GPS-трекеры для роверов: особенности работы в городских условиях

GPS-трекер для ровера или другой спецтехники – это небольшое электронное устройство, позволяющее отслеживать местоположение объекта с помощью системы Глобального позиционирования (GPS) и способное передавать точную информацию о его локации наблюдателю. Для отправки полученных данных используются мобильные сети и альтернативные каналы связи. Такие устройства востребованы в разных областях, включая сферы логистики и транспорта, промышленность и сельское хозяйство.

Если оснастить GPS-трекер дополнительными датчиками, он сможет также предоставлять сведения о состоянии отслеживаемого устройства, истории его перемещений, скорости и направлении движения. Есть масса вариантов, зачем можно использовать такие устройства. В частности, ими пользуются для удаленного отслеживания в режиме реального времени маршрутов автомобилей, перемещений грузов, эксплуатируемой техники и других объектов.

Оснащают навигационными устройствами и автономные роверы, в т. ч. модели для доставки посылок и еды, патрулирования территории, буксировки техники, перевозки тяжелых грузов, помощи в уборке территории и решения других задач. Трекеры помогают легко отслеживать передвижение роботизированных платформ, роботов-доставщиков и другой техники. Подробнее о том, зачем нужны, как устроены и какие функции выполняют эти полезные устройства, расскажем в этой статье.

Как работает GPS-трекер?

Это электронное устройство определяет координаты контролируемого объекта, используя спутниковые сигналы глобальных систем GPS, ГЛОНАСС, BeiDou, Galileo, а при недоступности спутникового сигнала – при помощи базовых станций сотовой связи. GPS-система работает благодаря сети из ≈30 спутников, вращающихся вокруг Земли. Они посылают кодированные сигналы, доступные для всевозможных устройств с GPS-приемниками.

В результате GPS-трекер точно определяет свою локацию, используя сигналы от нескольких спутников (минимум 4-х) и рассчитывая расстояние до каждого из них по времени доставки сигналов (метод триангуляции). Причем местоположение определяется сразу по 3 координатам – географической широте, долготе и высоте над уровнем моря.

Принцип и пошаговый алгоритм работы навигационного устройства выглядит так:

1. Трекер включается и ищет сигналы спутников.
2. По полученным сигналам определяется геолокация объекта.
3. Эти сведения передаются при помощи GSM/GPRS-каналов.
4. Геолокация объекта отображается на карте в мобильном приложении или на сервере.

Технические нюансы

У каждого GPS-трекера есть GNSS-приемник и GSM-модуль, что позволяет ему определять местоположение, скорость перемещения объекта и передавать эти сведения через GPRS-канал сотовой связи. Для приема этой информации пользователем применяется SIM-карта, поставляемая с трекером. Для просмотра локации отслеживаемого объекта удобнее всего использовать мобильное приложение.

В отличие от GPS-маяка с интервальным режимом мониторинга, трекер работает в непрерывном режиме отслеживания и подробно фиксирует перемещения объекта. Точки локации собираются с секундной периодичностью и создают подробный трек. Для онлайн контроля трекер беспрерывно ежесекундно проходит цикл от поиска спутников до передачи данных на сервер мониторинга, что обеспечивает высокоточное отслеживание.

Как пользоваться GPS-трекером без SIM карты?

Для передачи данных от навигационного устройства в программу мониторинга могут применяться:

• SIM карта (часто – формата eSIM, чтобы исключить риск извлечения чипа и облегчить удаленное управление тарифами) – используется чаще всего благодаря минимальной стоимости реализации и обширной области покрытия сотовыми операторами;

• Wi-Fi – применяется на стационарных объектах без покрытия GSM сети, в постоянном режиме или периодически, в периоды выгрузки данных;
• спутниковый интернет – требует значительных вложений, зато позволяет передавать данные в любом уголке планеты.

Удаленное отслеживание с помощью веб-интерфейса или мобильного приложения позволяет пользователю в реальном времени узнавать все необходимое о состоянии трекера и объекта, на котором он установлен: активности, маршруте и скорости передвижения, уровне заряда.

Подробнее об элементах конструкции

В составе GPS-трекера слаженно работают миниатюрные компоненты:

1. Модуль приема с GPS-антенной и GPS-модемом – для улавливания сигналов от всех видимых спутников на орбите Земли. Основные характеристики приемника – это чувствительность и время старта. От них зависит быстрота первого определения геолокации объекта после включения устройства.
2. Модуль вычисления географических координат и времени. Он получает сведения от приемника и производит необходимые расчеты – решает пространственное уравнение, определяет локацию трекера и время получения рассчитанных значений.
3. Модуль периферии – позволяет подключать различные датчики и выходы, позволяющие управлять внешними устройствами. От его функционала во многом зависит цена навигационного устройства.
4. Центральный процессор для обработки информации. Его задача – сбор сведений с модулей вычисления и периферии, наложение полученных данных и получение параметров датчиков с учетом конкретного времени и места.
5. GSM-модем – передатчик информации с процессора на сервер мониторинга. Он предусматривает подключение к сотовым сетям операторов связи и с помощью технологий 2G, 3G или 4G отправляет данные на сервер или мобильное приложение. При использовании навигационного устройства в сложных условиях большое значение имеет его коэффициент усиления – способность ловить сеть в местах со слабым интернетом.
6. Встроенная память – используется для временного хранения данных в периоды, когда нет связи GSM, и терминалу не удается передать сведения в программу мониторинга.
7. Аккумуляторная батарея для автономного питания устройства – чаще всего Li-ion или Li-Polymer типа, емкостью от 500 до 5000 мАч, работающая без подзарядки от нескольких дней до месяцев.

Дополнительные компоненты

Дополнительно в составе трекера могут быть предусмотрены кнопки SOS для отправки сигнала бедствия с определенными координатами на предварительно заданные номера, встроенные микрофоны и динамики, датчики движения (чтобы данные передавались только при смене положения объекта) и другие компоненты – в зависимости от функционала конкретной модели.

Датчики движения, к примеру, гироскопы и акселерометры, замечают перемены в положении объекта, его стремительное ускорение или вибрацию. Тем самым они предоставляют возможность не только следить за передвижением, но и замечать нештатные ситуации, такие как несанкционированное перемещение или падение техники.

Нередко современные трекеры поддерживают голосовую связь и могут применяться в качестве мобильного телефона или рации, а при срабатывании датчиков – отправляют тревожные сигналы. Еще одна полезная опция – способность создавать виртуальные границы, геозоны для контроля передвижения объектов. Пользователь выделяет на карте область произвольной формы, и когда навигационное устройство покидает ее, система автоматически сообщает об этом. Эта возможность значительно облегчает контроль транспорта, техники, грузов и других объектов.

Особенности работы GPS-трекеров в городских условиях

В городах сигналы, получаемые GPS-трекерами от спутников, могут блокироваться, тяжело улавливаться или отражаться. В частности, стены высоких зданий отражают сигналы и приводят к ошибкам в определении геолокации. Узкие улицы между высокими зданиями препятствуют улавливанию сигналов, а подземные паркинги и тоннели блокируют их.

Поэтому для эффективного и точного позиционирования в городских условиях навигационные устройства пользуются одновременно системами GPS, ГЛОНАСС, Galileo, BeiDou, а также дополнительными технологиями. Среди них – Wi-Fi позиционирование и локация по сотовым вышкам (LBS).

Трекеры, работающие по гибридному принципу и использующие сразу несколько технологий, максимально точно вычисляют координаты и даже в сложных условиях минимизируют риск полной блокировки сигнала. Именно такие модели желательно выбирать для сложных условий эксплуатации. В частности, их рекомендуется устанавливать на роботизированные платформы, роверы и автоботы, работающие в условиях плотной застройки.

В продолжение темы предлагаем вашему вниманию статью о конструкции медицинских тележек для перевозки кислородных баллонов.