Sensorer och navigering

Sensorer och navigering

De smarta mobilerna blir alltmer intelligenta. De utrustas med sensorer för att känna av hur de hålls och var de befinner sig. Utöver att förse oss med information om exempelvis geografisk placering kan sensorerna också göra det enklare för oss som ­människor att interagera med mobilerna och deras mjukvaror. 

Skärmrelaterade sensorer

En kapacitiv pekskärm behöver en närhetssensor som känner av när mobilen hålls mot örat. Utan en sådan hade mobilen inte vetat när den borde stänga av skärmen (så att skärmen inte reagerar på tryckningar från kinden).

För att kunna hålla ordning på åt vilket håll mobilen hålls och därmed få ­skärmen korrekt roterad behövs en accelerometer. Accelerometern kan också användas för styrning i spel, vilket numera ofta sker i kombination med ett gyroskop. Gyroskopet gör det exempelvis möjligt för mobilen att känna av om den vrids runt sig själv utan att den lutas på något sätt. Accelerometern och gyroskopet kan därför tillsammans ge mer precis information om hur mobilen hålls, lutas eller vrids.

Kompass och GPS

Eftersom dagens smarta mobiler är utmärkta navigeringslösningar utrustas de ofta även med digitala kompasser och GPS-mottagare. De digitala kompasserna fyller ­samma funktion som vanliga kompasser och används för att peka ut norr (kan ­användas i ­exempelvis kartappar för att vrida kartorna rätt). GPS-mottagarna kan i sin tur placera ut exakt var i världen mobilen eller surfplattan befinner sig.

GPS-systemet (Global Positioning System) utvecklades ursprungligen för den ­amerikanska militären, även om det idag känns som en synnerligen konsument­anpassad lösning. Systemet består av 24 aktiva satelliter (plus backup-satelliter) som kretsar runt jorden två gånger per dygn2. En GPS-satellit har i grund och botten till uppgift att skicka ut information om vad klockan är (som styrs av ett atomur på satelliten). Eftersom informationen skickas ut med ljusets hastighet kan GPS-mottagarna på jorden räkna ut hur långt ifrån en satellits kända position de befinner sig. Genom att kommunicera med flera satelliter (vars positioner också är kända) kan de komma fram till en exakt position.

Tänk att en GPS-mottagare vill beräkna sin position på jorden. Det första den då gör är att den börjar lyssna på satellit A. Utifrån informationen som GPS-mottagaren får från satellit A kan den beräkna hur långt ifrån den aktuella satelliten som den befinner sig. Det säger dock inget om den exakta positionen, eftersom avståndet som beräknats fram stämmer in på alla positioner som finns i en sfär (ett klots ytterkant) runt satellit A.

Här har vi valt att förenkla GPS-konceptet till en två dimensionell förklaringsmodell. I så fall skulle sfären från satellit A motsvara en cirkel på en karta. Mottagaren vet då att den befinner sig någonstans på den cirkeln (egentligen någonstans på sfären).

En satellit

GPS-mottagaren lyssnar sedan på satellit B och beräknar avståndet till den. Genom att känna till avståndet till både satellit A och satellit B kan GPS-mottagaren ­reducera ­antalet möjliga positionsalternativ, eftersom den måste befinna sig på ett ställe där ­cirklarna skär varandra (egentligen där sfärerna möter varandra).

Två satelliter

Genom att fortsätta lyssna på fler satelliter och beräkna avståndet till dem kan GPS-mottagaren beräkna exakt var i världen den befinner sig.

Tre satelliter
I en tvådimensionell värld hade det räckt med tre satelliter för att beräkna positionen.

Kommunikationen från GPS-satelliterna till GPS-mottagarna är enkelriktad. Det gör att systemet inte belastas mer av att fler använder det. Jämför med mobilnäten där surf­hastigheten varierar mycket beroende på hur många det är som försöker surfa samtidigt.

A-GPS

Till skillnad från traditionella fristående bil-GPS:er använder mobiler och surfplattor nästan alltid en teknik som kallas A-GPS (Assisted GPS). Det är en smidig funktion som gör att mobiler och surfplattor kan hämta assisterande information över mobilnätet, för att få reda på bland annat vilka satelliter som det är värt att leta efter. Det minskar tiden det tar för mobilen eller surfplattan att hitta satelliterna och kalkylera aktuell position.

Glonass, Galileo och BDS

GPS är som tidigare nämnts ursprungligen utvecklat för den amerikanska militären, vilket gör användandet av systemet känsligt rent politiskt. Vid en eventuell konflikt har USA:s försvarsdepartement trots allt kontrollen över systemet. I och med att vi blir alltmer beroende av våra positioneringslösningar kan det också vara farligt att endast ha tillgång till ett enda system om det, mot förmodan, skulle fallera på något sätt. Runt om i världen utvecklas det därför alternativa globala positioneringssystem.

Glonass (Globalnaja Navigatsionnaja Sputnikovaja Sistema) är Rysslands egen motsvarig­het till amerikanska GPS. Likt den amerikanska motsvarigheten utvecklades Glonass inledningsvis för militärt bruk, men på senare år har systemet också ­implementeras i alltfler konsumentprodukter. Apples iPhone har ­exempelvis stöd för både GPS och Glonass. Samma sak gäller många av bland annat HTC:s, Huawei:s, LG:s, Samsungs och Sonys mobilmodeller från 2012 och senare.

EU har också kommit en bra bit på vägen med att ta fram ett eget positionerings­system, vilket går under namnet Galileo (efter Galileo Galilei). Det har, till skillnad från ­amerikanska GPS och ryska Glonass, tagits fram som ett helt civilt system. Det ­kommer dessutom att vara extra gynnsamt för oss i Sverige, då det kommer att ha bättre ­täckning i norra Europa än vad GPS-systemet har. Det dröjer dock till 2020 innan alla satelliter planeras vara uppskjutna och systemet vara redo att tas i full drift. Apple har stöd för Galileo från och med iPhone 8 och Samsung från och med Galaxy S8.

Utöver nämnda system har Kina ett eget globalt positioneringssystem under namnet BDS. De flesta moderna mobiler har stöd för BDS. Det finns även andra satellitbaserade positioneringssystem runt om i världen som endast täcker utvalda regioner.

GPS-navigering

Själva GPS-mottagaren i mobilen eller surfplattan kan inte göra mer än att ­leverera positionsdata. Den datan måste sedan behandlas av en kart- eller navigeringsapp för att användaren ska kunna dra nytta av den. Idag finns ett stort utbud av sådana appar i de mobila operativsystemens appbutiker (Appstore och Google Play), men positioneringsfunktionerna har också bakats in allt tätare i de mobila operativ­systemen under de senaste åren.

I Android används av förklarliga skäl Googles egen kartlösning (Google Maps). Genom att installera den kartappen får användarna även tillgång till sväng-för-sväng-navigering.

I och med lanseringen av iOS 6 bytte Apple ut Googles kartlösning till sin egen­utvecklade. Den äldre Google-baserade lösningen hade inte stöd för sväng-för-sväng-navigering, vilket var något som Apple lade till i sin lösning. Inledningsvis fick Apples egna kartor utstå stor kritik från användarna. Bland annat saknades hela Göteborg i översiktskartan. Apple gick till och med ut med en offentlig ursäkt, och hänvisade till alternativa kartappar i väntan på att deras egen skulle lyftas till den önskade nivån. Kort därefter släppte Google en egen gratis kartapp till iPhone, i vilken de lade till sväng-för-sväng-navigering.

Offlinekartor

Inför utlandsresor bör användare av nämnda kartlösningar fundera över hur kartorna levereras till mobilen eller surfplattan. Standardinställningen i nämnda appar är att kartorna ska laddas ned över mobilnätet vid behov, men det kan bli riktigt dyrt om det görs i utlandet.

I Androids inbyggda kartapp (Google Maps) går det att i förväg välja ut områden vars kartor ska lagras lokalt på mobilen eller surfplattan. Väl på plats går det sedan att plocka upp och använda kartappen, utan att behöva använda det ­mobila datanätet eller något trådlöst nätverk. Dessvärre går det (i alla fall inte i ­skrivande stund) att använda sväng-för-sväng-navigeringen utan någon form av dataanslutning, även om hela kartan för den aktuella resan är nedladdad på mobilen eller surfplattan.

Att ladda ned en karta i Google Maps är enkelt. Sök efter området som ska sparas. Tryck sedan på namnet på området och välj Hämta. Området kan sedan anpassas innan det laddas ner med Hämta.

Inför en resa till Reykjavik laddas en karta ned i förväg.
Inför en resa till Reykjavik laddas en karta ned i förväg.

Motsvarande nedladdningsfunktion finns ännu inte i Apples kartapp till iOS. Den cachar (temporärlagrar) i gengäld automatiskt ganska stora områden, så att tidigare visade ­områden kan plockas upp i efterhand. Det går dock inte att få samma visshet om huruvida en aktuell karta garanterat finns kvar på mobilen eller surf­plattan när den väl behövs. Som tur är finns Google Maps också till iOS, och i den appen går det att spara kartor på samma sätt som i Android-versionen.

Referenser

2.  National Coordination Office for Space-Based Positioning, Navigation, and Timing (2012). Space Segment. Webbsida hämtad 2013-01-04, senast uppdaterad 2012-12-07.
www.gps.gov/systems/gps/space

Senast ändrad: 2018-05-24