Статья:

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ, ТЕХНОЛОГИЯ RTLS.

Конференция: IV Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Секция: 3. Информационные технологии

Выходные данные
Полякова О.С., Подлесный А.О. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ, ТЕХНОЛОГИЯ RTLS. // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. IV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 4(4). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/4(4).pdf (дата обращения: 18.06.2018)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ, ТЕХНОЛОГИЯ RTLS.

Полякова Ольга Сергеевна
студент Сибирского федерального университета, Института Космических и Информационных Технологий, г. Красноярск
Подлесный Андрей Олегович
студент Сибирского федерального университета, Института Космических и Информационных Технологий, г. Красноярск
Шмагрис Юлия Владимировна
научный руководитель, научный руководитель, старший преподаватель Сибирского Федерального университета, Института Космических и информационных технологий, г. Красноярск

Для эффективного управления процессами, предотвращения чрезвычайных происшествий и ликвидации их последствий необходимо точно обнаружить, идентифицировать местонахождение конкретного объекта, человека, транспортного средства, груза, или определенного предмета.

В каждом случае требуется разная точность позиционирования объекта в пространстве и во времени. Для сотовых операторов, чтобы предоставить услуги своему абоненту, достаточно знать, что человек находится в определенной зоне обслуживания. Для постановки объекта на пульт охраны важно просто знать, что человек вышел из охраняемого объекта. Но в некоторых отраслях, в промышленности, здравоохранении, требуется определить местоположение предмета с максимально возможной точностью.

С позиционированием во времени дело обстоит аналогично. Если объект двигается с характерной для него скоростью, то для определения его местоположения промежуток времени между замерами должен быть таким, чтобы он не успевал пройти расстояние не больше удвоенной точности позиционирования.

Еще совсем недавно возможности систем позиционирования казались чем-то невероятным. На данный момент ведется огромная работа по развитию уже существующих и созданию абсолютно новых современных беспроводных технологий.

Позиционирование и идентификация объектов не может выполняться без участия человека, влияние человеческого фактора неизбежно приводит к наличию ошибок. А по мере увеличения объемов работы цена допущенной ошибки становится выше. По этой причине все более актуальной задачей становится автоматическое определение местоположения подвижных объектов.

Система позиционирования в режиме реального времени (Real Time Location Services, RTLS) — относительно новая сфера применения технологии WLAN. RTLS является автоматизированной системой, которая обеспечивает идентификацию, определение координат, отображение на плане местонахождения контролируемых объектов в пределах территории, охваченной необходимой инфраструктурой. Она способна накапливать, обрабатывать и хранить информацию о местонахождении и перемещении людей, предметов, мобильных механизмов и транспортных средств. Также эта система позволяет просигнализировать об отклонениях движения объектов от заданных параметров.

К основным характеристикам RTLS можно отнести:

  • точность позиционирования — точность определения координат контролируемого объекта, от нескольких десятков метров до нескольких сантиметров.
  • достоверность позиционирования — помехи и многолучевые затухания в реальных условиях в значительной мере влияют на точность позиционирования, поэтому говоря о точности позиционирования RTLS обычно указывают и вероятностную характеристику достоверности.
  • периодичность опроса.

Функционал решения системы RTLS включает элементы аналитики. Например, функция «Черный ящик» — дает возможность наглядно и объективно анализировать в ретроспективе ситуации и процессы, используя накопленную информацию о перемещениях помеченных людей или объектов, многократно воспроизводить процесс в различном масштабе и с разной скоростью, чтобы изучить все тонкости.

Основные используемые для позиционирования группы технологий — это:

  • радиочастотные технологии,
  • спутниковые технологии навигации (GPS, ГЛОНАСС),
  • технологии локального позиционирования (инфракрасные и ультразвуковые),
  • радиочастотные метки – RFID.

В RTLS используется сочетание стандартных технологий. Применяется технология CSS в соответствии со стандартом ISO24730-5 (линейно-частотная модуляция).

Объекты, контролируемые системой, снабжаются метками-тегами RTLS с уникальным идентификационным номером.

Основными элементами инфраструктуры являются анкеры. Они закрепляются в точках с известными координатами, относительно которых осуществляется позиционирование. Анкерами называются неподвижные беспроводные базовые станции. Каждый анкер выполняет, по меньшей мере, две функции:

  • обеспечивает измерение расстояний до меток,
  • выполняет функции узла беспроводной сети.

Получается, каждый анкер должен иметь два радио интерфейса:

  • CSS, служит для измерения расстояний и управления метками,
  • ZigBee, служит для создания ячеистой беспроводной сети.
  • Сеть ZigBee включает несколько типов устройств (базовых станций):
  • координаторы,
  • маршрутизаторы,
  • конечные устройства.

Координатор имеет право запускать сеть и управлять ею. Также в его функции входит задавать настройки во время подключения устройства к сети и отвечать за ключи безопасности. Он является центром управления всей сети, так сказать доверительным центром.

Маршрутизатор присоединяется к координатору или к другим маршрутизаторам, он выполняет функцию поддержки дочерних устройств. Также он расширяет область покрытия сети, осуществляет маршрутизацию пакетов по сети. Он должен быть готов к передаче данных в любой момент времени. Самое важное в работе устройства, это способность его восстанавливать маршруты в случаях перегрузки сети или отказа какого-либо устройства.

Конечное устройство не может транслировать пакеты и осуществлять маршрутизацию, но оно может принимать и отправлять сообщения. Они подключаются к маршрутизатору или к координатору и не не имеют возможности поддерживать дочерние устройства.

Таким образом, анкеры образуют сегменты самоорганизующейся самовосстанавливающейся беспроводной ячеистой системы именно при включении. Ячеистая структура обеспечивает повышенную живучесть сети, то есть система способна продолжать работу при выходе из строя любого элемента. После установки анкеров появляется возможность отслеживать перемещения объекта прямо на мониторе оператора, также сохранять историю для последующего анализа. Периодически метка посылает блинки, короткие широковещательные пакеты, которые принимаются анкерами. По этим блинкам можно понять, какие из анкеров видят метку в данный момент. Используются самые передовые математические алгоритмы для расчета координат меток. Контроль местонахождения объекта ведется по особым параметрам, они задаются с автоматизированного рабочего места оператора системы.

Проблемой является то, что системой позиционирования во времени используется преимущественно частотный диапазон 2,4 ГГц. Стремительно развивающийся интернет и существующие системы (от микроволновых печей до Bluetooth систем) вызывают перенасыщение и излишнюю интерференцию. Отсюда, как следствие, происходят частые различные сбои. Многие утверждают, что «Cisco» уж каким-нибудь образом решит эту проблему, да только нужно было бы отнестись к данной проблеме с достаточной серьезностью.

Система RTLS открывает новые перспективы автоматизации во многих приложениях. К сожалению, ни одна из существующих и разрабатываемых в настоящее время технологий позиционирования по отдельности не в состоянии обеспечить охват услугами всего разнообразного и разнородного окружения (например, одновременно открытых мест и закрытых помещений) с необходимой высокой точностью. Только если использовать систему в комплексе уже с действующими технологиями. Внедрение такого перспективного новшества позволило бы лучше удовлетворить потребности клиентов, и повысить их конкурентоспособность и доходы.

При совместном использовании данной системы RTLS и системы интеллектуального видеонаблюдения появляется возможность сравнивать данные, предоставляемые системой по идентификации и позиционировании «своих» объектов, с данными видеонаблюдения. Таким образом, идет автоматическое выявление отсутствия фиксации системой RTLS появившегося объекта в контролируемом секторе. Система выдаст сигнал охране о возможном проникновении постороннего. На экране монитора будет выдано изображение нарушителя и указано его местонахождение.

Системы позиционирования в настоящее время получили быстрое развитие. Она защищена от постороннего вмешательства и от перехвата информации.

На данный момент технология определения местонахождения объекта это вполне сложившаяся самостоятельная область техники. При одновременном использовании нескольких технологий может осуществляться непрерывное позиционирование на огромных территориях, при этом, не вкладывая неразумно больших денег в инфраструктуру RTLS. Это является актуальной перспективой для различных видов транспорта и промышленных механизмов.

 

Список литературы:

  1. Махиянова Е. Методы спутникового и наземного позиционирования. Перспективы развития технологий обработки сигналов. / Под ред. Д. Дардари, Э. Фаллетти, М. Луизе. — М.: «Техносфера», 2012. — 528 с.
  2. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.rtlsnet.ru/