LBS мониторинг: определение местоположения по GSM и WiFi

LBS (Location-based services) позволяет определять местоположение объекта без использования стандартных сервисов таких как GPS и ГЛОНАСС. LBS мониторинг — широкий термин, который содержит в себе несколько технологий поиска. В данной статье мы обратимся только к определению локации по GSM сети и Wi-Fi точкам.

Отличия LBS и GPS

Определение местоположения по Wi-Fi и GSM сетям как правило обладает более низкой точностью, чем GPS. Преимуществом данных систем является возможность работы в неидеальных условиях. Например, GSM сигнал не требует чистого неба для идеальной работы. Его сложнее заблокировать и легче поймать, даже если устройство находится в здании или в подземных постройках. Wi-Fi точки обеспечат более точное отслеживания внутри зданий.

Использование LBS требует меньше энергии устройства, поэтому техника может дольше работать без подзарядки. В отдельных нишах — например, перевозке грузов, — важнее более длительная работа батареи устройства, чем идеальная точность данных. LBS также могут быть использованы как запасной вариант, на случай выхода из строя GPS антенны или модуля.

Принципы работы LBS мониторинга

GSM мониторинг

Большинство трекеров и мобильных устройств используют GSM сеть для передачи данных. Инфраструктура провайдеров услуг может быть использована для получения данных о местоположении объекта.

Данный метод отслеживания основан на принципе, что любой включенный GMS модуль будет передавать данные на ближайшую базовую станцию, переключаясь по мере движения между ними. Если устройство может считать данные базовой станции (Cell ID, MCC, MNC, LAC), эти данные могут быть сверены с внешними базами данных для получения местоположения объекта.

Определение местоположения по станциям GSM (метод LBS): устройство определяет координаты по базам ближайщих вышек мобильной связи

Такой метод называется Cell of Origin. Он является самым дешевым и простым для использования, так как не требует модификации устройств или инфраструктуры. Cell of Origin показывает только местоположение базовой станции, а не самого устройства. Таким образом, если 2 устройства подключены к одной базовой станции, они покажут одинаковое местоположение, даже если не находятся рядом.

При подключении к одной базовой станции устройства покажут одно местоположение, даже находясь в разных местах

Точность этого метода определения зависит от плотности расположения базовых станций. В городах и развитых зонах точность может доходить до 50-100 метров, а в деревнях и незаселенных местностях — до нескольких километров.

Более сложные системы могут высчитывать расстояние между устройством и базовой станцией. Как правило, подобные системы стоят довольно дорого и не легки в эксплуатации из-за необходимости модификации оборудования. Один из таких методов поиска называется E-OTD (Enhanced Observed Time Difference, Наблюдаемая разность времени прибытия сигнала). Метод основан на измерении и сравнении интервалов времени прохождения сигналов от нескольких базовых станций до мобильного телефона абонента. Время прохождения и местоположения базовых станций могут быть использованы для триангуляции положения GSM модуля. Для работы метода базовые станции, принимающие сигнал, должны быть оснащены блоком LMU (Location Measurement Unit). Метод OTD обеспечивает точность ~125 метров.

Визуализация работы метода E-OTD

Определение местоположения по Wi-Fi сетям (WPS)

WPS использует беспроводные точки доступа для расчета местоположения. Система наиболее часто встречается в мобильных устройствах и хорошо подходит для отслеживания объектов и сотрудников внутри зданий. WPS включает несколько различных методов определения местоположения.

Первый способ основан на Показателе уровня принимаемого сигнала (RSSI). Принимающее устройство вычисляет уровень сигнала, исходящего от нескольких точек доступа. Полученные данные обрабатываются для создания модели распространения волн и вычисления расстояния до каждой из точек. Вычисления могут быть выполнены самим устройством или переданы для обработки в сторонние сервисы.

Устройство принимает сигнал от ближайших Wi-Fi-точек, рассчитывает расстояние до каждой из них и тем самым определяет свое местоположение

Второй метод, Fingerprinting, основан на первом методе. При известном местоположении устройства для каждой локации замеряется уровень сигнала всех точек доступа. Полученные уровни складываются в код, который записывается в базу вместе с местоположением. Если в будущем устройство попадет в то же самое место, но не будет иметь доступ к сети, — местоположение будет вычислено по совпадающему коду. Точность данного метода довольно высока (~1,3-2 метра), но данный метод тяжел в организации, поскольку требует хранилища данных. К тому же он очень чувствителен к изменениям окружающей среды —строительные работы или простая перестановка мебели могут изменить уровень принимаемого сигнала и тем самым изменить код локации.

Третий, более простой в организации метод, называется Time of Flight. ToF определяет местоположение основываясь на временных метках, записанных беспроводными интерфейсами при передачи пакетов. Данный метод имеет точность от 2 до 4 метров и широко используется для отслеживания объектов внутри зданий. Временные метки подходят для использования, основываясь на том факте, что радиочастотные волны проходят близко к скорости света, которая остается практически неизменной в средах закрытых помещений. Соответственно время доступа менее чувствительно к изменения в окружающей среде, чем измерения уровня принимаемого сигнала. Принцип работы схож с радарами, но берет за основу самые обычные пакеты данных и подтверждения.

WPS хорошо работает для отслеживания внутри помещений, но зачастую оказывается сложнее для внедрения, чем GSM.

Технология определения местоположения по Wi-Fi сетям наиболее часто встречается в мобильных устройствах

Доступность данных для LBS мониторинга

Данные по сетям Wi-Fi как правило не находятся в открытом доступе. Большинство владельцев крупных баз данных не предоставляют бесплатной выгрузки. В противоположность, локации базовых станции известны и можно найти множество открытых источников информации. Наиболее популярными сервисами являются Mozilla Location Services и OpenCell ID, вместе их базы содержат данные более 50 миллионов базовых станций.

Карта покрытия базовых станций и Wi-Fi точек доступа сервисом Mozilla

Поддержка LBS в GPS трекерах

Наличие и уровень поддержки LBS функционала во многом зависит от производителя устройства. Некоторые производители позволяют передавать данные GSM вышки постоянно (MCC, MNC, LAC, CID), некоторые устройства передают эти данные только по SMS или GPRS запросу.

Wi-Fi и GSM мониторинг в приложении X-GPS Трекер

ГдеМои предоставляет собственное решение для мобильных сотрудников. Наши приложения для Android и iOS имеют возможность обработки как GPS, так и LBS данных. В отличие от стандартных трекеров, мобильные приложения X-GPS Трекер передают уже обработанные данные. Обработка производится встроенными сервисами телефона – Apple Core Location или Google Fused Location, в зависимости от версии ОС. Для корректной работы LBS необходимо интернет соединение.

Приложение X-GPS Трекер обрабатывает как GPS, так и LBS данные

Установка радиуса определения LBS

Выставление радиуса определения LBS зависит от местности, в которой находится устройство, и количества базовых станций или точек Wi-Fi. Если устройство находится в сельской местности и не может определить местоположение, рекомендуется увеличить радиус определения LBS, чтобы дальние базовые станции также способствовали определению местоположения устройства. В городе, где сотовая сеть имеет плотную застройку базовых станций, радиус действия LBS необходимо держать на маленьком уровне, так как ближних базовых станций будет достаточно для определения местоположения и точность при этом будет высока.

Установка радиуса действия LBS в системе мониторинга ГдеМои

Готовы внедрить LBS мониторинг в вашу систему?

Технологии LBS мониторинга открывают новые возможности для отслеживания транспорта и персонала, особенно в условиях, где GPS оказывается неэффективным. Мы рассмотрели основные принципы работы систем позиционирования через GSM и Wi-Fi сети, их преимущества и особенности реализации.

Если вы хотите:

• Автоматизировать контроль за передвижением транспорта
• Повысить эффективность логистических операций
• Обеспечить надежное резервное позиционирование
• Снизить энергопотребление трекеров

Команда ГдеМои готова помочь вам подобрать оптимальное решение для вашего бизнеса. Наши специалисты проведут детальный анализ ваших задач и предложат наиболее эффективный вариант интеграции LBS мониторинга. Свяжитесь с нами по телефону 8 800 3333 101 или в WhatsApp.