התפקיד של GPS בחישוב מרחק בזמן אמת במיקומי כלבים

איך מיקומי כלבים משתמשים בסיגנלי לוויין כדי לקבוע מיקום

מרבית מיקומי הכלבים המודרניים מגלים היכן נמצא פידו על ידי שידור סיגנלים אל לווייני ה-GPS המוכרים לנו. ברגע שהמכשיר מופעל, הוא צריך להתחבר לפחות ארבעה לוויינים שונים כדי לחשב את משך הזמן הנדרש לסיגנלים לחזור, ולאחר מכן הם מבצעים תהליך שנקרא טרילטרציה כדי לאתר את המיקום המדויק. יחידות איכות טובות מעדכנות את המיקום בערך כל שניות ספורות, כך שבעלים מקבלים מידע די מדויק במרבית המקרים, לרוב בטווח של 5–10 מטר כאשר אין עצים או מבנים שמקשים על קליטת הסיגנל. כמובן, זה עובד הכי טוב כאשר הכלב אינו מתחבא מתחת לפארט או במקום אחר עם קליטה לקויה של לוויינים.

דיוק ה-GPS במרחב פתוח לעומת סביבות חסומות

אמינות ה-GPS משתנה באופן חד בהתאם לסביבה:

_TALL_BUILDINGS,_METAL_STRUCTURES,_AND_THICK_TREE_COVER_CAN_DEFLECT_OR_BLOCK_GPS_SIGNALS,_CAUSING_TEMPORARY_“DRIFT”_IN_LOCATION_DATA.

_MULTI-SATELLITE_SUPPORT_(GLONASS,_GALILEO)_FOR_IMPROVED_LOCATION_PRECISION

התקני מעקב יומיים כבר לא סומכים רק על GPS. הם למעשה מערבבים אותות GPS עם אותות משאר מערכות הלוויינים הגלובליות, כמו ה-GLOSNASS הרוסית וה-Galileo האירופאית. שילוב זה מאפשר גישה של כ-2-3 פעמים יותר לוויינים. מה זה אומר? פחות אזורי מת מתי שעוברים דרך אזורים הרריים או סביבות עירוניות צפופות. שיפור בזיהוי האותות גורם למעקבים המשולבים להיות מדויקים ב-30 עד 50 אחוזים יותר מהדגמים הישנים שסומכו רק על GPS. מבחנים בעולם האמיתי גם כן תומכים בכך. התקנים המשלבים GPS עם GLONASS מצליחים לאתר את מיקומם מהר ב-20% באזורים שבהם האותות חסומים, כך לפי מחקר שפורסם בשנה שעברה בכתבי עת לגיאולוקציה.

באמצעות שילוב רשתות לוויינים וסינון אותות דינמי, מערכות אלו שומרות על חישוב מרחק בזמן אמת גם במהלך שינויים סביבתיים פתאומיים.

שילוב של סלולרי, Wi-Fi ו-Bluetooth לשיפור אמינות המעקב

איך רשתות סלולריות ו-Wi-Fi עוזרות ל-GPS בעדכוני מרחק בזמן אמת

התקני מעקב מתקדמים עבור כלבים פועלים על ידי שילוב טכנולוגיית ה-GPS ברשתות סלולריות ולחיבורי Wi-Fi, כך הם יכולים לעדכן מיקומים גם כאשר לוויינים לא שולחים אות חזק. חישבו על סביבות עירוניות שבהן מבנים גבוהים מכסים לעיתים קרובות כ-30 עד 40 אחוזים מהאותות ה-GPS. כאן נכנסת לתמונה רשת התאים, הקובעת את מיקום התקן לפי מיקום המגדלים אליהם הוא מתחבר ואיך עוצמת האותות שלהם. וגם Wi-Fi משתתף במשחק. גאדג'טים קטנים אלו בודקים למעשה את נקודות ה-Wi-Fi הקרובות אל מול מסדי נתונים ענקיים של רשתות ידועות, מה שעוזר לקבוע את מיקומם בדיוק של כ-15 עד 30 מטר. שילוב כל הטכנולוגיות הללו פירושו שעדי owners of pets מקבלים עדכוני מיקום עקביים, בין אם הם מתהלכים ברחובות עירוניים צפופים או מתמודדים עם סופות גשם לא צפויות שיכולות לשבש אותות לוויין.

GPS מותאם (A-GPS) ומנתבי סינון אותות להגבלת מיקום מהיר

הטכנולוגיה של GPS מותאם (A-GPS) מקצרת את משך הזמן הדרוש למציאת המיקום המדויק שלנו, ומפחיתה את זמן ההמתנה מ-30 שניות 이상 לחמישה שניות או פחות, על ידי קבלת נתוני לוויין דרך רשתות הסלולר. מחקר שנערך בשנת 2022 הראה כי מערכות אלו יכולות לשפר את הדיוק במיקום שלנו בכ-שני שלישים באזורים עירוניים בהשוואה ל-GPS רגיל. כאשר מכשירים אינם יכולים לראות מספיק לוויינים בשמיים, הם מחליפים באופן חכם את הדרך וקובעים את המיקום על סמך מגדלי סלולר סמוכים. משמעות הדבר היא שהעוקבים אחרי תנועתם לא יראו מקומות ריקים במפה כאשר האות נעלם לרגע.

בלוטות' ו-Wi-Fi למעקב פנימי כאשר GPS אינו זמין

כלבים השוטים באזור הבית או שנכנסים לחדרי מרתף יכולים לעקוב אחריהם כיום בעזרת טכנולוגיות כמו Bluetooth 5.1. הגרסה המתקדמת הזו מזהה היכן הכלבים נמצאים, עד מרחק של כ-100 מטר, על ידי ניתוח עוצמת האותות. במקביל, מערכות Wi-Fi מציירים מפות של המרחב הפנימי על סמך מיקום הראוטרים בבית. מחקרים מצביעים על כך ש-Bluetooth פועלת די טוב, עם דיוק של כ-87% בעקבות עצמים שאינם זזים הרבה בתוך מבנים מרובים חדרים. כלומר, בעלים של כלבים יכולים לדעת האם פידו שכב בסלון או איך שהוא נתקע במבנה האחורי. מעקב באמצעות Wi-Fi מתבסס בהשוואת הרשתות הסמוכות למה שتم למפות בעבר. התוצאה? דיוק די טוב ב помещения פנימיות, בדרך כלל תוך טווח של 3–5 מטרים.

הגדרת גבולות גיאוגרפיים (Geofencing) והתרעות המבוססות על מרחק להגנת בעלי חיים

איך Geofencing מאפשר מעקב בזמן אמת ותרעות על חציית גבולות

התקני מעקב אחרי כלבים משמשים בימינו במשהו שנקרא ג'יאו-גדר כדי להקים גבולות בלתי נראים סביב מקומות שבהם המחמדים אמורים להישאר במקום בטוח, כגון גינת המחזור או הפארק השכונתי. אם חבר צוות בעל פרווה מתקרב מדי לאחד המקומות המסומנים הללו, המערכת שולחת התראות לאחר בדיקה של מיקום המעקב בפועל לעומת הגדרות הקודמות. דגמים מתקדמים שילבו אותות לווייניים שונים יחד עם מידע מ-towres הסלולר כדי לעבוד מהר יותר, כך שרוב האנשים מקבלים עדכוני מיקום בטווח של 3 ועד אולי 7 שניות מאוחר יותר, תלוי בתנאים. זמן תגובה מהיר זה עוזר באמת כשאתה מנסה לעקוב אחרי כלבים חקרנים שנוטים להסתלק בפתע.

הגדרת אזורי ביטחון וקבלת התראות על עזיבה

בעלים של חיות מחמד מגדירים את אזורי הבטחה שלהם דרך האפליקציה, על ידי שרטוט מעגלים במרחק של בין 50 מטרים ל-5 קילומטרים. כאשר החיה יוצאת מהאזור הזה, הטלפון מקבל התראה מיידית. ההתקנים החכמים למשיכת חיות באמת יודעים להבחין בין מצב שבו הכלב ברח בכוונה למצב שבו הוא סתם התבלבל ונסחף. הם מתעלמים מהזזות קטנות של פחות מ-2 מטרים, אך בהחלט יעדכנו את הבעלים אם החיה תישאר מחוץ לאזור מעל חצי דקה. פעולה זו מפחיתה את מספר ההתראות השגויות, ועדיין מאפשרת לעקוב אחרי היכן החיות מטיילות.

הפחתת התראות שגויות הנובעות מזחילה של GPS קרוב לגבולות וירטואליים

GPS איננו מושלם, במיוחד בערים שבהן האותות יכולים לנדוד בטווח של 5 עד 10 מטרים. רוב המערכות מתמודדות עם הבעיה הזו על ידי לקיחת ממוצע של קריאות מיקום בחלון של 15 שניות. למעקב פנימי, רכיבים רבים משתמשים בפועל גם באותות Wi-Fi וגם ב маяקים של בלוטות' יחד עם נתוני GPS. מחקר חדש מתחום הטכנולוגיה לחיות מחמד הראה ששילוב זה מפחית את אזעקות השגויות המטרידות בבערך שני שלישים. המערכת כוללת גם דבר הנקרא שולי זיכרון סביב גבולות אזורי המיקום, לרוב ברוחב של 3 עד 8 מטרים. שולי זיכרון אלו מונעים מהמכשיר להגיב בכל פעם שיש רק נפנוף קטן בקואורדינטות שאיננו באמת חשוב.

אלגוריתמים לחישוב מרחק ותכונות מעקב בזמן אמת

מודלים אוקלידיים לעומת מודלים מבוססי מסלול לחישוב המרחק מהבית

מרבית המכשירים למעקב אחרי כלבים תלויה בשיטה אחת משתי שיטות עיקריות לקביעת המרחק שעליו עברו. השיטה הראשונה היא מה שנקרא מרחק אוקלידי - מעין קו ישר בין נקודות כאילו כלב יכול לעוף ישירות מהמקום שבו הוא נמצא. אך לאחרונה אנו רואים יותר מעקבים המשתמשים בשיטה אחרת הנקראת מודל מסלול. מערכות אלו учитываות בפועל מכשולים שעלולים לחסום את מסלולו של הכלב במציאות, כמו גדרות סביב גינות או נחלים העוטפים שדות. על פי מחקר שפורסם בשנה שעברה בכתבי עת בתחום מעקב אחרי בעלי חיים, כאשר יצרנים משלבים בין שיטות החישוב השונות, הם מצליחים לצמצם טעויות רבות בקביעת גבולות. מחקר אחד הראה ירידה של כ-40% בשיעור הטעויות לעומת דגמים ישנים שעסקו רק בשיטה אחת של חישוב מתמטי. משמעות הדבר היא שעבור בעלי הכלבים ניתנת אינפורמציה מדויקת יותר על מיקומו של החיה בהשוואה לבית, מה שחשוב במיוחד כשכלבים סוטים לדרכים קשות ומסובכות.

מצב מעקב בזמן אמת והיסטורית מיקומים באפליקציות למעקב אחרי כלבים

התקני GPS שמעדכנים את המידע על המיקום בערך כל 2 עד 10 שניות מאפשרים מעקב בזמן אמת, ובעזרת בחינה של נתונים קודמים ניתן לראות היכן החיה домашית הייתה בתנועה במשך היום או אפילו לאורך מספר ימים. האפליקציות הטובות למעקב אחרי חיות מחמד מציגות את כל זה על מפות מפורטות עם שכבות שונות, כך שבעליהן יוכלו לראות מתי החברים בעלי השיער שלהם חוקרים אזורים חדשים לעומת תחנות מألوفות שבהן הם בדרך כלל מתעכבים. כשמשהו חריג מתרחש, לדוגמה אם פלפיי מתרחקת בפתע מהמסלול הרגיל שלה בפארק השכונה, רוב המערכות ישלחו התראה מיד כדי להודיע לבעלים שמשהו עשוי להיות לא תקין.

עדכוני מרחק דינמיים תוך שימוש במעקב רציף אחר המיקום

התקני המעקב המתקדמים ביותר עובדים בצורה חכמה יותר על ידי הפעלת תכונת הדגימה שלהם רק כשמפעילים אותם. כשחיה פועמת פתאום או замטת מהירות, הטרקר עובר לדרגת ביצועים גבוהה, ושולח עדכוני מיקום בתדירות של חמש פעמים בשנייה במקום פעם אחת בדקה כשמצבו רגיל. הגישה החכמה הזו חוסכת אנרגיה כשבעלי חיים מתרווחים בסביבת הבית, אך עדיין מספקת לנו נתונים כמעט בזמן אמת בכל פעם שהם מחליטים לברוח החוצה. לאחר מכן, המערכת משווה את כל קריאות המיקום האלה מול גבולות האזור הבטוח שהוגדרו מראש כדי לקבוע בדיוק כמה רחוק החיה הסתובבה וכשהיא עשויה להזדקק להפרשה אם היא נעה לעבר אזורי סיכון.

vượtית את האתגרים במעקב פנימי וחיצוני

מגבלות ה-GPS תחת צילול עצי, בפנים מבנים, או קרוב למבנים מתכתיים

למציאת הכלבים קיימות בעיות כשאותות חסומים בסביבות קשות. כשיש עצים רבים בקרקע, ה-GPS נוטה לאבד את הקשר, ונותן מדידות עם סטייה של בין 5 ל-15 מטר מהמטרה. בפנים המצב גרוע אף יותר כיוון שהלוויינים כלל לא יכולים לחדור דרכן הקירות. עצמים metallic כמו גשרים ובניינים יוצרים בעיות גם כן, הם מפזרים את האותות הרדיו, מה שמעוות את האות עד כדי שכלב יכול להופיע במרחק של עשרות מטרים מהמקום בו הוא נמצא באמת. זה גם הסיבה למה סמוך רק על GPS לא מספק באופן מהימן את המיקום של בע"ח בערים או ביערות, שם האותות פשוט לא שיתפלו פעולה.

פתרונות מעקב היברידיים: שילוב של GPS, Wi-Fi ו-Bluetooth לסיום חפיפה מושלמת

מערכות המעקב הטובות ביותר סומכות על משהו שנקרא טריאנגולציה כדי לעקוב אחרי הדברים שנעשים. רוב האנשים מכירים את ה-GPS, אך כאשר אותות הלוויין הופכות לקצת לא יציבות, מכשירים חכמים כמו אלו מחליפים לאמצעים אחרים. הם ילחצו אחר נתבי Wi-Fi בקרבת מקום ויקבלו מידע על מיקום בטווח של 10 עד 20 מטר. טובים אפילו יותר הם маяgרי ה-Bluetooth הקטנים שיכולים לאתר מיקום מדויק בטווח של מטר עד שניים. כמה מבחנים שנערכו לא מזמן בשנת 2023 גילו שמכשירים המשתמשים בכמה טכנולוגיות שונות שמרו על דיוק בערך 89% מהזמן במבנים, בעוד ה-GPS הרגיל הצליח לשמור על דיוק רק ב-22% מהזמן. זה בדיוק מה שנותן את ההבדל הגדול כשמנסים לעקוב אחרי חיות מחמד שנוטות להסתלק משם לאן שלא ציפית, כמו להתחבא מתחת לבית או לרוץ דרך גינות עם המון אנשים.

תפקיד רשתות תחום רחב בצריכת חשמל נמוכה (LPWAN) בהפצה טווח מעקב

באזורים כפריים, טכנולוגיות רשת שטוחה בעוצמה נמוכה (LPWAN) כמו LoRaWAN מציעות חיבוריות בתנודתיות של כ-2 עד 15 קילומטר תוך שימוש מועט מאוד באנרגיה. רשתות סלולריות מסורתיות מרוקנות את הסוללה במהרה, אך מכשירי מעקב אחרי כלבים המונעים בטכנולוגיית LPWAN יכולים לשרוד anywhere בין שישה לשמונה חודשים על טעינה אחת בלבד. מכשירים אלו שולחים עדכוני מיקום גם כאשר יש מכשולים בדרך, בין אם מדובר בגבעות נעות ובין אם בקירות עבים של אסם. לכן, רבים מהחקלאים והאנשים החיים רחוק מהרשת החשמלית מוצאים מעקבים אלו כל כך מועילים, במיוחד כיוון שאותות טלפון סלולריים רגילים לעתים קרובות כלל לא מגיעים לאזורים המרוחקים הללו.

שאלות נפוצות

מה מכשיר מעקב אחרי כלב עושה כאשר אותות ה-GPS חסומים בפנים?

כאשר אותות ה-GPS חסומים בפנים, מעקבי כלבים מוסיפים בדרך כלל לעבור לשימוש ב-Wi-Fi וב-Bluetooth למיקוד, מה שמאפשר מעקב מדויק בטווח של מספר מטרים.

עד כמה מכשירי מעקב אחרי כלבים מדויקים בסביבות עירוניות צפופות?

בסביבות עירוניות עם אוכלוסייה צפופה, מעקב אחרי כלבים יכול לספק דיוק בין 15 ל-30 מטרים עקב השתקפות האותות מהבניינים.

האם בעלי חיות מחמד יכולים לקבל התראות אם הכלב שלהם עוזב אזור בטוח שמוגדר מראש?

כן, בעלי חיות מחמד יכולים להגדיר אזורים בטוחים באמצעות יישומי מעקב, ויקבלו התראות מיידיות אם הכלב שלהם עוזב את האזורים הללו.