Rtls системы что это
Rtls системы что это
Зачастую для этого достаточно в любой момент времени знать точное местонахождение людей и материальных объектов. Видеть их на плане. Фиксировать в базе данных и передавать в автоматизированные системы информацию о их перемещениях.
ООО «РТЛС» разрабатывает, производит и поставляет такие системы.
Наши системы помогут вам
При проведении реинжиниринга или регламентации сложных взаимосвязанных процессов мало правильно поставить цели и провести декомпозицию бизнес процесса (или составить регламент). Необходимо этот бизнес процесс или регламент отладить – выявить «подводные камни», нестыковки, «узкие места». Лучший инструмент для этого – наглядная картина движения участвующих в процессе людей и материальных объектов.
В ходе отладки можно выявить ключевые объекты, по поведению которых в дальнейшем можно судить о правильном течении процесса и получать своевременные сигналы в случае отклонений.
Для соблюдения графиков поставки сложных изделий и комплексов важно контролировать движение комплектующих узлов по цехам и участкам предприятия. Сигнализация о наличии отклонений от графика и возможность наглядно видеть местоположение критичных объектов существенно упрощает эту задачу.
Инструментальный контроль движения объекта по технологической цепочке позволяет детально фиксировать ход процесса (вплоть до номеров комплектующих и исполнителей каждой операции).
Большинство бед происходит из-за неудачного стечения обстоятельств, случайно. И лучший способ предотвратить такие случайности – в любой момент чётко знать, где находится каждый человек, каждое транспортное средство, каждый опасный предмет.
Если чрезвычайное происшествие (ЧП) все же произошло, с помощью РТЛС можно мгновенно установить месонахожение всех, кто находился в возможной зоне поражения непосредственно перед происшествием и отследить их последующие перемещения. Даже если в момент ЧП какая-то метка отказала, местоположение ее владельца непосредственно перед происшествием будет зафиксировано. Это даст возможность определить точное число пострадавших и убедиться, что найдены все.
Промаркировав все опасные предметы (газовые баллоны, емкости и контейнеры с ЛВЖ, ГЖ, и другим опасным содержимым), легко установить их наличие и местоположение в зоне ЧП. Это ускорит их эвакуацию и снизит степень риска для ликвидаторов происшествия.
Наличие наглядной информации о местоположении и перемещениях людей и предметов в зоне ЧП до его возникновения и в процессе ликвидации будет неоценимым подспорьем при расследовании причин возникновения ЧП и анализе действий персонала в процессе его ликвидации.
Для повышения безопасности на объекте важно получать мгновенное оповещение о факте проникновении персонала или гостей в запрещенные для них зоны и о личности нарушителя. Система РТЛС позволяет обнаруживать нарушителей не только в момент прохода через пропускной пункт, но и внутри охраняемой зоны, причем независимо от способа проникновения.
Совместное использование системы РТЛС и видеонаблюдения позволяет опознавать объект, попавший в сектор обзора видеокамеры, за счет его идентификации и позиционирования по метке системой РТЛС. Если же датчик движения видеокамеры обнаруживает движение объекта, а сигнал метки в секторе обзора видеокамеры при этом отсутствует, это может означать проникновение постороннего и вызовет сигнал тревоги. Таким образом, оснастив охраняемую зону системой РТЛС и видео наблюдением можно автоматизировать ее охрану и уверенно отличать посторонних от легально находящихся в зоне людей.
Идентификация по метке на входе в охраняемую зону одновременно с видеонаблюдением позволяет вывести на экран оператора для опознания видео изображение и фото человека, находящегося перед камерой. Такая автоматизация существенно уменьшает нагрузку на персонал, в разы снижает вероятность ошибки идентификации, пропуска нарушителя, ложной тревоги, проникновения на объект вместе с захваченным сотрудником.
Система РТЛС позволяет контролировать в режиме реального времени перемещение важных объектов (носителей конфиденциальной информации, ценностей, источников повышенной опасности) и мгновенно сигнализирует обо всех отклонениях от регламентированного поведения этих объектов.
Например, система может подавать сигналы, когда:
Система РТЛС позволяет гибко и оперативно формировать зоны, маршруты и правила, регламентирующие поведение объектов, а также вводить и прекращать действие этих регламентов. Это позволяет, в частности:
Система обеспечивает моментальную (например, при передаче смены) инвентаризацию помеченных объектов, мгновенный поиск нужного объекта.
Конструкция меток РТЛС позволяет выявлять попытки снятия метки с неподвижного объекта по срабатыванию встроенного акселерометра.
В процессе работы система РТЛС накапливает информацию о перемещении помеченных объектов по территории, охваченной инфраструктурой РТЛС. Система обеспечивает:
Система не только позволяет определить, какие объекты (в частности люди) находились в определенной зоне в интересующий момент времени или где находился человек в определенный момент времени в прошлом, но и прорисовывает на плане траектории перемещения заданных объектов в определенный отрезок времени.
Такая наглядная информация позволяет буквально «увидеть» как возникала, развивалась и чем завершалась та или иная ситуация в прошлом, изучить взаимодействие людей и предметов в ходе технологического процесса, многократно воспроизвести ход процесса в разном масштабе и с разной скоростью, чтобы понять все его тонкости.
Наглядность, объективность и воспроизводимость графического представления траекторий перемещения людей и предметов на плане неоценима при расследовании происшествий и отладке различных процессов.
Универсальная иерархическая система классификации маркируемых объектов – людей и предметов, удобная и наглядная система создания зон и маршрутов движения, развитая система назначения правил позволяют пользователям системы РТЛС гибко и подробно регламентировать поведение объектов, а затем в автоматическом режиме контролировать соблюдение этих правил. При любом отклонении от регламента система фиксирует это событие в журнале и при необходимости подает соответствующий сигнал.
Например, если в опасную зону попал человек, которому вход туда запрещен, сигнал подается на метку нарушителя, чтобы предупредить его об опасности, и на пульт диспетчера (оператора) для принятия мер.
Если сборочная единица не доставлена в срок в зону сборки, сигнал поступит диспетчеру.
Если ценный предмет покинул зону, где он должен находиться, сигнал поступит в службу охраны.
Наличие информации о местонахожении объекта-нарушителя и возможность контролировать его последующие перемещения позволяет оперативно и адекватно реагировать на любое нарушение.
Точность, наглядность, оперативность и достоверность информации о местонахождении и перемещениях людей и предметов делают систему РТЛС незаменимой в разных отраслях экономики и сферах деятельности.
Развернув систему РТЛС в трамвайных, троллейбусных, авто парках, локомотивных и вагонных депо, терминалах и крытых дворах можно в сочетании со спутниковыми системами навигации достигнуть полного контроля местонахождения и перемещения транспорта компании. Можно также контролировать занятость стоянок, моек, постов диагностики, ремонтных зон и мастерских.
Можно повысить эффективность работы медицинского учреждения. Контроль местонахождения и перемещений персонала, пациентов, посетителей повысит уровень безопасности, а непрерывный дистанционный контроль жизненно важных показателей пациентов и знание их точного местонахождения позволят принять своевременные меры в случае внезапного ухудшения их состояния.
Можно исключить ошибки и увеличить производительность логистического центра (складского хозяйства, терминала транспортной компании), если непрерывно, в режиме реального времени контролировать перемещение транспортных средств, контейнеров, паллет, отдельных грузов, а данные передавать в автоматизированную систему, которая проконтролирует правильность маршрутизации, оформит товаросопроводительные документы и в случае ошибки выдаст соответствующий сигнал.
Можно продвинуть на новый уровень системы автоматизации жилища. Система РТЛС открывает новые возможности в этой сфере – позволяет осуществлять управление светом и климатом, в зависимости от местоположения людей, повышая за счет этого комфорт и экономя ресурсы. Кроме того, система позиционирования может использоваться как беспроводная сеть для связи центрального контроллера с датчиками, контроллерами и исполнительными механизмами, что дает существенную экономию при развертывании и упрощает включение новых устройств без доработки системы.
Система РТЛС позволяет мгновенно найти нужного человека – сотрудника на производстве, пациента, врача или медсестру в клинике, потерявшегося ребенка в гипермаркете или развлекательном центре.
Система РТЛС позволяет решать общие проблемы повышения трудовой и производственной дисциплины. Так, анализ перемещений персонала позволяет, с одной стороны, проконтролировать выполнение должностных обязанностей (например, регулярный обход помещений ночной охраной, обход оборудования смазчиком, выполнение работ в определенной зоне), а с другой стороны, выявить случаи бесцельного (либо целенаправленного, но не санкционированного) перемещения людей по территории предприятия.
Области применения
Неминуемой платой за прогресс, повышение концентрации, производительности и интенсивности технологий и бизнес-процессов является нарастание различных рисков. Одновременно возрастает роль рациональной организации процессов и четкости их исполнения, устранения субъективных факторов. Наконец, в связи с увеличением сложности узлов, агрегатов, изделий, комплексов, растут требования к синхронизации взаимосвязанных процессов производства и логистики.
Именно наиболее развитые отрасли и предприятия являются основными потребителями нашей продукции, а внедрение наших систем на таких предприятиях становится неотъемлемой составляющей инновационного процесса.
Rtls системы что это
Разнообразие областей применения и относительная «молодость» направления породили разнообразие технологий позиционирования. А заодно и названий этой технологии: позиционирование, мониторинг, отслеживание, визуализация, трекинг и тому подобное.
Для различных приложений требуется разная точность позиционирования в пространстве и во времени. Сотовым операторам и провайдерам WiFi достаточно знать, что человек находится в определенной зоне обслуживания, чтобы предоставить ему услуги, актуальные именно в этой зоне. Для охранных структур важно знать, что человек зашел на охраняемый объект или вышел из него. В ряде случаев необходимо знать, что человек или предмет находится в конкретном помещении. Но во многих приложениях (в энергетике, промышленности, здравоохранении) требуется определять местонахождение человека или предмета с максимальной разумной точностью. Разумная точность – точность, соизмеримая с размерами объекта. Нет смысла определять местонахождение человека или, например, компьютера точнее, чем до одного метра. А паллеты с комплектующими на линии сборки микроэлектроники требуется позиционировать на порядок точнее.
Аналогично обстоит дело с позиционированием во времени. Местоположение грузов на складе достаточно определять, когда в них возникает необходимость или при инвентаризации – по запросу. Но во многих приложениях требуется знание местонахождения в каждый момент времени (в реальном времени). Для этого промежуток времени между замерами должен быть таким, чтобы объект, двигаясь с характерной для него скоростью, успевал проходить расстояние не больше удвоенной точности позиционирования. Например, чтобы обеспечить позиционирование в реальном времени с точностью один метр человека, имеющего характерную скорость перемещения 1,5 метра в секунду (5,4 км/час), замеры надо проводить с периодичностью не менее одного раза каждые 1,3 секунды.
Основные используемые для позиционирования группы технологий – это:
Радиочастотные технологии, в свою очередь, делятся на стандартные технологии передачи данных (Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee), так или иначе приспособленные для измерения расстояний, и на те, которые, исходя из физических свойств модуляции, наиболее подходят для измерения расстояний (CSS/ISO24730-5, UWB, ISO24730-2, NFER и другие). К технологиям позиционирования можно отнести и ранжирование абонентов сотовых сетей по факту их подключения к конкретной базовой станции с целью предоставления «районированных» услуг и специализированные технологии позиционирования в сотовых сетях с использованием специально дооборудованных базовых станций.
Системы контроля и управления доступом – СКУД
Первыми и долгое время единственными приложениями, где, так или иначе, определяется местонахождение людей и предметов, стали системы контроля и управления доступом людей и транспорта в охраняемые зоны и помещения – СКУД. Эти системы позволяют упорядочить и разграничить доступ в помещения на объектах с разнообразными требованиями безопасности или различной спецификой работы. В целом система СКУД помимо обеспечения безопасности позволяет осуществлять обширный контроль соблюдения режима работы сотрудниками и получать данные о прибытии, убытии, ранних уходах, опозданиях и т.д. (учет рабочего времени).
Система контроля доступа обычно состоит из специализированного оборудования – контроллеров, промежуточных панелей, считывателей, карт доступа и исполнительных устройств, а также программного обеспечения, установленного на сервере СКУД. Первоначально для идентификации людей и транспортных средств применялись пластиковые карты, аналогичные банковским. На смену им приходят бесконтактные радиочастотные карты – идентификаторы (RFID), как пассивные, так и активные. При работе с пассивными RFID считыватель генерирует электромагнитное излучение определенной частоты, и при внесении карты в зону действия считывателя это излучение через встроенную в карте антенну запитывает ЧИП карты. Получив необходимую энергию для работы, карта пересылает на считыватель свой идентификационный номер. Активные RFID работают от встроенного автономного источника питания – аккумулятора. Однако, радиус действия считывателей RFID обычно не превышает одного метра и о местонахождении человека можно знать только, находится он в охраняемой зоне или нет. Для целей СКУД этого обычно достаточно, но для большинства других применений требуется более детальная информация, причем в режиме реального времени. К тому же, стоимость СКУД достаточно высока.
Спутниковые радионавигационные системы GPS, ГЛОНАСС и другие
Специально для целей навигации, в частности позиционирования созданы и широко используются спутниковые радионавигационные системы GPS, ГЛОНАСС и другие. Для существующих спутников GPS характерна погрешность позиционирования 6 метров. Новые, запускаемые в настоящее время спутники следующего поколения будут способны определять местоположение, как ожидается, с точностью не менее 60-90 см.
Общим недостатком использования всех радионавигационных систем является то, что при определенных условиях сигнал может не доходить до приемника, или приходить со значительными искажениями или задержками. Например, практически невозможно определить свое точное местонахождение в глубине квартиры, внутри железобетонного здания, в подвале или в тоннеле, причем даже профессиональными геодезическими приемниками. Так как рабочая частота GPS лежит в дециметровом диапазоне радиоволн, уровень приема сигнала от спутников может серьезно ухудшиться под плотной листвой деревьев или из-за очень большой облачности. Нормальному приему сигналов GPS могут повредить помехи от многих наземных радиоисточников, а также (в редких случаях) от магнитных бурь. Невысокое наклонение орбит GPS (примерно 55 градусов) серьезно ухудшает точность в приполярных районах Земли, так как спутники GPS невысоко поднимаются над горизонтом. Хотя надо отметить, что благодаря более высокому наклону орбит спутников ГЛОНАСС (около 65 градусов) эта система хорошо работает на всей территории России.
Помимо всего прочего стоимость таких систем довольно высока.
Позиционирование в сотовых сетях
Исторически одной из первых технологий позиционирования стало позиционирование в сотовых сетях. Это объясняется как широким распространением (миллиарды абонентов во всем мире), так и относительной простотой первоначально применявшегося метода Cell Of Origin – по координатам соты, к которой подключен абонент. На базовых станциях сети устанавливается соответствующее оборудование, и абоненту не надо покупать новый телефон. Однако точность позиционирования при таком методе определяется радиусом действия соты. И если для так называемых «пикосот» она составляет 100-150 метров, то в большинстве случаев это километр и более.
Более точные методы определения координат основываются на измерении данных, полученных от нескольких ближайших к телефону базовых станций.
Метод Angle of arrival – по направлению на абонента позволяет вычислить приблизительное местонахождение в пределах площади, образованной пересечением секторов обслуживания антенных решеток (при частотном планировании в одной соте используется несколько – от трех до шести секторов, направленных в разные стороны). При этом чем больше секторов, тем меньше угол каждого из них, а следовательно, площадь пересечения секторов соседних сот уменьшается, а точность определения координат увеличивается. Обычно это 100-200 метров.
Метод Time of arrival основывается на измерении времени прохождения сигнала от мобильного терминала до трех ближайших базовых станций. Чтобы добиться требуемой точности измерения, необходимо синхронизировать базовые станции по времени с помощью атомных часов либо посредством сигналов со спутника GPS. Все данные через сеть оператора связи поступают в вычислительный центр, где местонахождение абонента устанавливается с точностью около 100 м.
Гибридный метод мобильного позиционирования подразумевает использование мобильного телефона, дополненного GPS. Технология опирается на действующую систему GPS, что существенно усложняет всю систему. Система обеспечивает точность 15-50 м, но в городских условиях ее применение затруднено по причине многолучевого распространения сигнала.
На практике используются и другие, фирменные технологии:
Эти решения различаются как по предоставляемому сервису, так и по цене (чем точнее, тем дороже).
Решения, основанные на WiFi
Одна из причин довольно быстрого распространения систем позиционирования, основанных на использовании технологий WiFi, как и в случае с сотовыми сетями, – их широкое распространение. Поставки приборов, оснащенных WiFi, достигли в 2011 году 1,2 млрд. штук, в том числе 513 млн. смартфонов и 230 млн. компьютеров. В 2015 году будет продано 2 млрд. приборов, оснащенных WiFi.
Наиболее простым способом позиционирования в сетях WiFi, как и в сотовых сетях, – по факту подключения к конкретной базовой станции. Такие системы используются обычно для предоставления конкретного вида услуг, в зависимости от типа и местонахождения прибора. Радиус действия точек доступа WiFi составляет от 30 до 200 метров, в зависимости от конкретного исполнения. Соответственно, такова же и точность позиционирования.
Для повышения точности позиционирования применяется измерение параметров радиосигнала – мощности, времени распространения сигнала (времени, необходимого радиосигналу, чтобы преодолеть расстояние от источника до приемника) или направления (угла) источника относительно приемника.
Для позиционирования используется сервер. Сервер взаимодействует с прибором и сетью, а затем рассчитывает местонахождение прибора либо передает необходимую для расчета информацию централизованному сервису (например, Google).
Тем не менее, точность позиционирования даже в системах с применением специальных расширений WiFi, относительно невысока и составляет в идеальных условиях 3-5 метров, в реальности 10-15 метров. Для большинства приложений такой точности недостаточно.
Системы локального позиционирования
К системам локального позиционирования относят ультразвуковые и инфракрасные системы. Они работают на расстояниях от 3 до 10 метров. А благодаря тому, что инфракрасное излучение и ультразвук практически не распространяются через стены и дверные проемы, такие системы гарантируют «room level accuracy», то есть факт нахождения человека или предмета в конкретном помещении, что важно для ряда приложений (например, в медицине).
Инфракрасное позиционирование
В системах инфракрасного позиционирования мобильные приборы испускают инфракрасные импульсы с определенной периодичностью. Эти импульсы воспринимаются приемниками системы, и местонахождение прибора рассчитывается по времени прохождения сигнала от источника к приемнику. Недостатки: невысокая относительная точность и помехи от солнечного света. ИК лазер повышает дальность и точность измерений, но обходится дороже. Точность позиционирования составляет до 10 сантиметров
Ультразвуковое позиционирование
Ультразвуковые датчики работают на частотах от 40 до 130 кГц. Расстояние рассчитывается по времени прохождения сигнала от датчика до приемника. Используя несколько приемников, можно точно рассчитать местоположение передатчика. Рекомендуется использовать четыре приемника.
Недостатки: потери сигнала из-за препятствий, ложные сигналы из-за отражений и помехи от высокочастотных источников звука (например, от ультразвуковых дефектоскопов, ультразвуковых ванн на производстве, УЗИ в больнице). Для исключения этих недостатков требуется тщательное планирование системы.
Достоинство – высочайшая, до трех сантиметров, точность позиционирования.
Инфракрасные и ультразвуковые системы позиционирования имеют довольно ограниченное применение, причем, по мере совершенствования радиочастотных технологий, в частности, повышения их точности, применение ИК и УЗ систем сокращается.
Системы позиционирования с использованием радиочастотных идентификаторов (RFID) – меток
Работа пассивных RFID описана выше в разделе, посвященном СКУД.
Областью применения пассивных RFID являются системы автоматизации процессов, где традиционно использовались штрих-коды и магнитные карточки – распознавание товаров и грузов, опознание людей в СКУД и т.п.
Активные RFIDиспользуются на предметах (паллетах, вагонах, контейнерах), которые необходимо отслеживать с относительно больших расстояний (например, на сортировочной площадке). Обычно активные RFIDработают на частоте 455 МГц, 2,4 ГГц или 5,8 ГГц, а радиус считывания составляет от 20 до 100 метров.
В общих чертах, существуют два типа активных меток: транспондеры и радиомаяки. Транспондеры включаются, когда получают сигнал от считывателя. Они применяются в автоматизированных системах оплаты проезда, на контрольно-пропускных пунктах, въездных порталах сортировочных дворов и в других подобных системах.
Радиомаяки применяются в системах позиционирования в реальном времени, где определяется точное местонахождение объекта. В таких системах радиомаяк излучает сигнал с уникальным идентификационным кодом по команде или с заданной периодичностью (это может быть каждые три секунду или раз в день, в зависимости от того, как часто необходимо получать данные о местонахождении объекта). Сигнал маячка принимается как минимум тремя антеннами, расположенными по периметру участка, на котором отслеживаются объекты.
Цена активных меток (RFID) составляет от 10 до 50 долларов, в зависимости от применяемой технологии позиционирования, объема памяти, времени действия батареи, прочности материала, а также от того, имеет ли метка какие-либо датчики.
Термин «активные RFID» – весьма обобщенный, и охватывает широкий спектр самых разнообразных изделий. Практически любая радиочастотная система позиционирования использует активные RFID для идентификации объектов, подлежащих позиционированию. Поэтому область применения и характеристики активных RFID определяются в каждом конкретном случае применяемой технологией позиционирования и конструкцией RFID (метки).
Радиочастотное позиционирование по технологии «ближнего поля»
Вблизи небольшой (относительно длины волны) антенны электрическая и магнитная составляющие поля радиоволны сдвинуты по фазе на 90 градусов. При увеличении расстояния от антенны эта разница уменьшается. При достаточном удалении от антенны сдвиг фаз сходит к нулю. Таким образом, приемник, который может отдельно измерять электрическую и магнитную компоненты ближнего поля и сравнивать их фазы, может измерять расстояние до передатчика.
Оптимальная для измерения расстояния дистанция между приемником и передатчиком лежит в пределах половины длины волны. Соответственно, чтобы обеспечить достаточно большую дистанцию передатчики метки должны использовать относительно низкие частоты. Обычно от 1 МГц (длина волны 300 м, оптимальная дистанция до 150 м) до 10 МГц (длина волны 30 м, оптимальная дистанция до 15 м). В зависимости от выбора частоты, NFER имеет потенциал для определения расстояния с разрешением 30 см на расстоянии до 300 метров.
Реальные NFER-системы обеспечивают позиционирование с точностью 0,5-1 метр на расстоянии 20-30 метров.
К недостаткам системы относится относительно низкая эффективность антенны. Наиболее эффективна антенна, соизмеримая с длиной волны – обычно это четвертьволновой монополь. В случае NFER размеры такой антенны должны были бы составлять десятки метров, что неприемлемо. Несогласованность антенны требует увеличения мощности передатчика и ведет к относительно большим габаритам и весу меток.
Ультра широкополосная технология – Ultra Wideband (UWB)
Это радиочастотная технология, использующая короткие импульсы с максимально возможной полосой пропускания при минимально возможной центральной частоте. Технология используется в устройствах связи, радиолокации, при определении расстояний и позиционировании.
В отличие от широкополосных радио технологий, имеющих ширину полосы от нескольких сотен килогерц до десятков мегагерц, сверхширокополосные UWB сигналы распространяются на частоте нескольких гигагерц, достигая относительной ширины полосы 25-100%. То есть, их ширина полосы достигает нескольких гигагерц.
В UWB системах это обеспечивается путем передачи импульсоподобного сигнала. Такие сигналы являются по своей природе широкополосными. Действительно, анализ Фурье учит нас, что идеальный импульс (то есть, волна заданной амплитуды и бесконечно малой продолжительности) обеспечивает бесконечную полосу пропускания. В результате передача совсем не похожа на традиционные радиочастотные модулированные синусоидальные волны. Вместо этого они напоминают серию импульсов. Пример индивидуального UWB импульса показан на рисунке.
 Время, пикосекунды |  Частота, ГГц |
Временная развертка (слева) и частотная характеристика (справа) UWB сигнала
Существуют различные варианты UWB технологии. Различается форма импульсов –большинство используют форму, как на рисунке, но существуют и другие подходы. Некоторые компании передают редкие сигналы, используя относительно мощные импульсы – другие посылают сотни миллионов маломощных импульсов в секунду. Одни системы применяют когерентную (последовательную) обработку сигнала, большинство используют не когерентную. Соответственно различаются и характеристики UWB систем разных производителей.
Например, один из вариантов UWB технологии, ориентированный на системы передачи данных и позиционирования, использует низко загруженную циклическую передачу с когерентной обработкой сигнала и типичной частотой повторения 10 МГц. Цикл передачи обычно состоит из пакета от нескольких тысяч до несколько сотен тысяч последовательно передаваемых импульсов. Поскольку передача последовательная, энергия сигнала может распределяться на несколько импульсов, тем самым увеличивая энергию на бит и, следовательно, отношение сигнал/шум (SNR). Независимые коммуникационные каналы устанавливаются псевдослучайным кодированием фазы, позиции и/или частоты повторения последовательности пульсов. Данные могут добавляться к передаче путем дальнейшей модуляции фазы или позиции импульсов. Псевдослучайный код и данные обычно применяются не к отдельным импульсам, а к блокам из многих импульсов. Когерентная обработка увеличивает рабочий диапазон и отношение сигнал/шум.
Преимущество технологии: надежная работа и высокая точность позиционирования даже при наличии отраженных сигналов.
Принципиальные ограничения UWB технологии:
Система позиционирования РТЛС
В системе позиционирования РТЛС используется сочетание стандартных технологий.
Для позиционирования применяется технология CSS в соответствии со стандартом ISO24730-5 (линейно-частотная модуляция). В качестве инфраструктуры используется сеть ZigBee 2007 Specification. Основные элементы инфраструктуры – анкеры, закрепленные в точках с известными координатами, относительно которых осуществляется позиционирование. Подробнее о технологиях РТЛС можно прочитать в соответствующих статьях «Технологии позиционирования РТЛС» и «Сетевая инфраструктура системы РТЛС».
Метка периодически посылает так называемые блинки (короткие широковещательные пакеты). Эти пакеты принимаются анкерами, и таким образом становится известно, какие анкеры в данный момент «видят» метку, кроме того, по этим блинкам синхронизируется передача информации от координатора к метке.
Местоположение меток рассчитывается по результатам измерения метками расстояний до трех и более анкеров. Но, кроме того, для повышения точности и достоверности позиционирования координаты метки уточняются с использованием собственного математического аппарата РТЛС, исходя из знания топологии помещений, где могут находиться объекты, наличия препятствий и так далее. Кроме того, существуют модификации меток со встроенным инерциальным навигатором на недорогих MEMS датчиках (акселерометр, гироскоп, магнетометр), их показания также используются при уточнении координат. Точность позиционирования составляет около одного метра с достоверностью 90% на расстоянии до 30 метров между меткой и любым из анкеров внутри помещений. Достоверность позиционирования также может быть рассчитана.
Транспортная инфраструктура RTLS построена на базе стандартов ZigBee 2007 Specification и IEEE 802.15.4, что позволяет использовать ее не только для управления метками и передачи информации от меток к серверу. При необходимости транспортную сеть РТЛС можно использовать для подключения к серверу различных устройств – датчиков, контроллеров и исполнительных механизмов по стандартному протоколу Zigbee. Транспортная сеть РТЛС имеет самовосстанавливающуюся ячеистую структуру и резервированные шлюзы, что обеспечивает повышенную живучесть сети – способность продолжать работу при выходе из строя любого элемента.
Транспортная сеть РТЛС масштабируется в широких пределах и может покрывать территории в десятки и сотни тысяч квадратных метров, как в помещениях, так и на открытом пространстве.
Используемая ширина полосы составляет 80 MHz, поэтому узкополосные помехи (например, Wi-Fi, Bluetooth и пр.) в диапазоне 2,4 ГГц не влияют на работоспособность системы. В свою очередь, система не влияет на работу других сетей.
Благодаря разделению функций позиционирования и транспорта, а также применению фирменного математического аппарата, повышающего точность и достоверность позиционирования, система позиционирования РТЛС имеет широчайший спектр применений в промышленности, энергетике, горнодобывающей и многих других отраслях.
Сравнение технологий
Сравнительные характеристики рассмотренных технологий позиционирования приведены в таблице: