19 KiB

Raw Permalink Blame History

Ufuatiliaji wa Mahali

Sketchnote na Nitya Narasimhan. Bofya picha kwa toleo kubwa.

Jaribio la awali la somo

Utangulizi

Mchakato mkuu wa kupeleka chakula kutoka kwa mkulima hadi kwa mtumiaji unahusisha kupakia masanduku ya mazao kwenye malori, meli, ndege, au magari mengine ya usafiri wa kibiashara, na kusafirisha chakula mahali fulani - aidha moja kwa moja kwa mteja, au kwenye kituo cha kati au ghala kwa ajili ya usindikaji. Mchakato mzima kutoka shambani hadi kwa mtumiaji ni sehemu ya mchakato unaoitwa mnyororo wa ugavi. Video hapa chini kutoka Shule ya Biashara ya W. P. Carey ya Chuo Kikuu cha Arizona State inazungumzia wazo la mnyororo wa ugavi na jinsi unavyosimamiwa kwa undani zaidi.

🎥 Bofya picha hapo juu kutazama video

Kuongeza vifaa vya IoT kunaweza kuboresha sana mnyororo wako wa ugavi, kukuwezesha kusimamia mahali vitu vilipo, kupanga usafiri na utunzaji wa bidhaa vizuri zaidi, na kujibu haraka matatizo.

Unaposimamia kundi la magari kama vile malori, ni muhimu kujua mahali kila gari lilipo kwa wakati fulani. Magari yanaweza kufungwa na sensa za GPS zinazotuma mahali yalipo kwenye mifumo ya IoT, na hivyo kuwawezesha wamiliki kujua mahali yalipo, kuona njia iliyotumika, na kujua ni lini yatafika kwenye lengo lake. Magari mengi hufanya kazi nje ya maeneo yenye WiFi, kwa hivyo hutumia mitandao ya simu kutuma data ya aina hii. Wakati mwingine sensa ya GPS hujumuishwa kwenye vifaa vya IoT vilivyo na kazi nyingi kama vile vitabu vya kielektroniki vya kumbukumbu. Vifaa hivi hufuatilia muda ambao lori limekuwa safarini ili kuhakikisha madereva wanazingatia sheria za ndani kuhusu saa za kazi.

Katika somo hili utajifunza jinsi ya kufuatilia mahali gari lilipo kwa kutumia sensa ya Mfumo wa Uwekaji Mahali Duniani (GPS).

Katika somo hili tutashughulikia:

Magari yaliyounganishwa

IoT inabadilisha jinsi bidhaa zinavyosafirishwa kwa kuunda kundi la magari yaliyounganishwa. Magari haya yanaunganishwa na mifumo ya IT ya kati inayoripoti taarifa kuhusu mahali yalipo, na data nyingine ya sensa. Kuwa na kundi la magari yaliyounganishwa kuna faida nyingi:

Ufuatiliaji wa mahali - unaweza kujua mahali gari lilipo kwa wakati wowote, kukuwezesha:
- Kupata arifa gari linapokaribia kufika kwenye lengo ili kuandaa wafanyakazi wa kupakua
- Kupata magari yaliyoibiwa
- Kuchanganya data ya mahali na njia na matatizo ya trafiki ili kukuwezesha kubadilisha njia ya magari katikati ya safari
- Kuzingatia kodi. Nchi zingine hutoza kodi kwa magari kulingana na umbali uliosafiri kwenye barabara za umma (kama vile RUC ya New Zealand), kwa hivyo kujua gari liko kwenye barabara za umma dhidi ya barabara za kibinafsi hufanya iwe rahisi kuhesabu kodi inayodaiwa.
- Kujua mahali pa kutuma wafanyakazi wa matengenezo endapo kutakuwa na hitilafu
Telemetry ya dereva - kuhakikisha madereva wanazingatia mipaka ya kasi, kuendesha kwa kasi inayofaa kwenye kona, kuzuia mapema na kwa ufanisi, na kuendesha kwa usalama. Magari yaliyounganishwa yanaweza pia kuwa na kamera za kurekodi matukio. Hii inaweza kuunganishwa na bima, ikitoa viwango vya chini kwa madereva wazuri.
Uzingatiaji wa saa za dereva - kuhakikisha madereva wanaendesha tu kwa saa zao za kisheria kulingana na nyakati wanazowasha na kuzima injini.

Faida hizi zinaweza kuunganishwa - kwa mfano, kuchanganya uzingatiaji wa saa za dereva na ufuatiliaji wa mahali ili kubadilisha njia ya madereva ikiwa hawawezi kufika kwenye lengo lao ndani ya saa zao za kuendesha zinazokubalika. Hizi pia zinaweza kuunganishwa na telemetry nyingine maalum ya gari, kama vile data ya joto kutoka kwa malori yanayodhibitiwa na joto, kuruhusu magari kubadilisha njia ikiwa njia yao ya sasa ingesababisha bidhaa kushindwa kuhifadhiwa kwa joto linalofaa.

🎓 Usafirishaji ni mchakato wa kusafirisha bidhaa kutoka sehemu moja hadi nyingine, kama vile kutoka shambani hadi kwenye duka la vyakula kupitia ghala moja au zaidi. Mkulima hupakia masanduku ya nyanya ambayo hupakiwa kwenye lori, kusafirishwa hadi ghala la kati, na kuwekwa kwenye lori la pili ambalo linaweza kuwa na mchanganyiko wa aina tofauti za mazao ambayo kisha husafirishwa hadi kwenye duka la vyakula.

Sehemu kuu ya ufuatiliaji wa gari ni GPS - sensa zinazoweza kujua mahali zilipo popote duniani. Katika somo hili utajifunza jinsi ya kutumia sensa ya GPS, kuanzia na kujifunza jinsi ya kufafanua mahali duniani.

Mihimili ya kijiografia

Mihimili ya kijiografia hutumika kufafanua sehemu kwenye uso wa dunia, sawa na jinsi mihimili inavyoweza kutumika kuchora pikseli kwenye skrini ya kompyuta au kuweka nafasi ya mishono kwenye kushona msalaba. Kwa sehemu moja, unakuwa na jozi ya mihimili. Kwa mfano, Kampasi ya Microsoft huko Redmond, Washington, USA iko kwenye 47.6423109, -122.1390293.

Latitudo na longitudo

Dunia ni duara - mduara wa pande tatu. Kwa sababu ya hili, sehemu hufafanuliwa kwa kuigawa katika digrii 360, sawa na jiometri ya miduara. Latitudo hupima idadi ya digrii kutoka kaskazini hadi kusini, longitudo hupima idadi ya digrii kutoka mashariki hadi magharibi.

💁 Hakuna mtu anayejua sababu halisi ya kwa nini miduara hugawanywa katika digrii 360. Ukurasa wa degree (angle) kwenye Wikipedia unashughulikia baadhi ya sababu zinazowezekana.

Latitudo hupimwa kwa kutumia mistari inayozunguka dunia na kukimbia sambamba na ikweta, ikigawanya Nusu ya Kaskazini na Kusini katika 90° kila moja. Ikweta iko kwenye 0°, Ncha ya Kaskazini iko 90°, pia inajulikana kama 90° Kaskazini, na Ncha ya Kusini iko -90°, au 90° Kusini.

Longitudo hupimwa kama idadi ya digrii zinazopimwa mashariki na magharibi. Mwanzo wa 0° wa longitudo unaitwa Prime Meridian, na ulifafanuliwa mwaka wa 1884 kuwa mstari kutoka Ncha ya Kaskazini hadi Ncha ya Kusini unaopita kupitia Royal Observatory ya Uingereza huko Greenwich, England.

🎓 Meridian ni mstari wa kufikirika unaotoka Ncha ya Kaskazini hadi Ncha ya Kusini, ukifanya nusu duara.

Ili kupima longitudo ya sehemu, unapima idadi ya digrii kuzunguka ikweta kutoka Prime Meridian hadi meridian inayopita kupitia sehemu hiyo. Longitudo huenda kutoka -180°, au 180° Magharibi, kupitia 0° kwenye Prime Meridian, hadi 180°, au 180° Mashariki. 180° na -180° zinarejelea sehemu moja, antimeridian au meridian ya 180. Hii ni meridian upande wa pili wa dunia kutoka Prime Meridian.

💁 Antimeridian haipaswi kuchanganyiwa na International Date Line, ambayo iko takriban mahali sawa, lakini si mstari wa moja kwa moja na hubadilika ili kuzunguka mipaka ya kijiografia.

✅ Fanya utafiti: Jaribu kutafuta latitudo na longitudo ya mahali ulipo sasa.

Digrii, dakika na sekunde dhidi ya digrii za desimali

Kihistoria, vipimo vya digrii za latitudo na longitudo vilifanywa kwa kutumia namba za sexagesimal, au msingi-60, mfumo wa namba uliotumiwa na Wababiloni wa Kale ambao walifanya vipimo vya kwanza na rekodi za muda na umbali. Unatumia sexagesimal kila siku labda bila hata kutambua - kugawa saa katika dakika 60 na dakika katika sekunde 60.

Longitudo na latitudo hupimwa kwa digrii, dakika na sekunde, ambapo dakika moja ni 1/60 ya digrii, na sekunde 1 ni 1/60 ya dakika.

Kwa mfano, kwenye ikweta:

1° ya latitudo ni kilomita 111.3
Dakika 1 ya latitudo ni 111.3/60 = kilomita 1.855
Sekunde 1 ya latitudo ni 1.855/60 = kilomita 0.031

Alama ya dakika ni nukta moja, kwa sekunde ni nukta mbili. Kwa mfano, digrii 2, dakika 17, na sekunde 43 ingeandikwa kama 2°17'43". Sehemu za sekunde hutolewa kama desimali, kwa mfano nusu sekunde ni 0°0'0.5".

Kompyuta hazifanyi kazi kwa msingi-60, kwa hivyo mihimili hii hutolewa kama digrii za desimali wakati wa kutumia data ya GPS katika mifumo mingi ya kompyuta. Kwa mfano, 2°17'43" ni 2.295277. Alama ya digrii kawaida huachwa.

Mihimili ya sehemu hutolewa kila mara kama latitudo, longitudo, kwa hivyo mfano wa awali wa Kampasi ya Microsoft kwenye 47.6423109,-122.117198 ina:

Latitudo ya 47.6423109 (47.6423109 digrii kaskazini mwa ikweta)
Longitudo ya -122.1390293 (122.1390293 digrii magharibi mwa Prime Meridian).

Mfumo wa Uwekaji Mahali Duniani (GPS)

Mifumo ya GPS hutumia satelaiti nyingi zinazozunguka dunia ili kupata mahali ulipo. Labda umewahi kutumia mifumo ya GPS bila hata kujua - kutafuta mahali ulipo kwenye programu ya ramani kwenye simu yako kama Apple Maps au Google Maps, au kuona mahali gari lako lilipo kwenye programu ya usafiri kama Uber au Lyft, au wakati wa kutumia urambazaji wa satelaiti (sat-nav) kwenye gari lako.

🎓 Satelaiti katika 'urambazaji wa satelaiti' ni satelaiti za GPS!

Mifumo ya GPS hufanya kazi kwa kuwa na satelaiti kadhaa zinazotuma ishara na mahali pa kila satelaiti kwa sasa, na alama sahihi ya muda. Ishara hizi hutumwa kupitia mawimbi ya redio na hugunduliwa na antenna kwenye sensa ya GPS. Sensa ya GPS itagundua ishara hizi, na kwa kutumia muda wa sasa kupima muda uliotumika kwa ishara kufika kwenye sensa kutoka kwa satelaiti. Kwa sababu kasi ya mawimbi ya redio ni ya kudumu, sensa ya GPS inaweza kutumia alama ya muda iliyotumwa ili kujua umbali wa sensa kutoka kwa satelaiti. Kwa kuchanganya data kutoka kwa angalau satelaiti 3 na nafasi zilizotumwa, sensa ya GPS inaweza kujua mahali ilipo duniani.

💁 Sensa za GPS zinahitaji antenna kugundua mawimbi ya redio. Antenna zilizojengwa ndani ya malori na magari yenye GPS ya ndani zimewekwa ili kupata ishara nzuri, kawaida kwenye kioo cha mbele au paa. Ikiwa unatumia mfumo wa GPS tofauti, kama vile simu ya mkononi au kifaa cha IoT, basi unahitaji kuhakikisha kuwa antenna iliyojengwa ndani ya mfumo wa GPS au simu ina mtazamo wazi wa anga, kama vile kuwekwa kwenye kioo cha mbele.

Satelaiti za GPS zinazunguka dunia, si mahali pa kudumu juu ya sensa, kwa hivyo data ya mahali inajumuisha urefu juu ya usawa wa bahari pamoja na latitudo na longitudo.

GPS hapo awali ilikuwa na vikwazo vya usahihi vilivyowekwa na jeshi la Marekani, ikipunguza usahihi hadi takriban mita 5. Kizuizi hiki kiliondolewa mwaka wa 2000, kuruhusu usahihi wa sentimita 30. Kupata usahihi huu si mara zote inawezekana kutokana na kuingiliwa kwa ishara.

✅ Ikiwa una simu ya mkononi, fungua programu ya ramani na uone jinsi mahali ulipo ni sahihi. Inaweza kuchukua muda mfupi kwa simu yako kugundua satelaiti nyingi ili kupata mahali sahihi zaidi. 💁 Satelaiti zina saa za atomiki ambazo ni sahihi sana, lakini zinapotea kwa microsekunde 38 (0.0000038 sekunde) kwa siku ikilinganishwa na saa za atomiki duniani, kutokana na muda kupungua kasi kadri mwendo unavyoongezeka kama ilivyotabiriwa na nadharia za Einstein za uhusiano maalum na wa jumla - satelaiti zinasafiri kwa kasi zaidi kuliko mzunguko wa Dunia. Upotevu huu umetumika kuthibitisha utabiri wa uhusiano maalum na wa jumla, na lazima uzingatiwe katika muundo wa mifumo ya GPS. Kwa maana halisi, muda unatembea polepole kwenye satelaiti ya GPS. Mifumo ya GPS imeundwa na kutekelezwa na nchi na miungano ya kisiasa mbalimbali ikiwemo Marekani, Urusi, Japani, India, EU, na China. Sensor za GPS za kisasa zinaweza kuunganishwa na mifumo mingi kati ya hii ili kupata matokeo ya haraka na sahihi zaidi.

🎓 Vikundi vya setilaiti katika kila utekelezaji vinajulikana kama makundi ya nyota.

Soma data ya sensor ya GPS

Sensor nyingi za GPS hutuma data ya GPS kupitia UART.

⚠️ UART ilifunikwa katika mradi wa 2, somo la 2. Rejea somo hilo ikiwa inahitajika.

Unaweza kutumia sensor ya GPS kwenye kifaa chako cha IoT kupata data ya GPS.

Kazi - Unganisha sensor ya GPS na usome data ya GPS

Fanya kazi kupitia mwongozo husika kusoma data ya GPS ukitumia kifaa chako cha IoT:

Data ya GPS ya NMEA

Unapokimbia msimbo wako, unaweza kuona kile kinachoonekana kama maandishi yasiyoeleweka katika matokeo. Hii kwa kweli ni data ya kawaida ya GPS, na yote yana maana.

Sensor za GPS hutoa data kwa kutumia ujumbe wa NMEA, kwa kutumia kiwango cha NMEA 0183. NMEA ni kifupisho cha National Marine Electronics Association, shirika la biashara la Marekani linaloweka viwango vya mawasiliano kati ya vifaa vya baharini.

💁 Kiwango hiki ni cha kibiashara na kinauzwa kwa angalau dola za Marekani $2,000, lakini taarifa za kutosha kuhusu kiwango hiki ziko katika uwanja wa umma kiasi kwamba sehemu kubwa ya kiwango hiki imefanyiwa uhandisi wa kurudi nyuma na inaweza kutumika katika msimbo wa chanzo huria na usio wa kibiashara.

Ujumbe huu ni wa maandishi. Kila ujumbe unajumuisha sentensi inayotanguliwa na mhusika $, ikifuatiwa na wahusika 2 kuonyesha chanzo cha ujumbe (mfano GP kwa mfumo wa GPS wa Marekani, GN kwa GLONASS, mfumo wa GPS wa Urusi), na wahusika 3 kuonyesha aina ya ujumbe. Sehemu iliyobaki ya ujumbe ni sehemu zilizotenganishwa na koma, zikimalizika na mhusika wa mstari mpya.

Baadhi ya aina za ujumbe ambazo zinaweza kupokelewa ni:

Aina	Maelezo
GGA	Data ya Fix ya GPS, ikijumuisha latitudo, longitudo, na urefu wa sensor ya GPS, pamoja na idadi ya setilaiti zinazotazamwa ili kuhesabu fix hii.
ZDA	Tarehe na wakati wa sasa, ikijumuisha eneo la saa la ndani
GSV	Maelezo ya setilaiti zinazotazamwa - zikiwa zimetambuliwa kama setilaiti ambazo sensor ya GPS inaweza kugundua ishara kutoka kwao

💁 Data ya GPS inajumuisha alama za wakati, kwa hivyo kifaa chako cha IoT kinaweza kupata wakati ikiwa inahitajika kutoka kwa sensor ya GPS, badala ya kutegemea seva ya NTP au saa ya ndani ya wakati halisi.

Ujumbe wa GGA unajumuisha eneo la sasa kwa kutumia muundo wa (dd)dmm.mmmm, pamoja na mhusika mmoja kuonyesha mwelekeo. d katika muundo ni digrii, m ni dakika, na sekunde kama desimali za dakika. Kwa mfano, 2°17'43" itakuwa 217.716666667 - digrii 2, dakika 17.716666667.

Mhusika wa mwelekeo unaweza kuwa N au S kwa latitudo kuonyesha kaskazini au kusini, na E au W kwa longitudo kuonyesha mashariki au magharibi. Kwa mfano, latitudo ya 2°17'43" itakuwa na mhusika wa mwelekeo N, -2°17'43" itakuwa na mhusika wa mwelekeo S.

Kwa mfano - sentensi ya NMEA $GNGGA,020604.001,4738.538654,N,12208.341758,W,1,3,,164.7,M,-17.1,M,,*67

Sehemu ya latitudo ni 4738.538654,N, ambayo inabadilishwa kuwa 47.6423109 katika digrii za desimali. 4738.538654 ni 47.6423109, na mwelekeo ni N (kaskazini), kwa hivyo ni latitudo chanya.
Sehemu ya longitudo ni 12208.341758,W, ambayo inabadilishwa kuwa -122.1390293 katika digrii za desimali. 12208.341758 ni 122.1390293°, na mwelekeo ni W (magharibi), kwa hivyo ni longitudo hasi.

Tafsiri data ya sensor ya GPS

Badala ya kutumia data ghafi ya NMEA, ni bora kuitafsiri katika muundo wa matumizi zaidi. Kuna maktaba nyingi za chanzo huria unazoweza kutumia kusaidia kutoa data muhimu kutoka kwa ujumbe ghafi wa NMEA.

Kazi - Tafsiri data ya sensor ya GPS

Fanya kazi kupitia mwongozo husika kutafsiri data ya sensor ya GPS ukitumia kifaa chako cha IoT:

🚀 Changamoto

Andika tafsiri yako mwenyewe ya NMEA! Badala ya kutegemea maktaba za watu wengine kutafsiri sentensi za NMEA, unaweza kuandika tafsiri yako mwenyewe ili kutoa latitudo na longitudo kutoka kwa sentensi za NMEA?

Maswali ya baada ya somo

Mapitio na Kujisomea

Soma zaidi kuhusu Uratibu wa Kijiografia kwenye ukurasa wa Mfumo wa uratibu wa kijiografia kwenye Wikipedia.
Soma kuhusu Meridiani kuu kwenye miili mingine ya angani mbali na Dunia kwenye ukurasa wa Meridiani kuu kwenye Wikipedia
Fanya utafiti kuhusu mifumo mbalimbali ya GPS kutoka kwa serikali mbalimbali za dunia na miungano ya kisiasa kama EU, Japani, Urusi, India na Marekani.

Kazi

Chunguza data nyingine ya GPS

Kanusho:
Hati hii imetafsiriwa kwa kutumia huduma ya tafsiri ya AI Co-op Translator. Ingawa tunajitahidi kuhakikisha usahihi, tafsiri za kiotomatiki zinaweza kuwa na makosa au kutokuwa sahihi. Hati ya asili katika lugha yake ya awali inapaswa kuchukuliwa kama chanzo cha mamlaka. Kwa taarifa muhimu, tafsiri ya kitaalamu ya binadamu inapendekezwa. Hatutawajibika kwa kutokuelewana au tafsiri zisizo sahihi zinazotokana na matumizi ya tafsiri hii.

19 KiB Raw Permalink Blame History