Триангуляція - що це таке? Триангуляція мобільного телефону в мережі. метод тріангуляції
Що собою являє тріангуляція? Слід зазначити, що це слово має кілька значень. Так, воно використовується в геометрії, геодезії та інформаційних технологіях. В рамках статті увагу буде приділено всім темам, але найбільше отримає найпопулярніший напрям - використання в технічній апаратурі.
В геометрії
Для отримання більш точних даних використовуютьелектронно-обчислювальні машини. Окремо слід згадати про такий момент, як тріангуляція Делоне. Її суть в тому, що при наявному безлічі точок, за винятком вершин, всі вони лежать поза окружності, що описується навколо трикутника. Вперше це описав радянський математик Борис Делоне в 1934 році. Його розробки використовуються в евклідової задачі про комівояжера, билинейной інтерполяції і методі кінцевих елементів. Ось що собою являє тріангуляція Делоне.
У геодезії
В інформаційних мережах
І поступово підходимо до найцікавішоготлумаченню слова «тріангуляція». Що це таке в інформаційних мережах? Слід зазначити, що тут існує велика кількість різних варіантів трактування і використання. Але в рамках статті через обмеження її розміру увагу отримає тільки GPS (глобальна система позиціонування) і мобільна мережа. Незважаючи на певну схожість, вони досить сильно різняться. І ми зараз з'ясуємо, чому ж саме.
Глобальна система позиціонування
Вже пройшло не одне десятиліття з тих пір, як GPSбув запущений і успішно функціонує. Глобальна система позиціонування складається з центральної станції управління, розміщеної в Колорадо, і спостережних пунктів по всьому світу. За час її роботи встигло змінитися вже кілька поколінь супутників.
Зараз GPS являє собою світовурадіонавігаційну систему, яка базується на ряді супутників і наземних станцій. Її перевагою є можливість розрахунку координати об'єкта з точністю до лічених метрів. Як може бути представлена тріангуляція? Що це і як працює? Уявіть, що кожен метр на планеті має свій унікальний адресу. І якщо є призначений для користувача приймач, то можна запросити координати свого місцезнаходження.
Як це працює на практиці?
Умовно тут можна виділити чотири основнихетапу. Спочатку здійснюється тріангуляція супутників. Потім вимірюється відстань від них. Проводиться абсолютний вимір часу і визначення супутників в космосі. І наостанок проводиться диференціальна корекція. Це якщо коротко. Але не зовсім зрозуміло, як в даному випадку працює тріангуляція. Що це не добре, зрозуміло. Давайте деталізуємо.
Отже, спочатку вимірюємо відстань досупутника. Встановили, що воно становить 17 тисяч кілометрів. І пошуки нашого місця розташування істотно звужуються. Точно відомо, що ми знаходимося на конкретному відстані, і нас необхідно шукати в тій частині земної сфери, яка знаходиться в 17 тисячах кілометрах від засеченного супутника. Але це ще не все. Ми вимірюємо відстань до другого супутника. І виявляється, що ми від нього вилучені на 18 тисяч кілометрів. Отже, нас слід шукати в місці, де перетинаються сфери цих супутників на встановленому відстані.
Звернення до третього супутника дозволить щедодатково зменшити територію пошуку. І так далі. Місцезнаходження визначається як мінімум по трьом супутникам. Визначення точних параметрів йде згідно закладеним даними. Припустимо, що радіосигнал рухається зі швидкістю близькою до світлової (тобто, трохи менше 300 тисяч кілометрів на секунду). Визначається час, за яке він проходить від супутника до приймача. Якщо об'єкт знаходиться на висоті в 17 тисяч кілометрів, то це буде близько 0,06 секунди. Потім встановлюється позиція в просторово-часової системі координат. Так, кожен супутник має чітко задану орбіту обертання. І знаючи всі ці дані, техніка і здійснює розрахунок місцезнаходження людини.
Специфіка глобальної системи позиціонування
Алгоритми тріангуляції завдяки своїйуніверсальності і охопленні всієї планети дозволяє вільно подорожувати навіть по незнайомих місцях. При цьому система сама прокладає шлях, вказує, де необхідно згорнути, щоб дістатися до встановленої кінцевої мети. Завдяки поступовому здешевленню GPS, навіть є автомобільні сигналізації на основі цієї технології, і зараз якщо машину поженуть, знайти і повернути її не складе труднощів.
А що там з мобільним зв'язком?
Тут, на жаль, не все так гладко. Якщо GPS може визначити координати з точністю до метра, то тріангуляція в стільникового зв'язку такої якості забезпечити не може. Чому? Справа в тому, що в даному випадку в якості опорного пункту виступає базова станція. Вважається, що якщо є дві БС, то можна отримати одну з координат телефону. А якщо їх три, то точне місце розташування - це не проблема. Частково це вірно. Але тріангуляція мобільного телефону має свої особливості. Але тут постає питання про точність. Перед цим нами була розглянута система глобального позиціонування, яка може досягати феноменальною точності. А ось, незважаючи на те, що мобільний зв'язок має значно більше апаратури, говорити про якийсь якісному відповідно не доводиться. Але про все по порядку.
шукаємо відповіді
Але спочатку давайте сформуємо питання. Піддається чи визначенню відстань від базової станції до телефону при використанні стандартних засобів. Так. Але чи буде це найкоротша відстань? Хто займається вимірами - телефон або базова станція? Яка точність отриманих даних? Під час обслуговування розмови базова станція заміряє час проходження сигналу від неї до телефону. Ось тільки при цьому він може відображатися, скажімо, від будівель. Слід розуміти, що відстань вважається по прямій. І пам'ятайте - тільки під час процесу обслуговування дзвінка.
Ще один істотний мінус - це доситьзначний рівень похибки. Так, вона може досягати значення в п'ятсот метрів. Триангуляція мобільного телефону ускладнюється ще й тим, що базові станції не знають, які пристрої є на підконтрольній у них території. Апарат ловить їх сигнали, але не інформує про себе. До того ж телефону під силу виміряти сигнал базової станції (що він, втім, постійно робить), але ось величина загасання йому невідома. І тут виникає ідея!
Базові станції знають свої координати і потужністьпередавачів. Телефон може визначити, наскільки добре він чує їх. В такому випадку необхідно засікати всі станції, які працюють, обмінюватися даними (для цього потрібна спеціальна програма, яка розсилає перевірочні пакети), збирати координати і при потребі передавати їх іншим системам. Здавалося б все, справа в капелюсі. Але, на жаль, для цього необхідно здійснити ряд модифікацій, у тому числі і сім-карти, доступ до якої зовсім не гарантований. І для того щоб теоретичну можливість перетворити в практичну, необхідно суттєвим чином попрацювати.
висновок
