Upload
conner
View
74
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Определение местоположения и физического состояния носителя радиочастотной метки. Обзор радиочастотной идентификации. технология, которая позволяет автоматически собирать информацию о том или ином объекте без вмешательства человека и с минимальным числом ошибок. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ И ФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НОСИТЕЛЯ РАДИОЧАСТОТНОЙ
МЕТКИ
Обзор радиочастотной идентификации• технология, которая позволяет автоматически собирать
информацию о том или ином объекте без вмешательства человека и с минимальным числом ошибок.• рынок в большей степени ориентирован на задачи бесконтактной
идентификации товаров.• решения, позволяющие идентифицировать персонал в рамках
какого-либо протяжённого объекта практически отсутствуют.
Актуальность поставленной задачи, область применения• Определение уровня качества работы сотрудников.• В области эксплуатации подземных коллекторов предотвращение
человеческих жертв.• Так называемая технология «Свой-Чужой».• Обеспечение безопасности при работе в производственных или
иных помещениях с автоматизированными процессами.
Радиочастотная метка• микроконтроллер MicroChip;• радиоприемо-передатчик диапазона 433мГц;• встроенная антенна диапазона 433 МГц;• трёхосевой акселерометр;• малогабаритный литий-полимерный
аккумулятор;• блок питания;• индукционная катушка заряда аккумулятора в
виде печатных проводников;• схема управления зарядом аккумулятора;• индикаторный светодиод;• звукоизлучатель.
Инфраструктура предлагаемой системы• Объект идентификации -
помещение с набором считывателей объединенных по информационной питающей линии• Система определения
местоположения построена по распространённой схеме «Сервер - Клиенты».
RSSI• RSSI - индикатор мощности принимаемого сигнала• В радиочипе разрабатываемого устройства укладываются в
значения кода 32…127• По полученному уровню сигнала RSSI нельзя однозначно
определить соответствующее значение расстояния
Частоты распределения RSSI
89 90 91 92 93 94 95 96 97 980
5
10
15
20
25
Значение RSSI
Част
ота
выпа
дени
я в
100
пров
еден
ных
изм
ерен
иях
Распределение частот значений уровня RSSI для расстояния между радиоидентификатором и считывателем
Гипотетическое нормальное распределение
8989.2
89.489.6
89.8
89.9999999999999
90.1999999999999
90.3999999999999
90.5999999999999
90.7999999999999
90.9999999999999
91.1999999999999
91.3999999999999
91.5999999999999
91.7999999999998
91.9999999999998
92.1999999999998
92.3999999999998
92.5999999999998
92.7999999999998
92.9999999999998
93.1999999999998
93.3999999999997
93.5999999999997
93.7999999999997
93.9999999999997
94.1999999999997
94.3999999999997
94.5999999999997
94.7999999999997
94.9999999999997
95.1999999999996
95.3999999999996
95.5999999999996
95.7999999999996
95.9999999999996
96.1999999999996
96.3999999999996
96.5999999999996
96.7999999999996
96.9999999999995
97.1999999999995
97.3999999999995
97.5999999999995
97.7999999999995
97.99999999999950
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Распределения частот, полученное в результате экспермента Гипотетические значения частот
Значение RSSI
Веро
ятно
сть
выпа
дени
я зн
ачен
ий R
SSI
Соответствие эмпирического распределения нормальному закону
Расстояние, м
m δ sПроверка
соответствия
0,5 117,04 0,2184 0,4673 1,73 1 6,63 соотв.
1 110,87 0,9331 0,966 0,56 2 9,21 соотв.
2 94,08 3,7336 1,9323 3,76 7 18,47 соотв.
4 86,89 5,0179 2,24 7,00 8 20,09 соотв.
6 84,11 5,5979 2,366 7,30 9 21,66 соотв.
8 79,78 7,5116 2,74 17,91 10 23,21 соотв.
10 76,53 5,4691 2,3386 16,89 9 21,66 соотв.
12 73,92 7,0536 2,6559 6,85 10 23,21 соотв.
15 69,68 7,9776 2,8245 8,98 11 24,72 соотв.
20 59,9 7,7900 2,7911 24,22 12 26,21 соотв.
25 59,25 10,827 3,2905 14,57 13 27,69 соотв.
30 49,32 9,9176 3,1492 10,09 11 24,72 соотв.
2 emp s,
Определение кривых зависимости
0.5 1 2 4 6 8 10 12 15 20 25 300
20
40
60
80
100
120
140
Зависимость математического ожидания RSSI от расстояния
математическое ожидание аппроксимация математического ожидания
расстояние, м
пока
зате
ль R
SSI
0.5 1 2 4 6 8 10 12 15 20 25 300
2
4
6
8
10
12
Зависимость дисперсии RSSI от расстояния
дисперсия аппроксимация дисперсии
расстояние, м
пока
зате
ль R
SSI
Вероятность нахождения на расстоянии от источника в зависимости от RSSI сигнала
Зависимость Уравнение аппроксимирующей кривойПогрешность
аппроксимации
Мат. ожидание от расстояния = -15,649 ln(x) + 109,04 5,25%
Макс. значение от расстояния max= -13,952 ln(x) + 111,34 5,30%
Мин. значение от расстояния min = -17,329 ln(x) + 106,22 6,29%
Дисперсия от расстояния = 2,41 ln(x) + 1,52 23,34%
Вероятность нахождения на расстоянии от источника в зависимости от RSSI сигнала
0.2 1.6 3 4.4 5.8 7.2 8.6 10 11.412.814.215.6 17 18.419.821.222.6 24 25.426.828.229.60
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
RSSI=75
Расстояние
Веро
ятно
сть
Вероятность нахождения на расстоянии от источника в зависимости от RSSI сигнала в пространстве
Один считыватель с RSSI=96, обозначен красным цветом.
Одна клетка на изображении представляет 10 см2 пространства.
Определение местоположения по трем приемникам сигнала
Определение местоположения по пяти приемникам сигнала
Проведение испытаний
Результаты испытанийВероятностный алгоритм Метод триангуляции
Среднее отклонение получившейся траектории от реальной траектории
0,36 м 0,65 м
Средняя относительная погрешность определения местоположения объекта
6,17% 11,92%
Определение физического состояния• Используется акселерометр.• Параметром выступает длина вектора ускорения.• Различает такие состояние как бег, хождение,
неподвижное нахождение носителя на одном месте и неподвижное состояние радиоидентификатора, отделенного от носителя.
• Экспериментально полученные выборки показателя сравниваются критерием Стьюдента.
• Выведены формулы, позволяющие прийти к выводу о состоянии носителя по характеристикам выборки группы прочитанных значений.
Заключение• Разработана система определения месторасположения,
доступная в областях , где сейчас она не используется.• Разработан алгоритм вероятностного метода определения
местоположения объекта в помещении по показателям уровня мощности радиосигнала RSSI в точках приёма.• Разработан статистический алгоритм определения физического
состояния носителя радиоидентификатора.• Система внедряется фирмой “МНПП Сатурн” в ряд клиник города
Москвы с целью повышения качества работы персонала.