8-900-374-94-44
[email protected]
Slide Image
Меню

Локальное позиционирование – Создание ультразвуковой локальной системы позиционирования — Викиверситет

Содержание

Системы локального позиционирования RTLS - КОМСЕТ-сервис

Обзор продуктов

ООО «RTLS» серийно выпускает и реализует системным интеграторам и конечным пользователям комплект продуктов, необходимый и достаточный для развертывания системы позиционирования в реальном времени.

Системы РТЛС находят разнообразное применение во многих отраслях экономики и сферах деятельности благодаря

  оперативности и наглядности графического представления траекторий движения людей и предметов, 
  развитой гибкой системе создания правил поведения объектов,
  возможности оперативного оповещения обо всех отклонениях от установленных правил,
  разнообразию возможностей использования накопленных данных для ретроспективного анализа и 
  простоте интеграции с существующими системами автоматизации. 

Продукты

Типовые системы оптимизации ресурсов и повышения безопасности

Типовые системы решают наиболее распространенные во многих отраслях бизнес задачи, комплектуются из готовой к применению аппаратуры и программных модулей и не требуют доработки – просто настраиваются применительно к специфике конкретного предприятия. Проектирование и строительство таких систем не требует проведения НИОКР.

Принцип действия

Бизнес задачи оптимизации ресурсов и повышения безопасности решаются за счет анализа передвижений контролируемых объектов (людей, транспортных средств, механизмов, предметов) на контролируемой территории – в помещениях и на открытом воздухе. Идентификация и определение местонахождения контролируемых объектов осуществляется системой позиционирования в реальном времени, на базе которой построена бизнес логика системы оптимизации ресурсов и повышения безопасности.

Аппаратура RTLS

ООО «РТЛС» производит две линейки аппаратуры, обладающие разными функциональными возможностями, что позволяет находить оптимальные решения для разных задач и условий применения. Каждая линейка – полнофункциональная, то есть позволяет строить законченные системы, не требуя приобретения компонентов сторонних фирм.

ЛЧМ (CSS) линейка

Позволяет минимизировать затраты на создание инфраструктуры, обеспечивает точность позиционирования до одного метра.

Для идентификации и позиционирования устройства этой линейки используют радиоинтерфейс с линейно-частотной модуляцией – ЛЧМ (CSS). Входящие в линейку узлы образуют беспроводную инфраструктуру (сеть) ZigBee либо 6lowpan с поддержкой протокола IPv6 RPL.

СШП (UWB) линейка

Отличается повышенной точностью – до 20 см и повышенной устойчивостью к эхо-сигналам, то есть может использоваться в помещениях, насыщенных оборудованием и металлоконструкциями. Кроме того, СШП аппаратура используется, когда необходимо контролировать большое число объектов на ограниченном пространстве.

Для идентификации и позиционирования устройства этой линейки используют радиоинтерфейс сверхширокополосной связи – СШП (UWB).

Состав аппаратуры

Каждая линейка содержит устройства двух видов – метки и узлы инфраструктуры.

Метки – малогабаритные устройства, прикрепляемые к контролируемым объектам (людям, предметам, транспортным средствам и т.п.) и служащие для идентификации и позиционирования этих объектов. Для идентификации используется уникальный идентификатор метки.

Узлы инфраструктуры – анкеры и шлюзы, которые образуют инфраструктуру системы позиционирования, служат «опорными точками» с фиксированными координатами, относительно которых определяется местонахождение меток, а также обеспечивают связь между метками и сервером системы.

Программное обеспечение (ПО) RTLS

ООО «РТЛС» поставляет системным интеграторам модульную платформу позиционирования, которая может легко интегрироваться с внешними системами, а также программные комплексы для оптимизации работы персонала, управления парком внутрицехового транспорта и обеспечения безопасности.

Тестовые наборы

Для предварительной оценки возможностей, отработки проектных решений и обучения персонала поставляются наборы меток, узлов инфраструктуры и демонстрационное ПО, позволяющие в лабораторных условиях построить небольшую полнофункциональную систему позиционирования.

Услуги НИОКР, проектирования и строительства

ООО «РТЛС», исходя из бизнес-задач Заказчика, разрабатывает специализированные системы, аппаратуру и программное обеспечение, проводит обследования объектов, дает рекомендации по применению систем позиционирования для решения специфических проблем, выполняет (полностью или частично – по усмотрению Заказчика) комплекс работ от идеи до сдачи системы под ключ, включая предпроектное обследование, постановку задачи, создание демонстрационных макетов, проектирование, строительство, наладку, опытную эксплуатацию. При необходимости к работе привлекаются компании-партнеры соответствующего профиля.

Система мониторинга парка транспортных средств

Система мониторинга парка транспортных средств обеспечивает оптимизацию парка транспортных средств и его использования, повышает безопасность персонала и перевозимых грузов, способствует экономии топлива и снижает риск хищений.

Система мониторинга персонала

Система мониторинга персонала позволяет контролировать и оптимизировать загрузку и численность персонала, повысить трудовую и производственную дисциплину и уровень безопасности, снизить вероятность несчастных случаев, предотвратить хищения.

Система сигнализации о нахождении людей в опасной зоне

Система сигнализации о нахождении людей в опасной зоне (вблизи погрузчиков, в зоне действия строительных механизмов, экскаваторов, автокранов и т.п.) предназначена для оповещения водителей и операторов механизмов об опасном сближении с людьми (приближении людей).

ЛЧМ (CSS) метки

ЛЧМ метки обеспечивают идентификацию и позиционирование людей или предметов с точность около 1 метра при относительно большой дальности связи в условиях прямой видимости: на открытом пространстве – до 200 м, в помещениях – до 30 м. Электропитание – автономное, от аккумулятора, требующего периодической подзарядки (обычно 1 раз в 2 месяца).

ЛЧМ (CSS) метки для транспортных средств

ЛЧМ метки для транспортных средств обеспечивают идентификацию и позиционирование в реальном времени с точность около 3 метров транспортных средств, движущихся со скоростью до 20 км/час. Передают на сервер показания датчиков и получают с сервера команды и сигналы. Электропитание – от бортовой сети транспортного средства.

СШП (UWB) метки

СШП метки обеспечивают повышенную точность позиционирования – до 20 см, но меньшую, чем ЛЧМ метки дальность связи: на открытом пространстве – до 150 м, в типичных офисных помещениях – до 30 м. СШП метки устойчиво работают в производственных, складских и офисных помещениях с высоким уровнем отраженных сигналов. Электропитание – автономное, от батареек, не требующих подзарядки.

СШП метка с беспроводной подзарядкой аккумулятора

Сверхширокополосная (СШП) метка с беспроводной подзарядкой аккумулятора UU-TG2-CAS-P1– автономное радиочастотное устройство небольшого размера и веса, закрепляемое в защитной каске и предназначенное для взаимодействия со считывателями UU-CAS40-I0-P1в составе системы сигнализации о нахождении людей в опасной зоне

ЛЧМ (CSS) анкеры

ЛЧМ анкеры обеспечивают позиционирование ЛЧМ меток, при этом не требуют синхронизации.
ЛЧМ анкеры образуют беспроводную самовосстанавливающуюся инфраструктуру системы позиционирования, состоящую из сегментов ячеистой сети Zigbee либо 6lowpan с поддержкой протокола IPv6 RPL, что повышает живучесть системы и экономит затраты на строительство проводных сетей передачи данных.

ЛЧМ (CSS) шлюзы

ЛЧМ шлюз обеспечивает связь образованных анкерами сегментов беспроводной инфраструктуры (подсетей ZigBee либо 6lowpan) с сервером системы по каналам Fast Ethernet – проводным или оптическим. Для надежности каждая подсеть обычно подключается через два шлюза. ЛЧМ шлюз одновременно выполняет функции анкера – обеспечивает позиционирование меток.

СШП (UWB) анкер

СШП анкеры обеспечивают позиционирование СШП меток и передачу данных от меток к серверу и в обратном направлении. Позиционирование может выполняться методом TDoA, который обеспечивает обслуживание больших популяций меток, либо методом ToF, который обеспечивает повышенную точность позиционирования.

Считыватель системы сигнализации о нахождении людей в опасной зоне

Считыватель UU-CAS40-I0-P1 – управляющий узел системы сигнализации о нахождении людей в опасной зоне <ссылка>. Его основное назначение – определение расстояний до находящихся в его рабочей зоне меток и подача светового и звукового сигнала водителю в случае приближения какой-либо из меток на расстояние менее заданного. Считыватель закрепляется на транспортном средстве и питается от бортовой сети транспортного средства.

Серверное программное обеспечение (ПО)

Серверное ПО получает информацию от меток и узлов инфраструктуры, рассчитывает координаты меток, анализирует данные о местонахождении объектов, хранит их, формирует сигналы о нарушениях правил, текстовые и графические отчеты. Работа пользователей осуществляется через WEB-интерфейс. Серверное ПО позволяет обмениваться данными с информационными системами Заказчика.

 

www.komset.ru

МАЯКИ – Локальная система позиционирования

ИДЕЯ

Идея в том, чтобы использовать маяки, размещенные на стенах, для создания услуг на базе системы позиционирования (англ.: Location Based Services — LBS) внутри зданий, таких как, выставочные и торговые центры. Реализация может быть сделана следующим образом:

Должна быть специальная облегченная версия локального навигационного ПО, для большинства мобильных операционных систем. Как вариант – некоторое дополнение к популярному ПО, которое уже устанавливается на смартфоны.
Рядом со входом (в упомянутые здания), располагается терминал наподобие банкомата или аппарата ЭСП. Функция – закачать карту (план) текущего здания в телефон/смартфон. Дополнительно, здесь же, можно скачать упрощенное навигационное ПО.
На стенах расположены маяки, по принципу прямой видимости (в отношении радиосигнала) и на расстоянии между друг другом, в соответствии с максимальной мощностью сигнала. Например, будем считать, что маяк должен быть каждые 00 метров. Каждый маяк работает как спутник GPS, посылая синхро-сигналы и при этом у каждого маяка есть свой идентификатор (ID). Например, если для ID выделить 1 байт, то максимальное число маяков будет – 256 штук.

Локальное ПО (упомянутое в пункте №1) получает сигнал от трех ближайших маяков и вычисляет положение на карте, с помощью метода триангуляции и согласно информации о положении маяков на карте, согласно их ID.

ИТОГ: Пользователь более-менее современного мобильного телефона всегда может видеть, где он находится и где находится магазин, который он хочет посетить. Так же можно реализовать функцию прокладки маршрута, на подобии как в автомобильных GPS системах. Возможно так же предоставлять услугу на подобии «родительский контроль», чтобы видеть – где, на территории здания, находятся дети. Регистрация телефонов детей производится на терминалах при входе. Однако, это требует разработки более сложного ПО.

Для чего всё это? Как можно заработать денег на этих удобствах для покупателя?

Есть несколько сценариев реализации:

Прибыль больших торговых центров – размещение рекламы магазинов, которые арендуют площади.
Прибыль организаторов выставки (или владельцев выставочных центров) – продавать карту и ПО, как высокотехнологичное приложение к билету а так же заработок на рекламе, аналогично, как для торговых центров.
Мероприятия вне зданий, например – спортивные, туристические или социальные – заработок на рекламе и предоставлении дополнительных услуг.

Что нового в этой идее? Некоторые аспекты:

GPS и ГЛОНАСС не работают внутри зданий.
Даже вне зданий, системы GPS и ГЛОНАСС не очень быстры и точны, более того, при наличии преград сверху, сервис прерывается.
При наличии некоторых доработок, данную услугу возможно использовать на базе технологии Bluetooth или даже обычных сигналов GSM. То есть – не требуется GSM (или ГЛОНАСС) приемник и меньше энергопотребление.
Дополнительно – легче организовать обратную связь!

ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

Есть две технических задачи:

Предоставить точные сигналы времени (сигналы синхронизации) на базе существующих технологий. Наиболее подходящей может быть тенология Bluetooth. При этом, достаточно 1-3 обновлений в секунду, для движения человека. Другой плюс – некоторый контент так же может параллельно передаваться по сети Bluetooth. Альтернативный вариант – сигналы GSM. Но здесь требуются более сложные изменения в технологии, хотя бы потому, что GSM-терминалы работают только с одной станцией одновременно.

Разработать некий быстрый JAVA-скрипт, например, для работы с небольшими картами. Поскольку карты зданий намного меньше и проще, чем географические карты местности, то и математическая модель По должна быть проще. В результате, должен получиться установочный набор из ПО и карты, объемом порядка 1 Мб, который можно скачать за минуту, по технологии Bluetooth.

Относительно пункта №1 - техническая задача в том, что для технологии Bluetooth должен быть разработан некий стандарт массива маяков. При этом, регистрация мобильного терминала в данном массиве, должна быть произведена один раз, в начале. Другими словами, должен быть разработан стандарт сети Bluetooth массива, с процедурами Hand-Over.

фтв-

При этом, формат исходящей информации такого массива, должна быть такой же, как и у текущих соединений точка-точка по технологии Bluetooth. Тогда не потребуется обновление Bluetooth модулей в мобильных терминалах. Очень важный момент, для успешного запуска услуги!

ПРИМЕРЫ СЦЕНАРИЕВ БИЗНЕСА

Чтобы иметь более четкое представление об идее, давайте рассмотрим ее на примере. В данном примере могут использоваться некоторые утверждения и опции, которые могут быть уточнены в будущем.

Предварительные условия:

Сеть на базе массива Bluetooth. Выполнена в следующем виде – все маяки Bluetooth взаимодействуют с терминалом пользователя, как одно Bluetooth устройство, аналогично соединению точка-точка, но в служебных сообщениях (или как контент) передается информация об идентификаторе (ID) каждого маяка.
ПО выполнено на базе наиболее распространенной версии JAVA и таким образом совместимо с большинством мобильных телефонов. Так же, при этом, мы имеем сокращение расходов на разработку и упрощение системы, если бы выбрали использование сложных меню, для закачки По под конкретную модель телефона.
Мобильный телефон с JAVA и Bluetooth. Можно расположить рекламу у входа в торговый центр, что-то на подобии – «Пожалуйста включите Bluetooth».
Важное примечание: Поскольку при использовании массива Bluetooth сложно реализовать достаточно точный механизм эмуляции компаса, предлагается следующее – внутри здания висят таблички с указанием сторон света (Север, Запад, Юг, Восток), а на экране мобильного телефона, север всегда расположен сверху экрана. На первый взгляд, эта идея с табличками может показаться слабой стороной проекта, однако, она легко превращается в преимущество. Эти таблички могут быть использованы как рекламные носители с уникальными маркетинговыми свойствами, благодаря их необходимости и популярности! На самом деле, если на обычную рекламу покупатели может быть посмотрят, а может быть и нет, то на данные таблички будут смотреть в обязательном порядке, по крайней мере, пользователи рассматриваемого сервиса. Остальные покупатели так же будут мотивированны смотреть на эти таблички, так как это символизирует Хай-Тек и при правильной рекламе так же может иметь статус – «модный», «стильный», «должно быть».

ЭТАПЫ

Абонент входит в большой торговый центр и идет к системе на подобии банкомата, рядом со входом, если хочет закачать карту данного здания. Назовем эту систему, как «Столб Блютус» — Bluetooth Pillar (BP). Почему абонент заинтересован в загрузке – смотрите ниже, в разделе «МАРКЕТИНГ».
Простая загрузка карты выполняется с помощью меню телефона, когда абонент рядом с ВР. Пункты меню могут быть такими: «Скачать ПО», «Обновить ПО», «Скачать карту» и «Обновить карту». Все это бесплатно для абонента.
Так же, абонент может скачать дополнительные сервисы за плату, через меню ВР.
Когда JAVA приложение и карта загружены, абонент может видеть свое местоположение на экране телефона.
Функции данного приложения должны быть такими – «Выбор масштаба», «Найти магазин/место», «Проложить маршрут» и фильтры по интересам. Дополнительно в фильтрах может быть пункт – «Показать где распродажи», тогда все магазины, где идут распродажи, будут помечены на карте маркером «$ales».
Другой момент, общий для любого бесплатного ПО, это возможность обильно размещать рекламу. Хорошо и умно будет, если реклама помогает абоненту, а не просто огромные картинки и баннеры, перетащенные из Интернета. Например, это может быть небольшая бегущая строка, которая повествует о магазинах, где именно сейчас скидки или в той же бегущей строке будет информация о специальных предложениях кафе и ресторанов, если человек провел в торговом центре уже три часа. В принципе, возможно даже ведение статистики по абоненту. Например, кто-то, из 100% времени пребывания в ТЦ 70% времени был в магазинах женской одежды, 10% — магазины мужской одежды и 20% — находился вне магазинов, прогуливаясь по коридорам. Что это значит для рекламодателя? Это значит, что человек ищет женскую одежду и необходимо пометить все такие магазины (особенно, но где в настоящий момент идут распродажи) маркером «Посмотреть здесь!».

Краткие описания других сценариев бизнеса:

ВЫСТАВКИ. Действуют те же принципы, что и для торговых центров, но сервис даже более необходим, потому что:

§ План, даже одной и той же ежегодной выставки, каждый раз новый и не легко запомнить расположение павильонов, как это можно сделать с любимыми магазинами в ТЦ, в который приезжаешь каждые выходные.

§ Время на выставке ограниченно и у посетителей на счету каждая минута, чтобы посетить все необходимые павильоны.

§ Намного больше дополнительной информации, такой как – продукция каждого экспонента, расписание лекций и презентаций экспонентов, общие встречи и шоу-программы от организаторов выставки. Даже такая информация, как расположение ресторанов, курительных комнат и туалетов, является очень необходимой на любой выставке.

МЕРОПРИЯТИЯ ВНЕ ЗДАНИЙ/СПОРТ. Идея в создании простенькой схемы определенной местности (может быть сделана самим абонентом или заказана как дополнительная услуга), с координатами положения маяков. При этом, маяки работают на большей мощности и расположены не по принципу прямой видимости в коридоре, а по аналогии с сотами мобильной сети. Тогда, при наличии 256 маяков и расстоянии между маяками в 500 метров, можно обеспечить локальное позиционирование на площади 15-20 квадратных километров! Сервис может быть следующим:

§ Туристические карты с маршрутами для замков, садов и зон отдыха.

§ Карты и рекомендуемые маршруты для активного спорта, например – горные лыжи или велоспорт.

§ Карты местности для проведения групповых игр, таких как пейнтбол, или для игры в гольф.

Доход формируется из следующих источников:

§ создание карт мероприятий,

§ продажа туристических карт,

§ размещение рекламы магазинов и ресторанов, находящихся по близости.

УСЛУГИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ. Суть в том, что когда абонент регистрируется при входе, рядом с ВР, он может высупать в качестве администратора небольшой группы (родитель) для других членов группы (дети). При небольшой доработке в серверном и терминальном ПО, можно предоставить сервис, чтобы администратор видел, где находятся члены группы. Это может быть сделано с достаточной степенью безопасности, если вопросы идентификации проработать на сервере и использовать шифрование для соединения по Bluetooth.

Некоторые примеры использования:

§ Где мои дети, на территории ТЦ?

§ Где мои подчиненные на территории выставки?

§ Где мои друзья на спортивных/туристических мероприятиях?

§ Где члены моей команды, при игре в пайнтбол (и подобных играх с большими расстояниями)?

§ Можно обеспечить спасательный сервис для поиска лыжников под снежными завалами. Хотя, нет 100% гарантии, что сигнал Bluetooth будет проходить сквозь снег, но это может быть дополнительным стимулирующим фактором для использования системы.

УСЛУГИ СВЯЗИ. Идея в том, чтобы заставить абонентов дополнительно использовать услуги связи, такие как звонки, SMS или доступ через GPRS/HSPA. Возможные варианты:

§ Каждый может иметь недорогой доступ к сети Интернет, через сеть массива Bluetooth. Подобно доступу Wi-Fi.

§ Возможность скачать, за плату, более натуралистичные трехмерные карты.

§ Для слежения за положением подчиненным на выставке, можно предложить удаленный доступ через GPRS/HSPA. Деньги за услугу, плюс оплата трафика абонентом.

§ Для спортивных мероприятий и туризма можно предложить платный контент по теме мероприятия. Например, что-то на подобии «Узнай все тайны замка Графа Дракулы», или – «Советы по игре в пейнтбол – когда из команды остался ты один». Реализация возможна как локальная, через сеть Bluetooth и организатор зарабатывает на заранее подготовленном контенте, так и партнерская, по рекламным ссылкам. В последнем случае, оператор зарабатывает на трафике, организатор на рекламе, а контент провайдер на лицензионных отчислениях.

МАРКЕТИНГ

Подведем итог всем, выше описанным, идея и сформулируем еще некоторые, относительно рекламы. Итак, как было упомянуто ранее, есть несколько способов заинтересовать абонентов использовать данную услугу:

Это – Хай-Тек, поэтому это: «Круто», «Модно», «Стильно» и тому подобное.
Это полезно, так как вы знаете, где находитесь и можете видеть кратчайший путь к интересующему вас месту.
Это позволяет вам сэкономить свои средства, так как теперь вы не пропустите ни одной дисконтной программы.
Это повышает вашу безопасность и безопасность ваших близких! Например, местоположение детей в ТЦ или друзей на спортивных мероприятиях.
Плюс ко всему перечисленному, можно отметить следующие важны пункты, необходимые для популяризации сервиса:

Дополнительная скидка на покупки, если человек совершил покупку с использованием услуги позиционирования. Эта возможность должна быть широко разрекламирована, чтобы у покупателей вошло в привычку обновлять карту, при каждом посещении ТЦ.
Возможность автоматически занести свои контакты (адрес эл. почты) в базу данных магазина, чтобы вы были проинформированы, когда появится нужная вам вещь, нужного размера. Даже возможно организовать такой сервис, что если при следующем посещении ТЦ, ваша вещь появилась в продаже, то соответствующий магазин помечается маркером «Заказ готов!».
При дальнейшей разработке ПО, можно внедрить некую электронную систему платежей конкретного ТЦ, подобно тому, как сейчас используются дебетовые или подарочные пластиковые карты торговых сетей.
Эта система платежей может быть так же доступна для оплаты он-лайн контента (возможно со скидками). Очень частая ситуация, что кто-то кого-то ждет в ТЦ и это идеальная ситуация предложить за плату некие развлечения.

В итоге, преимущества данной системы – уникальны! Хотя, покупатель (абонент) думает, что данная система более служит для его удобства, на самом деле, здесь больше преимуществ для владельца такого бизнеса! Наиболее очевидные моменты:

Персонализированная история покупок и целевая реклама
Более дешевая стоимость рекламы, по крайней мере, если сравнивать с телевидением и десятком ведущих газет.
Дополнительный доход на трафике и(или) контенте.

РЕЗЮМЕ ДЛЯ ЛЕНИВЫХ

Резюме достаточно ясное – система должна быть запущена в жизнь! Слишком много преимуществ и слишком мало технических проблем, чтобы просто проигнорировать эту идею.

Даже, если первые системы будут достаточно дорогими, всегда можно предложить их в аренду, владельцам торговых центров и организаторам выставок и мероприятий. В дальнейшем, когда системы подешевеют и арендаторы полюбят и поймут все преимущества, они непременно купят! Будьте уверены!

Использование Wi-Fi – или ПРИМЕЧАНИЕ для ЛЕНИВЫХ ИНВЕСТОРОВ: Как альтернатива, если вы, как инвестор, вообще не хотите экспериментов с базовыми технологиями, проект, частично можно выполнить и без таких экспериментов. Идея в том, что используется сеть Wi-Fi внутри большого здания и при этом нет точной системы позиционирования. Остальные функции те же самые, включая ПО для мобильных телефонов, но есть ограничение – наши пользователи теперь, это только владельцы смартфонов (так как в обычном телефоне, как правило, нет Wi-Fi). Позиционирование может осуществляться так же методом триангуляции или, как это сейчас реализовано для сетей Wi-Fi, без вычисления положения не терминале, просто путем получения о идентификаторе соты конкретного Wi-Fi маршрутизатора.

Использование Wi-Fi в общественном транспорте – или ПРИМЕЧАНИЕ вообще не для ИНВЕСТОРОВ: Крайняя степень упрощения данной бизнес идеи заключается в том, что в общественном транспорте используется сеть доступа Wi-Fi и вообще нет никаких систем определения положения. Исходная причина развертывания такой упрощенной услуги в том, чтобы предоставить пассажирам информацию, такую как: следующая остановка, расписание движения, детали маршрута и время прибытия в пункт назначения. Реальная причина в том, что это возможность размещать рекламу! Более того, вполне возможно, что реклама платных дополнительных сервисов и контента, будет лучшей рекламой для контент-провайдеров, так как общественный транспорт, это одно из тех мест, где люди скучают и готовы потратить деньги на развлечения.

//Олег Дубинин, www.VAS-inventions.com

www.content-review.com

Высокоточные автономные системы локального позиционирования

16.08.2015

Системы локального позиционирования в отличие от систем глобального позиционирования не зависят от радионавигационной системы, передающей сигнал, который может при определенных условиях искажаться, доходить с задержками или вовсе не доходить до принимающего сигнал устройства.

Помехоустойчивость, оптимальный радиус действия и точность позиционирования, малые габариты и низкое энергопотребление, простота эксплуатации – все это способствует активному внедрению и использованию систем локального позиционирования. Основные сферы применения: повышение эффективности технологических и бизнес процессов, разведывательные операции по поиску пострадавших в зонах ЧС, защита охраняемых объектов и зон.

Таким образом, системы локального позиционирования активно задействуются в логистике и управлением производством, автоматизации эксплуатации жилых помещений, транспортной телематике, в медицинских учреждениях и в силовых государственных структурах.

RTLS (Real-Time Location System) или технология позиционирования в реальном времени

Технология, позволяющая в режиме реального времени определить местоположение объекта и идентифицировать его в локальной области пространства – Real-time Locating Systems или RTLS. Это автоматизированная система, которая производит идентификацию, определяет координаты и отображает местонахождение контролируемых объектов на ограниченной территории.

Предусмотрено накопление, обработка и хранение информации о перемещении транспорта, людей, различных механизмов в рамках мониторинга бизнес- и технологических процессов. Технология Real-time Locating Systems – относиться к системам автоматической идентификации объектов RFID второго поколения, считывающих и записывающих сигналы посредством радиосигналов. Данные хранятся в так называемых RFID-метках или транспондерах.

Подобные системы классифицируются на основе используемой ими технологии:

  • Позиционирования в сотовых сетях;
  • Не радиоволновых методах позиционирования;
  • Wi-Fi позиционирования;
  • Ultra Wideband (UWB) позиционирования;
  • ZigBee сеть и MEMS акселерометры и др.

UHF (Ultra High Frequency) или ультравысокие радиочастоты

Активные метки на технологии UHF (Ultra High Frequency) и RTLS с диапазонами 2,4 и 433 ГГц функционируют на собственном батарейном питании и в отличие от полупассивных и пассивных меток не модулируют антенной метки отражение сигнала считывателя, а сами являются источниками излучения радиосигнала. За счет большего объема энергии для функционирования появляется возможность реализовывать схемы обработки сигналов высокой сложности.

Почти все активные метки в своей основе имеют однокристальные микроконтроллеры с внешним или встроенным радиочастотным приемопередатчиком. Активные метки также конструктивно содержат антенну, для соединения которой с часами реального времени используется одноразовая или заменяемая батарея питания со сроком службы от года до 5 лет (в зависимости от размеров и емкости). В зависимости от назначения в активных метках реализуют различные протоколы и способы обмена со считывателями либо же другими метками. Для существенной массы меток используется стандарт IEEE 802.15.4.

Wi-Fi (Wireless Fidelity) технология беспроводной передачи данных на основе стандарта IEEE 802.11

Система локального позиционирования Wi-Fi функционирует в соответствие со стандартом IEEE 802.11 для организации беспроводных сетей локального типа. Данный стандарт имеет целый ряд спецификаций, среди которых именно а, b, g и i являются общепризнанными и используются мировыми производителями оборудования, остальные же являются дополнениями или усовершенствованиями. Wi-Fi-совместимое оборудование чаще всего ассоциируется с созданием точек доступа для пользования Интернетом и сейчас практически любое устройство на рынке можно сделать Wi-Fi-совместимым. Предельное расстояние между модулем указанного стандарта и точной доступа при использовании выносной антенны может достигать 500 м вне помещения и 100 м – в помещении. Основной недостаток – относительно высокая стоимость оборудования, более высокий уровень энергопотребления, а значит – меньшие сроки службы батареи.

ZigBee спецификация сетевых протоколов верхнего уровня — уровня приложений APS и сетевого уровня NWK в стандарте IEEE 802.15.4

ZigBee (стандарт IEEE 802.15.4) является технологией, обеспечивающей беспроводную передачу данных. За названием кроется набор сетевых протоколов верхнего уровня, работающих на базе маломощных радиопередатчиков. Технология появилась на рынке уже после Wi-Fi и BlueTooth, что обусловила необходимость иметь низкую по стоимости и энергопотреблению аппаратную часть, позволяющую удаленно управлять, к примеру, освещением, гаражными воротами, считыванием информации с датчиков и т. д.

Пропускная способность также ниже, так как чаще всего в качестве источников питания используется встроенная батарея, требующая плановой замены через небольшой срок. Разработка микросхем ZigBee более доступна, чем для Wi-Fi, когда идет речь об организации крупных сетей устройств для офисных зданий. Но сама технология не предназначена для того, чтобы передавать большие объемы информации, в отличие от Wi-Fi. Большинство ZigBee устройств работает по такому алгоритму:

  • Энергосбережение за счет изначально «спящего» режима;
  • Поступление новой информации и активизация устройства;
  • Оперативная передача данных и снова переход в «спящий» режим.

В целом, технология ZigBee была создана для построения промышленных беспроводных систем. Несмотря на невысокую стоимость обладает довольно высокой надежностью и длительным сроком питания от батареи.

UWB (Ultra Wideband) или сверхширокая полоса в стандарте IEEE 802.15.4

Технология UWB или Ultra Wideband обеспечивает передачу полезной информации с применением коротких импульсов с максимальной шириной спектра и минимальной центральной частотой. Основная характеристика технологии – высокая точность, вплоть до нескольких десятков см. Для ее функционирования используется псевдослучайное кодирование частоты или/и позиции повторения импульсов, фазы, (не) когерентная обработка при приеме сигнала. UWB технология может быть реализована на базе USB-устройств.

UWB относиться к сверхширокополосным технологиям позиционирования. Производителями предлагаются различные варианты данной технологии, которые различаются по форме импульсов – от относительно мощных одиночных до сотен маломощных. При этом в характеристиках систем будут просматриваться существенные отличия. Недостаток – нет законной возможности для использования на территории некоторых стран, включая и РФ, а также сложность для создания передатчика большой мощности. Плюсы – надежность, точность, устойчивость к проявлениям многолучевого затухания.

Сравнение технологий локального позиционирования

Технология RealTrac Wi-Fi UWB ZigBee UHF
Точность локации (indoor), м 0.1 До помещения (3-5 метров) 0,1   до помещения
Точность локации (outdoor), м ~ 1
3-5 (возможности применения очень ограничены) ~ 1 1-3 до помещения/зоны
3Dлокация с точностью до 1 метра с точностью до этажа н.д. н.д. нет
Требуется синхронизация анкерных точек - +/- - - +/-
Требуется составление карты распределения уровней сигнала - + - - -
Требуются ли дополнительные лицензии на стороннее ПО (ОС, СУБД и т.п.) +/-
 +/-  +/-  +/-  +/-
Последующее обслуживание RTLS минимальное постоянное обслуживание минимальное
минимальное минимальное
Энергопотребление мобильных устройств очень низкое
высокое очень низкое среднее высокое
Первоначальная настройка мобильного оборудования для работы в системе не требуется требуется не требуется
не требуется не требуется
Требуется проводное соединения с каждой анкерной точкой нет желательно нет нет да
Плотность расстановки анкерных точек низкая высокая низкая средняя низкая
Передача телеметрии со внешних датчиков + + + + ограничено
Поддержка моделей движения объектов и их анализ (нестандартное поведение, падение, потеря сознания) + - + - -
motion detector + + + возможно возможно
Скорость передачи данных очень высокая
высокая очень высокая средняя низкая
Передача голоса возможно возможно невозможно невозможно невозможно
Передача текстовой информации возможно возможно возможно возможно невозможно
Возможность восстановления траектории (для уточнения локации или при отсутствии видимости анкерных точек) возможно невозможно невозможно невозможно невозможно
Обновление встроенного ПО по беспроводному каналу возможно возможно возможно возможно, но с ограничениями (из-за низкой скорости передачи данных) невозможно
Ограничения по количесту стационарных устройств нет точность сильно зависит от количества используемых точек доступа нет
Скорость передачи данных падает при увеличении стационарных устройств, поэтому сеть приходиться разделять на сегменты  
Общие ограничения универсальное решение очень низкая эффективность при наличии мелаллоконструкций и движущихся объектов универсальное решение
Низкая скорость передачи данных и ее зависимость от количества стационарных устройств сильно сужают спектр применения системы очень низкая точность и высокое энергопотребление

real-trac.com

Виды позиционирования объектов. Для чего применима каждая из технологий определения местоположения

18.10.2018

Добрый день. Сегодня мы обсудим с вами виды и способы позиционирования объектов с использованием радиотехнологий.

Постараюсь ответить на следующие вопросы:

  • Какие виды позиционирования бывают?

  • Чем отличается Bluetooth от UWB?

  • Какие преимущества у гибридного подхода к позиционированию?

Виды позиционирования объектов

Различные системы позиционирования сегодня используются во всех сферах экономики. С их помощью - за счет определения местоположение и отслеживания перемещения объектов - компаниям удается контролировать работу людей и техники, обеспечивать безопасность производственных процессов и повышать эффективность бизнеса. Применение того или иного вида позиционирования зависит от специфики деятельности и задач конкретной организации. В целом технологии позиционирования можно разделить на 3 больших типа:

  1. Глобальное позиционирование

  2. Локальное позиционирование

  3. Гибридное позиционирование

Разберём подробнее, чем отличаются существующие технологии и в каких случаях на них можно полагаться.

Глобальное позиционирование

В основе систем глобального позиционирования (GNSS) лежит использование спутниковых технологий. Определение координат, направления движения и скорости происходит с помощью GPS, ГЛОНАСС, либо спутников других навигационных систем (Galileo, Beidou). Точность определения местоположения объектов варьируется от 2 до 6 метров. Если в системе позиционирования используются сигналы нескольких орбитальных группировок, то погрешность не превышает 2-3 метров. В будущем, по мере развития технологий, точность планируется довести до нескольких десятков сантиметров.

Внедрение систем спутникового контроля не требуют больших усилий и затрат, так как для их функционирования достаточно оснастить объекты устройствами слежения и внедрить в компании диспетчерское ПО. Однако, при всех достоинствах, глобальное позиционирование будет эффективным только на открытой местности, то есть при уверенном приеме спутникового сигнала. Поэтому сфера применения глобальных систем ограничена – это исключительно транспорт и в некоторых случаях мобильные сотрудники. Для любой компании, в которой есть свой или наемный автопарк, спутниковый контроль абсолютно необходим. Но когда речь идет о помещениях, производствах или же подземной добыче ископаемых, спутниковые технологии помочь не смогут из-за ограничений технологии и переотражения сигнала в помещениях, даже с большими окнами.

Локальное позиционирование

Как и следует из названия, системы локального позиционирования (RTLS) разработаны для контроля за сотрудниками, транспортом, оборудованием и в целом за всей ситуации в строго заданных границах. Это могут быть офисные и производственные помещения, склады и логистические комплексы, медицинские организации, подземные сооружения, шахты, и т.п. В данном случае используются беспроводные и радиочастотные технологии (напр.: Wi-Fi, Bluetooth, RFID, ZigBee, nanoLOC, UWB), а также инфракрасные, ультразвуковые, оптические, инерциальные и ряд других. В зависимости от применяемых технологий, локальное позиционирование подразделяется на зональное (до 20 метров) и точное (от 0,1 до 3 метров).

Это вид позиционирования гораздо сложнее и требует больших вложений по сравнению с глобальным позиционированием. В первую очередь из-за того, что для функционирования систем локального позиционирования требуется развернуть необходимую инфраструктуру: проводные сети, теги, точки доступа, антенны и т.д. Если система, которая внедряется в компании - высокопрофессиональная, то за счет качественного контроля бизнес-процессов затраты на её установку так или иначе окупятся в течении 1-2 лет. Но важно понимать, что позиционирование будет осуществляться только в пределах организованной инфраструктуры. То есть если человек выход из зоны действия точек доступа системы локального позиционирования мы сможем узнать только зону или точку выхода. Поэтому в компаниях, где объекты требуется также контролировать за пределами оборудованной закрытой площади, локального позиционирования будет недостаточно.

Гибридное позиционирование

Данный вид позиционирования как раз-таки помогает контролировать объекты как внутри закрытых пространств, так и за их переделами на открытой местности в рамках одной системы мониторинга персонала или техники. Это происходит благодаря тому, что гибридное позиционирование объединяет в себе технологии глобального и локального позиционирования. Так, например, в одном устройстве может быть объединена технологии GNSS и BLE. И если в составе системы позиционирования есть оборудование, которое может вовремя переключаться на разные режимы определения координат объекта, то это будет лучший вариант для компании, заинтересованной в комплексном контроле, как внутри помещений, так и на открытой территории.

Для наглядности привожу сравнительную таблицу возможностей этого и двух других видов позиционирования:

Локальное позиционирование

Глобальное позиционирование

Гибридное позиционирование

Точность:

Зональное – до 20 м*
Wi-Fi, Bluetooth, RFID, ZigBee

Точное - от 0,1 до 3 м*

nanoLOC, UWB

Точность:

GPS / ГЛОНАСС – от 2 до 6 м

Точность: от 0,1 до 20 м

Преимущества

Позволяет определять местоположение объекта внутри помещений, под землей и в зонах, где невозможно использование систем глобального позиционирования.

Преимущества

Определяет местоположение объекта на поверхности земли без необходимости создания дополнительной инфраструктуры.

Преимущества

В одном устройстве сочетаются две технологии позиционирования, благодаря чему устройство позиционирует объект в любых условиях, независимо от местоположения*.

* - ограничено зоной покрытия системы локального позиционирования.

Показательным примером возможностей гибридных технологий является наш продукт «RealTrac Позиционирование». Для контроля за объектами в нём используется запатентованная технология локального позиционирования RealTrac в основе которой лежат технологии BLE и UWB и технология глобального позиционирования с помощью навигационных спутниковых систем (GNSS).

В реальных условиях обеспечить повсеместный охват и бесперебойный контроль позволяет персональный гибридный трекер GPS/ГЛОНАСС/РТЛС, который носит с собой сотрудник. Например, если сотрудник компании работает на территории и потом заходит в здание, то трекер передаст информацию о факте входа в здание и местонахождении с точностью до комнаты. А в условиях полного отсутствия спутникового или радиосигнала, информация сохранится в черном ящике и будет передана на сервер при восстановлении связи.

Да на рынке есть инерциальные и ультразвуковые системы позиционирования, но их использование узкоспециализировано и не подходит для массового применения в качестве основной технологии позиционирования персонала.


real-trac.com

RFID центр - Cистема локального позиционирования RealTrac

В настоящее время существует немало средств, позволяющих решать задачу определения местоположения в пространстве того или иного физического объекта.

Основные различия существующих сегодня систем заключаются:

  • в масштабах территорий, на которых возможна их работа;
  • в точности, с которой происходит определение местоположения;
  • в необходимых для обеспечения работы системы ресурсах.

Мы ежедневно сталкиваемся с глобальными навигационными системами, такими, как GPS или GLONASS. Работа этих систем обеспечивается специальными спутниками, выведенными на геостационарную орбиту, и привязанными к определенной точке в глобальной системе координат. Мобильные устройства, например, Ваш навигатор, получают сигнал спутника и определяют свое местоположение в привязке к географическим координатам на основе загруженных в устройство карт местности. Точность работы глобальных навигационных систем достаточна в масштабах города или страны, хотя погрешность может достигать 10-15 метров.

С другой стороны, с помощью глобальных систем практически невозможно определить точное местоположение внутри помещения, железобетонного здания, в подвале или в тоннеле, на точность сигнала могут влиять массивная облачность, магнитные бури и прочие подобные факторы.

Этих недостатков лишена система локального позиционирования RealTrac, ее преимущества становятся очевидными в случае необходимости построения систем локации и связи в границах определенных территорий и помещений.

Система RealTrac, разработанная и представляемая на рынке компанией RTL-Service, способна решать задачи определения местоположения людей, техники, других физических объектов не в масштабах страны, а в пределах вполне конкретной территории или внутри здания с высокой точностью!

Система локального позиционирования RealTrac - это комплекс, состоящий из стационарных и мобильных устройств, управляющего сервера и специального программного обеспечения. Система работает независимо, за счет собственных аппаратных средств. Передача данных происходит по цифровому помехозащищенному радиоканалу. Роль спутников выполняют точки доступа системы, установленные таким образом, чтобы обеспечить сплошное покрытие контролируемой зоны, за счет чего на работу системы не влияют погодные факторы и особенности топологии местности.

Благодаря этому реализуется возможность определения местоположения, передачи данных и, что важно, голосовой связи, причем даже в закрытых, железобетонных помещениях, тоннелях, подвалах, - там, где нет сигнала сотовой связи и существуют ограничения для прямого беспрепятственного распространения радиосигнала! 

Определение местоположения происходит в режиме реального времени и с точностью до 1 метра. При этом существует возможность статистической обработки данных и визуализации перемещений того или иного объекта в границах территории или помещения за любой промежуток времени.

По периметру контролируемого помещения или территории расставляются специализированные точки доступа RealTrac, которые позволяют измерять расстояния от себя до мобильного оборудования. Для определения местоположения мобильное устройство должно находиться в видимости хотя бы трех точек доступа. 
Таким образом, система автоматически контролирует местоположение радиоузла, собирает с него данные и корректирует режимы выхода в эфир. При нажатии пользователем кнопки голосового вызова происходит установление звукового сеанса связи с другими абонентами в системе. Все разговоры могут быть записаны на сервере.

Таким образом, система локального позиционирования RealTrac предназначена для:

  • Определения местоположения людей и объектов на заданной территории (помещении, здании и т.п.) в режиме реального времени;
  • Учета, контроля и мониторинга траекторий перемещений людей и объектов на заданной территории ( помещении, здании и т.п.) в режиме реального времени;
  • Учета, контроля и мониторинга функционального состояния людей;
  • Обеспечения голосовой связи по цифровому защищенному каналу. 

Сетевая инфраструктура и устройства RealTrac

Зона покрытия радио доступом формируется с помощью точек доступа RealTrac (шлюзов, обозначенных на рисунке как RealTrac gateway, и ретрансляторов – RealTrac Anchor). Точки доступа связаны с сервером посредством кабельной сети и могут быть разнесены далеко друг от друга благодаря использованию Internet. Схема подключения устройства технологии RealTrac представлена на рисунке ниже.

Мобильные радиоузлы периодически выходят в эфир и отправляют пакеты данных, содержащие информацию о самостоятельно измеренных расстояниях до соседних точек доступа. 

Сервер по необходимости может выдать несколько последовательных команд точкам провести дополнительные измерения до мобильных узлов. 

Аппаратное обеспечение (шлюзы и ретрансляторы) встраивается в сетевую инфраструктуру любого объекта, практически не нарушая ее. 

В системе не предусмотрено ограничений на максимальное количество активных радиоустройств. Вернее, их количество зависит от частоты расчета локаций и объема трафика от них.

Внешний вид интерком-рации Sentry, дуплексного интеркома Rio, точек доступа в комнатном (indoor) и промышленном (outdoor) исполнениях, анализатора и носимой метки показан на рисунках ниже.

   

   

Основные функции точки доступа – это измерение расстояний от себя до мобильных устройств, входящих в систему RealTrac и передача данных на сервер локации. В качестве данных могут передаваться результаты измерения расстояний, различная системная информация, голосовые сообщения, показания датчиков мобильных устройств и т.д.

Точка доступа в комнатном и промышленном исполнениях может работать как в режиме шлюза между проводным и беспроводным сегментами сети, так и в режиме ретранслятора.

Мобильные узлы RealTrac оснащены следующими датчиками:

  • датчик давления;
  • датчик температуры;
  • измеритель уровня входного радио сигнала;
  • трехосевой акселерометр;
  • трехосевой гироскоп;
  • трехосевой магнитометр;
  • датчик RFID.

Стационарные узлы RealTrac (шлюзы и ретрансляторы) оснащены следующими датчиками:

  • датчик давления;
  • датчик температуры;
  • измеритель уровня входного радиосигнала.

Данные и звуковой поток от мобильных узлов доставляются в ядро системы – сервер коммутации, сбора, обработки и хранения данных.

Программное обеспечение и интерфейс

Клиентское программное обеспечение и сервер RealTrac поддерживают передачу данных о местоположении как в локальных координатах, так и глобальных. Поддерживаются несколько распространенных проекций земли, в том числе проекция Меркатор WGS 84. По запросу, может быть реализована поддержка других проекций.

Информация о местонахождении объектов может отображаться на плане помещения (поддерживается отображение многоэтажных зданий), на глобальных электронных картах в браузере (например, Яндекс.Карты или Карты Гугл), в приложении Google Earth, или любой другой ГИС системе (примеры программных оболочек приведены на рисунках ниже). Поддержка иных систем отображения возможна по запросу.

 

 Отображение локаций на карте Google.

 История перемещения объекта по зданию.

Отображение локации в приложении Google Earth.

Возможности системы локального позиционирования RealTrac

Таким образом, система RealTrac позволяет определять местоположение людей и объектов в реальном времени, контролировать и анализировать их перемещение внутри зданий и на открытой местности в течение любого промежутка времени, осуществлять голосовую связь и передачу данных.

В отличие от глобальных систем позиционирования, построенных на базе GPS и ГЛОНАСС, система локального позиционирования RealTrac с успехом работает внутри помещений и обеспечивает в привязке к плану здания точность локации до 1 метра.

Встроенные в мобильные устройства датчики, такие, как гироскоп, акселерометр, датчик давления, позволяют значительно расширить уровень контроля за перемещением мобильного объекта (к примеру, не только в горизонтальной плоскости, а и перемещения по высоте), а так же контролировать функциональное состояние – наличие и характер движения, покой, падение и т.д.

Важной отличительной особенностью системы локального позиционирования RealTrac является то, что она позволяет не только осуществлять локацию мобильных объектов, но так же обеспечивать передачу данных и голосую связь с людьми по цифровому помехозащищенному каналу. Причем это возможно даже там, где обычные системы мобильной и радиосвязи не работают – внутри бункеров, тоннелей, шахт и т.п.

Система RealTrac интегрируется с системами видеонаблюдения, сигнализации, контроля, и значительно увеличивает эффективность их использования.

Система RealTrac имеет возможность интеграции с системами стационарной телефонной связи.

Программное обеспечение системы локального позиционирования RealTrac дает возможность формировать любую статистику и отчетность о перемещениях мобильных объектов внутри контролируемого здания или территории за любой промежуток времени, включая статистику о времени нахождения в покое / без движения в каждой точке траектории.

rfidcenter.ru

Система локального позиционирования объектов

Изобретение относится к области обработки данных и может быть использовано для создания систем локального позиционирования объектов, в частности для определения местонахождения оборудования и людей в помещениях и на прилегающих площадках. Достигаемый технический результат - повышение точности позиционирования системы. Указанный результат достигается за счет того, что система локального позиционирования объектов содержит идентификаторы и устройство контроля, при этом в устройство контроля входит блок контроля, приемо-передающие устройства, расположенные на известном расстоянии друг от друга, вычислительное устройство. Идентификаторы установлены на объектах и соединены по радиоканалу приема и ультразвуковому каналу передачи с приемо-передающими устройствами, которые по шине управления и шине данных соединены с вычислительным устройством. Местоположение объектов определяется по времени задержки распространения ультразвукового сигнала относительно радиосигнала. 1 ил.

 

Изобретение относится к области обработки данных и может быть использовано для создания систем локального позиционирования объектов, в частности для определения местонахождения оборудования и людей в помещениях и на прилегающих площадках, наблюдения за их перемещением.

Известно, что вблизи и внутри зданий затруднительно применение спутниковых навигационных систем в качестве мобильных устройств позиционирования. Это связано с затуханием и отражением спутникового сигнала при прохождении через металлосодержащие конструкции. Существуют локальные системы позиционирования, основанные на сигналах мобильных сетей связи, точность позиционирования которых во многом зависит от плотности распределения сотовых станций. Работа систем локального позиционирования, основанных на беспроводных Интернет-сетях, таких как Wi-Fi, зависит от плотности распределения точек доступа.

Известна интеллектуальная система безопасности и мониторинга объектов угледобывающих предприятий, содержащая блок информационных и исполнительных элементов, контроллер, модуль цифрового видеонаблюдения, устройство контроля и управления, группу радиочастотных идентификаторов и группу радиочастотных считывателей [RU 98836 U1, G08B 19/00, G08B 21/22, G08B 23/00, 27.10.2010].

Недостатком данной системы является относительно низкая точность позиционирования объектов, поскольку для этого используется информация только о положении самих радиочастотных считывателей, которые получили сигнал от радиочастотных идентификаторов. Следовательно, точность позиционирования определяется суммарной областью чувствительности всех радиочастотных считывателей, которые получили сигнал от соответствующих радиочастотных идентификаторов.

Также известна локальная система позиционирования и управления перемещением объектов, содержащая вычислители положения, ультразвуковые приемники, не менее трех ультразвуковых излучателей и не менее одного ультразвукового приемника корректирующего канала [RU 2011146813 A, G01S 5/18, 27.05.2013].

Установка вычислителей положения на объектах неизбежно ведет к необходимости передачи данных от отдельных вычислителей в единый вычислитель положения всех объектов для создания общей картины событий. Это приводит к усложнению и утяжелению конструкции и, как следствие, возрастанию энергопотребления на объектах, связанного с вычислениями координат и передачей данных.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является система локального позиционирования персонала на крупных техногенных объектах. Система содержит устройство контроля, группу радиомаяков-идентификаторов, по крайней мере три измерительных приемо-передающих устройства, соединенных по радиоканалу приема с группой радиомаяков-идентификаторов, а по каналу передачи - с устройством контроля, измерительные приемо-передающие устройства измеряют расстояние до соответствующих радиомаяков-идентификаторов по уровню принимаемого от них сигнала, устройство контроля определяет местоположение персонала на объекте, причем по крайней мере три измерительных приемо-передающих устройства разнесены по площади объекта, а радиомаяки-идентификаторы установлены на персонале [RU 108184 U1, G08B 19/00, G06K 7/10, 10.09.2011].

Точность такой системы локального позиционирования весьма низкая. Дело в том, что сила сигнала радиопередатчика падает нелинейно при увеличении расстояния. На малых расстояниях разность в силе сигнала велика, но с увеличением расстояния разность в силе сигнала снижается и становится сравнимой с ошибкой измерений. Таким образом, для систем, построенных на измерении силы сигнала, требуется высокая плотность расстановки оборудования. При этом для определения координат необходимы хотя бы три точки приема сигнала, значительно разнесенные в контролируемом пространстве.

Требуемый технический результат заключается в повышении точности позиционирования системы.

Задача, решаемая разработчиками для достижения требуемого технического результата, - переход от определения расстояния до объекта по уровню принимаемого радиосигнала к определению расстояния по задержке распространения ультразвукового сигнала относительно радиосигнала. Использование ультразвукового сигнала, имеющего меньшую скорость распространения в среде по сравнению с радиосигналом, позволяет более точно определить расстояние, пройденное сигналом за промежуток времени. Радиосигнал в этом случае можно использовать для задания момента формирования ультразвукового сигнала. Учитывая, что ультразвуковой сигнал плохо проходит через заграждения, между ультразвуковым передатчиком и ультразвуковым приемником не должно быть препятствий для прохождения ультразвуковой волны (идентификаторы должны находиться в прямой видимости от приемопередатчиков). Учитывая затухание ультразвукового сигнала при распространении, то есть то, что уровень принятого сигнала будет зависеть от пройденного им пути, приемо-передающие устройства должны адаптироваться к условиям приема. Упростить им эту задачу можно, сконцентрировав приемопередатчики в одном месте на известном расстоянии друг от друга, например в устройстве контроля, что обеспечит практически одинаковый уровень принимаемых сигналов. Использование ультразвукового сигнала позволит с высокой точностью без использования сложных устройств определить местоположение объекта в пространстве по данным о расстоянии от объекта до нескольких точек, расположенных на сравнительно малом и известном расстоянии друг от друга.

Известно, что расстояние до объекта S пропорционально скорости распространения ультразвукового сигнала V и времени задержки распространения ультразвукового сигнала относительно радиосигнала Δt:

S≈V⋅Δt.

Технический результат достигается за счет того, что система локального позиционирования объектов, содержащая идентификаторы, установленные на объектах, приемо-передающие устройства и устройство контроля, причем идентификаторы соединены по радиоканалу приема и по ультразвуковому каналу передачи с приемо-передающими устройствами, которые по шине управления и шине данных соединены с входящим в устройство контроля вычислительным устройством и также входят в устройство контроля, располагаясь в нем на известных расстояниях друг от друга, при этом устройство контроля находится в прямой видимости от объектов и находящееся в нем вычислительное устройство определяет местоположение объектов по времени задержки распространения ультразвукового сигнала относительно радиосигнала, идентификаторы активируются персональными кодовыми радиосигналами, а блок контроля, входящий в устройство контроля, проверяет правильность функционирования всей системы в целом.

На чертеже представлена функциональная схема системы локального позиционирования объектов.

Система локального позиционирования объектов содержит идентификаторы - 1 (1-1 - 1-n) и устройство контроля - 2, содержащее вычислительное устройство - 3 и блок контроля - 4. Идентификаторы - 1 (1-1 - 1-n) установлены на объектах и соединены по радиоканалу приема - 5 и по ультразвуковым каналам передачи - 6 с приемопередающими устройствами - 7 (7-1 - 7-m), которые по шине управления - 8 и шине данных - 9 соединены с входящим в устройство контроля - 2 вычислительным устройством - 3 и также входят в устройство контроля - 2, располагаясь в нем на известных расстояниях друг от друга. Устройство контроля - 2 находится в прямой видимости от объектов (идентификаторов). Вычислительное устройство - 3 определяет местоположение объекта по времени задержки распространения ультразвукового сигнала относительно радиосигнала. При этом идентификаторы - 1 (1-1 - 1-n) активируются персональными кодовыми радиосигналами. В устройство контроля - 2 входят приемо-передающие устройства - 7 (7-1 - 7-m).

Система локального позиционирования объектов работает следующим образом.

Определение местоположения объекта сводится к определению расстояния до известных точек. Для этого контрольное устройство 2 формирует на приемо-передающих устройствах 7 радиосигнал по радиоканалу 5, предназначенный для идентификатора 1-1, который регистрирует этот сигнал и формирует сигнал по ультразвуковому каналу передачи 6. Ультразвуковой сигнал достигает приемо-передающих устройств 7 (7-1 - 7-m), которые по шине управления 8 и шине данных 9 соединены с вычислительным устройством 3, с разной задержкой, так как приемо-передающие устройства 7 (7-1 - 3-m) установлены в устройстве контроля 2 на известном расстоянии друг от друга. По этим задержкам относительно радиосигнала и определяется местоположение объекта с установленным идентификатором

Далее, входящее в контрольное устройство 2 вычислительное устройство 3 формирует на приемо-передающих устройствах 7 сигнал по радиоканалу 5, предназначенный для идентификатора 1-2, который регистрирует этот сигнал и формирует сигнал по ультразвуковому каналу 6. Ультразвуковой сигнал достигает приемо-передающих устройств 7 (7-1 - 7-m), которые регистрируют его, и вычислительное устройство 3 определяет местоположение объекта с установленным идентификатором 1-2.

И так далее по очереди. После того как местоположение объекта с установленным идентификатором 1-n определено, вычислительное устройство 3 устройства контроля 2 возвращается к формированию радиосигнала для идентификатора 1-1. Блок контроля 4 устройства контроля 2 проверяет правильность функционирования всей системы в целом.

Ультразвуковой сигнал имеет меньшую относительно радиосигнала скорость распространения, что позволяет более точно определить расстояния до объектов, так как расстояния определяются по времени распространения, а оно значительно увеличивается по сравнению с радиосигналом. Равному промежутку времени соответствует меньшее расстояние, следовательно, равная ошибка в определении интервалов времени имеет меньшее влияние на вычисления расстояний.

Таким образом, благодаря решению поставленной задачи по переходу на определение расстояния до объекта по задержке распространения ультразвукового сигнала относительно радиосигнала достигнут требуемый технический результат. Точность системы локального позиционирования объектов значительно повысилась.

Система локального позиционирования объектов, содержащая идентификаторы, установленные на объектах, приемо-передающие устройства и устройство контроля, отличающаяся тем, что идентификаторы соединены по радиоканалу приема и по ультразвуковому каналу передачи с приемо-передающими устройствами, которые по шине управления и шине данных соединены с входящим в устройство контроля вычислительным устройством и также входят в устройство контроля, располагаясь в нем на известных расстояниях друг от друга, при этом устройство контроля находится в прямой видимости от объектов и находящееся в нем вычислительное устройство определяет местоположение объектов по времени задержки распространения ультразвукового сигнала относительно радиосигнала, идентификаторы активируются персональными кодовыми радиосигналами, а блок контроля, входящий в устройство контроля, проверяет правильность функционирования всей системы в целом.

findpatent.ru

Система локального позиционирования объектов нового поколения RealTrac 3.0

ГК «РТЛ-Сервис» представляет новую версию системы локального позиционирования RealTrac 3.0. Система RealTrac 3.0 – это модульная система определения местоположения персонала, транспорта и оборудования в закрытых помещениях, под землей и на открытых территориях, где невозможно использование традиционных систем глобального позиционирования.

«Новая модульная система локального позиционирования в реальном времени RealTrac 3.0 – это новое слово и то, на что будут равняться в ближайшие годы наши конкуренты как на Российском, так и на международных рынках.» - Тимур Полторыхин, Операционный директор, ГК «РТЛ Сервис».

 

Использование новой элементной базы

Переход на новую элементную базу и ее унификация при производстве позволили снизить стоимость оборудования системы RealTrac 3.0 в 4 раза. Это сделало RealTrac 3.0 одной из самых доступных по цене систем локального позиционирования и передачи данных в мире.

Использование запатентованных алгоритмов и новых технологий

Использование собственных запатентованных алгоритмов позиционирования и передачи данных и передовых технологий позволило добиться значительного повышения точности определения местоположения до десятков сантиметров. Еще одним плюсом новой системы RealTrac 3.0 стало повышение стабильности работы локального позиционирования в сложных условиях. В первую очередь стабильности приема и передачи сигнала удалось добиться в шахтах, промышленных и складских комплексах, где наблюдается высокий коэффициент отражения сигнала и множество помех для уверенного позиционирования и передачи данных.

Принцип модульного построения системы

При разработке новой версии системы локального позиционирования повсеместно применялся принцип модульного построения системы. Ключевым преимуществом данного подхода стало то, что клиент может получить только необходимые для решения конкретных задач возможности системы RealTrac 3.0. А при необходимости расширить функциональность за счет дополнительных модулей. Так переход от зонального к точному позиционированию осуществляется с помощью установки платы расширения. Дополнительно удалось снизить зависимость отдельных компонентов системы друг от друга, что повысило стабильность работы и упростило разработку и поддержку компонентов системы.

«Мы сделали систему модульной, и именно такой ее хотят видеть наши партнеры и клиенты. На нашем сайте, а также у аккаунт-менеджеров можно подробнее ознакомиться с решением. Но если коротко, то – не нужно больше выбирать между недорогим и легким во внедрении зональным позиционировании или же дорогим, тяжелым в монтаже и анализе точным позиционированием. Система собирается как конструктор и готова к запуску всего за 20 рабочих дней в режиме зонального позиционирования. Кроме того, это самое эффективное на рынке решение. В дальнейшем, если клиент захочет перейти от зонального к точному позиционированию, а также добавить голос и убрать провода в 70% точек (анкеров), то будет достаточно докупить платы расширения для точек, а также добавить беспроводные точки там – где действительно требуется точное позиционирование. Составив гибридную инфраструктуру с зональным и точным позиционированием. Модуль беспроводной радиосвязи вместе с более продвинутыми версиями тегов позволяет создать на базе системы позиционирования систему связи и даже передачи телеметрии от внешних устройств в нашу систему и наши отчеты, или во внешние системы благодаря одному из лучших в индустрии позиционирования API.» - Тимур Полторыхин, Операционный директор, ГК «РТЛ Сервис».

Наличие открытого API

Система RealTrac 3.0 также получила новое открытое API для разработчиков, что позволяет интегрировать систему с различными системами клиента. Это позволило реализовать интеграцию с системами СКУД, видеонаблюдения, системами бизнес аналитики и управления.

Благодаря преимуществам новой версии системы RealTrac 3.0 наши клиенты получают новое качество локального позиционирования персонала, техники и оборудования по доступной цене!

ГК «РТЛ-Сервис» - Российский разработчик технологии локального позиционирования объектов в условиях закрытых помещений, созданная на базе Петрозаводского Государственного Университета. На 2016 год Группа Компаний «РТЛ-Сервис» вышла на рынок Европы и Южной Африки и успешно реализует проекты с зарубежными партнерами. В штате компании более 50 сотрудников, среди которых кандидаты технических наук и эксперты в области разработки программного обеспечения и оборудования для определения местоположения объектов и организации радиосвязи. Наличие собственного R&D подразделения позволяет разрабатывать собственные и внедрять передовые технологии в области связи, передачи данных и определения местоположения и создавать решения под конкретные задачи клиентов и партнеров.


Данный материал является частной записью члена сообщества Club.CNews.
Редакция CNews не несет ответственности за его содержание.

club.cnews.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *