 |
Технологии определения местоположения
|
|
|
|
Координаты в пространстве можно узнать, просто определив направление на источник излучения и вычислив расстояние до него по силе сигнала. Такая тактика особенно действенна, когда нужно найти сам передатчик, поскольку чем он ближе, тем сильнее сигнал. В практическом применении небольшой передатчик, установленный на автомобиль, позволяет выследить его в случае угона.
При использовании сотовой связи оператор сети способен отслеживать базовые станции, к которым вы подсоединяетесь по ходу передвижения. Измерение силы сигнала используется для переключения от станции к станции. При входящем или исходящем звонке система определяет ближайшую базовую станцию и заносит ее номер в специальный реестр. В городах с высокой плотностью базовых станций таким способом можно определить местоположение с точностью до сотни метров, кроме того, он позволяет отслеживать приблизительную траекторию движения, когда принимающий сигнал телефон движется от соты к соте. По мере роста скорости передачи данных и увеличения числа абонентов соты становятся все меньше, а такого рода отслеживание — все точнее.
Измерение силы сигнала сразу на трех базовых станциях позволяет определить местоположение с большей точностью. Полученной таким образом информации достаточно для вычисления точного местоположения методом триангуляции. Этот способ, вероятно, приобретет популярность, по мере того как ему будет находиться все больше практических применений.
Определение местоположения телефона, безусловно, палка о двух концах. С его помощью телекоммуникационные компании высчитывают стоимость звонков и ведут статистику загрузки системы. Попав в руки правительства, эта технология может стать инструментом тотальной слежки за гражданами, а тепемаркетологи могут использовать ее для точечной, персонифицированной спам–рассылки прямо на наши тепефоныб. Полиция и военные могут пользоваться ею для обнаружения цепей в реальном времени; террористы уже знают, что за телефонным звонком иногда следует ракета. Более достойное применение этой технологии позволяет службам спасения определять местонахождение звонящего, а таксистам фиксировать, где их ждет клиент. В сегодняшнем Дублине, чтобы следовать за Леопольдом Блумом, Стивеном Дедалом и Быком Маллиганом, вам не понадобится всевидящее око романиста; их путь можно проследить по мобильным звонкам. А если бы у Леопольда был доступ к реестрам сотовой компании, выяснить намерения Молли не составило бы труда.
|
|
|
Есть и другой подход: в определенных местах устанавливаются специальные радиомаяки; оборудованные беспроводными устройствами путешественники измеряют время прохождения сигнала от разных маяков, переводят время в расстояние и таким образом определяют свое текущее положение при помощи триангуляции. Это, безусловно, является проекцией древних искусств геодезии и навигации в беспроводную сферу, и идея эта имеет множество вариантов воплощения. К примеру, система навигации Loran использует мощные стационарные радиомаяки. В меньших масштабах некоторые трёхмерные сканеры используют ультразвуковые сигналы и высокочувствительные микрофоны. Сверхширокополосные системы позиционирования способны использовать разбросанные на многие километры радиочастотные передатчики для определения местонахождения с точностью до сантиметровб.
Система GPS
Самой обширной и развитой инфраструктурой определения местоположения является Глобальная система позиционирования (Global Positioning System, GPS), окончательно введённая в строй министерством обороны США в 1994 году7. Эта система определяет расстояние, а значит, и местоположение путем расчета времени, за которое радиосигнал доходит от спутникового передатчика до наземного приемника8.
|
|
|
Основа системы GPS — это двадцать четыре спутника, вращающихся вокруг Земли таким образом, что из любого места планеты в любое время видны как минимум пять из них. На каждом из спутников установлены точнейшие часы, а их безошибочные координаты в любой момент времени известны. Спутники передают сигналы, содержащие точное время и координаты по их приборам, и время прохождения сигнала позволяет рассчитать расстояние до передатчика. Сигналов от четырех спутников достаточно, чтобы вычислить местоположение приемника в трёхмерном пространстве.
Самое поразительное, что система (если нет специальных помех, снижающих уровень точности) работает с погрешностью до нескольких метров — этого достаточно для уверенной навигации по городским улицам. К 2000 году GPS–навигаторы стали привычным оборудованием автомобилей, а недорогие карманные модели приобрели популярность среди путешественников. Их уже начали встраивать в сотовые телефоны, чтобы обеспечить более точное определение местонахождения в экстренных спучаяхЭ. Навигаторами оборудовали даже цифровые камеры, чтобы каждый снимок помечался не только датой и временем, но и местом. В 2002 году были анонсированы GPS–приемники, умещающиеся на единственном чипе, что позволит встраивать функцию определения местоположения в устройства размером с наручные часы.
Ориентация в помещениях
К сожалению, строительные конструкции блокируют сигналы GPS, поэтому в помещениях система не работает. Установленные по всему зданию маячки могли бы обеспечить сходные возможности отслеживания, однако задача усложняется тем, что в домах, как правило, много металла и других материалов, которые влияют на распространение радиосигналов, создавая помехи и зоны отсутствия приема.
Система Cricket, разработанная в компьютерной лаборатории MIT, решает эту проблему с помощью маячков, излучающих одновременно радиоволны и ультразвук10. Поскольку сигналы эти доходят с разной скоростью, разницу во времени приема можно использовать для вычисления расстояния — примерно так же расстояние до молнии узнают, посчитав секунды до раската грома. Обнаружив таким образом ближайший маячок, устройство определения местоположения может определить, в какой оно комнате.
|
|
|
В будущем плотная сеть недорогих маячков станет стандартным компонентом здания. Людям они помогут ориентироваться в здании примерно так же, как GPS помогает в автомобильной навигации, а помещения научатся оповещать людей о доступных в них удобствах и услугах. Практика посещения музея, похода в магазин и поиска машины на большой парковке существенно изменится.
Радары, транспондеры и радиочастотные идентификаторы Станции радиолокационного и эхолокационного слежения работают по другому принципу — направленный сигнал отражается от передвигающихся самолетов, кораблей, грозовых туч и прочих объектов. И наоборот, установленные на автомобилях, кораблях и самолетах мобильные радары и сонары собирают навигационные данные, фиксируя сигналы, отраженные от рельефа местности. Этот принцип можно обобщить: все, что посылает сигнал в окружающую среду, от пищащей летучей мыши идо точки доступа стандарта 802.11, имеет потенциальную возможность использовать отражения своего сигнала для создания некой картины этой среды. Поль Вирильо, всегда очень интересовавшийся подобными вопросами, отмечал, что повсеместное вещание может привести к созданию системы тотального контроля; в его представлении телевизионные башни и FM–передатчики всего мира могут быть организованы в гигантскую систему слежения, «распознающую любую деятельность и любое движение, будь оно в рамках закона или вне этих рамок» 11.
Встроив транспондер в некий объект, можно пойти еще дальше и посылать запрос, направляя на этот объект радиосигнал. Наземные службы запрашивают транспондеры приближающихся воздушных судов, чтобы определить их государственную принадлежность, а электронные пропускные системы на дорогах запрашивают транспондеры в автомобилях, чтобы получить плату за проезд. Посылая запросы на транспондеры транспортных средств, оборудованных GPS, можно постоянно отслеживать их передвижение и скорость — возможность, которой обязательно заинтересуются менеджеры транспортных служб и операторы компаний по прокату автомобилей. Такие данные пригодятся и специалистам по организации дорожного движения, которым нужны данные по загруженности улиц, и офицерам дорожной полиции, в чьи обязанности входит контроль за превышением скорости, и сотрудникам организаций из трех букв12.
|
|
|
Ранние транспондеры были громоздкими и дорогими, однако сегодня есть возможность производить крошечные устройства на микрочипах, которые способны обходиться без батарей или внешних источников питания, подзаряжаясь от входящих сигналов. Устроенные по такому принципу радиочастотные идентификаторы (RFID) все чаще вшивают в одежду, встраивают в электроприборы и имплантируют как в животных, так и в людей13. Мы стремительно приближаемся к моменту, когда на беспроводной запрос идентификации, текущего местонахождения или какой‑либо другой информации будет отвечать буквально все.
Транспондер или ярлык RFID может ответить на запрос, просто указав свой идентификационный номер, примерно как штрихкод под лучом оптического сканера. А может — передать подробную информацию об объекте, на который он установлен, как если бы это была этикетка. Чуть более сложный путь подразумевает предоставление интернет–адреса, по которому содержится подробная информация. Подключенный к датчикам транспондер способен предоставлять данные о текущем состоянии своего носителя. Калифорнийский совет по использованию ресурсов атмосферы, к примеру, предложил оснастить весь транспорт транспондерами, подключенными к системам контроля вредных выбросов, с тем чтобы неисправные автомобили вычислялись автоматически, — такой электронный эквивалент клейма на лбу 14.
Самые активные сторонники радиочастотной идентификации мечтают о будущем, где практически у всего есть умные ярлыки с уникальным 96–битным электронным кодом продукта. Код считывается простым радиоустройством, которое связывается с интернетом и обращается к базе данных, содержащей описание и историю каждого кодированного объекта — его детальную цифровую тень15. В отличие от печатных этикеток такая электронная тень не ограничена в размерах и может обновляться по мере надобности. А в отличие от штрихкодов ярлыки RFID можно считывать ненавязчиво, сканируя объект на расстоянии, да и сама технология замечательно сочетается с беспроводной доставкой данных из интернета. Достаточно направить беспроводное устройство на объект с электронным ярлыком, и о нем мгновенно можно узнать все. Сканеры радиочастотной идентификации можно устанавливать на попках складов и магазинов для контроля за наличием товаров, в супермаркетах и библиотеках для ускорения обслуживания клиентов и в холодильниках, чтобы они сами заказывали недостающие продукты.
|
|
|
Повсеместное внедрение транспондеров и RFID в перспективе может потеснить все прочие формы идентификации и описания продуктов и людей — удостоверения личности, этикетки, ключи, пароли и т. п. Вместо того чтобы читать этикетку на бутылке вина, можно будет задействовать встроенный чип RFID и загрузить на свой карманный компьютер подробную информацию с сайта производителя, а потом обратиться к рекомендательной службе, которая на основе прежних отзывов определит, придется ли оно вам по вкусу. Вместо того чтобы вставлять ключ в замочную скважину, достаточно будет просто подойти поближе, чтобы дверь могла запросить имплантированный транспондер, сличить сигнал со списком авторизации и автоматически открыться.
Также очевидно и то, что транспондеры и ярлыки в сочетании с системами определения местонахождения открывают возможности для нежелательной слежки — беспрецедентно точной, подробной и тщательной. Нелепо полагать, что подобные проблемы решатся сами собой, поэтому перед нами встает насущная необходимость в разработке изощренных систем управления процессами идентификации, позволяющих контролировать, что именно мы сообщаем о себе, а также кому, когда и где16.
|
|
|
