E-IoT eszközökkel történő helymeghatározás (LBS és GNSS) – 2. rész
A cikksorozat első részében az IoT eszközökben használható GSM modemek által támogatott műholdas GNSS és az egyéb – részben beltéri – helymeghatározási technikákat tekintettük át. Különbséget tettünk a műholdas, globális helymeghatározás és az ezt is magába foglaló, de sokkal szélesebb körű helyalapú szolgáltatásegyüttes, az LBS között, valamint beszéltünk az ezen célokra használható technológiákról is. Jelen írásunkban áttekintjük, hogy az Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH E-IoT eszközei hogyan támogatják a lokalizációt GNSS használatával, majd a cikksorozat befejező részében az LBS-képes eszközök kerülnek részletes bemutatásra.
A műholdas globális helymeghatározás támogatása (GNSS) az LPWA E-IoT eszközökkel
Az E-IoT eszközökben található FiboCom MA510 modem a beépített GNSS eszköze segítségével lehetőséget ad a globális helymeghatározás támogatására.
1. ábra Helymeghatározás saját LPWA kommunikációval rendelkező okosszenzorral
Az adatok eléréséhez az MCU a soros porton csatlakoztatott modemnek AT parancsokat küld, és a visszaérkező adatokból lehet kifejteni a lokációra vonatkozó információkat. Maga a technika viszonylag egyszerű, a programozónak csak a helyes adatok kinyerésével van dolga, hiszen a válaszul kapott mondatok első ránézésre igen bonyolultnak tűnnek.
Lássunk egy kis értelmezést ezekről:
Az RMC, GGA, GSA, GSV és VTG mondatok olyan adatokat tartalmaznak, amelyeket a GNSS (Global Navigation Satellite System) rendszerek, például a GPS (Global Positioning System) küldenek egy adott hely és időpillanat alapján. Ezek a mondatok részletes információkat nyújtanak a műholdas navigációs rendszerek által mért és továbbított adatokról. Az alábbiakban egy részletes összefoglalót találhat az olvasó az egyes válaszokról:
RMC (Recommended Minimum Navigation Information): az RMC mondat tartalmazza a GPS-es időt, a modul aktuális pozícióját (szélesség és hosszúság), a sebességét és az irányát. Fontos információkat szolgáltat a navigációs rendszer számára a jelenlegi helyzet és sebesség meghatározásához.
GGA (Global Positioning System Fix Data): a GGA mondat pontos koordinátákat tartalmaz, beleértve a szélességet, hosszúságot és a tengerszint feletti magasságot. További információkat ad
a GPS-es időről, a használt műholdakról, a jelminőségről és a differenciált korrekciókról.
GSA (GPS DOP and Active Satellites): a GSA mondat az aktív műholdakat és a geometriai pozíció pontosságát mutatja be. Tartalmazza a rendszer DoP (Dilution of Precision) értékeit, amelyek az elérhető műholdak geometriájától függenek.
GSV (GNSS Satellites in View): a GSV mondat információt szolgáltat az éppen látható műholdakról, azok számáról és jellemzőiről. Az adatok magukban foglalják a műholdak számát, az elevációs és az azimut szögeket, valamint a jelek erősségét.
VTG (Course Over Ground and Ground Speed): a VTG mondat a modul földi sebességét és a tényleges irányát mutatja. Kiemelten fontos a navigációban, mivel a valós időben mért sebesség- és irányinformációkkal szolgál.
Ezek az adatok együttesen segítik a GNSS vevőket a pontos és megbízható helymeghatározásban és navigációban. A mondatok egyesítése és értelmezése lehetővé teszi a vevőeszközök számára, hogy a lehető legpontosabban határozzák meg a felhasználó aktuális pozícióját és mozgását.
Az E-IoT eszközök bekapcsoláskor és napi egyszeri alkalommal ellenőrzik és beküldik a saját GPS pozíciójukat az E-Cloud szolgáltatásba. Természetesen beltéren ez a módszer sok esetben kivitelezhetetlen, mert az alkalmazott műholdas antenna és a GSM modembe épített GNSS modul együttes érzékenysége nem elegendő a helyadatok lekérdezéséhez. Ilyen esetben más módszerrel van lehetőség a lokalizációra, vagy egy a műholdas antennákhoz való csatlakozást lehetővé tevő beltéri „repeater” alkalmazása is megoldás lehet.
2. ábra GNSS jelismétlő (repeater)
Az E-IoT E-Cloud szolgáltatásai közé tartozik a szenzorok adatainak megjelenítése a Google Maps szolgáltatásban.
3. ábra Az E-Cloud GNSS szolgáltatása
A műholdas globális helymeghatározás támogatása (GNSS) az LTE CAT-1BIS E-IoT eszközökkel
A globális helymeghatározás támogatására az LTE CAT-1BIS eszközökben is lehetőség van, amely azonban itt kiegészül a később ismertetésre kerülő toronyinformációkon alapuló LBS helymeghatározással is.
4. ábra Helymeghatározás saját LTE CAT-1BIS kommunikációval rendelkező okosszenzorral
A GPS helymeghatározást egypontos helymeghatározásra (abszolút helymeghatározás) és relatív helymeghatározásra (differenciális helymeghatározás) osztjuk fel. Az egyes GPS-műholdak pontos helyzetének és a fedélzeti atomóra által generált és folyamatosan továbbított navigációs információk felhasználásával a jel műholdról való küldésének és a vevőre való érkezésének időkülönbsége kerül megállapításra. Ebből számítható a távolság az ismert pozíciójú műhold és a vevő között, több műhold adatait integrálva a vevő konkrét helyzetét pontosan meghatározhatjuk.
Technikai okok miatt a GPS rendszer minden műhold atomóráját tudja használni a pontos helymeghatározáshoz, de a korlátozott technológia miatt Kína még mindig nem tud minden műholdat elérni, így a BeiDou pontossága sokkal alacsonyabb. A GPS aktív helymeghatározást végez, ami azt jelenti, hogy 4 műholdat képes felhasználni a pozicionáláshoz, míg a BD-1 passzív helymeghatározást támogat 3 műhold bevonásával, így a pontosság viszonylag alacsony. A BD-2 jelenlegi működési elve hasonló a GPS-hez, mindkettő egypontos helymeghatározást (abszolút helymeghatározás) és relatív helymeghatározást támogat.
A SimCom SIM 7276G modul AT parancsai GNSS használatakor a következők:
Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH
Sales Office Budapest
1188 Budapest, Kölcsey u. 102/A
Tel.: + 36 1 297 4191
E-mail:
www.endrich.com
