Định vị GPS qua LoRa hoạt động thế nào

Trả lời ngắn gọn

Thiết bị theo dõi GPS LoRa làm hai việc. Bộ thu GPS tính vị trí từ vệ tinh - không cần mạng nào cả. Rồi radio LoRa mang vị trí đó đi xa với rất ít năng lượng, tới một radio LoRa khác mà bạn mang theo. Với Nelos, điện thoại của bạn - kết nối với radio qua Bluetooth - hỏi vị trí từ thiết bị theo dõi và hiện câu trả lời trên bản đồ ngoại tuyến. Ở giữa không có SIM, không có trạm phát sóng, không có máy chủ; vì thế nó dùng được khi mất sóng. Đổi lại là phạm vi, vốn phụ thuộc địa hình, và tốc độ cập nhật, tính bằng giây đến phút chứ không liên tục.

Các thành phần

1. Thiết bị theo dõi - một thiết bị nhỏ chạy pin, có GPS và radio LoRa, gắn ở vòng cổ, ba lô hay xe đạp. Không màn hình, không cần điện thoại.
2. LoRa - viết tắt của "Long Range" (tầm xa). Một kỹ thuật radio đánh đổi tốc độ dữ liệu lấy độ nhạy, để những tin nhắn nhỏ được nghe thấy ở xa với công suất thấp. Nó dùng các băng tần không cần giấy phép, khác nhau theo khu vực, như 868 MHz ở châu Âu và 915 MHz ở Bắc Mỹ.
3. MeshCore - firmware mã nguồn mở chạy trên thiết bị theo dõi và các radio. Nó quy định cách tin nhắn được gửi tới đúng nơi, được trạm lặp chuyển tiếp và được trả lời. Nelos giao tiếp bằng MeshCore; vì vậy thiết bị theo dõi cần chạy firmware MeshCore. (Xem MeshCore là gì?)
4. Radio của bạn - một thiết bị LoRa tương thích bạn mang theo, kết nối với điện thoại qua Bluetooth.
5. Nelos - ứng dụng gửi yêu cầu vị trí, hiện thiết bị theo dõi trên bản đồ ngoại tuyến, kiểm tra Vùng an toàn và lưu lịch sử trên điện thoại của bạn.

Hỏi vị trí, không phát liên tục

Thiết bị dùng SIM có thể gửi vị trí vài giây một lần vì mạng di động có dung lượng rất lớn. Kênh LoRa thì khác hẳn:

• Mỗi tin nhắn chiếm thời gian phát sóng. Với cấu hình tầm xa làm nên giá trị của LoRa, một gói tin nhỏ có thể chiếm kênh gần một giây hoặc hơn.
• Kênh được dùng chung. Mọi radio trong tầm - của nhóm bạn và có thể của người khác - lần lượt dùng chung một tần số.
• Có quy định giới hạn việc phát. Ở một số khu vực, gồm phần lớn châu Âu, radio chỉ được phát trong một phần nhỏ thời gian trên các băng tần này.
• Pin thì nhỏ. Phát sóng là việc tốn pin nhất của thiết bị theo dõi.

Vì vậy Nelos không để thiết bị theo dõi phát liên tục. Điện thoại hỏi qua radio của bạn, và thiết bị trả lời bằng vị trí mới nhất cùng mức pin:

• Tự động vài phút một lần, kể cả khi tắt màn hình nếu bật Kết nối nền.
• Theo yêu cầu bằng nút "Làm mới".
• Ở chế độ Tìm nhanh hơn nhiều, có giới hạn thời gian - cập nhật dày trong lúc tìm kiếm, đổi lại tốn pin thiết bị hơn.
• Không hỏi khi đang tạm dừng theo dõi, để tiết kiệm pin; "Làm mới" vẫn dùng được.

Đó là ý nghĩa thực tế của "thời gian thực" khi không có mạng di động: hỏi lúc nào cũng có vị trí mới, miễn là trong tầm - không phải một đường vẽ từng giây trên bản đồ.

Vị trí mới tới mức nào?

Khi thiết bị theo dõi còn thấy bầu trời, GPS của nó luôn giữ vị trí cập nhật, nên mỗi câu trả lời cho biết nó đang ở đâu lúc này. Trong nhà, dưới tán cây dày hay trong xe, GPS có thể mất tín hiệu. Thiết bị vẫn trả lời qua LoRa nhưng gửi lại vị trí tốt gần nhất. Nelos cho biết vị trí cuối cùng cũ bao lâu, để bạn phân biệt "nó đang ở đây" với "lần cuối nó ở đây".

Độ chính xác giống GPS thông thường: thường vài mét dưới bầu trời thoáng, kém hơn giữa các tòa nhà, trong hẻm núi và dưới rừng rậm.

Điều gì quyết định phạm vi

Không ai có thể hứa trung thực một con số phạm vi LoRa. Cùng một cặp thiết bị có thể phủ cả thung lũng khi đứng trên đồi, nhưng chỉ qua được vài con phố trong thành phố đông đúc. Quan trọng nhất là:

• Tầm nhìn thẳng. Đồi núi, nhà cửa và chính mặt đất chặn tín hiệu; cây cối, lá ướt và con người làm nó yếu đi.
• Độ cao. Nâng một trong hai radio lên cao giúp nhiều hơn hầu hết mọi thứ khác. Thiết bị trên cổ chó nằm sát đất nên bị giảm tầm.
• Ăng-ten và phần cứng. Ăng-ten nhỏ gắn trong đánh đổi tầm phủ lấy kích thước.
• Cấu hình radio và khu vực. Tần số, giới hạn công suất và cấu hình mạng của bạn đều có ảnh hưởng.
• Trạm lặp. Trạm lặp đặt trên cao nhận tin nhắn và phát lại, nên hai thiết bị không nghe được nhau vẫn kết nối được qua nó.

Radio và thiết bị theo dõi thông thường mặc định không chuyển tiếp tin nhắn cho thiết bị khác. Trạm lặp thì có, và một số radio, thiết bị theo dõi tương thích có thể bật chế độ tiếp sóng để chuyển tiếp cho thiết bị gần đó, đổi lại tốn pin hơn. Nếu bạn hay quay lại cùng một khu vực, một trạm lặp đặt đúng chỗ thường là cải thiện lớn nhất - xem bạn có cần trạm lặp LoRa mesh không?

Vùng an toàn: được kiểm tra trên điện thoại

Vùng an toàn là một vòng tròn - bán kính 100 m đến 2 km - bạn vẽ quanh một nơi như khu cắm trại hay căn nhà gỗ và gán cho một hoặc nhiều thiết bị theo dõi. Bản thân thiết bị không biết gì về vùng này. Mỗi khi có vị trí mới, Nelos trên điện thoại so sánh nó với vùng. Khi thiết bị đã rời vùng rõ ràng - Nelos chờ thêm một vị trí xác nhận để tránh báo nhầm do GPS dao động - bạn nhận thông báo, và một thông báo khác khi nó quay lại. Thực tế, cảnh báo thường đến trong vài phút sau khi vượt ranh, và chỉ khi radio của bạn đang kết nối và trong tầm của thiết bị.

Cài đặt thiết bị theo dõi

Khi radio của bạn đã kết nối, bạn thêm thiết bị theo dõi trong Nelos trong lúc để nó gần điện thoại. Nelos cài nó qua Bluetooth theo cấu hình tần số của radio, để hai bên nghe được nhau. Nếu sau này bạn đổi quốc gia hay tần số của radio, hãy thêm lại thiết bị theo dõi. Thiết bị theo dõi hiện cho cả nhóm trên bản đồ chung; gói miễn phí cho dùng một thiết bị theo dõi mỗi nhóm.

Vị trí đi đâu

Yêu cầu vị trí và câu trả lời đi qua sóng radio giữa các thiết bị của bạn. Nelos không cần tài khoản và không gửi vị trí thiết bị theo dõi lên dịch vụ đám mây nào; lịch sử các vị trí nhận được chỉ lưu trên điện thoại của bạn. Như mọi tín hiệu radio, sóng LoRa có thể được thiết bị khác trong tầm thu được - hãy xem nó là công cụ phối hợp cho nhóm, không phải két sắt.

So sánh định vị LoRa

• so với thiết bị dùng SIM: mạng di động báo vị trí từ mọi nơi có sóng, thường kèm thuê bao; LoRa dùng được khi mất sóng nhưng chỉ trong tầm radio.
• so với thẻ Bluetooth như AirTag: thẻ dựa vào người đi ngang qua; với LoRa bạn hỏi thẳng thiết bị theo dõi. Xem AirTag hay thiết bị định vị GPS.
• so với vệ tinh: vệ tinh dùng được gần như mọi nơi và liên lạc được với cứu hộ, thường kèm thuê bao; LoRa giữ liên lạc cho nhóm tại chỗ mà không tốn phí định kỳ. Xem LoRa mesh hay thiết bị nhắn tin vệ tinh.

Phù hợp với đâu

Định vị GPS qua LoRa phát huy tốt nhất khi người và vật bạn theo dõi ở trong vòng vài quả đồi quanh bạn: một chú chó quanh khu cắm trại hay trên đường mòn, trẻ em ở khu cắm trại hay lễ hội, một nhóm leo núi dàn trải dọc cung đường. Nếu cần thiết bị theo dõi dùng ngay, hãy xem SenseCAP T1000-E hoặc các thiết bị theo dõi tương thích khác.