マップ参加者OpenStreetMap
衛星航法（GPS）、WiFiワイヤレスネットワークを使用した位置、セルラーネットワークなど、位置を特定する方法は多数あります。
この投稿では、ミンスク市のセルタワーによって位置を特定する技術がどの程度うまく機能するかを確認しようとしました（GSM送信機座標のオープンデータベースのみが使用されている場合）。
動作原理は、携帯電話（またはセルラー通信モジュール）がサービスを提供している基地局トランシーバーを認識しており、基地局送信機の座標のデータベースを持っていることです。おおよその位置を特定できます。
セルIDページに示されているように、セルラー送信機の座標を持つオープンデータベースはそれほど多くありません。 たとえば、これは2,611,805個のトランスミッタ（ベラルーシではそのうちの13,042個）を含むOpenCellID.orgと、695,294個のトランスミッタを含むopenbmap.orgです。
以下は、ミンスク西部の指定送信機のスクリーンショットです。 ご覧のとおり、基地局の数はゼロではありません。これは楽観的で、実験の肯定的な結果をもたらします。
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ここで、OpenCellIDの理解におけるトランスミッタとは何か、OpenCellIDデータベースへの入力方法について少し説明します。 このデータベースにはさまざまな方法がありますが、最も簡単な方法は、スマートフォンとサービングベースステーションの座標を記録し、すべての測定値をサーバーに送信するアプリケーションをスマートフォンにインストールすることです。 OpenCellIDサーバーでは、多数の測定値に基づいて基地局のおおよその位置が計算されます（下図を参照）。 したがって、無線ネットワークの座標は自動的に計算され、非常に近似しています。
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次に、このデータベースの使用方法の質問に移ります。 2つのオプションがあります：セルIDを使用して、 OpenCellID.org Webサイトで提供される翻訳サービスを調整するか、ローカル検索を実行します。 私たちの場合、ローカルメソッドが望ましいです。なぜなら、 13キロメートルのルートを走行しますが、Webでの作業は遅く、非効率的です。 したがって、データベースをラップトップにダウンロードする必要があります。 これは、downloads.opencellid.orgからcell_towers.csv.gzファイルをダウンロードすることで実行できます 。
データベースは、以下で説明するCSV形式のテーブルです。
次のオプションに興味があります。
- <mcc>-国コード。
- <mnc>-演算子コード。
- <lac>-ゾーンコード。
- <cellid>-トランスミッター識別子。
- <long>-送信機の経度。
- <lat>は送信機の緯度です。
データベースのすべてが明らかになったので、Cell IDの定義に進むことができます。
すべてのセルラーモジュールは、AT + CREG、AT + COPS（基地局にサービスを提供）、AT + CSQ（基地局からの信号強度）をサポートしています。 一部のモジュールでは、サービングトランスミッターに加えて、隣接するトランスミッターを見つけることができます。 シーメンスにはAT ^ SMONC、シムコムコマンドにはAT + CCINFOを使用して、ベースステーションを監視します。 SIMCom SIM5215Eモジュールを自由に使用できました。
したがって、AT + CCINFOコマンドを使用しました。その形式を以下に示します。
次のオプションに興味があります。
- <SCELL>-サービング送信機のインジケータ。
- <NCELLn>-隣接する送信機のインジケータ。
- <mcc>-国コード。
- <mnc>-演算子コード。
- <lac>-ゾーンコード。
- <id>-送信機の識別子。
- <rxlev>-dBm単位の受信信号電力。
セルラーモジュールをラップトップに接続すると、次のログを受け取りました。
モニタリングは動作します-あなたは行くことができます。
ルートは、通りのミンスクの西部にありました。 Matusevich、pr。プーシキン、st。 ポノマレンコ、聖 シャランゴビッチ通り マキシム・ゴレツキー、聖 ロバンカ、セント クンツェフスキーナ、聖 マツビゼビッチ。
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ロギングは1秒間隔で実行されました。 CellIDを座標に変換すると、OpenCellIDデータベースへの6498呼び出しが有効であり、3351呼び出しではデータベース内で一致するものが見つかりませんでした。 つまり ミンスクのヒット率は約66％です。
次の図は、ログ内で一致し、データベース内にあったすべてのトランスミッターを示しています。
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次の図は、ログ内で一致し、データベース内にあったすべてのサービストランスミッタを示しています。 つまり 同様の結果は、任意のセルラーモジュールまたは電話で取得できます。
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ご覧のとおり、ある時点で、ulの交差点の交差点の後ろにある送信機がサービスを提供していました。 プリティツキーとMKAD。 おそらく、これは数キロメートルの距離にいる加入者にサービスを提供する郊外の基地局であり、Cell IDによる位置の決定に重大なエラーをもたらします。
SIMCom SIM5215Eは、各時点でサービングトランスミッターだけでなく、それらからの近隣および信号レベルも表示するため、特定の時点で利用可能なすべてのデータに基づいてデバイスの座標を計算しようとします。
加入者の座標の計算は、送信機の座標の加重平均として実行されます。
緯度=合計（w [n] *緯度[n]）/合計（w [n]）
経度=合計（w [n] *経度[n]）/合計（w [n]）
電波の伝播の理論から知られているように、真空中での無線信号の減衰は、送信機から受信機までの距離の二乗に比例します。 つまり 10回（たとえば、1 kmから10 km）削除すると、信号は100倍弱くなります。 パワーが20 dB減少します。 したがって、各用語の重みは次のように定義されます。
w [n] = 10 ^（RSSI_in_dBm [n] / 20）
ここでは、すべての送信機の電力が同じであると仮定しましたが、この仮定は誤りです。 しかし、基地局の送信機電力に関する情報が不足しているため、故意に大まかな仮定をしなければなりません。
その結果、場所のより詳細な画像を取得します。
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その結果、前述の理由により、MKAD上のインターチェンジに向かう外れ値を除き、ルートは適切に描画されました。 さらに、時間が経つにつれて、座標データベースがいっぱいになり、Cell IDロケーションテクノロジーの精度と可用性も向上します。
ご清聴ありがとうございました。 質問やコメントを歓迎します。