné. Vnútorné sledovacie riešenia obsahujú navigáciu, lokalizačné systémy v reálnom čase(RTLS), miesto prvého zasahujúceho, a systémy riadenia zásob.

Existuje množstvo technológií sledovania, ktoré sú rôzne, ale pomáhajú určiť polohu v interiéri. Toto sú;

Systémy založené na Bluetooth: Táto technológia je bezdrôtová, s nízkym výkonom, a vysokorýchlostné spojenie používané na pripojenie mobilných zariadení. Poskytuje bezdrôtové pripojenie pre viacero sieťových zariadení na krátku vzdialenosť.

Ultra širokopásmové systémy: Tieto sú tiež známe ako systémy UWB. Sú schopné uľahčiť správne umiestnenie polohy až 20 centimetre alebo menej. Vysielajú signály s nízkym výkonom, ktoré nerušia ostatné spektrá. Využíva špeciálnu vlnu v rádiovom spektre odlišnú od policajných rádií alebo rádií mobilných telefónov.

RFID systémy: Systémy rádiofrekvenčnej identifikácie stojanových dverí RFID, ktoré na prenos údajov využívali rádiové vlny. Údaje sú zakódované do inteligentných štítkov alebo štítkov RFID, vďaka čomu je výhodnejšia ako technológia sledovania majetku pomocou čiarového kódu.

Infračervené systémy: V tomto systéme, objekt, ktorý neustále vysiela infračervené signály, je pripevnený k sledovanému telu. CPU je schopný vypočítať polohu emitovaného signálu pomocou triangulácie a smeru prijímača.

Systémy založené na WiFi: Ide o jednoduchý spôsob, ktorým je možné pomocou WiFi sledovať polohu. WiFi tag prenáša dáta majákov do rôznych prístupových bodov. Po ktorom, lokalizačný server zhromažďuje časové značky a prekladá údaje o prístupovom bode a informácie o časovej pečiatke do polohy.

Technológia Zigbee: Toto využíva RSSI, čo je skratka pre „indikátor sily prijímaného signálu." Bezdrôtová senzorová technológia Zigbee využíva RSSI, vďaka čomu je účinný pri určovaní polohy v interiéri a LBS (služby založené na polohe). Na výpočet polohy jednotlivca v interiéri je možné použiť databázu odtlačkov prstov.

Technológia majákov: Táto technológia využíva použitie malých bezdrôtových vysielačov BLE na odosielanie signálov do prijímačov v blízkosti. S týmto systémom, interakciu a umiestnenie na základe polohy možno presne a jednoducho určiť.

Ultrazvuková technológia: Táto technológia využíva ultrazvukový systém, ktorý je schopný sledovať polohu emitujúceho telesa. Ultrazvukové senzory sa používajú na sledovanie polohy ultrazvukového signálu.

Ako funguje GPS?

Globálny pozičný systém funguje tak, že na začiatku získava satelitné signály, ktoré sa používajú na výpočet polohy. Frekvenčná neistota sprevádzajúca výpočet polohy je približne ±4,2 kHz od pozorovaného signálu GPS. GPS využíva na detekciu signálu koreláciu. Špičkový signál prestane existovať v prípade, keď je frekvencia kódového oneskorenia nesprávna. Hľadanie signálu sa vykonáva s rôznym kódovým oneskorením a frekvenciou, známe ako koše.

V podstate, prijímač dokáže presne určiť polohu, keď vyhodnotí vzdialenosť medzi používaným satelitom a vami. Na určenie vašej polohy v 3 rozmery, budete potrebovať minimum 4 satelitov. A vaša poloha sa získa pomocou atómových hodín v satelite, ktoré znásobujú rýchlosť signálu. Jeden satelit určuje rýchlosť časového signálu, zatiaľ čo tri zo satelitov sú na získanie x, Najlepšou vlastnosťou frekvenčného skákania je, že umožňuje zariadeniam pracovať aj v hlučnom prostredí, a z súradnice.

V príbuzných podmienkach, signály zo satelitov obiehajúcich okolo Zeme sa prenášajú na zemský povrch vzdialený asi 20 000 km. Je zrejmé, že vzhľadom na vzdialenosť, strata voľného miesta zníži úroveň výkonu signálu. To je dôvod, prečo bežné signály GPS nemôžu byť spoľahlivé v uzavretých alebo vnútorných priestoroch, pretože strata signálu je stále väčšia. To je dôvod, prečo sa vnútorné opakovače GPS používajú pre vnútorné systémy určovania polohy GPS.

Anténa

Aby GPS fungovalo správne, je potrebný špeciálny druh antény. Tradičná GPS anténa, ktorá sa používa ako prijímač, je kruhová a funguje ako polarizovaná mikropásková náplasť. Pracuje v pásme L1 1575 MHz. Je dosť malý, s rozmermi 25 mm x 25 mm kvôli dielektrickej konštante materiálu substrátu (Ɛr = 25). V podstate, anténa je vodivý kov, ktorý sa po zásahu elektromagnetickou vlnou stáva elektricky aktívnym.

Integrovaný systém

Kombinácia viacerých podkomponentov systému vedie k aktivácii systému. Obsahuje rôznu elektroniku, ktorá sleduje ciele GPS, ako je čítanie relevantných signálov a skríning nežiaducich signálov. V tej najzákladnejšej forme, integrovaný systém by obsahoval dekodér signálu, filter, a komunikačný výstup.

Komunikačný protokol

Systém musí byť schopný prenášať informácie medzi svojimi viacerými komponentmi s cieľom dosiahnuť cieľ. Preto, komunikačný protokol je zavedený tak, že do GPS je zapojených viacero entít. Komunikačný protokol informuje koncový systém alebo užívateľa. Príkladom je protokol, ktorý získava formát informácií obsahujúcich kvalitu signálu, súradnice, a rýchlosť.

Hardvér vnútorného polohovacieho systému

Hardvér (fyzické komponenty) IPS tvorí interiérový systém GPS ako celok. Tieto komponenty sú:

Smerová anténa GPS

Presne ako bolo uvedené vyššie o anténach, to je získané z tradičného zaplátaného GPS. Tvorí ho hliníkový kužeľový reflektor, ktorý pomáha zväčšiť smer alebo polohu.

Nízkošumové zosilňovače

Tento hardvérový komponent pre IPS využíva niekoľko nízkošumových zosilňovačov, ktoré sú schopné redukovať hlasité zvuky.

Kompenzácia straty v interiéri

To sa hodí, keď dôjde k strate signálu, a vypočíta, aký výhodný je zosilňovač v interiérovom systéme GPS.

Implementácia celosvetovej siete

Ide o schopnosť siete GPS optimálne fungovať v interiéri a funkciu výpočtu polohy servera. Satelity GPS zvyčajne odosielajú údaje, ktoré môže dostupný prijímač preložiť jasne na dohľad satelitu. Konštelácia GPS v súčasnosti obsahuje niekoľko 28 satelity na obežnej dráhe. Ak chcete získať všetky živé údaje, prijímač musí len vidieť všetko 28 satelity na obežnej dráhe v rovnakom čase.

Sú to zásuvky, ktoré posielajú internetový signál tam, kam sa nedostane žiadna sieť WLAN a nie je nainštalovaný kábel LAN, najlacnejším a najefektívnejším spôsobom by bol prístup k celosvetovej sieti s referenčnými stanicami GPS. Tieto referenčné stanice GPS fungujú ako dátový kanál na server. Táto sieť môže obsluhovať akékoľvek množstvo zariadení A-GPS, ktoré ju môžu potrebovať, a to odkiaľkoľvek. Mokosmart túto sieť vyvinul a implementoval.

Čo robí túto sieť a server inovatívnymi:Predstavuje úplne redundantnú sieť so stanicami po celom svete. Je to tak, že každý server GPS je “videný” minimálne z dvoch rôznych staníc v danom čase.

S týmto systémom, server bude potrebovať menej satelitných meraní na úplný výpočet polohy. Robí to celosvetový model terénu, čo pomáha zlepšiť presnosť aj pri zvlnenom teréne. Využíva diskrétne body s mriežkami s číslom až jednej miliardy, ktoré ponúkajú presnosť až 18 metrov na výšku.

Server nepotrebuje presné časové značky GPS na výpočet polohy kvôli meraniam pseudovzdialenosti GPS. Môže tiež fungovať na akomkoľvek zariadení, bez ohľadu na výrobcu.

Vnútorný prístup k hardvérovému spracovaniu GPS

Toto je nový prístup k vnútornému GPS, ktorý využíva živé konvolúcie signálov GPS fungujúcich počas rôznych pravdepodobných oneskorení kódu.. Ako to funguje? Tradičný prijímač GPS dokáže naraz monitorovať iba jeden čip kvôli možnému oneskoreniu kódu. Prijímač bude musieť skenovať, potom získajte signál pred začatím sledovania.
Tento nový dizajn odstraňuje potrebu oddelených fáz sledovania a získavania, pretože vykonáva živé výpočty. Tieto výpočty sú ukončené 2000 korelátory pre každý satelit, aby bol výpočet úplný, konvolúcia v reálnom čase. Pri použití vonku, dokáže zachytiť signál takmer okamžite. Miznutie prítomné vo vnútorných priestoroch spôsobuje, že pravidelné sledovanie GPS je veľmi slabé, ale tento nový dizajn umožní nepretržitú integráciu aj pri slabnúcom signáli.

Vnútorný prístup k hardvérovému spracovaniu GPS

Mali by sa prijať ďalšie opatrenia, aby sa čo najlepšie využilo vnútorné GPS a dosiahli sa výsledky. Napríklad, anténa bude musieť byť umiestnená na streche vnútorného priestoru. Najvyššie body v budove budú držať anténu, ktorý bude pripojený k vnútornému zosilňovaču. Toto spojenie bude umožnené použitím koaxiálneho napájacieho kábla používaného na prenos signálu.

Opakovač funguje ako spätné vyžarovanie signálu vo vnútornom prostredí. GPS opakovač prenáša živý GPS signál z exteriéru objektu do interiéru. Či už je to bežná budova alebo zariadenie; uzavretý priestor bude schopný poskytnúť pohľad na oblohu v reálnom čase. Tento živý pohľad na oblohu sprístupní interiér každému prijímaču GPS v okolí.

Vnútorný prístup k hardvérovému spracovaniu GPS

Vnútorné GPS čelí v podstate jednej veľkej výzve, a je to slabé spracovanie signálu. Prvým aspektom tejto výzvy je akvizícia, druhá je viaccestná, a tretia je interakcia slabého/silného signálu.

Akvizícia: Prichádzajúci signál možno vyhľadávať v dvoch rozmeroch, ktoré zahŕňajú oneskorenie kódu a Dopplerovu frekvenciu. Vyhľadávanie zahŕňa Dopplerovu hodnotu, ktorá sa konvertuje nadol vynásobením kódom CDMA satelitu, ktorý sa generuje lokálne. Oneskorenie je rôzne; preto sa proces označuje ako “korelujúce.” Integračné periódy sú skupiny prichádzajúcich signálov, na ktorých sa vykonáva vyhľadávanie. Keď sú signály slabé, korelačná perióda sa musí predĺžiť, aby sa zlepšil pomer signálu k šumu vo výsledku.

Multipath: Keď sa používa vonkajšie GPS, multipath je prežívaný len mierne, ak vôbec. Multipath je odrazom tohto produktu, slabšia kópia priameho a pôvodného signálu priamej viditeľnosti. Tento jav sa výrazne zhoršuje, keď sa GPS používa v interiéri. Odraz môže byť taký zlý, že pri použití v interiéri prekoná priamy signál.

Interakcia slabého/silného signálu: Toto je situácia, ktorá nastane, keď sa prijímač zablokuje na vrchole krížovej korelácie alebo nesprávneho signálu na rozdiel od vrcholu autokorelácie správneho signálu.. Tomuto sa dá vyhnúť, keď sa silný signál priamo získa a odstráni pred následným získaním slabého signálu.