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

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)

Активные метки систем 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

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

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

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 1 До помещения (3-5 метров) 0,1   до помещения
Точность локации (outdoor), м 1  3-5 (возможности применения очень ограничены) не применимо  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 страннее ПО (ОС, СУБД и т.п.) -  +/-  +/-  +/-  +/-
Последующее обслуживание RTLS минимальное постоянное обслуживание требуется минимальное минимальное
Энергопотребление мобильных устройств низкое высокое очень низкое среднее высокое
Первоначальная настройка мобильного оборудования для работы в системе не требуется требуется требуется не требуется не требуется
Требуется проводное соединения с каждой анкерной точкой нет желательно да нет да
Плотность расстановки анкерных точек низкая высокая очень высокая средняя низкая
Передача телеметрии со внешних датчиков + + ограничено + ограничено
Поддержка моделей движения объектов и их анализ (нестандартное поведение, падение, потеря сознания) + - - - -
motion detector + + возможно возможно возможно
Скорость передачи данных 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, но с ограничениями (из-за ограниченной зоны охвата) 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 точки расставляются строго по периметру зоны локации > много инфраструктурных ограничений 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 отсутствует локация за пределами территории охваченной ридерами Низкая скорость передачи данных и ее зависимость от количества стационарных устройств сильно сужают спектр применения системы очень низкая точность и высокое энергопотребление

Возврат к списку




 



Адрес:

ГК "РТЛ Сервис"

111024, Россия, г. Москва,
ул. Авиамоторная, д. 12, офис 816

Тел./факс: +7 495 268-06-05


Мы в социальных сетях:

Facebook Вконтакте Twitter LinkedIn Google+ Youtube


Группа Компаний РТЛ Сервис

© ГК "РТЛ Сервис" 2006 - 2016