Aligha van köztünk olyan, aki a mai technológiai környezetben ne találkozott volna a helyadatok fogalmával. Szokássá válik a helyalapú szolgáltatások használata, de vajon mennyire használjuk ezeket céltudatosan, mennyire vagyunk tisztában az ezek által nyújtott lehetőségekkel? Tudásbázis sorozatunkban lépésről lépésre mutatjuk be a helymeghatározást és hasznosíthatóságának témaköreit, fókusszal a beltéri helymeghatározáson és alkalmazásán az egészségügyi intézményekben.
Gondoljunk bele…
Okostelefonunk már a fényképezésnél megkérdezi, hogy engedélyezzük-e a helyadatok használatát, társíthatja-e a telefonnal készített fényképekhez a pozícióadatainkat, hogy aztán a fotók leíró adataiból később is láthassuk, hol készítettük ezeket.
Számos más alkalmazás is felkínálja a lokációhasználatot, van, amelyik anélkül nem is használható. Ilyen például a navigáció, amivel legtöbben szintén találkoztunk már, használunk digitális térképet és navigációs rendszert a tájékozódáshoz. Jellemzően akkor, ha el akarunk jutni A-ból B-be és nem ismerjük pontosan az utat (autóba épített navigáció segít ilyenkor vagy még gyakrabban egy térképszolgáltató navigációja mobiltelefonon). De használunk navigációt olyankor is, amikor ismerjük ugyan az utat, de nem tudjuk, milyenek a forgalmi viszonyok, melyik útvonalon lehet a leggyorsabban megközelíteni célpontunkat, ezért valós idejű forgalmi információt szolgáltató navigációt hívunk segítségül. Vagy használjuk mobiltelefonunkat parkolási díj fizetésének egyszerűsítésére, ebben az app csak akkor tud támogatni, ha hozzáfér az aktuális helyünkhöz – abból állapítja meg, milyen parokolózónában vagyunk, mennyit kell ott fizetnünk.
Nem csak autósként támogat bennünket a lokációs adat, tervezhetünk útvonalat tömegközlekedéssel is, onnan és akkor ahol és amikor éppen vagyunk, azt is látjuk valós időben, hogy hol a busz, amire várunk. Vagy tervezhetünk kerékpáros vagy gyalogos útvonalat is, túraútvonalunkon is végigvezethet egy túratervező app. Turisztikai appban a program- és attrakciókeresést vagy az idegenvezetés szolgáltatást támogathatja a helyünk szerinti szűrés. Követhetjük sporttevékenységünket vagy megoszthatjuk aktuális helyünket barátainkkal, családtagjainkkal valamilyen térkép alapú alkalmazásban.
Helyadatok és helymeghatározás
A helyadatok (pozícióadatok, lokációs adatok) megmutatják tehát, hogy egy egyezményes referenciakeretben, koordinátarendszerben, eddigi példáink esetében a földrajzi koordinátarendszerben, milyen koordinátákon, azaz, a koordinátarendszer melyik pontjában, melyik földrajzi helyen található valami. Szükséges ehhez a térképi megjelenítés is, így tudjuk a helyet értelmezni, így tudunk tájékozódni.
Bizonyára nagyvonalakban tisztában vagyunk azzal is, hogy lényegét tekintve hogyan működik ilyenkor, azaz kültéren, a helymeghatározás (pozícionálás), a pontos hely kiszámítása. Tudjuk, hogy rádiójel adás-vétel alapú, ha más nem, abból, hogy találkoztunk már a jelenséggel, amikor valami (pl. egy alagút) leárnyékolja az eszközünket és megszakad a helymeghatározás folyamatossága. Eszközünk addig nem tudja kiszámítani, hogy pontosan hol van, amíg újra képes nem lesz érzékelni a jeleket. Persze, a navigációs alkalmazások okosak, egy darabig még következtetnek az előző pozíciónkból, haladási sebességünkből, irányunkból és a digitális térkép adataiból arra, hogy hol lehetünk (pl. ha a térkép szerint alagútba mentünk be, amikor megszakadt a kapcsolat, akkor nagy valószínűséggel csak abban tudunk továbbhaladni, haladási irányunkat folytatva és valószínűleg korábbi sebességünkkel, ezekből kiszámítható a pozíciónk változása), de ez már nem tényleges mérésen alapul és pontatlanná, tévessé válik, ha nem tér vissza a jel.
Mobil eszközünk GPS-vevőként működik, ha engedélyezzük rajta ezt a funkcionalitást – ha zavartalan a kapcsolat, venni tudja a GPS (Global Positioning System) helymeghatározó rendszer jeleit. Ezekből aztán megfelelő algoritmussal kiszámítja az eszköz pillanatnyi földrajzi helyét, meghatározza annak GPS koordinátáit, ezek földrajzi koordinátáknak feleltethetők meg és elhelyezhetők a térképen.
Nem megyünk bele túl részletesen a GPS rendszer működésének bemutatásába, mert, mint látni fogjuk, a beltéri helymeghatározáshoz nem ez a technológia szükséges. De mivel legtöbbünk számára a GPS a gyakorlatban is ismert helymeghatározó rendszer, áttekintése hozzásegít a beltéri helymeghatározás megértéséhez, hiszen elemeik, módszereik hasonlóak, csak a kiszolgáló technológia más. A támogató készülékek, eszközök, kommunikációs csatornák mások a beltéri helymeghatározásban, de hasonló szerepet töltenek be, mint a GPS rendszer komponensei, analógia ismerhető fel a két rendszer között.
Ha kültér, akkor GPS
A GPS a kültéri helymeghatározás háttértechnológiája, olyan műhold alapú helymeghatározó rendszer, amellyel háromdimenziós helymeghatározást, időmérést és sebességmérést végezhetünk. A műholdas helymeghatározás nagy magasságban keringő műholdak segítségével történik. Az alaprendszer 24 műholdból áll, 5 földi monitorállomásból és GPS vevőberendezések tömkelegéből, amelyek a Föld bármely pontján lehetnek, a rendszerbe a bennük működő lokációs funkcionalitás segítségével kapcsolódnak be. Ilyen vevőberendezés lehet az okostelefonunk, de lehet az bármilyen más eszköz, amit GPS-vevővel látnak el és pl. járműbe szerelik vagy valamilyen más eszközre, gépre, árura stb., aminek a helyét követni akarják. Ilyen alapon működik a flottakövetés egy szállítóvállalatnál vagy taxitársaságnál, a közúti, vasúti tömegközeledésben, vagy az eszközkövetés például egy gépkölcsönzőben, így gyűjtik be a szerteszét hagyott elektromos rollereket, azonosítják a car-sharing autók helyét. Támogatja a technológia emberek követését is, ha a követett személy erre a célra kialakított eszközt hord magán vagy magánál – például biztonsági vagy egészségi okok indokolják a követését.
Még számos példát sorolhatnánk, hiszen a helyadat mára az egyik legfontosabb adattá vált, de ízelítőnek ennyi elég. Nézzük inkább röviden a kültéri helymeghatározás működési elvét, hogy majd abból lépjünk tovább a beltéri helymeghatározás megértésére.
A műholdas helymeghatározó rendszer lényege a műholdas távolságmérés, ami időmérésből kiszámított távolságmérésen alapul. Ismerjük a rádióhullámok terjedési sebességét, ezért ha ismerjük a rádióhullám kibocsátásának és beérkezésének idejét, ezek alapján meghatározhatjuk a forrás távolságát. Megfelelő méréssel és számításokkal kiszámíthatjuk egy rádióhullámokat kibocsátó műhold távolságát a vevőberendezésünktől. Ha pedig ismerjük néhány műholdtól a pontos távolságunkat és egy referenciapontként szolgáló műhold helyét, meghatározhatjuk saját pozíciónkat.
Részleteiben ez egy bonyolult algoritmus alapján fut végig, de leegyszerűsítve az alábbi főbb számításokból áll:
- Tegyük fel, hogy tudjuk, egy műhold tőlünk X km távolságra van – ez azt jelenti, hogy a térben egy X km-es sugarú gömb felületén vagyunk valahol.
- Tegyük fel, hogy azt is tudjuk, egy másik műhold tőlünk Y km távolságra van – ilyenkor a lehetséges helyzetünk az X és az Y sugarú gömbök metszetén keletkező körön van valahol.
- Egy harmadik műholdtól való távolságunk ismeretében a lehetséges pozícióink száma kettő lesz (a három gömb metszete két pont lehet).
- Azt, hogy e két pont közül melyik a helyes, úgy döntjük el, hogy mérjük egy negyedik műholdtól való távolságunkat is, a négy gömb már csak a tényleges pozíciónkban metszheti egymást – a Föld körül keringő GPS-műholdak elhelyezkedése olyan, hogy minden pillanatban a Föld minden pontjáról legalább négy látszódjon egyszerre.
Beltéri helymeghatározás: miért nem jó erre a GPS?
Említettük, hogy a jelek vételét akadályozó tényezők (építmények, domborzati viszonyok, interferenciák stb.) meg-megszakítják a helymeghatározás folyamatosságát, befolyásolják a lefedettséget (azt, hogy milyen területen belül képes a rendszer a helymeghatározásra), rontják a pozícionálás pontosságát. Kültéri viszonyok között ez sok esetben nem különösebb probléma, mert nem szükséges túl nagy pontosság ahhoz, hogy felismerjük, hol vagyunk, merre kell mennünk (“átlátunk” a hibahatáron). Vannak ugyan olyan automatizmusok, amelyeknél probléma lehet ez is – például az útdíj köteles utak használatát automatizáló járműkövetés és ez alapján az automatikus útdíjfizetés hibázhat, ha egy fizetős út mellett, ahhoz elég közel halad a jármű egy mellékúton vagy szervízúton, érzékelheti a rendszer úgy, hogy az a fizetős úton van – de ez viszonylag szűk problémakör, a hiba kiküszöbölése korrekciós megoldást igényel, de nem kell elvetni magát az alaptechnológiát. Szélesebb körű kültéri felhasználásra a GPS pontossága elegendő.
Nem ez a helyzet a beltéri helymeghatározás esetében, azaz, építmények, épületek belső tereiben vagy létesítmények területén (pl. egy gyártelepen, raktárterületen, rendezvényhelyszínen stb.). Itt többféle probléma felmerülhet, ami miatt a GPS alapú helymeghatározás nem használható, ezek főleg a szükséges pontossággal és a GPS jel vételt akadályozó tényezőkkel függenek össze.
Ha beltéren akarunk tájékozódni, akkor sokkal pontosabban kell a pozíciót meghatározni, mint kültéren – ha csak pár métert tévedünk épületen belül, az már egy másik helyiségbe, egy falon túlra, akár egy más emeletre pozícionálhat minket, mint ahol ténylegesen vagyunk, ami téves eredményhez, hibás válaszokhoz vezet a támogató alkalmazás részéről és használhatatlanná teszi a szolgáltatást. Emiatt a beltéri helymeghatározáshoz más háttértechnológia szükséges (bemutatására a következő részben térünk rá), a GPS alapú helymeghatározás erre a célra nem alkalmas.
Érdemes megemlítenünk, hogy komplexebb helyalapú szolgáltatás esetén szükség lehet a kombinált, mindkét típusú helymeghatározást alkalmazó megoldásra – használni kell a GPS-rendszert és a beltéri technológiát is a szolgáltatási területen, ráadásul folyamatosságot kell biztosítani a kettő között, „átadni” a vezérlést egyik rendszertől a másiknak, ahogy az aktuális pozíció éppen megkívánja.
