IoT-For-Beginners/translations/sr/3-transport/lessons/1-location-tracking

Праћење локације

Скица коју је направила Нитија Нарасимхан. Кликните на слику за већу верзију.

Квиз пре предавања

Квиз пре предавања

Увод

Главни процес добијања хране од фармера до потрошача укључује утовар кутија са производима у камионе, бродове, авионе или друга комерцијална транспортна средства и испоруку хране на одређено место – било директно купцу, било у централни хаб или складиште ради обраде. Цео процес од фарме до потрошача је део процеса који се назива ланцем снабдевања. Видео испод, са Универзитета Аризона Стејт, Школе бизниса В. П. Кери, говори о концепту ланца снабдевања и како се он управља у више детаља.

🎥 Кликните на слику изнад да бисте погледали видео

Додавање IoT уређаја може драстично побољшати ваш ланац снабдевања, омогућавајући вам да управљате где се предмети налазе, боље планирате транспорт и руковање робом и брже реагујете на проблеме.

Када управљате флотом возила као што су камиони, корисно је знати где се свако возило налази у одређеном тренутку. Возила могу бити опремљена GPS сензорима који шаљу своју локацију IoT системима, омогућавајући власницима да прецизно одреде њихову локацију, виде руту коју су прешли и знају када ће стићи на одредиште. Већина возила ради ван домета WiFi мреже, па користе мобилне мреже за слање оваквих података. Понекад је GPS сензор уграђен у сложеније IoT уређаје као што су електронске књиге путовања. Ови уређаји прате колико дуго је камион у транзиту како би се осигурало да возачи поштују локалне законе о радним сатима.

У овој лекцији ћете научити како да пратите локацију возила користећи сензор Глобалног позиционог система (GPS).

У овој лекцији ћемо обрадити:

• Повезана возила
• Геопросторне координате
• Глобални позициони системи (GPS)
• Читање података са GPS сензора
• NMEA GPS подаци
• Декодирање података са GPS сензора

Повезана возила

IoT трансформише начин на који се роба транспортује стварањем флота повезаних возила. Ова возила су повезана са централним IT системима који извештавају о њиховој локацији и другим подацима са сензора. Имање флоте повезаних возила доноси широк спектар предности:

• Праћење локације – можете прецизно одредити где се возило налази у било ком тренутку, што вам омогућава да:

  • Добијете обавештења када је возило близу одредишта како бисте припремили екипу за истовар
  • Лоцирате украдена возила
  • Комбинујете податке о локацији и рути са саобраћајним проблемима како бисте преусмерили возила током путовања
  • Будете усклађени са порезима. Неке земље наплаћују возилима километражу на јавним путевима (као што је RUC Новог Зеланда), па знање када је возило на јавним у односу на приватне путеве олакшава обрачун пореза.
  • Знате где да пошаљете екипе за одржавање у случају квара

• Телеметрија возача – могућност да се осигура да возачи поштују ограничења брзине, скрећу при одговарајућим брзинама, коче рано и ефикасно и возе безбедно. Повезана возила могу такође имати камере за снимање инцидената. Ово може бити повезано са осигурањем, пружајући ниже тарифе за добре возаче.

• Усклађеност са радним сатима возача – осигуравање да возачи возе само у оквиру законски дозвољених сати на основу времена када укључе и искључе мотор.

Ове предности се могу комбиновати – на пример, комбиновање усклађености радних сати возача са праћењем локације како би се возачи преусмерили ако не могу стићи на одредиште у оквиру дозвољених сати вожње. Ово се такође може комбиновати са другим телеметријским подацима специфичним за возило, као што су подаци о температури из камиона са контролисаном температуром, омогућавајући преусмеравање возила ако би њихова тренутна рута значила да се роба не може одржати на одговарајућој температури.

🎓 Логистика је процес транспорта робе са једног места на друго, као што је са фарме до супермаркета преко једног или више складишта. Фармер пакује кутије са парадајзом које се утоварују у камион, испоручују у централно складиште и стављају у други камион који може садржати мешавину различитих врста производа који се затим испоручују у супермаркет.

Основна компонента праћења возила је GPS – сензори који могу прецизно одредити њихову локацију било где на Земљи. У овој лекцији ћете научити како да користите GPS сензор, почевши од учења како да дефинишете локацију на Земљи.

Геопросторне координате

Геопросторне координате се користе за дефинисање тачака на површини Земље, слично као што се координате могу користити за цртање пиксела на екрану рачунара или позиционирање шавова у везу. За једну тачку имате пар координата. На пример, Microsoft кампус у Редмонду, Вашингтон, САД, налази се на 47.6423109, -122.1390293.

Географска ширина и дужина

Земља је сфера – тродимензионални круг. Због тога се тачке дефинишу дељењем на 360 степени, исто као у геометрији кругова. Географска ширина мери број степени од севера ка југу, а географска дужина број степени од истока ка западу.

💁 Нико заправо не зна оригинални разлог зашто су кругови подељени на 360 степени. Страница о степену (угао) на Википедији покрива неке од могућих разлога.

Географска ширина се мери помоћу линија које окружују Земљу и иду паралелно са екватором, делећи Северну и Јужну хемисферу на по 90°. Екватор је на 0°, Северни пол је на 90°, такође познат као 90° северно, а Јужни пол је на -90°, или 90° јужно.

Географска дужина се мери као број степени одмерених источно и западно. Почетна тачка од 0° географске дужине назива се Примарни меридијан и дефинисана је 1884. године као линија од Северног до Јужног пола која пролази кроз Британску краљевску опсерваторију у Гриничу, Енглеска.

🎓 Меридијан је имагинарна права линија која иде од Северног до Јужног пола, формирајући полукруг.

Да бисте измерили географску дужину тачке, мерите број степени око екватора од Примарног меридијана до меридијана који пролази кроз ту тачку. Географска дужина иде од -180°, или 180° западно, преко 0° на Примарном меридијану, до 180°, или 180° источно. 180° и -180° се односе на исту тачку, антимеридијан или 180. меридијан. Ово је меридијан на супротној страни Земље од Примарног меридијана.

💁 Антимеридијан не треба мешати са Међународном датумском линијом, која је приближно на истој позицији, али није права линија и варира како би се прилагодила геополитичким границама.

✅ Истражите: Покушајте да пронађете географску ширину и дужину ваше тренутне локације.

Степени, минуте и секунде у односу на децималне степене

Традиционално, мерења степени географске ширине и дужине вршена су коришћењем сексагезималног бројања, или базе-60, бројања које су користили древни Вавилонци који су први мерили и бележили време и удаљеност. Сексагезимал користите сваки дан, вероватно а да тога нисте ни свесни – делећи сате на 60 минута и минуте на 60 секунди.

Географска дужина и ширина мере се у степенима, минутама и секундама, при чему један минут износи 1/60 степена, а 1 секунда 1/60 минута.

На пример, на екватору:

• 1° географске ширине је 111,3 километара
• 1 минут географске ширине је 111,3/60 = 1,855 километара
• 1 секунда географске ширине је 1,855/60 = 0,031 километара

Симбол за минут је један апостроф, за секунду два апострофа. На пример, 2 степена, 17 минута и 43 секунде би се писало као 2°17'43". Делови секунди се дају као децимале, на пример пола секунде је 0°0'0.5".

Рачунари не раде у бази-60, па се ове координате дају као децимални степени када се користе GPS подаци у већини рачунарских система. На пример, 2°17'43" је 2.295277. Симбол за степен се обично изоставља.

Координате за тачку се увек дају као географска ширина, географска дужина, па пример раније за Microsoft кампус на 47.6423109,-122.117198 има:

• Географску ширину од 47.6423109 (47.6423109 степени северно од екватора)
• Географску дужину од -122.1390293 (122.1390293 степени западно од Примарног меридијана).

Глобални позициони системи (GPS)

GPS системи користе више сателита који орбитирају око Земље како би лоцирали вашу позицију. Вероватно сте користили GPS системе а да тога нисте ни били свесни – да бисте пронашли своју локацију у апликацији за мапе на телефону као што су Apple Maps или Google Maps, или да бисте видели где је ваше возило у апликацији за позивање превоза као што су Uber или Lyft, или када користите сателитску навигацију (сат-нав) у вашем аутомобилу.

🎓 Сателити у 'сателитској навигацији' су GPS сателити!

GPS системи функционишу тако што имају бројне сателите који шаљу сигнал са тренутном позицијом сваког сателита и прецизним временским жигом. Ови сигнали се шаљу радио таласима и детектују их антене у GPS сензору. GPS сензор ће детектовати ове сигнале и, користећи тренутно време, измерити колико је времена било потребно да сигнал стигне од сателита до сензора. Пошто је брзина радио таласа константна, GPS сензор може користити временски жиг који је послат да израчуна колико је сензор удаљен од сателита. Комбинујући податке са најмање 3 сателита са позицијама које су послате, GPS сензор може прецизно одредити своју локацију на Земљи.

💁 GPS сензори захтевају антене за детекцију радио таласа. Антене уграђене у камионе и аутомобиле са уграђеним GPS-ом су позициониране тако да добију добар сигнал, обично на ветробрану или крову. Ако користите посебан GPS систем, као што је паметни телефон или IoT уређај, онда морате осигурати да антена уграђена у GPS систем или телефон има јасан поглед на небо, као што је монтирање на ветробрану.

GPS сателити круже око Земље, нису на фиксној тачки изнад сензора, тако да подаци о локацији укључују надморску висину као и географску ширину и дужину.

GPS је раније имао ограничења у тачности која је наметнула америчка војска, ограничавајући тачност на око 5 метара. Ово ограничење је уклоњено 2000. године, омогућавајући тачност од 30 центиметара. Постизање ове тачности није увек могуће због сметњи у сигналима.

✅ Ако имате паметни телефон, покрените апликацију за мапе и видите колико је тачна ваша локација. Можда ће бити потребно кратко време да ваш телефон детектује више сателита како би добио прецизнију локацију. 💁 Сателити садрже атомске часовнике који су невероватно прецизни, али се разликују за 38 микросекунди (0.0000038 секунди) дневно у поређењу са атомским часовницима на Земљи, због успоравања времена како се брзина повећава, као што је предвидео Ајнштајн у теоријама специјалне и опште релативности - сателити се крећу брже од ротације Земље. Ово одступање је коришћено да се докажу предвиђања специјалне и опште релативности и мора се узети у обзир при дизајну GPS система. Буквално, време на GPS сателиту тече спорије. GPS системи су развијени и имплементирани од стране више земаља и политичких унија, укључујући САД, Русију, Јапан, Индију, ЕУ и Кину. Модерни GPS сензори могу се повезати са већином ових система како би добили брже и прецизније податке.

🎓 Групе сателита у свакој имплементацији називају се констелацијама.

Читање података са GPS сензора

Већина GPS сензора шаље GPS податке преко UART-а.

⚠️ UART је обрађен у пројекту 2, лекција 2. Погледајте ту лекцију ако је потребно.

Можете користити GPS сензор на свом IoT уређају за добијање GPS података.

Задатак - повежите GPS сензор и читајте GPS податке

Пратите одговарајући водич за читање GPS података помоћу вашег IoT уређаја:

• Arduino - Wio Terminal
• Рачунар са једном плочом - Raspberry Pi
• Рачунар са једном плочом - Виртуелни уређај

NMEA GPS подаци

Када покренете свој код, могли бисте видети нешто што изгледа као неразумљив текст у излазу. То су заправо стандардни GPS подаци, и све то има своје значење.

GPS сензори избацују податке користећи NMEA поруке, у складу са NMEA 0183 стандардом. NMEA је акроним за Националну асоцијацију за морску електронику, америчку трговинску организацију која поставља стандарде за комуникацију између морске електронике.

💁 Овај стандард је власнички и кошта најмање 2.000 америчких долара, али довољно информација о њему је у јавном домену, тако да је већина стандарда реверзно инжењерисана и може се користити у отвореном коду и другим некомерцијалним програмима.

Ове поруке су текстуалне. Свака порука се састоји од реченице која почиње са знаком $, након чега следе 2 карактера који означавају извор поруке (нпр. GP за амерички GPS систем, GN за GLONASS, руски GPS систем) и 3 карактера који означавају тип поруке. Остатак поруке су поља одвојена зарезима, која се завршавају знаком за нови ред.

Неки од типова порука које се могу примити су:

Тип	Опис
GGA	GPS подаци о позицији, укључујући географску ширину, дужину и надморску висину GPS сензора, као и број сателита који су видљиви за израчунавање ове позиције.
ZDA	Тренутни датум и време, укључујући локалну временску зону.
GSV	Детаљи о сателитима у видокругу - дефинисани као сателити од којих GPS сензор може детектовати сигнале.

💁 GPS подаци укључују временске ознаке, тако да ваш IoT уређај може добити време ако је потребно од GPS сензора, уместо да се ослања на NTP сервер или интерни реални временски сат.

GGA порука укључује тренутну локацију у формату (dd)dmm.mmmm, заједно са једним карактером који означава смер. d у формату представља степене, m минуте, а секунде су децимале минута. На пример, 2°17'43" би било 217.716666667 - 2 степена, 17.716666667 минута.

Карактер за смер може бити N или S за географску ширину, што означава север или југ, и E или W за географску дужину, што означава исток или запад. На пример, географска ширина од 2°17'43" имала би карактер за смер N, док би -2°17'43" имала карактер S.

На пример - NMEA реченица $GNGGA,020604.001,4738.538654,N,12208.341758,W,1,3,,164.7,M,-17.1,M,,*67

• Део за географску ширину је 4738.538654,N, што се конвертује у 47.6423109 у децималним степенима. 4738.538654 је 47.6423109, а смер је N (север), тако да је то позитивна географска ширина.

• Део за географску дужину је 12208.341758,W, што се конвертује у -122.1390293 у децималним степенима. 12208.341758 је 122.1390293°, а смер је W (запад), тако да је то негативна географска дужина.

Декодирање података са GPS сензора

Уместо да користите сирове NMEA податке, боље је декодирати их у кориснији формат. Постоји више open-source библиотека које можете користити за екстракцију корисних података из сирових NMEA порука.

Задатак - декодирајте податке са GPS сензора

Пратите одговарајући водич за декодирање података са GPS сензора помоћу вашег IoT уређаја:

• Arduino - Wio Terminal
• Рачунар са једном плочом - Raspberry Pi/Виртуелни IoT уређај

---

🚀 Изазов

Напишите свој NMEA декодер! Уместо да се ослањате на библиотеке трећих страна за декодирање NMEA реченица, можете ли написати свој декодер за екстракцију географске ширине и дужине из NMEA реченица?

Квиз након предавања

Квиз након предавања

Преглед и самостално учење

• Прочитајте више о геопросторним координатама на страници о географском координатном систему на Википедији.
• Истражите Приме Меридијане на другим небеским телима осим Земље на страници о Приме Меридијану на Википедији.
• Истражите различите GPS системе различитих влада и политичких унија као што су ЕУ, Јапан, Русија, Индија и САД.

Задатак

Истражите друге GPS податке

---

Одрицање од одговорности:
Овај документ је преведен коришћењем услуге за превођење помоћу вештачке интелигенције Co-op Translator. Иако настојимо да обезбедимо тачност, молимо вас да имате у виду да аутоматски преводи могу садржати грешке или нетачности. Оригинални документ на његовом изворном језику треба сматрати меродавним извором. За критичне информације препоручује се професионални превод од стране људи. Не преузимамо одговорност за било каква погрешна тумачења или неспоразуме који могу настати услед коришћења овог превода.