Triangulace - co to je? Triangulace mobilního telefonu v celulární síti. Metoda triangulace

Co je triangulace? Je třeba poznamenat, že toto slovo má několik významů. Používá se tedy v geometrii, geodezi a informačních technologiích. V rámci článku bude věnována pozornost všem tématům, ale nejpopulárnější bude nejpopulárnější směr - použití v technických zařízeních.

V geometrii

Takže začneme pochopit, co je triangulace. Co je v geometrii? Řekněme, že máme neupravený povrch. Je však nutné mít představu o jeho struktuře. A pro to musíte nasadit. Zní to nemožné? A tady ne! A v tom nám pomůže triangulační metoda. Je třeba poznamenat, že jeho použití umožňuje vytvořit pouze přibližné zaměření. Metoda triangulace zahrnuje použití přilehlého k druhému trojúhelníku, kde můžete měřit všechny tři rohy. Současně musí být známy souřadnice nejméně dvou bodů. Zbytek se určí. V tomto případě je vytvořena buď pevná síť nebo řetězec trojúhelníků.

Pro získání přesnějších údajů se používají elektronické počítače. Samostatně bychom se měli zmínit o okamžiku, jakým je Delaunayova triangulace. Její podstatou je to, že s existující sadou bodů, s výjimkou vrcholů, všichni leží mimo kruh, který je popsán kolem trojúhelníku. To poprvé popsal sovětský matematik Boris Delone v roce 1934. Jeho vývoj se používá v euklidovském problému cestujícího prodávajícího, bilineární interpolaci a metoda konečných prvků. To je to, co Delaunayovo triangulace je.

V geodéze

V tomto případě je zajištěno vytvoření triangulačního bodu, který je následně zahrnut do sítě. A druhý je postaven tak, že vypadá jako skupina trojúhelníků na terénu. Získané hodnoty měří všechny úhly, stejně jako některé základní strany. Způsob, jakým bude provedena triangulace povrchu, závisí na geometrii objektu, kvalifikaci umělce, dostupném panelu přístrojů a technických a ekonomických podmínkách. To vše a řeší úroveň složitosti práce, kterou lze realizovat, stejně jako kvalitu jejich chování.

V informačních sítích

A postupně se dostáváme k nejzajímavějšímu výkladu slova "triangulace". Co je to v informačních sítích? Je třeba poznamenat, že existuje mnoho různých možností pro výklad a použití. Avšak v mezích článku, vzhledem k omezení jeho velikosti, pouze GPS (globální polohovací systém) a mobilní síť. Přes určitou podobnost jsou zcela odlišné. A teď zjistíme, co přesně je.

Globální polohovací systém

Již po uplynutí jedné desetiletí od doby, kdy byla GPS spuštěna a úspěšně funguje. Globální polohovací systém se skládá z centrální řídící stanice umístěné v Coloradu a pozorovacích stanovištích po celém světě. Během své práce se již několik generací satelitů změnilo.

Nyní je GPS světovým rádionavigačním systémem, který je založen na řadě družic a pozemských stanic. Výhodou je schopnost vypočítat souřadnice objektu v rozmezí několika metrů. Jak může být zastoupena triangulace? Co to je a jak to funguje? Představte si, že každý metr na planetě má svou vlastní jedinečnou adresu. A pokud je uživatelský přijímač, můžete požádat o souřadnice vaší polohy.

Jak to funguje v praxi?

Obvykle existují čtyři hlavní etapy. Zpočátku se provádí triangulace družic. Potom se změří vzdálenost od nich. Vykonává se absolutní měření času a stanovení družic ve vesmíru. A konečně se provádí diferenciální korekce. To je stručně. Není však zcela jasné, jak funguje triangulace v tomto případě. To, že to není dobré, je pochopitelné. Pojďme podrobně.

Takže zpočátku měříme vzdálenost k družici. Zjistil, že je to 17 tisíc kilometrů. Hledání naší lokality je výrazně zúžené. Přesně je známo, že jsme v určité vzdálenosti, a musíme hledat v té části pozemské sféry, která se nachází 17 tisíc kilometrů od zjištěného družice. Ale to není všechno. Měříme vzdálenost k druhému satelitu. A zdá se, že jsme z ní byli odebráni o 18 tisíc kilometrů. Takže bychom měli hledat na místě, kde se sféry těchto družic protínají v určité vzdálenosti.

Odkaz na třetí satelit dále omezí oblast vyhledávání. A tak dále. Místo je určeno alespoň třemi satelity. Přesné parametry se určují podle nastavených dat. Předpokládejme, že rádiový signál se pohybuje rychlostí blízkou světlu (tedy o málo méně než 300 tisíc kilometrů za sekundu). Čas, který prochází ze satelitu k přijímači, je určen. Pokud je objekt v nadmořské výšce 17 tisíc kilometrů, bude to asi 0,06 sekundy. Poté je nastavena pozice v souřadnicovém systému časoprostoru. Každý satelit tedy má jasně definovanou oběžnou dráhu. A znal všechny tyto údaje, techniku ​​a vypočítá polohu osoby.

Specifika globálního systému určování polohy

Podle dokumentace se její přesnost pohybuje od 30 do 100 metrů. V praxi umožňuje použití diferenciální korekce získat podrobné údaje až centimetry. Rozsah globálního systému určování polohy je tedy prostě obrovský. Používá se ke sledování přepravy drahého zboží, pomáhá přesně přistát letadlům, vodí loď v mlhavém počasí. No, nejslavnější je použití v automobilovém průmyslu navigační systémy.

Algoritmy triangulace kvůli jeho univerzálnosti a pokrytí celé planety vám umožňují volně cestovat i na neznámých místech. V takovém případě systém sám otevírá cestu, označuje, kde je potřeba rolovat, aby dosáhl stanoveného konečného cíle. Kvůli postupnému snižování ceny GPS jsou na této technologii založeny i autoalarmy, a teď, pokud je automobil ukraden, nebude těžké ho najít a vrátit.

A co mobilní spojení?

Zde, bohužel, není všechno tak hladké. Pokud GPS může určovat souřadnice v rámci jednoho metru, pak triangulace v celulární komunikaci této kvality nemůže poskytnout. Proč? V tomto případě je základní stanice referenčním bodem. Předpokládá se, že pokud existují dvě BS, můžete získat jednu ze souřadnic telefonu. A pokud jsou tři, pak přesné umístění není problém. To je částečně pravda. Ale triangulace mobilního telefonu má své vlastní vlastnosti. Ale přichází tu otázka přesnosti. Předtím jsme považovali systém globálního určování polohy, který může dosáhnout fenomenální přesnosti. Navzdory skutečnosti, že mobilní komunikace má mnohem více vybavení, není nutné mluvit o žádné kvalitativní korespondenci. Ale o všechno v pořádku.

Hledáte odpovědi

Ale nejdříve si položme otázky. Může být vzdálenost od základní stanice k telefonu určena pomocí standardních nástrojů. Ano. Ale bude to nejkratší vzdálenost? Kdo se zabývá měřeními - telefonem nebo základnou? Jaká je přesnost dat? Během hovoru měří základní stanice čas potřebný k tomu, aby se signál dostal k telefonu. Ale jen tak se to může odrážet, například, z budov. Mělo by být zřejmé, že vzdálenost je v přímce. A pamatujte - pouze během procesu udržování hovoru.

Další významnou nevýhodou je značná míra chyb. Takže může dosáhnout hodnoty pět set metrů. Triangulace mobilního telefonu je dále komplikována skutečností, že základnové stanice neví, jaké zařízení jsou na jejich území. Zařízení zachycuje své signály, ale neinformuje se. Kromě toho je telefon schopen měřit signál základní stanice (což mimochodem neustále dělá), ale množství útlumu je pro něj neznámé. A tady je nápad!

Základní stanice znají své souřadnice a sílu vysílačů. Telefon může určit, jak dobře je slyší. V tomto případě je nutné určit všechny stanice, které pracují, komunikují (to by vyžadovalo speciální program vysílá kontrolní tašky), sbírat souřadnic a jejich přenos do jiných systémů v případě potřeby. Zdálo se to všechno, je to klobouk. Ale bohužel, pro to je nutné provést řadu modifikací, včetně SIM karet, přístup k nimž vůbec není zaručeno. A aby teoretická příležitost se stala praktickou, je nutné pracovat v podstatě.

Závěr

Navzdory tomu, že téměř všichni mají telefony, není správné říkat, že člověk může být snadno sledován. Koneckonců, není to tak snadná věc, jak se to může zdát na první pohled. Více či méně sebejistě můžete mluvit o štěstí pouze při použití globálního polohovacího systému, ale vyžaduje speciální vysílač. Obecně platí, že po přečtení tohoto článku doufáme, že čtenář již nemá otázky o relativní povaze triangulace.