GPS de bajo consumo

GPS de bajo consumo: Tecnología patentada por Abeeway

Con algoritmos avanzados de resolución de ubicación, la plataforma y los rastreadores de Abeeway te brindan inteligencia de geolocalización adecuada para muchos escenarios de aplicaciön existentes y nuevos. Los rastreadores habituales suelen necesitar un largo tiempo de sincronización a las señales GPS, lo que resulta en un tiempo prolongado de recepción que consume más energía. Por su parte, los rastreadores de Abeeway sólo necesitan unos segundos. Nuestra mejor calidad de servicio, vida útil de la batería prolongada y comportamiento multimodal configurado de manera inteligente te brindan toda la confiabilidad y versatilidad que necesita.

Eche un vistazo más de cerca a nuestra tecnología revolucionaria de LP-GPS para comprender cómo logramos eso.

GPS (Sistema de Posicionamiento Global) es el Sistema Global de Navegación por Satélite más ampliamente utilizado para proporcionar información continua de posicionamiento y tiempo. El GPS es una constelación de satélites que emiten continuamente una señal de radio que contiene el estado de los satélites, información de reloj y datos efemérides que proporcionan una posición precisa de los satélites, así como un almanaque que define las órbitas de todos los satélites.

Un receptor GPS intercepta las señales de los satélites visibles para determinar la distancia a la que se encuentra cada satélite. Esas distancias, combinadas con los datos efemérides, permiten el cálculo de la posición del receptor utilizando la técnica llamada «trilateración». Como mínimo, cuatro satélites deben estar a la vista del receptor para que pueda calcular cuatro cantidades desconocidas: latitud, longitud, altitud y desviación del reloj con respecto al tiempo del satélite. En un dispositivo GPS típico, todo el procesamiento se realiza en el chipset, lo cual requiere mucho tiempo de procesamiento y, por lo tanto, energía.

GPS de bajo consumo: ¿Cómo funciona?

Con la tecnología de GPS de bajo consumo, el rastreador solo recopila datos sin procesar de los satélites y luego los transmite al servidor de geolocalización de Abeeway a través de la red LPWAN (por ejemplo, LoRaWAN). El servidor combina esta información con las trayectorias conocidas de los satélites para calcular la posición final. Los datos sobre los efemérides y el almanaque ya están disponibles en el servidor y no es necesario que sean recopilados por el dispositivo, lo que ahorra una cantidad significativa de energía para el rastreador al mejorar el tiempo de adquisición de la señal GPS. Por lo tanto, todo el procesamiento se realiza «en la nube»que es mucho más rápida que dentro del dispositivo, y no gasta su energía en cálculos.

En redes asíncronas como las redes LoRaWAN, el retraso de transmisión es predecible: el algoritmo patentado LP-GPS de Abeeway utiliza la información de tiempo de red para calcular posiciones con solo 3 satélites, mejorando aún más las tasas de éxito y optimizando el tiempo de primera corrección y el consumo de energía.

Arquitectura de GPS de bajo consumo de energía de Abeeway.

El rastreador intercepta las señales GPS de los satélites visibles
El rastreador transmite datos comprimidos recopilados desde un front-end GPS hacia un servidor de asistencia GPS a través de la red Lora (y el servidor LoRa MAC).
El servidor de asistencia GPS realiza el cálculo de la ubicación a través de diferentes pasos (antes de enviar los resultados al servidor de aplicaciones Abeeway):

Etapa de procesamiento Efemérides.
Etapa de cálculo de posición.
Corrección del reloj del satélite.
Etapa de post-procesamiento y filtrado

GPS DE BAJA POTENCIA VS. GPS

En buenas condiciones, un dispositivo GPS de bajo consumo puede obtener una ubicación inicial en apenas unos segundos, con la misma precisión que un dispositivo GPS estándar, que puede requerir al menos 1 minuto para la obtención de la ubicación inicial (TTFF). Con la técnica de GPS de bajo consumo, el chipset GPS no necesita recopilar los datos de efemérides. Ya está disponible en el servidor de geolocalización, lo que permite realizar el cálculo directamente después de recibir las cargas útiles. Esto permite una importante ganancia de tiempo.

En condiciones difíciles,lo que significa con una señal deficientes,el posicionamiento GPS de bajo consumo consume menos y funciona mejor que el GPS estándar. ¿Por qué? Un chipset GPS necesita una señal muy buena para recopilar los datos de efemérides indispensables para obtener una ubicación inicial. Con una señal deficiente, es muy difícil capturar los datos de efemérides, por lo que un receptor GPS estándar gastará mucha energía luchando por recopilarlos y es muy probable que no lo logre. Incluso considerando que el GPS de bajo consumo puede necesitar un satélite adicional en comparación con el GPS estándar, cuando las señales de radio de los satélites son débiles, no marca ninguna diferencia porque el GPS no logra proporcionar una posición en absoluto, mientras que el GPS de bajo consumo sí lo hará. Dado que las efemérides ya se encuentran en el servidor, la tecnología de GPS de bajo consumo no necesita una señal fuerte para proporcionar una posición. Su precisión dependerá de la señal, pero al menos el GPS de bajo consumo permitirá localizar el dispositivo con un error máximo de 50 metros.

El GPS de bajo consumo aumenta enormemente el rendimiento del GPS: el consumo de energía se reduce en un factor de 5 y 10 dependiendo de las condiciones de la señal, debido a una reducción masiva del TTFF (tiempo para la ubicación inicial).

Las señales GPS ya son muy débiles cuando llegan a la superficie de la Tierra. Los satélites GPS sólo transmiten 27 W (14,3 dBW) desde una distancia de 20.200 km en órbita sobre la Tierra. Cuando las señales llegan al receptor del usuario, suelen ser tan débiles como -160 dBW. En exteriores, las señales GPS suelen estar alrededor del nivel de -155 dBW (-125 dBm). La sensibilidad de un GPS es su capacidad para extraer y calcular una posición a partir de una señal. Comprobemos los siguientes gráficos:

Un GPS autónomo regular tiene un TTFF (Tiempo de Inicio en Frío) de 40 segundos en el mejor de los casos (señal superior a -140 dBm). Eso significa que consumirá energía durante 40 segundos antes de proporcionar una posición. Y en -147 dBmel GPS ya no puede obtener una posición.

El GPS, por el contrario, puede proporcionar una fijación en menos de 5 segundos en las mismas condiciones de venta, pero continua funcionando con señales mucho más débiles, incluso tan bajas como -155 dbm. El LP-GPS es mucho más resistente en condiciones climáticas adversas y también converge mucho más rápido que el GPS en situaciones de inicio en frío, por ejemplo, para casos de uso de localización en interiores y exteriores.
En consecuencia,el GPS de baja potencia proporciona mejor cobertura que el GPS convencionalTodas las áreas con una señal débil que un GPS regular no puede utilizar podrían considerarse como «sin cobertura». Pero dado que el GPS de baja potencia aún puede operar exitosamente en ellas, su cobertura se extiende. El GPS de baja potencia funciona en en interiores con luz diurnadonde el GPS convencional no puede encontrar una posición después de encendido.
El GPS y el LP-GPS no son mutuamente excluyentes, por ejemplo, cuando un activo se encuentra almacenado en un almacén y luego se transporta al aire libre, la primera determinación de posición se obtendrá en unos pocos segundos utilizando LP-GPS, pero después de un tiempo en exteriores, el GPS se inicializará por completo («hot») y luego el rastreador puede continuar utilizando el GPS local regular (por ejemplo, para promediar múltiples posiciones internamente antes de cada transmisión LPWAN) o continuar con LP-GPS dependiendo de la configuración.

La solución de Abeeway no requiere mensajes de downlink, lo cual significa que una vez que el servidor ha procesado los datos y calculado las posiciones, no necesita comunicarse de vuelta con el dispositivo. Esto ahorra energía adicional al aparato.
El motor de localización de Abeeway aprovecha un algoritmo de fusión multi-tecnología, el cual alternará dinámicamente entre los modos de geolocalización de LP-GPS, GPS, WiFi y BLE, y proporcionará de manera fluida una posición al menor costo energético posible.

Ejemplo de rastreador multimodo: GPS – LP GPS – WIFI

Prueba de conducción utilizando un rastreador que informa posiciones sucesivas con GPS/LP GPS/WIFI. Esto demuestra que en áreas urbanas, el GPS de baja potencia es muy superior al GPS convencional. El rastreador fue colocado inicialmente en un automóvil estacionado en un sótano. El GPS convencional pudo obtener una primera posición después de aproximadamente 20 minutos, durante ese período el LP-GPS y el análisis de señales WiFi lograron más de una docena de posiciones.

ThingPark® Location: El motor de localización integrado y modular de Actility para rastreadores de multitecnología de bajo consumo Abeeway

El Abeeway Location Engine, aprovecha múltiples tecnologías de geolocalización, incluido LP-GPS, está integrado en ThingPark® Location de Actility, lo cual lo convierte en una solución ideal para tus casos de uso de seguimiento de IoT. Combina comunicación de baja potencia utilizando LoRaWAN®, con algoritmos avanzados de resolución de ubicación y tecnologías de ubicación de baja potencia utilizando Wifi y GPS con optimización patentada para las limitaciones de energía baja de IoT.