فائدة استخدام داخلي تقنية GPS وإنترنت الأشياء لتحديد المواقع هو أن لديها تغطية فضائية واسعة وكافية وتوفر إشارة ملاحية مجانية. ستناقش هذه المقالة التقنيات وسيناريوهات التطبيق المستخدمة لتحديد المواقع في الأماكن المغلقة.
ما هي تقنية GPS الداخلية, هل يمكن استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في الداخل?
ال نظام تحديد المواقع العالمي (نظام تحديد المواقع) هي تقنية تحديد المواقع الداخلية الأكثر استخدامًا. في الأماكن الخارجية, يتم إضعاف إشارة جهاز استقبال GPS بشكل أساسي بسبب تأثير الهياكل, مما يجعل دقة تحديد المواقع منخفضة للغاية. علاوة على ذلك, يعد استخراج معلومات الملاحة وبيانات الوقت مباشرة من البث عبر الأقمار الصناعية كما هو الحال في الهواء الطلق أمرًا صعبًا.
بالنسبة لك للحصول على إشارة حساسية عالية, من الضروري إطالة وقت المكوث على جميع رموز التأخير. نظام تحديد المواقع العالمي المساعد (AGPS) التكنولوجيا قادرة على حل هذه المشكلة بشكل كاف. تستخدم تقنية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الداخلي العديد من أدوات الارتباط للبحث عن رموز التأخير المحتملة وتساعد أيضًا في الوصول إلى تحديد المواقع بسرعة.
تتمثل فائدة استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتحديد المواقع في أنه يوفر إشارة ملاحية مجانية وتغطية قمر صناعي فعالة كبيرة. ومن عيوبها أنها لا تستطيع اختراق المباني, تصبح إشارة تحديد المواقع ضعيفة بمجرد وصولها إلى الأرض, وسعر محطة تحديد المواقع مرتفع.
مبدأ عمل GPS الداخلي
في AGPS, الفكرة الأساسية هي تثبيت أجهزة استقبال GPS المختلفة للموقع في الموضع مع تأثير استقبال رائع لإشارات الأقمار الصناعية واستخدام خادم AGPS للوصول إلى الموقع غير المستوي للمحطة من خلال التفاعل الطرفي. ثم يرسل بعد ذلك معلومات مساعدة مثل التقويم الفلكي والساعة التي تحتاجها المحطة باستخدام شبكة الهاتف المحمول حيث تجري المحطة القياسات لتحديد المواقع عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)..
بمجرد الانتهاء من القياس, تحسب المحطة نتائج الموقع فقط أو ترسل نتائج القياس مرة أخرى إلى خادم AGPS. يقوم الخادم لاحقًا بحساب النتائج وإرسالها مرة أخرى إلى الجهاز. معًا, يحصل مقدم الخدمة في الخلفية على بيانات الموقع لحالات استخدام الخدمة الأخرى.
يمكن تحسين أداء نظام تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية GPS على الفور من خلال تقنية AGPS. يتم استخدامه على نطاق واسع في الهواتف المحمولة المزودة بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) حيث يمكن لمحطات التشغيل الأساسية تتبعه بسرعة عبر الاتصالات المحمولة. يستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إشارات الراديو من القمر الصناعي لتحديد موقع الأشخاص. لكن, يمكن إضعاف الإشارات بواسطة هياكل غير منتظمة متعددة, الجدران, أو الأشجار في ظروف إشارة سيئة, كما هو الحال في المدينة. في ظل هذه الظروف, لا يمكن لجهاز الملاحة الذي لا ينتمي إلى AGPS تحديد الموقع بنفس سرعة نظام AGPS الذي يستخدم معلومات المحطة الأساسية للناقل لتحديد الموقع.
ما هي تقنية AGPS?
تشتمل تقنية AGPS على مزيج من بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتقنية تحديد المواقع في المحطات المتنقلة وبيانات محطات قاعدة الشبكة. يمكن أن يكون AGPS في WCDMA, جي إس إم / جي بي آر إس, و سي دي ام ايه 2000
عند استخدامها على الشبكة, تحتاج تقنية AGPS إلى إضافة وحدة استقبال GPS في الهاتف المحمول, تعديل هوائي المحمول, محطة مرجعية لنظام تحديد المواقع التفاضلي, خادم موقع مختلف, والأجهزة الأخرى إلى شبكة الهاتف المحمول الخاصة بها. لتعزيز كفاءة توطين المخطط في الإعدادات الداخلية مثل حماية إشارات GPS, يعرض المخطط أيضًا إضافة وحدة قياس صغيرة (LMU) مثل مخطط EOTD.
ينص مبدأ عمل AGPS على ذلك; يستخدم هاتف AGPS المحمول شبكة لإرسال عنوان محطته الأساسية أولاً إلى خادم الموقع.
وفقا للموقع المقدر للهاتف المحمول, يتم إرسال البيانات المساعدة لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المرتبطة بالموقع إلى الهاتف المحمول عن طريق خادم الموقع. وهذا يشمل GPS الفلكي, زاوية الملعب, والسمت. تحصل وحدة AGPS الخاصة بالهاتف على إشارة GPS الفريدة فيما يتعلق بالبيانات المساعدة لزيادة قدرات TTFF لوقت القفل الأول في إشارة GPS.
بمجرد استلام إشارة GPS الأصلية, يتم إزالة تشكيل الإشارة بواسطة الهاتف المحمول. بعد الحصول على إشارة GPS الفريدة, يقوم الهاتف بإزالة تشكيل الإشارة وبالتالي حساب البث الزائف للقمر الصناعي من الهاتف المحمول. يتم استخدام الشبكة لاحقًا لنقل البيانات المهمة إلى خادم الموقع. Pseudoran هي المسافة المتأثرة بعدة أخطاء في نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)..
تتم معالجة بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بواسطة خادم الموقع بما يتماشى مع بيانات النطاق الزائف لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والبيانات الثانوية من أجهزة تحديد المواقع الأخرى مثل المحطة المرجعية لنظام تحديد المواقع العالمي التفاضلي (GPS) وتقريب موقع الهاتف المحمول. ينقل خادم الموقع موقع الهاتف عبر الشبكة إلى منصة التطبيق أو بوابة الموقع.
مميزات تقنية AGPS
الميزة الرئيسية لحل AGPS هي الحصول على دقة تحديد المواقع. يتم تحقيق أعلى دقة لتحديد المواقع في المناطق المفتوحة والخارجية. لديها دقة تصل إلى حوالي 10 متر في بيئات عمل GPS المعتادة. فائدة أخرى لتقنية AGPS هي أن الوصول الأول لإشارتها يستغرق عادةً بضع ثوانٍ فقط, يختلف عن الوصول الأول لإشارة GPS, والتي يمكن أن تأخذ حتى 2 ل 3 دقائق.
حتى لو كانت دقة تحديد المواقع لتقنية AGPS عالية ولديها وقت قصير للحصول على إشارة GPS الأولى, التكنولوجيا لديها أيضا بعض العيوب. حالياً, ليس من السهل حل تحديات تحديد المواقع الداخلية بشكل مرضي. علاوة على ذلك, يلزم تنفيذ نظام تحديد المواقع AGPS من خلال العديد من عمليات إرسال الشبكة أحادية الاتجاه التي يصل عددها إلى ستة. ويعتبر هذا النفقات العامة الأساسية للمشغلين. التحدي الرئيسي الذي يواجه AGPS هو أن المستخدمين يجدون صعوبة في تغيير هواتفهم المحمولة لاستخدام خدمات تحديد الموقع المحمول.
بالمقارنة مع الهاتف المحمول العام, يواجه الهاتف المزود بـ AGPS مشكلة إضافية خاصة تتعلق باستهلاك الطاقة. فهو يقلل بشكل غير مباشر من وقت الاستعداد للهاتف. فيما يتعلق بالكفاءة, حيث تمتلك حكومة الولايات المتحدة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وتسيطر عليه, يمكن أن تتأثر خدمات GPS المدنية في المقام الأول خلال الأوقات المذهلة مثل حرب الإرهاب, حرب الخليج, إلخ.). وهذا يجعل الأمر أكثر صعوبة بالنسبة لـ AGPS للعمل بشكل مناسب. تعد شركة Qualcomm وشركة Snaptrack التابعة لها من مقدمي الخدمات الرائدين في مجال حلول AGPS. بجانب, لا يمكن استخدام تقنية AGPS حاليًا إلا في أسواق شبكات iDEN وCDMA. لكن, ومن المتوقع أن يتم قريبا استخدام تكنولوجيا تحديد المواقع في شبكات جي إس إم.
كيفية استخدام تقنية AGPS?
- انتقل إلى تطبيق الإعدادات, اضغط على اتصالات, ثم نقطة الوصول, وقم بإعداد الإعدادات واسم جي بي آر إس. بمجرد الإعداد, تأكد من أنه يمكنك استخدام خدمة GPRS للوصول إلى الإنترنت.
- انتقل إلى تطبيق الإعدادات, انقر على اتصالات, ثم بيانات الحزمة, وأدخل "GPRS" داخل نقطة الوصول كاسم الإدخال.
- اذهب للاعدادات, اضغط على عام, ثم الموقع. تعتمد طريقة تحديد الموقع على شبكة ومدمجة مع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)..
التقنيات المستخدمة في نظام تحديد المواقع الداخلي
وقد ساهم النمو التكنولوجي السريع في الاتصالات اللاسلكية في المقام الأول في ظهور تقنيات الشبكات اللاسلكية, مثل البلوتوث, واي فاي, UWB, و زيجبي, وكلها تستخدم على نطاق واسع في المنازل, مكاتب, والصناعات.
نظام تحديد المواقع العالمي المساعد (AGPS) تكنولوجيا
تجمع تقنية AGPS بين تقنية تحديد موقع المحطات المتنقلة, بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وبيانات محطة قاعدة الشبكة. يتم استخدامه بشكل رئيسي في WCDMA, جي إس إم / جي بي آر إس, TD-SCDMA, وشبكات CDMA2000. عند استخدامها على الشبكة, تحتاج تقنية AGPS إلى إضافة وحدة استقبال GPS في الهاتف المحمول, تعديل هوائي المحمول, محطة مرجعية لنظام تحديد المواقع التفاضلي, خادم موقع مختلف, والأجهزة الأخرى إلى شبكة الهاتف المحمول الخاصة بها. لتعزيز كفاءة توطين المخطط في الإعدادات الداخلية مثل حماية إشارات GPS, يعرض المخطط إضافة وحدة قياس صغيرة (LMU) مثل مخطط EOTD.
الأشعة تحت الحمراء تكنولوجيا تحديد المواقع في الأماكن المغلقة
مبدأ هذه التكنولوجيا هو ذلك; لتحديد المواقع, علامات الأشعة تحت الحمراء IR تطلق الأشعة تحت الحمراء المعدلة التي تستقبلها أجهزة الاستشعار الضوئية في الغرفة.
تكنولوجيا تحديد المواقع بالموجات فوق الصوتية
تستخدم تقنية تحديد المواقع بالموجات فوق الصوتية تقنية الانعكاس التي تتراوح عبر التثليث والخوارزميات الأخرى لمعرفة موقع الجسم. هكذا, ينقل الموجات فوق الصوتية ويستقبل الصدى الناتج عن الجسم المقاس بما يتماشى مع التباين الزمني بين الموجة المنبعثة والصدى لحساب المسافة المقاسة. يستخدم البعض تقنية النطاق أحادي الاتجاه لقياس المسافة. يقوم جهاز تحديد المدى الأساسي والعديد من أجهزة الإرسال والاستقبال بإنشاء نظام تحديد المواقع بالموجات فوق الصوتية. يتم وضع مكتشف النطاق على كائن الاختبار, تحت عمل إشارة أمر الكمبيوتر, إلى الموقع الثابت لجهاز الإرسال والاستقبال بتردد إشارة الراديو. يستقبل جهاز الإرسال والاستقبال إشارات الراديو في وقت واحد مع إشارة جهاز تحديد المدى بالموجات فوق الصوتية للتفريغ الحرج, مكتشف المدى ومسافة جهاز الإرسال والاستقبال.
تقنية البلوتوث
تقوم تقنية Bluetooth بتحديد موقع الكائن عن طريق قياس قوة الإشارة. إنها تقنية إرسال لاسلكية ذات نطاق قصير تستخدم طاقة منخفضة. في التثبيت الداخلي لنقطة الوصول المناسبة لشبكة Bluetooth المحلية, يشكل وضع اتصال الشبكة الأساسي متعدد المستخدمين أساس تكوين الشبكة. فهو يضمن أن نقطة الوصول لشبكة Bluetooth المحلية هي دائمًا الجهاز المركزي لشبكة piconet, والتي يمكن استخدامها للحصول على بيانات موقع المستخدم.
تكنولوجيا تحديد الترددات الراديوية
ترددات الراديو (الترددات اللاسلكية) تستخدم في تحديد تردد الراديو (تتفاعل) تكنولوجيا لتبادل المعلومات, أداء عدم الاتصال, التواصل في اتجاهين, وتحقيق أغراض الموقع وتحديد الهوية. عمل هذه التكنولوجيا قصير المدى, أطول كائن 10 متر. مع ذلك, فهو يكتسب البيانات بدقة تحديد المواقع حتى مستوى السنتيمتر بالمللي ثانية. أيضًا, تكلفتها منخفضة ولها نطاق واسع من الإرسال.
النطاق العريض الفائق (UWB) تكنولوجيا
هذه هي أحدث تكنولوجيا الاتصالات, والتي تختلف بشكل كبير عن تقنيات الاتصال التقليدية الأخرى. بدلاً من استخدام وسائل النقل كما هو الحال في أنظمة الاتصالات التقليدية, تنقل تقنية النطاق العريض للغاية المعلومات عن طريق إرسال واستقبال نبضات ضيقة بحجم أقل من نانو ثانية. هكذا, تحتوي تقنية UWB على عرض نطاق ترددي جيجاهرتز. يمكن استخدام هذه التقنية لتحديد المواقع الداخلية بشكل صحيح, على سبيل المثال, تتبع حركة الروبوت, تحديد موقع الجنود في ساحة المعركة, والعديد من التطبيقات الأخرى.
تقنية الواي فاي
شبكة المنطقة المحلية اللاسلكية (شبكة محلية لاسلكية) هي منصة جديدة للحصول على البيانات. تحدد هذه التقنية التوطين المعقد وواسع النطاق لمختلف التطبيقات, تتبع, والرصد. هنا, الفرضية والأساس لمعظم التطبيقات هو توطين عقد الشبكة.
تقنية زيجبي
ZigBee هي تقنية شبكة لاسلكية متطورة للنطاقات القصيرة والمعدلات المنخفضة المستخدمة لتحديد المواقع في الأماكن المغلقة. إنه تقاطع بين تقنيات Bluetooth و RFID. لتحديد المواقع بدقة, تتمتع تقنية ZigBee بمعيار الراديو الذي تستخدمه للتواصل والتنسيق مع آلاف أجهزة الاستشعار الصغيرة.
تحديد المواقع في الأماكن المغلقة له قيود مختلفة, سواء باستخدام تقنية تحديد المواقع GPS, شبكات الاستشعار اللاسلكية أو أي تقنية أخرى لتحديد المواقع. ومن المتوقع أن يشكل الجمع بين تقنيات تحديد المواقع اللاسلكية والملاحة عبر الأقمار الصناعية اتجاهًا لتكنولوجيا تحديد المواقع الداخلية قريبًا. يوفر المزيج البيولوجي لتحديد المواقع عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وتقنيات تحديد المواقع اللاسلكية فرصة كاملة للاستفادة من فوائدها, والذي يوفر دقة محسنة ويغطي نطاقًا واسعًا للوصول إلى الموضع الصحيح.
عيوب نظام تحديد المواقع الداخلي
تحتوي الأنفاق تحت الأرض والمساحات الداخلية مثل مراكز التسوق والنقل بالسكك الحديدية في المدينة على إشارات غير دقيقة أو لا تحتوي على أي إشارات لتحديد المواقع الملاحة الداخلية. وذلك بسبب الانجراف في إشارات الأقمار الصناعية, التحديثات المفاجئة لبيانات النقاط المهمة للخريطة والعديد من الظروف الأخرى. وتشكل نقاط ضعفها الجوهرية عقبات مستمرة في الملاحة الداخلية, بشكل رئيسي مع التقدم الواسع في تطبيقات الملاحة عبر الأقمار الصناعية.
علاوة على ذلك, نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية في جميع أنحاء العالم, مثل نظام تحديد المواقع, معرضة للخطر بسبب نظام مدارها الدائري (ارتفاع المدار حولها 20,000 كيلومترات). بسبب ارتفاع المدار, تكون إشارة إشارة القمر الصناعي ضعيفة دائمًا عندما تصل إلى الأرض. علاوة على ذلك, يعد الموقع الذي يضع الإشارة حدثًا رئيسيًا وتحديًا عالميًا.
على الجانب الآخر, يمكن أن تتأثر إشارة القمر الصناعي في المقام الأول بالمباني, التضاريس, التلال, الغطاء النباتي, أودية المدينة, وجميع أنواع التغطية والعوائق, في الغالب في الداخل, تحت الجسور, الأنفاق, وجميع المناطق المحيطة المظللة. وهذا يجعل إشارة القمر الصناعي لا تدخل وتصل إلى الموقع.
تعقيد البيئات الداخلية
ال بيئة الفضاء الداخلي أمر معقد نظرًا لوجود المزيد من المعدات في تحديد المواقع, ومتطلبات الأشخاص لدقة تحديد المواقع أعلى بكثير من متطلباتهم في الهواء الطلق. ينطبق هذا بشكل أساسي على بعض الصناعات التي تتضمن تحديد موقع الأجهزة المحمولة عالي السرعة. فهو يجعل معايير التأخير الخاصة بالدقة وتحديد المواقع أكثر تطلبًا. فضلاً عن ذلك, سيناريوهات تطبيق الملاحة الداخلية مجزأة, مما يزيد بشكل كبير من تكلفة تحديث وصيانة الخرائط الداخلية.
تحديد المواقع في الأماكن المغلقة هو التكنولوجيا الأساسية للذكاء الاصطناعي القادم. ومن المتوقع أن تلعب دورًا أساسيًا في عصر الذكاء الاصطناعي الوشيك. يعد نمو تكنولوجيا تحديد المواقع الداخلية نقطة جذب للدراسة في القطاعين الأكاديمي والصناعي. مع ذلك, لا يزال من الصعب تحقيق الدقة, جدير بالثقة, تحديد المواقع الداخلية في الوقت الحقيقي بسبب تأثير الإعدادات الداخلية المعقدة, الترتيب المكاني وقابلية التغير في الطوبولوجيا.
مزايا وفوائد نظام تحديد المواقع الداخلي
على غرار نظام GPS, يتطلب AGPS وحدة استقبال GPS إضافية وهوائي معدل في الهاتف المحمول. ومع ذلك, الهاتف المحمول لا يحسب بيانات الموقع. ما زال, يرسل بيانات معلومات الموقع الخاصة بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى شبكة الاتصالات المتنقلة, حيث يقوم خادم موقع الشبكة بحساب الموقع. معًا, تتوافق شبكة الهاتف المحمول مع الشبكة المرجعية للبيانات الثانوية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مثل بيانات التصحيح التفاضلي, ويتم تمرير حالة تشغيل القمر الصناعي إلى الهاتف المحمول من قاعدة البيانات. ومن ثم يدرك الموقع المقدر ومعلومات تحديد الموقع على الهاتف المحمول, الذي يلتقط إشارات GPS بسرعة. في الالتقاط الأول, الوقت يقلل بشكل ملحوظ, عادة مع بضع ثوان فقط. يستمر وقت الالتقاط الأول 2-3 دقائق, والدقة ليست سوى بضعة أمتار, على عكس نظام تحديد المواقع, والتي لديها قياس دقة أعلى.
مزايا AGPS على GPS
الميزة الأساسية لحل AGPS هي دقة تحديد المواقع. أثناء التواجد في المناطق المفتوحة والخارجية, AGPS يصل إلى أعلى دقة لتحديد المواقع تصل إلى 10 متر في إعداد عمل GPS المعتاد. هكذا, إن AGPS متأخر جدًا عن GPS بسبب الطقس والمباني الشاهقة في المدن, مما يؤدي إلى عدم استقرار إشارة GPS المستلمة. وهذا يؤدي إلى انحراف لا مفر منه إلى حد ما في تحديد المواقع. بسبب تحديد المواقع المساعدة للمحطة الأساسية, تم تحسين دقة تحديد المواقع في AGPS بدقة تبلغ حوالي 10 متر.
أمثلة على تطبيقات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الداخلي
مزيج عضوي من تقنيات تحديد المواقع الداخلية وتقنيات تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS).
الوحدة المتكاملة وتخطيط النظام الداخلي و الملاحة في الهواء الطلق يتم إكماله باستخدام المهارات المجمعة لبيانات أجهزة الاستشعار المتعددة. يتم تحقيق مزيج التنقل الداخلي والخارجي الموحد من المستوى العلوي إلى السفلي للوحدة. يتم إرسال المعلومات مرة أخرى عبر خلية ذات مساحة واسعة للناقل (4جي/5 جي), وبالتالي القضاء على الحاجة إلى نشر محطة قاعدة مختلفة. إنه يحل بكفاءة تحديات تحديد المواقع غير الدقيقة, ارتفاع الأسعار, أدوات متعددة, وصعوبة التبديل بين الأماكن الخارجية والداخلية في وضع أنظمة تحديد المواقع في منطقة واسعة.
التبديل الداخلي والخارجي دون عناء
يمكن تحقيق تحويل الوضع التكيفي في تحديد المواقع الخارجية والداخلية من خلال الجمع بين GPS و تقنيات تحديد المواقع في الأماكن المغلقة. لا يمكن تخفيض تكلفة البناء بشكل فعال إلا من خلال تقليل وضع المحطات الأساسية والإشارات. يعد إعداد المنطقة الواسعة مثاليًا لحل تحديات نظام تحديد المواقع Dachang بكفاءة, مثل تحديد المواقع غير دقيقة, ارتفاع الأسعار, أدوات متعددة, وصعوبة التبديل بين عمليات النشر الخارجية والداخلية.
بعض شركات خدمات GPS الداخلية الأكثر شهرة هي;
- شركة جوجل.
- شركة أبل.
- هنا (شركة نوكيا)
- شركة شوب كيك.
- شركة ميكيلو.
- عشرة
- ايروسكوت
- HP Enterprise Services LLC
- تقنيات زيبرا
- شركة برودكوم
- شركة آيسل 411.
- شركة سيسكو سيستمز.
- شركة كومسكوب القابضة.
- شركة إريكسون.
- فاستمول
- شركة مايكروسوفت
