Na samym początku warto wspomnieć o podziale, który wdarł się w szeregi nadajników GPS. Obecnie rozróżniane są dwa rodzaje – warto je znać, bowiem to od nich zależy charakterystyka działania i funkcjonalności aplikacji monitoringu. Wyróżniamy dwa typy nadajników:
- Lokalizatory GPS przenośne z wbudowaną baterią
- Lokalizatory GPS montowane na stałe
“Ok, no to jak to działa”
Zadaniem nadajników GPS jest ustalenie pozycji za pomocą satelitów GPS, GLONASS, WASS/EGNOS – rodzaj łączności zależy od producenta sprzętu oraz od wymagań klienta, istnieje możliwość implementacji dodatkowego modułu. Niezależnie od tego, fakt jest taki, że do ustalenia poprawnej pozycji i uruchomienia śledzenia obiektu wystarczy 12 satelitów GPS – jest to obecnie najczęściej wykorzystywany system pozycjonujący.
Kolejnym zadaniem stojącym przed nadajnikiem jest zebranie danych w całość i przekazanie ich na platformę monitoringu GPS. W przypadku przenośnego lokalizatora GPS będzie to: pozycja, prędkość, współrzędne, poziom baterii itd. Natomiast nadajnik GPS zamontowany na stałe w pojeździe ma trochę więcej do zrobienia. Dzięki podłączeniu do szyny/magistrali CAN uzyskiwane są informacje o obrotach silnika, poziomie paliwa, średnim spalaniu. Dodatkowo stacja telemetryczna może zostać połączona z szeregiem urządzeń peryferyjnych takich jak: Sonda paliwa, przepływomierz, terminal, identyfikator kierowcy.
Ostatnim etapem jest wysłanie zebranych informacji na serwer bezpośrednio do operatora monitoringu GPS. Wówczas możliwe jest odczytanie pożądanych informacji. Tak to wygląda z grubsza, jednak im dalej w las, tym więcej drzew.
“Interesuje mnie długi czas pracy na wbudowanej baterii i pozycjonowanie co 1-sekundę”
Zasilanie urządzenia to element, który budzi największe wątpliwości i problemy. Monitoring GPS to sprzęt, który do stabilnej i bezawaryjnej pracy potrzebuje dawki dużej energii, naprawdę dużej dawki. Bowiem to ona jest potrzeba do zasilenia całego mózgu operacyjnego, którym jest wbudowany mikrokontroler. Odpowiada on za poprawny odbiór sygnału GPS, przeliczenie danych i ustalenie poprawnej pozycji. Następnie dane przesyłane są za pomocą modułu GSM (który też potrzebuje sporej ilości energii) wprost na serwer.
Weźmy pod uwagę, że ilość przetwarzanych danych, może być znacznie, znacznie większa – szczególnie, kiedy uruchomione jest pozycjonowanie w czasie rzeczywistym (co 1 sekundę na zakrętach, co 30 sek na prostych odcinkach). Wzrost poboru mocy jest wprost proporcjonalny do aktywowanych funkcji. Dlatego też w lokalizatorach GPS (szczególnie przenośnych) stosowanych jest wiele zabiegów, będących swego rodzaju kompromisem wynikającym z działania dostępnej technologii. Zrozumienie ich jest kluczem do osiągnięcia założonych celów.
- Po pierwsze: paczkowanie danych
- Po drugie: uśpienie urządzenia
- Po trzecie: interwał zapisu danych
“Jak się czujesz, gdy budzik wyrwie Cię ze snu?”
Odpowiedź na to pytanie pozostawię do wolnej interpretacji. Realia przeniosę jednak na kontekst lokalizatorów GPS – bo to o nich teraz mowa. Takim właśnie budzikiem (wyrywającym ze snu) jest przycisk “włącz” dla nadajnika GPS będącego w trybie uśpienia lub po długim czasie wyłączenia. Nie jest on gotowy ad hoc do ustalenia pozycji, przed rozpoczęciem pracy nad wyświetleniem poprawnej pozycji musi on wykonać szereg przygotowań. Ten proces nazywany jest GPS signal acquisition, polega on na:
- Oznaczeniu, które satelity są widoczne dla anteny,
- Ustalenie przybliżonej odległości
- Wyszukanie opóźnienia sygnału, kodu i częstotliwości
- Wykrycie sygnału i określenie jego kodu
- Śledzenie kodu i częstotliwości jego zmiany.
Każda z tych czynności wymaga przetworzenia dużej ilości danych – dążymy jednak do tego, aby odbywało się to jak najkrócej.
“To dlaczego niektóre nadajniki do ustalenia pozycji potrzebują zaledwie kilku sekund”
Jak już wspomniałem wcześniej, nadajnik GPS musi wykonać szereg operacji przed ustaleniem pozycji. Czasem niektóre operacje zostają zapamiętane w pamięci urządzenia sprzed restartu – taką sytuację nazywamy gorącym startem. Zapamiętane informacje w szybkim tempie się dezaktualizują i urządzenie musi ponownie wykonać wszystkie operacje – wówczas nazywane jest to zimnym startem. Urządzenie potrzebuje w takiej sytuacji momentu na “rozgrzanie”, aby mogło poprawnie wyświetlić lokalizację obiektu. Na ratunek w takiej sytuacji przybywa A-GPS.
“Co to jest A-GPS?”
Pozycja obiektu może być określona z pomocą sieci telefonii komórkowej GSM lub za pomocą sygnału opartego na sygnale radiowym. A-GPS to standard polegający na wsparciu sygnału satelitarnego za pomocą danych uzyskanych dzięki sieci komórkowej. Główną zaletą tego rozwiązania jest szybsze określanie pozycji. Wady natomiast są uwarunkowane zasięgiem sieci telefonii komórkowej (GPRS), która jak wiadomo, potrafi być czasem zawodna, ponadto A-GPS charakteryzuje się wzrostem energii na transmisje danych oraz wzrostem transferu danych.
„No to jak mam już wszystko, to dlaczego czasem wyświetlany adres jest inny od rzeczywistej pozycji”
Na to niestety nie ma idealnego rozwiązania. Czynników, które wpływają na pozycję lokalizatora jest kilka. Pierwszym z nich jest dokładność GPS – pozycja GPS podczas postoju może odbiegać od kilku do kilkunastu metrów. Następnie wyświetlany adres zależny jest od geokodera dostarczanego przez dostawcę map np. Google – adresy w małych miejscowościach określane są często na zasadzie wyliczeń danych zebranych przez specjalne pojazdy z antenami GPS. Ponadto warto pamiętać też parametrze HDOP.
„O co chodzi z tym HDOP?”
Współczynnik określający dokładność wyznaczania pozycji przez system GPS. Im niższa wartość HDOP, tym precyzja odczytu jest większa. Najdokładniejszy pomiar uzyskujemy, gdy wartość mieści się w przedziale od 1-3. Jeżeli HDOP oscyluje w granicach 4-8 pomiar wyświetlanej pozycji zawiera niewielki błąd, natomiast w przypadku uzyskania wartości powyżej 8, możliwe jest zaledwie ustalenie orientacyjnej pozycji. Jeżeli parametr wynosi 0 – oznacza to, że pomiar pozycji jest niemożliwy z powodu zakłócenia, słaby sygnał z satelitów czy ich zbyt małą liczbę.
“Jak się ma do tego wszystkiego GSM?”
Brak zasięgu GSM jest równoznaczny z tym, że wyświetlana pozycja na aplikacji będzie nieaktualna albo nie będzie jej całkowicie; warto podkreślić, że to tylko tymczasowe, ale o tym za chwilę. Lokalizatory, jak już doskonale wiemy, ustalają pozycję za pomocą sygnału satelitarnego GPS, która to w następnej kolejności przesyłana jest na serwer za pomocą sieci naziemnej. Brak sygnału lub tymczasowy zanik powoduje opóźnienie dotarcia informacji o lokalizacji do serwera. Niezaktualizowane dane gromadzone są jednak w pamięci urządzenia, które nawet w przypadku braku sygnału GSM, zostaną w momencie jego odzyskania odesłane na serwer. Poziom sygnału GSM określony jest za pomocą parametru CSQ.
„CSQ? Jakie CSQ”
Wartość określająca siłę sygnału GPS. Im większa wartość CSQ, tym jakość sygnału jest lepsza. Parametrem, który dodatkowo umożliwia ustalenie siły GSM,jest moc wyrażona w decybelach (dBm).
