Skip to main content

E-IoT eszközökkel történő helymeghatározás (LBS és GNSS) – 3. rész

Megjelent: 2024. április 16.

Endrich cikk bevezető kép logovalA cikksorozat első részében az IoT eszközökben használható GSM modemek által támogatott műholdas GNSS és az egyéb – részben beltéri – helymeghatározási technikákat tekintettük át, majd az előző részben bemutattuk, hogy az Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH E-IoT eszközei hogyan támogatják a lokalizációt GNSS használatával. Cikksorozatunk befejező részében a beltéren is elérhető GSM-cella-alapú helymeghatározásról lesz szó, és az E-IoT platform LBS-képes eszközeinél használható módszerek kerülnek részletes bemutatásra.

 

A beltéri helymeghatározás támogatása az E-IoT eszközökkel

A globális helymeghatározás támogatására a pont-pont kommunikációt támogató (celluláris) E-IoT eszközökben található GSM modem a beépített GNSS eszköze segítségével ad lehetőséget. Ez a pontos helymeghatározás a cikksorozat előző részében ismertetett körülmények között kiválóan használható, azonban IoT eszközök fejlesztőinek szüksége lehet egy kevésbé energiaigényes, gyors és beltéren is használható módszerre is. Erre ad megoldást a sok, elsősorban LTE-GSM modem által támogatott lehetőség az LBS – Location-Based Service, amely egy, a GSM cellainformáción alapuló nyomkövető rendszer. Az LBS-en keresztüli követés kevésbé pontos a GPS-hez képest, mivel az eszköz csak megbecsüli a helyzetét a GSM cella területén, nem pedig a pontos GPS koordinátákkal dolgozik. Fontos megjegyezni, hogy a hagyományos LTE rendszer általában a 700 MHz és 2,6 GHz közötti frekvenciákat használja, míg az NB-IoT gyakran az alacsonyabb frekvenciákhoz, például a 800 vagy 900 MHz-hez kapcsolódik. Ebből következik, hogy az NB-IoT jelentősen nagyobb hullámhossza miatt – amelynek többek közt a sokkal jobb beltéri jelterjedési tulajdonságai is köszönhetők – akár távolabbi toronnyal is képes kommunikálni. Általánosságban elmondható, hogy a 4G (LTE) tornyok sűrűbben vannak telepítve a nagyobb adatsebesség és sávszélesség biztosítása érdekében, amíg az NB-IoT bázisállomások általában ritkábban vannak elhelyezve, mivel a kedvező jelterjedés, az alacsony adatforgalom és a kis energiafogyasztású eszközök kommunikációjához kisebb toronysűrűség is elegendő. Az LBS pontossága 4G hálózatban tehát sokkal magasabb, mint NB-IoT esetén, ahol ez megközelítheti akár az 500-550 métert.

A GSM (LBS) -alapú lokalizáció esetén három nagyon komoly előny jelentkezik, ami sok esetben felülírja a pontossággal szembeni elvárásokat:

Gyorsaság: Az LBS parancsok futásideje sokkal kisebb, ezért gyorsabban kapunk a bázisállomástól adatokat, mint a GNSS esetén a műholdakkal való kapcsolatteremtés során.

Energiahatékonyság: Segít az energiafelhasználás minimalizálásában is, hiszen LBS esetén nem kell a GSM modem GNSS modulját is használni, annak energiafogyasztása csökken, és a gyorsabb eredmény miatt a mikrovezérlőt is hamarabb tudjuk alacsony fogyasztású módba kapcsolni.

Beltéri lokalizáció: A műholdjelekkel szemben a GSM jel épületen belül is fogható, ezért a beltéri használat sem problematikus.

Egy szokásos felhasználási eset például vagyontárgyak nyomon követése esetén, a rendszeresen használt LBS által észlelt helyváltoztatás hatására a rendszer megpróbál átváltani a sokkal pontosabb GNSS-alapú helymeghatározásra, feltételezve, hogy az eszköz kültéren haladhat. Az LBS funkció eléréséhez a modemet a hálózatra kell kapcsolni, amit az MCU a soros porton csatlakoztatott modem felé küldött AT parancsokkal old meg. Az LBS AT parancsok hatására visszaérkező adatokból lehet kifejteni a lokációra vonatkozó információkat. Maga a technika viszonylag egyszerű, még a helyes adatok kinyerésével sem nagyon van dolga a programozónak, hiszen a válaszul kapott karaktersorozat a GPS lokalizáció esetén visszakapott igen bonyolultnak tűnő mondatokkal szemben teljesen egyszerű. A gyártók általában valamely saját vagy előfizetéssel / ingyenes hozzáféréssel elérhető GSM bázisállomás geolokalizációs adatbázisának segítségével oldják meg az LBS támogatást. A SimCom például kiterjedt saját adatbázist használ. A szerző több országban kipróbálta és – LTE modem használata esetén – 100…200 m körüli pontosságot ért el még olyan egzotikusabb helyeken is, mint több Argentin város vagy például Brazíliában az Atlanti-parti Esőerdő. A saját szoftverinfrastruktúra miatt a paraméterezés végtelenül egyszerű, amint az 1. ábra példakódja is mutatja.

 

Helymeghatározás E IoT eszközökkel 1ábra

1. ábra Egyszerű paraméterezés

Amint az 1. ábra példakódjából is látszik a LONG és LAT adatok kevesebb mint egy másodperc alatt rendelkezésre állnak a GSM modem UART kimenetén, ami a GPS-alapú helymeghatározás esetén sokszor percekben mérhető, hiszen fel kell deríteni a szatelliteket is.
A másik, az E-IoT eszközökben gyakran használt GSM modemgyártó egy nyílt adatbázist, az OpenCellid (2. ábra) adatbázist használja a cellaalapú helymeghatározáshoz, a lekérdezésekhez az ezen az oldalon ingyenesen generált vagy előfizetett TOKEN kulcsot kell paraméterként használni az A + CLBS parancsnál.

 

Helymeghatározás E IoT eszközökkel 2ábra

2. ábra OpenCellid adatbázis


Az E-IoT eszközben a soros porton visszakapott LAT és LONG adatokat visszafejtve és a szenzormérési eredményekkel a JSON telegramban a felhőalapú adatbázisba küldve később, az adatvizualizációkor földrajzi helyhez köthető a gyűjtött adat.
Az E-IoT E-Cloud szolgáltatásai közé tartozik a szenzorok adatainak megjelenítése a Google Maps szolgáltatásban.
A példában ismertetett lekérdezés eredménye látható a 3. ábrán lévő képernyőfotón.

 

Helymeghatározás E IoT eszközökkel 3ábra

3. ábra A lekérdezés eredménye

 

A beltéri helymeghatározás támogatása internetböngészővel

Nem kimondottan elemes táplálású GSM-alapú IoT eszközöknél, hanem inkább bámely más internetre kapcsolt számítógépnél (Tablet, PC, OkosTV stb.) jól használható módszer az internetkapcsolatból kinyert (megközelítő) földrajzi lokáció (4., 5. ábra). Ezt természetesen csak a teljesség igénye miatt említjük meg az E-IoT helymeghatározási stratégiák ismertetésekor, mivel valakinek esetleg hasznos lehet. (JavaScript függvény – 6. ábra)

 

Helymeghatározás E IoT eszközökkel 4ábra

4. ábra Helymeghatározás internetböngészővel – 1.

 

Helymeghatározás E IoT eszközökkel 5ábra

5. ábra Helymeghatározás internetböngészővel – 2.

 

Helymeghatározás E IoT eszközökkel 6ábra

6. ábra JavaScript függvény

 

Bár a helymeghatározás témaköre korántsem olyan egyszerű, hogy három cikkben átfogó képet kapjunk róla, vastag könyveket lehetne erről a témakörről írni, mégis remélem, hogy az IoT területén használható néhány fogást hasznos volt bemutatni. Az E-IoT eszközökben alkalmazott technológiák ismeretanyagára szorítkoztunk. Szeretettel várjuk az elektronikai kiállításokon és konferenciákon, ahol ezekkel az eszközökkel a valóságban is megismerkedhet.

Szerző: Kiss Zoltán, Export Igazgató – Head of R&D, Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH

 

Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH
Sales Office Budapest
1188 Budapest, Kölcsey u. 102/A
Tel.: + 36 1 297 4191
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.endrich.com

 

#e5a812