Роль GPS у розрахунку відстані у реальному часі для трекера для собак

Як трекери для собак використовують супутникові сигнали для визначення місцезнаходження

Більшість сучасних трекерів для собак визначають, де знаходиться Фідо, відправляючи сигнали від тих знайомих нам GPS-супутників. Як тільки пристрій увімкнено, йому потрібно зв’язатися принаймні з чотирма різними супутниками, щоб визначити, скільки часу знадобиться для повернення сигналів, а потім вони виконують цікаву річ, яка називається тріангуляцією, щоб знайти реальне місце розташування. Більш якісні пристрої оновлюють своє місцезнаходження приблизно кожні кілька секунд, тому власники отримують досить точну інформацію більшість часу, зазвичай у межах 5–10 метрів, коли на заваді немає дерев чи будівель. Звісно, це працює найкраще, коли песик не ховається під ганком або десь ще, де погано приймаються супутникові сигнали.

Точність GPS на відкритому просторі порівняно з перешкоджуваним середовищем

Надійність GPS значно відрізняється в різних умовах:

Високі будівлі, металеві конструкції та густе дерев'яне вкриття можуть відхиляти або блокувати сигнали GPS, викликаючи тимчасове «дрейфування» даних про місцезнаходження.

Підтримка багатьох супутників (GLONASS, Galileo) для підвищення точності місцезнаходження

Сучасні пристрої для відстеження вже не покладаються виключно на GPS. Вони поєднують сигнали GPS з іншими глобальними супутниковими системами, такими як російська ГЛОНАСС та європейська група супутників Galileo. Це поєднання забезпечує доступ до двократної або триразової кількості супутників порівняно з попередніми системами. Що це означає? Менше «мертвих зон» під час навігації в гірській місцевості або густо забудованих міських районах. Покращене приймання сигналів робить ці багатосистемні трекери на 30–50 % точнішими порівняно зі старими моделями, які використовували лише GPS. Це підтверджують і практичні випробування. Згідно з нещодавніми дослідженнями, опублікованими торік в журналах, присвячених геолокації, пристрої, що поєднують GPS із ГЛОНАСС, можуть визначати місцезнаходження приблизно на 20 % швидше в умовах, де сигнали можуть блокуватися.

Об'єднуючи супутникові мережі та динамічний фільтр сигналів, ці системи зберігають можливість обчислення відстані в режимі реального часу навіть під час раптових змін у навколишньому середовищі.

Інтеграція мобільного зв'язку, Wi-Fi та Bluetooth для підвищення надійності відстеження

Як клітинні та Wi-Fi мережі допомагають GPS у реальному часі отримувати дані про відстань

Сучасні пристрої для відстеження собак працюють за рахунок поєднання GPS-технології з клітинними мережами та підключенням Wi-Fi, щоб продовжувати оновлювати місцезнаходження навіть тоді, коли супутники не надають сильного сигналу. Уявіть міські умови, де високі будівлі часто блокують приблизно 30–40 відсотків GPS-сигналів. У цьому випадку на допомогу приходять антени мобільних операторів, які визначають місце розташування пристрою на основі того, до яких веж він підключається, і сили цих сигналів. Також тут задіяний Wi-Fi. Ці маленькі пристрої навіть перевіряють наявність поблизу відомих точок доступу Wi-Fi, зіставляючи їх з великими базами даних відомих мереж, що допомагає точно визначити місцезнаходження пристрою з точністю до 15–30 метрів. Поєднання всіх цих технологій означає, що власники тварин отримують постійні оновлення про місцезнаходження, чи то вони прогулюються завбілишками переповнених міських вулиць, чи мають справу з несподіваними дощами, які можуть заважати супутниковим сигналам.

Підтримувана GPS (A-GPS) та механізми резервування сигналу для швидшого визначення місцезнаходження

Технологія підтримуваної GPS, відома як A-GPS, скорочує час, необхідний для визначення нашої точної позиції, зменшуючи час очікування з більш ніж 30 секунд до менш ніж п’яти, отримуючи дані супутників через мережі мобільного зв’язку. Дослідження, проведене ще в 2022 році, показало, що ці системи можуть фактично підвищити точність визначення місця розташування майже на дві третини в районах, таких як міські квартали, порівняно зі звичайною GPS. Коли пристрої не можуть побачити достатньо супутників у космосі, вони винахідливо перемикаються, щоб визначити позицію на основі місцевих базових станцій. Це означає, що люди, які відстежують свої переміщення, не отримують ті неприємні пусті ділянки на картах, коли сигнали на деякий час зникають.

Bluetooth та Wi-Fi для відстеження всередині приміщень, коли GPS недоступний

Собаки, які блукають навколо будинків або потрапляють у підвали, тепер можуть бути відстежені завдяки технологіям, таким як Bluetooth 5.1. Ця новіша версія визначає місце перебування тварин на відстані до приблизно 100 метрів, аналізуючи силу сигналів. Тим часом системи Wi-Fi створюють мапу внутрішніх просторів, виходячи з розташування маршрутизаторів у будинку. Дослідження показують, що Bluetooth також працює досить добре, забезпечуючи правильне визначення приблизно у 87% випадків під час відстеження предметів, які не рухаються, у багатокімнатних будинках. Це означає, що власники собак можуть дізнатися, чи Фідо вже влаштувався в кімнаті, чи якимось чином потрапив у сарай позаду будинку. У Wi-Fi відстежуванні все зводиться до порівняння наявних мереж із тими, що були зазначені на мапі раніше. Результатом є досить висока точність всередині приміщень, яка зазвичай забезпечує відстеження в межах 3–5 метрів.

Геозони та сповіщення на основі відстані для безпеки домашніх тварин

Як геозони забезпечують моніторинг відстані в режимі реального часу та сповіщення про межі

Сучасні пристрої для відстеження місцезнаходження собак ґрунтуються на технології геозон, які створюють умовні межі навколо місць, де тварини мають залишатися в безпеці, таких як подвір'я чи місцеві парки. Якщо вихованець наближається до однієї з цих позначених зон, система перевіряє поточне місцезнаходження пристрою порівняно з раніше встановленими параметрами та відправляє попередження. Деякі моделі вищого рівня поєднують сигнали супутників із даними мобільних веж для прискорення роботи, тому оновлення місцезнаходження зазвичай надходять через 3–7 секунд після події, залежно від умов. Така швидка реакція особливо корисна для тих, хто хоче стежити за активними тваринами, схильними раптово заблукати.

Налаштування зон безпеки та отримання сповіщень про віддалення

Власники тварин створюють власні безпечні зони через додаток, накресливши коло будь-де на відстані від приблизно 50 метрів до 5 кілометрів. Як тільки вихованець виходить за межі цієї зони, телефон відразу ж отримує сповіщення. Розумні пристрої для відстеження дійсно розрізняють, чи втекла собака спеціально, чи просто випадково заблукала. Вони ігнорують невеликі відхилення менше ніж на 2 метри, але точно повідомлять, якщо тварина перебуває поза межами більше ніж півхвилини. Це допомагає зменшити кількість хибних сповіщень і при цьому відстежувати, куди йдуть домашні тварини.

Зменшення кількості хибних сповіщень, викликаних зрушенням GPS поблизу віртуальних меж

GPS не є ідеальним, особливо в містах, де сигнали можуть відхилятися на 5–10 метрів. Більшість систем бореться з цією проблемою, усереднюючи дані про місцезнаходження протягом 15-секундного інтервалу. Для внутрішнього позиціонування багато пристроїв насправді використовують як сигнали Wi-Fi, так і маяки Bluetooth разом із даними GPS. Останнє дослідження у сфері технологій для домашніх тварин показало, що це поєднання зменшує ті неприємні хибні спрацьовування приблизно на дві третини. Система також включає так звані резервні межі зон, зазвичай шириною від 3 до 8 метрів. Ці резервні зони не дозволяють пристрою спрацьовувати щоразу, коли координати трохи змінюються, хоча ці зміни насправді не мають значення.

Алгоритми обчислення відстані та функції моніторингу в реальному часі

Евклідові та моделі на основі шляхів для розрахунку відстані від дому

Більшість пристроїв для відстеження собак покладається на один із двох основних способів визначення того, як далеко тварина могла пройти. Перший називається евклідовою відстанню — це ніби проведення прямої лінії між двома точками, якби птах міг просто пролетіти туди. Але останнім часом ми бачимо все більше трекерів, що використовують так зване моделювання на основі шляху. Ці новіші системи враховують реальні перешкоди на шляху собаки, такі як паркан навколо подвір'я чи річка, що перетинає поле. За даними дослідження, опублікованого торік у журналах з відстеження тварин, коли виробники поєднують різні методи обчислень, їхні пристрої допускають менше помилок у визначенні меж. Одне дослідження показало, що рівень помилок знизився приблизно на 40% порівняно зі старими моделями, які використовували лише один математичний метод. Це означає, що власники отримують кращу інформацію про місцезнаходження своїх улюбленців відносно дому, що має велике значення, коли собаки заблукують у важкодоступній місцевості.

Режим прямого відстеження та історія місцезнаходження в додатках для відстеження собак

GPS-пристрої, які оновлюють інформацію про місцезнаходження приблизно кожні 2–10 секунд, забезпечують можливість відстеження у реальному часі, а перегляд минулих даних показує, де пересувалися тварини протягом дня або навіть кількох днів. Найкращі додатки для відстеження домашніх тварин відображають це на детальних картах з різними шарами, щоб власники могли бачити, коли їхні волохаті друзі досліджують нові райони порівняно з тими, до яких вони звикли. Якщо трапляється щось незвичайне, наприклад, якщо Флаві відходить набагато далі від звичайного маршруту прогулянки в парку, більшість систем негайно надсилає сповіщення, щоб повідомити власників про те, що, можливо, щось трапилося.

Динамічне оновлення відстані за допомогою безперервного моніторингу місцезнаходження

Найновіші пристрої для відстеження працюють ефективніше, активуючи функцію вибірки лише за потреби. Коли тварина раптово прискорюється або уповільнюється, трекер переходить у підвищений режим, надсилаючи оновлення місцезнаходження з частотою п’ять разів на секунду замість одного разу на хвилину в звичайному режимі. Такий розумний підхід економить енергію, коли тварини відпочивають додому, але при цьому забезпечує майже миттєві дані, коли вони вирішують втекти за двері. Потім система порівнює всі ці показники місцезнаходження з заздалегідь встановленими межами безпечних зон, щоб визначити, наскільки далеко забрела істота та де її, можливо, потрібно перехопити, якщо вона рухається в напрямку небезпечних зон.

Подолання викликів відстеження всередині та на вулиці

Обмеження GPS-сигналу під деревами, усередині будівель або поблизу металевих конструкцій

Проте пристрої для відстеження собак починають зазнавати труднощів, коли сигнали блокуються в складних умовах. Коли дерева на землі дуже густі, GPS починає втрачати зв’язок, видаючи показники, які можуть відрізнятися від реальних на 5–15 метрів. У приміщеннях ситуація ще гірша, адже супутники взагалі не можуть проникнути крізь стіни. Металеві об’єкти, такі як мости й будівлі, також створюють проблеми, оскільки вони відбивають радіосигнали, що призводить до значних спотворень, і собака може здаватися на десятки метрів віддаленою від свого справжнього місцезнаходження. Це пояснює, чому тільки GPS недостатньо для надійного пошуку тварин у містах чи лісах, де сигнали просто не хочуть працювати.

Гібридні рішення для відстеження: поєднання GPS, Wi-Fi та Bluetooth для безперервного покриття

Найкращі системи відстеження покладаються на щось, що називається триангуляцією, щоб відстежувати, куди щось рухається. Більшість людей знають про GPS, але коли сигнали супутників стають нестабільними, ці розумні пристрої починають використовувати інші методи. Вони шукають сигнали від Wi-Fi-маршрутизаторів поруч, що дозволяє визначити місцезнаходження з точністю приблизно 10–20 метрів. Ще кращими є маленькі маячки Bluetooth, які можуть визначити місцезнаходження з точністю до 1–2 метрів. Деякі дослідження, проведені у 2023 році, показали, що пристрої, які використовують кілька технологій, залишалися точними приблизно 89% часу у приміщеннях, тоді як звичайний GPS забезпечував точність лише у 22% випадків. Це має велике значення, коли намагаєшся відстежити, куди поділися домашні тварини, які схильні забігати в непередбачувані місця, наприклад, ховатися під будинком або бігати крізь парки, переповнені людьми.

Роль мереж з малою потужністю та широким охопленням (LPWAN) у збільшенні діапазону трекерів

У сільських районах технологія мережі з низьким енергоспоживанням і великим радіусом дії (LPWAN), така як LoRaWAN, забезпечує з'єднання на відстані від приблизно 2 до 15 кілометрів, використовуючи при цьому дуже мало енергії. Традиційні мобільні мережі швидко виснажують акумулятор, тоді як пристрої для відстеження собак, що працюють на технології LPWAN, можуть працювати від одного заряду від шести до восьми місяців. Ці пристрої передають оновлення про місцезнаходження навіть тоді, коли на шляху є перешкоди, чи то хвилясті пагорби, чи товсті стіни сараїв. Саме тому багато фермерів і людей, що живуть далеко від цивілізації, вважають ці пристрої дуже корисними, особливо тому, що звичайні мобільні сигнали часто не досягають цих віддалених місць.

Розділ запитань та відповідей

Що робить пристрій відстеження собаки, коли GPS-сигнали блокуються всередині приміщень?

Коли GPS-сигнали блокуються всередині приміщень, пристрої відстеження собак зазвичай переходять на використання Wi-Fi та Bluetooth для визначення місця розташування, що забезпечує точне відстеження в межах кількох метрів.

Наскільки точними є пристрої відстеження собак в густо населених міських районах?

У густо населених міських середовищах, трекери для собак можуть забезпечувати точність у межах від 15 до 30 метрів через відбиття сигналу від будівель.

Чи можуть власники тварин отримувати сповіщення, якщо їхні собаки відходять від встановленої безпечної зони?

Так, власники тварин можуть налаштувати безпечні зони за допомогою додатків для відстеження, і вони негайно отримають сповіщення, якщо їхні собаки залишать ці встановлені зони.