Low-power GPS - Abeeway

Low-power GPS: Notre technologie brevetée GPS à faible consommation d'énergie

Grâce à des algorithmes avancés de résolution de problèmes de localisation, la plateforme Abeeway et les trackers vous apportent une intelligence de géolocalisation adaptée à de nombreux cas d’utilisation existants et nouveaux. Les traceurs habituels ont généralement besoin d’un long temps de synchronisation avec les signaux GPS, ce qui se traduit par une consommation d’énergie prolongée lors de la réception. Quant aux traqueurs d’Abeeway, ils n’ont besoin que de quelques secondes. Notre meilleure qualité de service, notre durée de vie prolongée de la batterie et notre comportement multimodal intelligemment configuré vous offrent toute la fiabilité et la polyvalence dont vous avez besoin.

Examinez de plus près notre technologie révolutionnaire LP-GPS pour comprendre comment nous y sommes parvenus !

GPS (Global Position System) est le système mondial de navigation par satellite le plus utilisé pour fournir des données de positionnement et de synchronisation en continu. Le GPS est une constellation de satellites qui émettent en permanence un signal radio contenant l’état des satellites, des informations sur l’horloge, des données éphémérides donnant la position précise des satellites et un almanach définissant les orbites de tous les satellites.

Un récepteur GPS intercepte les signaux des satellites visibles pour déterminer la distance qui les sépare. Ces distances combinées aux données de l’éphéméride permettent de calculer la position du récepteur en utilisant la technique dite de « trilatération ». Au minimum, quatre satellites doivent être en vue du récepteur pour que celui-ci puisse calculer quatre quantités inconnues : la latitude, la longitude, l’altitude et l’écart de l’horloge par rapport à l’heure du satellite. Dans un appareil GPS classique, tout le traitement est effectué par le chipset, ce qui nécessite beaucoup de temps de traitement et donc d’énergie.

GPS à faible puissance : comment ça marche ?

Grâce à la technologie GPS basse consommation, le traceur ne fait que collecter des données brutes à partir des satellites, puis les transmet au serveur de géolocalisation d’Abeeway par l’intermédiaire du réseau LPWAN (par exemple LoRAWAN). Le serveur combine ces informations avec les trajectoires connues des satellites pour calculer la position finale. Les données relatives aux éphémérides et à l’almanach sont déjà disponibles sur le serveur et n’ont pas besoin d’être collectées par l’appareil, ce qui permet d’économiser une grande partie de l’énergie du traceur en améliorant le temps d’acquisition du signal GPS. Par conséquent, l’ensemble du processus est réalisé
« dans le nuage »
qui est beaucoup plus rapide qu’à l’intérieur de l’appareil, et qui ne gaspille pas son énergie pour le calcul.

Sur les réseaux asynchrones tels que les réseaux LoRaWAN, le délai de transmission est déterministe : L’algorithme LP-GPS breveté d’Abeeway exploite les informations temporelles du réseau pour calculer les positions avec seulement 3 satellites, ce qui améliore encore les taux de réussite et le temps jusqu’à la première fixation ainsi que la consommation d’énergie.

Architecture GPS à faible consommation d’énergie d’Abeeway

Le traceur intercepte les signaux GPS des satellites visibles
Le traqueur transmet les données compressées collectées par un frontal GPS au serveur d’assistance GPS via le réseau Lora (et le serveur LoRa MAC).
Le serveur d’assistance GPS effectue le calcul de la localisation à travers différentes étapes (avant d’envoyer les résultats au serveur d’application Abeeway) :

Traitement Étape de l’éphéméride
Calcul Étape de la position
Correction de l’horloge du satellite
Étape de post-traitement et de filtrage

GPS BASSE CONSOMMATION VS. GPS

Dans de bonnes conditionsun appareil GPS à faible puissance peut effectuer une première localisation en quelques secondes avec la même précision qu’un dispositif GPS standard, ce qui peut nécessiter au moins 1 minute de temps pour la première fixation (TTFF). Avec la technique GPS à faible consommation, le chipset GPS n’a pas besoin de collecter les données de l’éphéméride. Elle est déjà disponible sur le serveur de géolocalisation, ce qui permet d’effectuer le calcul directement après réception des données utiles. Cela permet un gain de temps important.

Dans des conditions difficiles
c’est-à-dire en cas de signal faible
le positionnement GPS à faible consommation consomme moins et fonctionne mieux que le GPS
. Pourquoi ? Un chipset GPS a besoin d’un très bon signal pour collecter les éphémérides indispensables à un premier repérage. Avec un signal de mauvaise qualité, il est très difficile de capturer l’éphéméride, de sorte qu’un récepteur GPS ordinaire dépensera beaucoup d’énergie à essayer de le capturer, et échouera très probablement à le faire. Même si le GPS à faible puissance peut avoir besoin d’un satellite supplémentaire par rapport au GPS, lorsque les signaux radio des satellites sont faibles, cela ne fait aucune différence car le GPS ne donne pas de position, alors que le GPS à faible puissance en donne une. Comme les éphémérides se trouvent déjà sur le serveur, la technologie GPS à faible puissance n’a pas besoin d’un signal puissant pour donner une position. Sa précision dépendra du signal, mais le GPS à faible puissance permettra au moins de localiser l’appareil avec une erreur maximale de 50 mètres.

Le GPS à faible consommation d’énergie augmente considérablement les performances du GPS : la consommation d’énergie
est réduite d’un facteur de 5 à 10 selon les conditions du signal, grâce à une réduction massive du temps de première localisation (TTFF).
TTFF (Time To First Fix).

Les signaux GPS sont déjà très faibles lorsqu’ils arrivent à la surface de la Terre. Les satellites GPS n’émettent que 27 W (14,3 dBW) à une distance de 20 200 km en orbite au-dessus de la Terre. Lorsque les signaux arrivent au récepteur de l’utilisateur, ils sont généralement aussi faibles que -160 dBW. En extérieur, les signaux GPS sont généralement de l’ordre de -155 dBW (-125 dBm). La
sensibilité
d’un GPS est sa capacité à extraire et à calculer une position à partir d’un signal. Vérifions les graphiques suivants :

Un GPS autonome ordinaire a un TTFF de démarrage à froid de
40 secondes
dans le meilleur des cas (signal supérieur à -140 dBm). Cela signifie qu’il consommera de l’énergie pendant 40 secondes avant de donner une position. Et à
-147 dBm
le GPS ne peut plus obtenir de coordonnées.

Le GPS à faible puissance, au contraire, peut fournir un point de repère en moins de
5 secondes
dans les meilleures conditions, mais il continue à fonctionner avec des signaux beaucoup plus faibles, aussi bas que -155 dbm. Le LP-GPS est beaucoup plus robuste dans des conditions météorologiques défavorables et converge également beaucoup plus rapidement que le GPS dans des conditions de démarrage à froid, par exemple pour tous les cas d’utilisation de localisation intérieure-extérieure.
En conséquence,
Le GPS à faible

de faible puissance offre une meilleure couverture que le GPS
: toutes les zones où le signal est faible et qu’un GPS ordinaire ne peut pas utiliser pourraient être considérées comme « non couvertes » par le GPS. Mais comme le GPS à faible puissance peut encore fonctionner avec succès dans ces zones, sa couverture est étendue. Le GPS basse consommation fonctionne en
lumière du jour à l’intérieur
lorsque le GPS ne parvient pas à trouver une position après la mise sous tension.
Le GPS et le LP-GPS ne s’excluent pas mutuellement. Par exemple, lorsqu’un bien est stocké dans un entrepôt et transporté à l’extérieur, le premier point sera obtenu en quelques secondes à l’aide du LP-GPS, mais après un certain temps passé à l’extérieur, le GPS sera complètement amorcé (« chaud ») et le traceur pourra alors continuer à utiliser le GPS local normal (par exemple, pour faire la moyenne de plusieurs positions en interne avant chaque transmission LPWAN) ou continuer avec le LP-GPS en fonction de la configuration.

La solution d’Abeeway
ne nécessite pas de messages en liaison descendante
Cela signifie qu’une fois que le serveur a traité les données et calculé les positions, il n’a pas besoin de communiquer quoi que ce soit à l’appareil. Cela permet d’économiser de l’énergie supplémentaire pour l’appareil.
Le moteur de localisation d’Abeeway s’appuie sur un algorithme de fusion multi-technologies, qui bascule dynamiquement entre les modes de géolocalisation LP-GPS, GPS, WiFi et BLE et fournit de manière transparente une position au coût énergétique le plus bas possible.

Exemple de tracker multimode : GPS – LP GPS – WIFI

Essai de conduite à l’aide d’un traceur signalant des positions successives par GPS/LP GPS/WIFI. Cela montre que dans les zones urbaines, le GPS à faible puissance est de loin supérieur au GPS. Le traceur a d’abord été placé dans une voiture garée sous terre. Le GPS classique a pu donner une première position après environ 20 minutes, tandis que le LP-GPS et le reniflage WiFi ont permis d’obtenir plus d’une douzaine de positions.

ThingPark® Location : Le moteur de localisation modulaire intégré d’Actility de localisation modulaire intégré pour les trackers multi-technologies à faible consommation d’énergie d’Abeeway

Abeeway Location Engine, qui exploite plusieurs technologies de géolocalisation, y compris LP-GPS, est intégré dans ThingPark® Location d’Actility, qui est une solution idéale pour vos cas d’utilisation de suivi de l’IoT. Il combine une communication basse consommation utilisant LoRaWAN®, avec des algorithmes avancés de résolution de localisation et des technologies de localisation basse consommation utilisant le Wifi et le GPS avec une optimisation brevetée pour les contraintes IoT basse consommation.