8-900-374-94-44
Источник
«С женами спорить бесполезно, с ними даже навигатор соглашается».
(Из памятки молодоженам)
Эта история началась не сегодня и не вчера. И не в России. Просто прошло время, когда ее плоды стали, как говорится, налицо.
Не так давно капитан американского судна, находящегося неподалеку от Новороссийска обнаружил, что спутниковая система глобального позиционирования GPS неверно установила его местоположение и показывает, будто судно находился у шашлычной Жорика Вартанова, что в аэропорту Геленджика. Не найдя изъянов в работе навигационного оборудования, капитан связался с соседними судами и узнал, что все они также «в гостях» у Жорика. И вот уже New Scientist написал, что «сообщения о проблемах со спутниковой навигацией на Черном море наводят на мысль, что Россия, возможно, испытывает новую систему спуфинга (маскировки путем искажения данных)». Применительно к спутниковой системе спуфинг — это фальшивый сигнал с наземной станции, имитирующий работу спутника и вводящий в заблуждение абонентский приемник. Далее было написано, что, по-видимому, «Россия экспериментирует с новой формой электронного оружия. В прошлом году GPS-спуфинг хаотически нарушал работу приемников в приложениях для смартфонов в центре Москвы. Фальшивый сигнал, который, похоже, концентрируется вокруг Кремля, «перебрасывает» всех, кто оказывается неподалеку, за 32 км в аэропорт Внуково. Вероятно, это делается в целях обороны: многие управляемые бомбы, ракеты и беспилотники НАТО руководствуются GPS-навигацией, а успешный спуфинг не даст им поразить цели». Ну а Жорик по-видимому, делает это в маркетинговых целях, расширяя виртуальную клиентскую базу.
Впрочем, если журналисты и «откопали» здесь что-то новое, то разве что «технологию концентрации сигнала вокруг Кремля». Не иначе, этому помогают рубиновые звезды на башнях. В остальном же – ничего нового…
Испытания систем, позволяющих подавить GPS-сигналы в помехах, уже проводились, и данная технология достаточно отработана для того, чтобы быть примененной на практике. В 2013 году, например, один из специалистов Техасского университета демонстрировал, как GPS-спуфинг может сбить с курса яхту с новейшим оборудованием. Ну а если вы считаете, что можете запустить нечто прямо в чье-то окно, то сегодня не стоит удивляться, если это нечто вдруг влетит прямо в то окно, из которого отдали приказ о его запуске.
Впрочем, двойное применение системы GPS было заложено еще в самом начале ее развития. Во времена войн США с Ираком официальный представитель министерства обороны США заявил, что американские военные способны подавлять сигналы GPS гражданского диапазона регионально, и от этой возможности отказываться не собираются, а подавление доступа к GPS в невоенном диапазоне в пределах «театра боевых действий» может существенно ослабить возможности вооруженных сил Ирака. Доступ гражданских пользователей во всем мире к высокоточным сигналам GPS, ранее доступным только военным и специальным правительственным службам США, открыл своим указом 1 мая 2000 года президент США Билл Клинтон. До этого момента гражданские сигналы GPS намеренно загрублялись, чтобы снизить точность определения координат (примерно в 5 раз). Гражданские сигналы системы GPS используют так называемый код C/A (coarse/acquisition). Военные используют т.н. «высокоточный» код p (precise code), который передается в более широкой полосе, чем гражданский. Это позволяет поставить гражданскому сигналу узкополосную помеху, тогда как военный будет продолжать функционировать. Постановщики помех могут быть размещены на возвышенных участках местности, на высоких антеннах или на борту специализированных самолетов.
Говорят, что локальное загрубление сигналов GPS уже имело место в ходе боевых действий в Афганистане, чтобы вооруженные приемниками GPS силы Талибана подольше блуждали по горам. А во время иракских событий целая флотилия рыбаков не один день блуждала по Индийскому океану в поисках дороги к дому, удивляясь на свои GPS-приемники. Южнокорейские рыболовные суда в последнее время все чаще раньше времени возвращаются в порт, когда у них пропадает GPS-сигнал. Ответственность возлагают на Северную Корею, которая, предположительно, глушит сигнал, но этого не признает. Сообщалось также, что в 2014 и 2015 годах аналогичная проблема прервала операции Береговой охраны США в двух портах, но компетентные лица не уточняли, в каких именно.
Как бы то ни было, вот вам и еще один вид электронного оружия, о котором давно знают военные, а теперь наслышаны и журналисты. А иногда в роли «оружия» выступает и сам абонентский приемник. Впрочем, сама система или помехи не всегда виноваты. – Однажды молодая девушка из канадской провинции Онтарио едва не погибла, доверившись указаниям GPS-навигатора, который ночью в дождь направил автомобиль к нужному пункту прямо через озеро. К счастью, погрузившись в озеро, девушка успела опустить стекло и выбраться наружу.
Источник
Делать нечего, как GPS, так и другие глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS или ГНСС), вынуждены были сменить концепцию развития и подстраховываться системами, построенными на немного других принципах. И вся эта сегодняшняя доступность, высокая точность и низкая стоимость услуг ГНСС для потребителей имеют «обратную сторону медали» в лице уязвимости к помехам. Для маломощных сигналов ГНСС (в частности, GPS передает сигнал со спутников, находящихся на расстоянии 20 тыс. км от поверхности Земли и, разумеется, имеющих ограничения по энергетике) возрастает опасность внешних атак с подменой сигнала и наведением преднамеренных помех, а также снижения производительности в некоторых операционных средах.
Все это подвело тех, кто принимает решения, а также представителей пользовательских сообществ к необходимости пересмотреть свои ожидания по части GPS сотоварищи в сторону поиска альтернативных PNT-ресурсов (APNT — Alternative Positioning, Navigation, and Timing). Как видно из названия, там еще присутствует точное время, которое сегодня также часто берется от ГНСС. А если в двух словах, то из-за угрозы кибератак судоходная отрасль отказываются от GPS в пользу технологий Второй мировой войны. А ведь 90% мировой торговли осуществляется по морю, и в отличие от воздушного транспорта, корабли не имеют дублирующей навигационной системы. К тому же на оживлённых морских трассах велик риск посадки на мель или столкновения с другими судами, что, собственно, мы могли наблюдать в последнее время на примере серии инцидентов с кораблями 7-го флота США.
Кстати, в США еще в 2004 году директивой Президента было утверждено создание резервной системы для GPS, чтобы обеспечить бесперебойное предоставление PNT-услуг. Это модернизированная система, основанная на импульсно-фазовой навигационной системе Loran (Long Range Navigation), которая была разработана в США в годы Второй мировой войны. Улучшенная система e Loran (enhanced Loran) будет дополнена цифровой обработкой сигнала. Не так давно Палата представителей Конгресса США одобрила законопроект, который предусматривает создание e Loran в США.
Источник
Первоначально система Loran предназначалась для навигационного обеспечения ударных сил авиации и военно-морского флота при решении ими боевых задач. Высокие тактико-технические характеристики этой системы предопределили ее массовое применение гражданскими потребителями большинства стран мира для решения хозяйственно-экономических задач. В отличие от систем ГНСС система Loran транслирует сигнал с наземных мачт, где потенциально энергетика не ограничена.
Однако же и Loran – не первое в мире радиосредство позиционирования и навигации.
На заре авиации не было радаров, поэтому свое местоположение экипаж воздушного судна определял самостоятельно и сообщал о ней диспетчеру. Экипаж ориентировался на местности визуально по населенным пунктам, озерам, рекам, холмам и находил свое место на карте. Подобный способ требовал постоянного визуального контакта с землей, что попросту отсутствовало в плохую погоду, ограничивая возможности полетов.
Первыми навигационным средствами стали радиомаяки (NDB — Non-Directional Beacon), передающие по круговой диаграмме направленности опознавательный сигнал (это две или три буквы латинского алфавита, которые передаются азбукой Морзе) на определенной частоте. Ну а приемник на воздушном судне указывает направление на такой радиомаяк. Для определения точного местоположения необходимо не менее 2-х радиомаяков (двух азимутов от них), и самолеты стали летать от маяка к маяку. Так появились первые воздушные трассы для полетов по приборам, в том числе в облаках и ночью. Правда, точность определения координат скоро стала недостаточной. Тогда радиоинженерами был создан высокочастотный всенаправленный радиомаяк VOR (Very high frequency Omni-directional Radio range). VOR передает свой опознавательный индекс азбукой Морзе из трех латинских букв.
Необходимость знания двух азимутов для определения своего положения требовала слишком большого количества радиомаяков. Для решения этой проблемы было разработано так называемое дальномерное оборудование DME (Distance Measuring Equipment), и с помощью специального приемника на борту стало возможным узнать удаление от DME. И если устройства VOR и DME расположить в одной точке, то по азимуту и удалению от системы VORDME несложно вычислить свое местоположение.
Однако, чтобы расставить маяки повсюду, их нужно слишком много, а зачастую необходимо еще точнее определить свою позицию. Так появились так называемые «точки» (fixes, intersections), которые всегда имели известные азимуты от двух или более радиомаяков. То есть воздушное судно легко могло определить, что оно в данный момент находится именно над этой точкой. Теперь воздушные трассы стали проходить между радиомаяками и точками. Появление систем VORDME позволило размешать точки не только на пересечениях азимутов, но на радиалах и удалениях от объектов VORDME. Ну а все, что разработано для воздушных судов, может быть с успехом использовано и для морских.
Источник
На современных воздушных судах установлены системы спутниковой навигации, инерциальные системы исчисления и полетные компьютеры, точность которых достаточна для того, чтобы находить точки, которые не связаны ни с VORDME, ни с NDB, а просто имеют географические координаты. В итоге в современном мировом воздушном пространстве на маршруте полета длительностью несколько часов может не быть ни одного VOR или NDB маяка. И вот выясняется, что это не всегда хорошо.
Когда использование ГНСС стало обрастать рисками, тема создания чего-то альтернативного стала источником длительных обсуждений в APNT-сообществе, в котором пока еще нет общего согласия по нескольким направлениям, гарантирующим надежность, целостность/достоверность и точность (синхронизации или позиционирования). Но в целом общее направление движения уже понятно, и это модернизация системы Loran-C.
Упомянутая выше система Loran в своем развитии прошла несколько стадий развития. В частности, система Loran-C — первоначально была разработана для предоставления военным пользователям радионавигационных служб США с большей степенью покрытия и точности, чем ее предшественник (система Loran-А).
Loran-C была введена в эксплуатацию для гражданского применения в 1957 году. Система использовала радиосигналы от 24 вышек на берегу, управляемые Береговой Охраной США, для позиционирования в море и в воздухе. В дальнейшем она была выбрана для использования в качестве радионавигационной системы гражданским флотом.
Источник
Радионавигационная система (РНС) Loran-C (отечественный аналог — «Чайка») относится к разностно-дальномерным РНС с синхронизацией моментов излучения и фазы импульсных сигналов, излучаемых наземными передающими станциями. Станции располагаются цепочками по 3-5 станций, которые осуществляют передачу сигналов на одной и той же частоте с одинаковым для группы периодом повторения, некоторые станции работают одновременно в двух цепях на двух периодах повторения. Каждая цепь РНС состоит из одной ведущей и ведомых станций, работающих с одинаковым, только этой цепи присвоенным периодом повторения серий импульсов.
Этот период повторения служит отличительным признаком цепи. Сигнал станции содержит серию из 8 импульсов, следующих через 1 мс. Ведущая станция дополнительно излучает 9-й импульс. Ведомые станции излучают сигналы с различной задержкой – с определенным запаздыванием относительно сигналов ведущей. Задержка излучения служит отличительным признаком пары.
Для одновременного измерения не менее 2-х разностей расстояний система работает по принципу синхронизированного излучения сигналов (пачек импульсов) ведущей и ведомыми станциями на одной несущей частоте 100 кГц и общей для них частоте повторения. Излучение сигналов станциями производится с таким сдвигом по времени, чтобы в любой точке зоны действия системы обеспечивалось временное разделение сигналов. Для выполнения этого условия необходимо, чтобы любая из ведомых станций начинала излучение своих сигналов после прихода на эту станцию последнего импульса предыдущей (по очереди работы) ведомой станции с учетом задержки этого импульса за счет его многократного отражения от ионосферы. Ведущая станция синхронизирует своими сигналами (как по огибающей импульса, так и по высокочастотному заполнению) работу ведомых станций.
Дальность действия системы Loran-C на суше и на море 1400-1800 и 1800-2000 км соответственно. Мощность излучения передающих станций — 200…1000 кВт. Надежность — 99,7%. Скорость определения местоположения — 10-20 засечек/сек. Погрешность синхронизации станций внутри цепи – 30-50 нс. Точность местоопределения — до 10-50 м в радиусе до 150-200 км.
В целом радионавигационным полем 25 станций Loran-C США и 4 станций Канады в свое время была покрыта территория Северной Америки площадью 9 629091 кв. км.
Десятилетиями Loran-C была стандартной навигационной системой для коммерческого рыболовства, малотоннажного флота и других морских судов, а также для многих самолетов. Систему использовало от 1,2 до 1,5 млн. пользователей. Рабочие зоны цепей Loran-C также расширялись, перекрывая территории США и Канады, почти все побережье Североамериканского континента, Северную Атлантику, Скандинавию и Западную Европу, Северное и Норвежское моря, Атлантическое побережье Франции и Восточную Атлантику, Средиземное море, центральный и северо-западный районы Тихого океана, весь Аравийский полуостров, районы Ближнего и Дальнего Востока, Красного моря, Персидского залива, залив Аден, часть побережья Индии. Общая площадь рабочих зон цепей Loran-C превышала 95 млн.кв. В настоящее на территории Северной Европы зона покрытия системы Loran-С составляет 100 морских миль от передающих станций.
Введение в эксплуатацию и быстрое развитие ГНСС GPS логично привело к постепенному отказу моряков и летчиков от услуг Loran-C. К тому же технологии GPS быстро развивались, становясь дешевле и доступнее, а система Loran-C морально старела. В результате длившихся несколько лет дискуссий, исходя из интересов национальной безопасности США, было принято решение о необходимости модернизации системы Loran-C и ее замене на улучшенную цифровую еLoran, которая будет дополнять GPS в случаях ее отключения или нарушения функционирования. По словам разработчиков, сигнал в eLoran будет в 1,3 млн раз мощнее GPS-сигнала, и его, разумеется, тоже можно заглушить, но для этого соответственно нужна очень большая мощность передатчика вкупе с большой антенной и пр., что проще отследить. Кроме поддержки резервной рабочей зоны, интенсивности сигнала и проникающей способности система eLoran может обеспечить работу служб оперативного реагирования и прочих операторов в условиях, не поддерживаемых в GPS. В системе предполагалось использовать модернизированные передающие станции и сеть связи. На разработку системы было потрачено 160 млн. долларов США, однако в октябре 2009 года Береговая охрана объявила, что система Loran-C не требуется для морской навигации, что оставляло дальнейшее существование Loran и eLoran в США на усмотрение Министерства национальной безопасности США. В 2009 года Президент США подписал законопроект, который фактически заморозил программу создания резервной системы eLoran с консервацией системы Loran-C, а Береговая охрана США прекратила передачу всех сигналов Loran-C 8 февраля 2010 года, а пользователям рекомендовано использовать систему GPS. Однако в апреле 2014 г. Палата представителей Конгресса США одобрила закон, запрещающий Береговой охране США демонтаж ранее законсервированного оборудования наземных станций Loran-C.
А 26 марта 2015 г. на рассмотрение Конгресса США был внесен проект закона «Акт по обеспечению помехозащищенности и безопасности работы Национальной системы позиционирования, навигации и времени в 2015 г.» (National Positioning, Navigation and Timing Resilience and Security Act of 2015). В нем предлагалось потребовать от Министра обороны США совместно с Комендантом Береговой охраны и Министром транспорта принять окончательное решение по развертыванию системы навигации и позиционирования наземного базирования, которая должна использовать все возможности существующей инфраструктуры Loran и выступит в качестве надежного резерва для GPS и будет использоваться как в военных, так и в гражданских целях. Эта система, как отмечается в законопроекте, должна использовать все возможности существующей инфраструктуры Loran.
Резервная система будет базироваться на сигналах 19 мачт eLoran, расположенных на территории США с радиусом действия около 1000 миль каждая. Финансирование резервной системы по сравнению с текущими затратами на поддержание GPS будет в несколько раз ниже (несколько центов в долларе затрат на GPS).
Источник
Навигационный и связной сигнал eLoran обладает чертами, которые дополняют GPS, затрудняя его нарушение; и кроме того он мог бы стать важной составляющей для обеспечения безопасности полетов беспилотных средств в воздушном пространстве.
Федеральный радионавигационный план США предписывает не быть зависимыми от единой системы в местоопределении, навигации и службе времени в качестве цели национальной политики. План специально указывает на тестирование eLoran как важного шага к достижению этой цели.
Развертывание системы, альтернативной GPS, происходит и в других странах. По данным представителя Министерства океанов и рыболовства Южной Кореи, уже к 2019 году планируется оборудовать три площадки для испытания eLoran, а потом пойти дальше. Южнокорейское правительство надеется на дальнейшее расширение зоны покрытия eLoran на территории всей Северо-восточной Азии, для чего будет сотрудничать с Россией и Китаем. Правда, не обошлось без проблем. Власти уже столкнулись с сопротивлением жителей острова, на котором планируется развернуть антенны. Собственно, для них потребовалась территория площадью более 132 кв. м с высотой мачт более 120 м, и это не всем нравится.
Генеральная администрация маяков Великобритании и Ирландии (GLA) опубликовала стратегический документ «2020 – The Vision» (Перспективы до 2020 года), в котором делается вывод о том, что система Loran-С должна быть модернизирована для ее использования в качестве резервной системы морской навигации для GNSS. Королевский институт навигации высказал убеждение, что европейская Loran-С должна поддерживаться и модернизироваться с целью превращения ее в систему еLoran.
Наиболее активно используют систему Великобритания и Ирландия, успешно внедряющие в эксплуатацию «модернизированную» eLoran. Тесты показали, что по координатно-временным характеристикам eLoran не уступает GPS и предлагает морякам точность позиционирования менее 10 м (95%) с высоким уровнем целостности, что удовлетворяет международным эксплуатационным требованиям для судов на подходе к порту. Вместе с тем, будущее сети Loran в Северной Европе в настоящее время остается неопределенным, поскольку если передачи французских и норвежских станций eLoran будут прекращены (есть такие планы с целью экономии средств, разумеется), все возможности для морской навигации в водах Великобритании также будут потеряны.
Китай, Корея и Япония продолжают работы по совершенствованию наземных передающих станций Loran-С. Серьезный интерес к модернизации Loran-C и дальнейшему развитию eLoran на территории своих государств высказали Саудовская Аравия и Индия. По некоторым данным, планы развития собственной помехоустойчивой наземной РНС также имеются у Ирана. Продолжается взаимодействие государств участников FERNS (Россия, Корея, Китай, Япония) по созданию объединенных радионавигационных служб.
Однако необходимо думать и планировать на будущее, иногда далекое будущее, и добиться консенсуса относительно того, что требуется. Например, в соответствии с требованиями FAA (Федеральное Авиационное Агентство США), APNT в настоящее время должна обеспечить точность определения местоположения около одной морской мили. Однако, в дальнейшем (с 2025 г.) появится необходимость улучшения точности от 0,3 до 0,5 морской мили. Специалисты полагают, что подобные вопросы возникнут и в телекоммуникационной области, где сегодня является достаточной точность временной синхронизации на уровне микросекунды, но уже завтра может понадобиться 100 нс.
Что касается абонентского оборудования, то люди уже привыкли к постоянному обновлению смартфонов, поэтому в случае необходимости новые технологии могут быть быстро применены при возникновении проблем с PNT. Ну а стимулировать развитие APNT может развитие даже таких потребительских устройств, как, например, роботы-газонокосилки, способные в случае помех для сигнала GPS обкорнать цветочную клумбу вашей супруги.
Источник
Автор публикации:
Александр ГОЛЫШКО, системный аналитик ГК «Техносерв»
По материалам: internavigation.ru, insidegnss.com, SecurityLab.ru, vestnik-glonass.ru, radioscanner.ru, airspot.ru, CNews.ru.
Статья была опубликована в журнале «Радио».
habr.com
Еще недавно о системах позиционирования было известно совсем немного, однако теперь без них невозможна работа ни одного крупного предприятия. Активное распространение получили системы, использующие возможности беспроводной сети (Wi-Fi), технологии, использующие частоты сотовой связи, инфракрасного излучения (Bluetooth), а также технологии локального позиционирования, использующие методы радиочастотной идентификации (RFID, RTLS).
Преимущества таких технологий становятся очевидными, когда возникает необходимость построения систем связи или локации на строго очерченной территории. Они решают задачи, связанные с определением местоположения и передвижения техники, людей и других объектов внутри зданий и в пределах определенной территории с точность до 1 метра.
Такие системы работают автономно, им не требуется прямая видимость со спутником. Вместо него используются точки доступа системы, которые устанавливаются таким образом, чтобы обеспечивалось сплошное покрытие подконтрольной зоны. Потому нормальное функционирование системы не зависит от погодных факторов и особенностей топологии местности.
Работа систем локального позиционирования возможна лишь на ограниченной территории. Они способны определять местоположение и обеспечивать голосовую связь в шахтах, тоннелях, закрытых железобетонных помещениях, подвалах, в тех местах, где беспрепятственное распространение радиосигнала попросту невозможно.
Перечисленные технологии широко применяются в автоматизации производства, контроле подлинности объектов, инвентаризации основных средств и товаров, отслеживании цепи поставок для логистических фирм, управлении бизнес процессами в сфере продаж. Эти системы не менее эффективны и в сфере медицины, библиотеках и системах контроля доступа. Особенно актуальны разработки в следующих направлениях:
Применение систем локального позиционирования на производстве позволит:
Каждая система локального позиционирования имеет свои дополнительные возможности. К примеру, RFID-системы позволяют записывать маршрут перемещения контролируемого оборудования с целью анализа интенсивности его использования. На основе собранной информации можно принимать решения о необходимости закупки дополнительных единиц техники.
Системы RTLS дополнительно оснащены датчиками, которые передают информацию о техническом состоянии оборудования. Система подает сигнал диспетчеру о неисправности техники или же необходимости ремонта. Данная функция позволяет внести коррективы в работу подразделения, а также избежать простоя.
Внедрение подобных систем позволяет решить множество задач, связанных с работой персонала, расположением и занятостью оборудования, его поиском, равномерным распределением рабочей нагрузки на персонал, что помогает существенно повысить эффективность работы предприятия.
real-trac.com
Высокий уровень конкуренции в сегменте розничных продаж требует постоянного усовершенствования бизнес-процессов организации. Только так можно увеличить рентабельность и стать лидером в своей области. Это возможно только при использовании современных технологий и последних разработок в сфере продаж и анализа поведения потребителей.
Пространство супермаркета и любого другого крупного магазина должно быть распланировано таким образом, чтобы покупатель не испытывал никаких затруднений и сложностей при совершении покупок. Но в тоже время все поведение покупателя должно быть нацелено на выполнение основной задачи магазина – увеличение продаж. Для решения данной проблемы существует, так называемое, «зонирование торговой площади». Благодаря этому возможно влиять на внимание покупателя, направлять его движением по определенному маршруту.
Зона основного потока тоже имеет свои разделения – горячие и холодные. В добавок ко всему существуют, так называемые, ассортиментные зоны. Более дорогая продукция находится в одной зоне, более дешевая в другой.
Таким образом, процесс формирования зонирования супермаркета и расположения в нем зон критически важен для извлечения максимальной прибыли из каждого имеющегося квадратного метра.
При использовании в супермаркете системы локального позиционирования RealTrac, она может быть интегрирована в двух вариантах – пассивном и активном по отношению к покупателю. В пассивном случае система просто отслеживает пути движения покупателя и время проведенное им в определенных зонах. На основании этих данных формируется статистика поведения покупателя и имеется возможность отслеживания эффективности внедрения изменений маркетингового плана – стали ли покупатели посещать определенные зоны больше, проводить больше времени в заданных зонах.
Также данная информация позволит принять решения об эффективном размещении персонала. Более эффективным способом является размещение на тележках покупателя интерактивных дисплеев, которые позволяют покупателю выбрать товар, который он ищет, и система может привести его прямо к полке с товаром. Огромным преимуществом для продавца в данной ситуации будет являться то, что система может провести покупателя необходимым путем. Например, через «холодные зоны» и, так как RealTrac всегда будет знать точное расположение покупателя, то дисплей по мере движения будет показывать информацию заданную продавцом.
Исходя из всего выше представленного, внедрение системы локального позиционирования поможет супермаркету получить серьезное конкурентное преимущество за счет более отлаженной работы персонала, эффективного управления зонированием магазина и перемещением покупателей.
real-trac.com
Белоногов А. В. Анализ и выбор систем навигации робота для позиционирования в условиях замкнутого пространства [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2016 г.). — СПб.: Свое издательство, 2016. С. 40-42. URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/166/10779/ (дата обращения: 22.06.2019).
Ключевые слова: навигация, позиционирование в условиях замкнутого пространства, классификация систем навигации
По данным аналитического исследования национальной ассоциации участников рынка робототехники в сегменте сервисных персональных роботов наблюдается стабильный рост. Так, в 2014 г. количество проданных роботов достигло 4,7 млн., что на 28 % больше результатов предыдущего года. Объем продаж достиг отметки $ 2,2 млрд [1].
Персональные сервисные роботы, например, роботы-пылесосы, наиболее часто применяются в бытовых помещениях, то есть в замкнутом пространстве. Одна из актуальных проблем использования роботов — это автономный, принятый без участия человека, выбор маршрута роботом. Основанием для выбора служит самостоятельный анализ ситуации. Навигация робота в пространстве — это комбинация выше озвученных задач.
Для решения задачи анализа, или позиционирования, используются определенный набор технических средств. Его использование решает данную задачу для определенных условий.
В состав используемых средств входит логический узел (программируемый логический контроллер, ЭВМ), а также набор датчиков. Датчики, или сенсоры, позволяют получить информацию об окружающей среде, например, расстояние до препятствия, на основании полученных данных управляющая система производит управление исполнительными устройствами (эффекторами) робота. Принципиальная схема представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Базовые элементы роботизированных систем
Модули навигации, представленные на рынке
На рынке существуют готовые модули, решающие задачи позиционирования, но как правило, они направлены под строго определенный тип как условий, так и самого робота. Готовые решения имеют такие ограничения как скорость передвижения, максимально допустимые ускорения, габариты платформы и т. д. [2]
Наибольшую ценность в готовых решениях имеют используемые алгоритмы работы. Но в абсолютном большинстве случаев они закрыты для общего доступа. Кроме этого, программное обеспечение также имеет индивидуальный характер, применимый для определенных условий.
Таким образом, не существует готовых, универсальных решений для решения проблем навигации и как правило системы навигации разрабатываются индивидуально для используемого робота или условий среды.
Анализ систем навигации робота
При оценке методов навигации следует в первую очередь учитывать точность позиционирования. Так, принято считать, что допустимая ошибка при определении координат робота — это величина, значение которой не больше половины от минимальных габаритов робота. Кроме того, в условиях замкнутого пространства существует множество помех, таких как проблемы с отражением сигналов, неровности освещения и т. д. В этом случае среда вносит принципиальную неточность и неопределенность в каналы связи. В таких обстоятельствах стоит учитывать способность систем работать в условиях зашумлённой среды [3].
Классификация систем
В зависимости от классификации выделяют несколько видов навигационных систем. Для движения по заданной траектории, обхода препятствий, что вероятно в бытовых условиях, предлагается выделить четыре вида навигационных систем: глобальная система, локальная, персональная и автономная системы.
Глобальная система
Задача глобальной системы — определение абсолютных координат, т. е. широты и долготы. Это такие системы как GPS, RTK-GPS, Глонасс, которые используют спутники для позиционирования.
Точность таких систем зависит от множества факторов, но в условиях, близких к идеальным наиболее развитая из данных систем, GPS, способна обеспечить точность с ошибкой в пределах 60–90 см [4].
Применение систем глобального позиционирования осложняется их зависимостью от условий использования. Затруднительно или невозможно использовать данные системы внутри зданий, подземных сооружениях и т. д.
Таким образом, использование глобальных систем позиционирования имеет смысл при следовании по достаточно длинным маршрутам. Считается также, что чем крупнее робот, тем важнее для него применение глобального позиционирования [5].
Персональная система
Персональная система применяется при позиционировании отдельных частей робота и взаимодействии с близлежащими предметами. Такая направленность важна для устройств, имеющих манипуляторы [6].
Такие системы применяются для позиционирования в пределах какой-либо конкретной территории, например, для навигации робота-сборщика. Также персональные системы навигации применяются для следования по заданной линии, при движении по меткам.
Применение на практике данных систем позиционирования осложняется их узкой направленностью под заданную местность, они плохо адаптируются под изменённые условия и достаточно дороги. Их применение целесообразно для работы в пределах конкретной территории.
Автономная система
В рамках автономной системы навигации применяются гироскопы, цифровые компасы.
Существенным недостатком таких систем является их чувствительность к неравномерностям поверхности: наклонам, кочкам и т. д. Это вносит определенные ограничения на их использование.
Автономные системы навигации находят применение в условиях, когда передача или прием сигналов извне затруднен или невозможен [7]. Этот аспект важен для замкнутых пространств, так как, как было сказано выше, они имеют повышенную зашумленность среды.
Локальная система
Локальные системы используют для позиционирования некоторую точку, обычно стартовую. Данные системы могут применяться на относительно больших локациях, например, для тактических беспилотных самолетов, работающих в рамках известной территории. Система навигации A-GPS, использующая для позиционирования сотовые сети, также является локальной.
В условиях замкнутого пространства целесообразно применение локальной системы позиционирования. В настоящее время наиболее часто применяются системы, использующие дальномеры: лазерные, инфракрасные, ультразвуковые и т. д.
Существует довольно много методов обработки информации, поступающей от дальномеров, вот некоторые из них.
Гистограмма векторного поля
Данный метод нашел применение в скоростных системах. Основные его преимущества — быстродействие, нечувствительность к ошибкам и надежность [8].
Потенциальное поле
Использование этого метода эффективно в динамической среде. Преимуществом данного метода является автоматический выбор траектории [9]
Диаграмма близких расстояний
Применяется в условиях малых расстояний между объектами, высокой активности окружающей среды и сложных траекторий [10].
Тангенциальное избегание
Метод тангенциального избегания — наиболее эффективный и точный метод из выше перечисленных для навигации робота в среде движущихся и деформируемых препятствий [11].
Заключение
Были проанализированы основные методы решения проблемы навигации роботизированных платформ. Из рассмотренных методов для условий замкнутого пространства подходит использование локальных систем позиционирования. Основным преимуществом таких методов является высокая точность, а также работа в условиях высокой зашумленности окружающей среды. Среди методов локальной навигации предлагается использовать метод тангенциального избегания, как наиболее универсального. Использование данного метода оправдано как в статической среде, так и в условиях движущихся или деформирующихся препятствий.
Применение только автономной системы навигации не позволяет прокладывать маршрут в условиях изменчивой окружающей среды.
Использование оставшихся методов позиционирования, персональных и локальных систем, нецелесообразно или невозможно в заданных условиях.
Литература:
Основные термины (генерируются автоматически): замкнутое пространство, система, GPS, глобальная система, автономная система навигации, окружающая среда, тангенциальное избегание, глобальное позиционирование, персональная система, автономная система.
moluch.ru
ГК «РТЛ Сервис» представляет новую версию RTLS системы локального позиционирования RealTrac 3.0. Система RealTrac 3.0 – это модульная система локального позиционирования в закрытых помещениях 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 собственных запатентованных алгоритмов позиционирования и передачи данных, а также 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.
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 персонала и объектов 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»
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!Мы уже столкнулись с огромным интересом от наших зарубежных партнеров и коллег по цеху. Все хотят «потрогать руками» новое решение. И уже в ноябре 2016 года мы предоставим демо-комплекты нашим золотым партнерам. В основе прорыва, который мы совершили, лежит новый подход к применяемым в России исключительно шахтным решениям, давно покрытым пылью как в прямом, так и в переносном (технологическом) смыслах.
Всем, кто заинтересовался и хочет своими глазами увидеть систему, я посоветую, как можно скорее связаться с нашим отделом продаж и заказать бесплатную демонстрацию. В рамках работы над системой, мы также вели очень открытую политику, мы охотно делимся информацией на нашем официальном сайте, а также технологических блогах (например, habrahabr) и открыты к диалогу как с профессионалами индустрии, так и с нашими клиентами и бизнес партнерами. Наша цель – делать лучшую систему позиционирования не только для Российского рынка, но также и занять место серьезного игрока на международном уровне. Тимур Полторыхин, Операционный директор ГК «РТЛ Сервис»
Заказать презентацию системы RealTrac 3.0
real-trac.com
Определение точного местоположения объекта на ограниченной территории необходимо для совершенствования многих технологических, логистических и управленческих процессов.
Определение точного местоположения объекта на ограниченной территории необходимо для совершенствования многих технологических, логистических и управленческих процессов. Системы локального позиционирования находят широкое применение для решения указанных задач с максимальной эффективностью. Они отличаются точностью, защищенностью от помех, имеют малые габаритно-весовые характеристики и низкие параметры энергопотребления.
Основные сферы применения систем позиционирования следующие:
Комплексы превосходно себя зарекомендовали и показали высокую эффективность в процессе эксплуатации. Они просты в использовании и не требуют длительной подготовки обслуживающего персонала.
Технология, что дает возможность определить местонахождение и произвести идентификацию одного или нескольких объектов, называется RTLS (Real-time Locating Systems). Координаты контролируемого механизма устанавливаются постоянно, а информация сохраняется, обрабатывается и отображается на дисплеях.
Системы такого рода классифицируются по применяемым в них технологиям позиционирования:
Перечисленные выше технологии различаются также особенностями устройства меток.
Часть из них являются пассивными или полупассивными, ретранслируя сигналы от системы позиционирования. Другие сами по себе являются приемопередающими устройствами, их применение позволяет осуществление более сложных дополнительных функций.
Такого рода комплексы имеют разные технические характеристики и особенности эксплуатации. Наибольшее распространение получили три вида RTLS:
Низкое энергопотребление устройств увеличивает время автономной работы. Система обеспечивает устойчивую работу при значительном количестве контролируемых объектов за счет сокращения объемов передачи данных.
Все названные комплексы работают в разных частотных радиодиапазонах и имеют разные характеристики, которые и определяют сферы их применения.
Определение местоположения и идентификация контрольных объектов не единственные задачи, которые способны решать подобные системы. Они имеют ряд дополнительных функций:
Системы локального позиционирования зарекомендовали себя как простые в эксплуатации, надежные и удобные комплексы. Эти обстоятельства и способствуют их повсеместному распространению.
20.09.2015 19:19
www.kremlinrus.ru
ООО Макро Тим 1989-2011 Александр Еркин Кандидат технических наук Технический директор Применения беспроводных технологий ZigBee в задачах контроля транспорта ZigBee это стандарт беспроводных сетей с низкой
ПодробнееРешения в стандарте DMR Motorola MOTOTURBO (MOTOTRBO) представляет собой цифровую коммуникационную платформу для мобильной радиосвязи. Сочетание цифровых технологий, современной аппаратной платформы, и
ПодробнееСОДЕРЖАНИЕ Предисловие 17 Задачи этой книги 17 Для кого предназначена книга 18 Internet-услуги для преподавателей и студентов 18 Благодарности 18 Глава 1. Введение 21 1.1. Беспроводные технологии достигают
Подробнееот компании DEUS Беспроводная система управления освещением ME6 Беспроводная система ME6 позволяет реализовать комфортное, энергоэффективное управление освещением: включать, выключать, диммировать (1-100%),
ПодробнееБ Е С П Р О В О Д Н О Й И Н Т Е Р Н Е Т WI- FI Т О Ч К И Д О С Т У П А ГК «Нордкомп», 2015 г. Применение Wi-Fi СКЛАДЫ ОТЕЛИ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЕ Уличные площадки Мобильные офисы Инвентаризация, доступ к базам
Подробнее-1- Система студийной связи Wireless -2- Система студийной связи Wireless Система связи, выполнена с учетом специфики телевизионного производства и ориентирована для применения в телевизионных студиях,
ПодробнееДистрибутор Winncom Technologies 4G сети для широкополосного доступа. Решения компании Комплексные телекоммуникационные решения О компании Winncom Technologies Компания Winncom Technologies основана в
ПодробнееВведение Введение История беспроводных технологий передачи информации началась в конце XIX века с передачей первого радиосигнала и появлением в 20-х годах ХХ века первых радиоприемников с амплитудной модуляцией.
ПодробнееZigBee модемы AnCom RZ/BR организация локальных беспроводных радиосетей садресным доступом ко всем узлам сети и автоматической ретрансляцией передаваемых Беспроводные решения для передачи в системах автоматизации,
ПодробнееМОНИТОРИНГ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ П.И. Давыдов, 2 курс, Институт информатики инноваций и бизнес систем М.А. Сачко — научный руководитель, старший преподаватель кафедры информационных систем и прикладной информатики
ПодробнееЛекция 2 Возможность использования ресурсов Связь компьютера с периферийными устройствами Интерфейс в широком смысле формально определенная логическая и физическая границы между взаимодействующими независимыми
ПодробнееПолная мобильность подразумевает, что человеку повсеместно становятся доступны все возможности, которые он имеет на своем рабочем месте, например, скоростной доступ в интернет. GPRS (General Packet Radio
ПодробнееПредложение компании UbiTEL Решение для определения местоположения объектов и слежения за их перемещением С. Петербург Сентябрь 2007 г. Стр. 1 Введение Компания UbiTEL Co. Ltd. является ведущим системным
Подробнее7/14/2012 МАСТЕРКИТ ПРОТОКОЛ ИЗМЕНЕНИЙ ВСТРОЕННОГО ПО ДЛЯ МАСТЕРКИТ BM8009 2012 AK Легенда Содержимое файла конфигурации Содержимое отправляемого SMS Команда в сервисе мониторинга 1 Версия 1.06b 1. Резервный
ПодробнееTETRAFLEX WINDOWS CLIENT Приложение это программный продукт компании DAMM, позволяющий подключаться в систему TetraFlex в качестве зарегистрированного абонента, обладающего всеми возможностями стандартного
ПодробнееLive Video Transmission over Cellular Networks Клиенты Спец. службы Службы инкассации Службы перевозок Транспорт Строительные площадки Музеи Экстренная помощь и другие Piccolo P Series Security Live Video
Подробнее177 Беспроводной шлюз 1420 Многоуровневый подход к обеспечению безопасности работы беспроводной сети Прием и передача данных по радиосигналу на частоте 2,4 ГГц Обеспечение одновременного подключения до
ПодробнееО.С. Когновицкий, Е.М. Доронин, В.Э Жигадло, В.И. Комашинский, О.И. Пантюхин. (Под общ. ред. О.С. Когновицкого) СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНИК)
ПодробнееЦентр Новых Технологий ФОРКОМ-Р RolP шлюз для обеспечения взаимодействия на основе IP технологий Модуль ФОРКОМ-Р обеспечивает коммутацию локальных систем радиосвязи, управление базовыми радиостанциями
ПодробнееРоссийская телекоммуникационная Компания Оборудование беспроводного ШПД Особенности оборудования Диапазон 2.302 2.557 ГГц может быть расширен до 2.187 2.557 ГГц Диапазон 4.9 5.9 ГГц может быть расширен
ПодробнееРРС-1000-CPRI первый отечественный радиомост, работающий в диапазонах миллиметровых длин волн 40.5-43.5 ГГц и 71-76 / 81-86 ГГц с интерфейсом CPRI. Радиомост РРС-1000-CPRI предназначен для высокоскоростного
ПодробнееЛекция 1 Основная литература: Контактная информация: Андреев К. В. ЗАО «Телум» Phone: +7 (916) 043-07-21 E-mail: [email protected] Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл. Компьютерные сети. Пятое издание. Необходимость
ПодробнееРУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ 5 ГГц Wi-Fi точка доступа (CPE) WF-5CE/1 Прежде чем приступать к эксплуатации изделия внимательно прочтите настоящее руководство Составил: Мышляев И. www.wivat.ru Назначение
Подробнее«Автономные аэрокосмические системы» Предложения компании в рамках AeroNet Макаров Иван [email protected] Задел компании наш вклад в потенциальную кооперацию DELTA-M Состав БПЛА GAMMA Блок автопилота
Подробнееdocplayer.ru