Пикаперы хорошо знают, что для достижения успеха необходимо занять лидирующую роль в компании и создать имидж победителя, чтобы привлечь максимум внимания за счет конкуренции среди потенциальных партнеров. Нередко эта жесткая техника используется уже в существующих отношениях, даже в семье между отцом, матерью и ребенком. Его смысл довольно прост.
Триангуляция местоположения мобильного телефона базовыми станциями
Распространено заблуждение, что географическое местоположение телефона GSM можно определить с достаточно высокой точностью путем триангуляции от трех базовых станций. Обычно это описывается следующим образом: Если предположить, что расстояние между базовой станцией и телефоном можно определить стандартными средствами, то расстояние от трех базовых станций можно использовать для получения точных координат телефона, а расстояние от двух базовых станций можно использовать для получения двух точек, одна из которых — местоположение рассматриваемого телефона. Общеизвестно, что преступные элементы или правоохранительные органы могут использовать эту технологию для поиска разыскиваемых лиц.
Отчасти это правда. Иногда расстояние телефона от одной базовой станции можно определить с помощью стандартных средств. Это может быть причиной того, что вера в возможность триангуляции все еще существует. В действительности это не так.
Прежде чем приступить к детальному анализу случая триангуляции, стоит сделать важное предупреждение. Необходимо проводить четкое различие между заблуждением, что базовые станции в сети GSM всегда триангулируют местоположение конкретного телефона (или всех телефонов в радиусе действия) и возможностью отслеживания местоположения телефона в сети другими способами.
Услуги, привязанные к местоположению
Существует множество возможностей для предоставления услуг на основе местоположения (LBS), основанных на наличии дополнительного программного и аппаратного обеспечения на всех базовых станциях данной сети, а иногда и на SIM-карте/телефоне абонента. Примеры таких услуг: показать абоненту карту города и его местоположение, сообщить адрес ближайшего ресторана или магазина, сообщить местоположение другого абонента, спланировать маршрут до определенной точки.
Для многих приложений достаточно знать приблизительно одну базовую станцию в зоне покрытия, где находится абонент. В результате получается круг радиусом до 32 километров с центром на позиции базовой станции. В городских районах радиус может быть меньше, так как зоны покрытия базовых станций обычно невелики. Стоит отметить, что «текущая» информация о базовой станции обновляется при каждом звонке/SMS или примерно раз в час. Поэтому, чтобы повысить точность определения, непосредственно перед «измерением» абоненту отправляется SMS, либо абонента просят отправить SMS с запросом типа «Где я нахожусь/где ближайший ресторан/отель/метро/». «.
Этот результат может быть улучшен с помощью метода, называемого «время прибытия». Это требует модернизации всех базовых станций в сети. В результате получается круг радиусом 100-500 метров с центром на месте базовой станции. Применение еще более совершенных методов (описание которых можно найти в Интернете по ключевым словам «angle of arrival», «uplink time difference of arrival», «GPS», «assisted GPS») позволяет еще больше уменьшить радиус круга или переместить его центр в фактическое положение абонента.
Наличие более или менее сложной системы определения местоположения абонента в сети оператора определить очень просто — оператор будет продавать соответствующие услуги, никто не будет вкладывать деньги в создание необходимой инфраструктуры просто так. Часто беглого взгляда на рекламные материалы сервиса достаточно, чтобы определить, какую технологию использует оператор, по точности обнаружения.
На этом мы завершаем экскурс в технологию определения местоположения абонента и возвращаемся к первоначальной теме:
- Возможна ли триангуляция местоположения телефона в сети GSM по трем (четырем,. ) базовым станциям?
- Кто может осуществить эту триангуляцию: абонент, оператор или обе стороны?
Триангуляция
Давайте начнем с аналогии. Представьте следующее утверждение: «Используя утилиту ping, вы можете определить время прохождения TCP-пакетов от одного компьютера к другому и таким образом оценить расстояние между ними. Используя расстояния между тремя компьютерами и зная их координаты, вы сможете найти координаты искомого компьютера».
Как вы думаете, это маловероятно? Что если взять четыре компьютера и соединить их напрямую сетевыми кабелями, без использования промежуточных сетей, и проложить кабели по прямой линии? Можем ли мы определить координаты главного компьютера, если мы знаем координаты периферийных устройств и просто используем ping? Да, мы можем. Значит ли это, что этот метод можно использовать вечно? Абсолютно нет. Во-первых, кабели редко соединяют два компьютера напрямую и строго по прямой линии, во-вторых, мы обычно не знаем точных координат «эталонных» компьютеров и т.д. Продолжить этот список не составит труда.
Теперь вернемся к первоначальному утверждению. Можно ли определить расстояние между базовой станцией и телефоном обычными средствами сети GSM? Короткий и очевидный ответ: «Да, может». Нам нужно задать еще несколько вопросов:
- Кто занимается измерениями – базовая станция или телефон?
- Всегда ли возможно такое измерение?
- Будет ли измерено кратчайшее расстояние между ними?
- С какой точностью будет произведено измерение?
Чтобы понять, кто может произвести это измерение, нам нужно знать, что телефон и базовая станция знают друг о друге. Стоит разделить описание на два случая: телефон находится в режиме ожидания и телефон находится в активном режиме (разговор, получение SMS, … ).
Сущность метода
Триангуляция заключается в определении пространственного положения геодезических пунктов, закрепленных в вершинах ряда треугольников, расположенных конкретно на местности. Сначала с высокой точностью (доли секунды) определяются азимуты начальных направлений ab, ba, mn, nm (рис. 1). Следующий шаг — определение астрономических координат (широты и долготы) в точках измерения азимута двух выходных баз. На каждой паре жестких сторон ( ab, mn ) координаты измеряются только в одной точке, например, a, m (рис. 1). В этом случае особое внимание следует уделить определению астрономических широт по серии треугольников, расположенных в направлении меридиана. При измерении треугольников, образованных вдоль параллелей, необходимо соблюдать определение астрономических долгот. Кроме того, измеряется длина двух основных сторон ( ab, mn ), которые являются сравнительно короткими (около 8-10 км). Поэтому их измерения более экономичны и точны, чем измерения сторон cd, tq, которые позволяют измерять расстояния от 30 до 40 км. На следующем витке от оснований ab, mn по угловым измерениям переходим к ромбам abcd и mntq на сторонах cd, tq. Затем последовательно практически в каждой вершине треугольников cde, def, efg и других измеряются горизонтальные углы до прилегающей следующей главной стороны tq всех треугольных рядов. По измеренным углам треугольника с измеренным основанием или вычисленной главной стороной последовательно вычисляются все остальные стороны, их азимуты и координаты вершин треугольника.
Рисунок 1: Триангуляция треугольников по меридианам.
Триангуляционные сети
После первого применения измерения радиан Снеллиусом метод триангуляции становится самым важным методом для высокоточных геодезических измерений. Начиная с 19 века, когда триангуляция стала более совершенной, ее начали использовать для создания целых геодезических сетей вдоль параллелей и меридианов. Самая известная из них — геодезическая дуга Струве и Таннера (1816-1852), позднее включенная в список Всемирного наследия ЮНЕСКО. Его треугольная дуга простирается через Норвегию, Швецию, Финляндию и Россию от Северного Ледовитого океана до Черного моря в устье Дуная, образуя дугу 25º20′ (рис. 2).
Геодезические триангуляционные сети в нашей стране построены по схеме профессора Ф.Н. Красовского (рис. 3). Его суть заключается в применении принципа построения от общего к частному. Прежде всего, точки наносятся вдоль меридианов и параллелей, образуя ряды треугольников площадью 200-240 км. Длина сторон треугольников составляет 25-40 км. Все астрономические измерения азимутов, координат (широты и долготы) в пунктах Лапласа (1) и астрономических промежуточных пунктах (2), высокоточные геодезические измерения (3) и в каждом пункте этой цепи должны отвечать требованиям класса точности I (рис. 3). Замкнутый многоугольник из четырех рядов треугольников представляет собой квадратную форму с окружностью около 800 км. Основные ряды сети треугольников класса II (рис. 3) располагаются центральными частями рядов треугольников класса I в направлении друг к другу. Длина основания ребер в этих рядах не измеряется, но основание берется от ребер триангуляции класса I. Получившиеся четыре пространства заполняются сплошными треугольными решетками II и III классов.
Рисунок 3.Государственные триангуляционные сетки.
Конечно, описанная схема построения триангуляционных сеток по Красовскому не может покрыть всю территорию страны, что вполне понятно из-за больших лесных и необжитых территорий страны. Поэтому отдельные серии триангуляций и полигонометрии первой категории были установлены с запада на восток вдоль параллелей, вместо того, чтобы образовать непрерывную триангуляционную сеть.
Достоинства триангуляции
В развитии геодезической науки и ее практическом применении преимущества метода триангуляции очевидны. С помощью этого гибкого метода можно:
- определение положения геодезических точек на значительно удаленных расстояниях;
- выполнение основных работ по строительству геодезических сетей на всей территории страны;
- обеспечение основой всех топографических съемок;
- выстраивание через основные геодезические работы различных систем координат;
- производство инженерных и изыскательских работ;
- периодическое определение размеров Земли;
- изучение перемещений земной поверхности.
