インターネットまたは携帯電話サービスなしで Loko GPS トラッカーが動作する仕組み

GPS サテライト: 簡単に説明

全地球測位システム (GPS) は、米国宇宙軍によって運用されている衛星群です。最も基本的なレベルでどのように機能するかは次のとおりです。

• 31 個の衛星が地球を周回 高度約 20,200 km、地球の中軌道上
• 各衛星には非常に正確な原子時計が搭載されており、 ラジオ信号を継続的にブロードキャストします これには衛星の ID、軌道上の現在位置、正確なタイムスタンプが含まれます
• これらの信号は光の速度で地球の表面に向かって伝わります。
• 地上の GPS 受信機は複数の衛星からの信号を同時に受信します。
• を測定することで、 各信号が到着するまでにかかった時間、受信機は各衛星までの距離を計算します。
• 少なくとも 4 つの衛星までの距離があれば、受信機は三辺測量と呼ばれるプロセスを通じて正確な 3D 位置 (緯度、経度、高度) を計算できます。

重要な点: このプロセス全体は一方通行です。衛星放送が流れます。受信機が受信します。受信機は衛星に何も送信しません。衛星はあなたのデバイスの存在を知りません。どの段階でもインターネット接続は必要ありません。

GPS は、都市の中心部にいても、人里離れた山にいても、同じように機能します。衛星は気にしません。彼らはただ放送しているだけだ。

GPS 自体にインターネットが必要ない理由

GPS は基本的に、エンド ユーザー向けの受動的な受信専用システムです。衛星から受信機までの信号チェーンには、大気中を伝わる電波のみが含まれます。ネットワーク接続、サーバー、データ プランはありません。

車に組み込まれた GPS ナビゲーションは、何十年にもわたってオフラインで動作してきました。 Garmin eTrex デバイスのようなハイキング専用 GPS ユニットは、常に携帯電話なしで動作します。航空ナビゲーション システムは、インターネット接続がなくても位置を計算します。これらはすべて同じ GPS 衛星信号を使用するため、インターネットは必要ありません。

GPS 標準は、民間信号帯域 (L1、1575.42 MHz) での暗号化やアクセス制御さえも意図的に回避しています。互換性のある受信機を持っている人なら誰でも、地球上のどこでも、無料で受信できるように意図的に設計されています。

GPS レシーバーチップの価格は数ドルです。適度な量の電力を消費します。そして、サブスクリプションも接続もクラウドも必要とせず、宇宙からの電波のみから正確な位置座標を計算します。

インターネットが必要なもの: ほとんどの Commercial GPS トラッカー

では、GPS 自体がオフラインである場合、ほとんどの GPS トラッカーに携帯電話データ プランが必要なのはなぜでしょうか?

答えは問題の 2 番目の部分にあります。 トラッカーから携帯電話に位置情報を取得する.

GPS はトラッカーにそれがどこにあるかを伝えます。しかし、野原、犬の首輪、またはドローンに座っている追跡者は、あなたから物理的に離れています。誰かがこれらの GPS 座標をデバイスに送信する必要があります。ほとんどのメーカーは、この送信によってインターネットへの依存が導入されます。

セルラー GPS トラッカーの一般的なアーキテクチャ:

1. GPS チップが座標を計算します (オフライン、インターネットは不要)
2. 内蔵 SIM カードは携帯電話ネットワークに接続します (データ プランが必要です)
3. 座標はメーカーのクラウドサーバーにアップロードされます（インターネットが必要です）
4. 電話アプリがインターネット経由でクラウド サーバーにクエリを実行します (インターネットが必要です)
5. アプリは地図上に位置を表示します

ステップ 2、3、4 ではすべてインターネット インフラストラクチャが必要です。セルラーのカバレッジを削除すると、ステップ 1 の後にチェーン全体が切断されます。これが、セルラー GPS トラッカーが遠隔地で失敗する理由です。GPS が動作しなくなったためではなく、伝送層が接続を失ったためです。

これはアーキテクチャ上の選択であり、技術的な必要性ではありません。 インターネットを使用せずに GPS 座標を送信する別の方法があります。

LoRa がセルラーを置き換えて座標を送信する方法

LoRa (長距離) 無線は、携帯電話インフラストラクチャを使用せずに GPS 座標データを長距離にわたって伝送できる代替伝送テクノロジーです。

LoRa は、ライセンスのない ISM 無線帯域 (ヨーロッパでは 868 MHz、北米では 915 MHz) を使用して、GPS 座標を含む小さなデータ パケットをあるデバイスから別のデバイスに直接送信します。これはポイントツーポイント無線であり、概念としてはトランシーバーに似ていますが、はるかに広い範囲とはるかに低い消費電力を備えています。

14 dBm で送信する LoRa 無線は、15 ～ 20km の開けた地形にわたって GPS 座標パケットを確実に送信できます。受信機はインターネット、携帯電話の塔、その他のインフラストラクチャに接続する必要はありません。電波の届く範囲内にあればいいだけです。

これはまさに Loko が行うことです。 Loko Air トラッカーによって計算された GPS 座標は、インターネットを完全にバイパスして、LoRa 経由で手の中の Loko Ground レシーバーに送信されます。送信層は、GPS 受信層と同様にオフラインです。

完全なオフライン チェーン: 衛星からスクリーンまで

Loko システムの完全な信号パスは次のとおりです。すべてのステップはインターネットの関与のないローカル無線であることに注意してください。

GPS の仕組み: FAQ