Technologia RTLS. Paweł Chrobak

Transkrypt

1 Technologia RTLS Paweł Chrobak

2 Wprowadzenie Real Time Location System (RTLS) jest to system lokalizacji czasu rzeczywistego który pozwala na dokładne i niezawodne określenie położenia obiektu w czasie i przestrzeni. Rozwiązania, które dziś pokażemy: EKAHAU RTLS firmy UBISENSE MOXIJA

3 Identyfikacja a lokalizacja przy RFID

4 RTLS

5 Technologie Jest parę rozwiązań technologicznych o różnym poziomie dokładności

6 EKAHAU- wprowadzenie EKAHAU Jest to System lokalizacji w czasie rzeczywistym RTLS który nie wymaga dodatkowego okablowania i pracuje na istniejącej infrastrukturze Wi-Fi. W celu wyznaczenia położenia śledzonego obiektu wykorzystuje unikatowe i opatentowane algorytmy. Dokładność około1 metra

7 EKAHAU- dla sektora medycznego System lokalizacji na terenie szpitala lub innych placówek służby zdrowia, zapewnia bezpieczeństwo personelu białego, szybką możliwość bezprzewodowego wzywania pomocy oraz określenie aktualnego położenia urządzeń medycznych na mapie obiektu. System lokalizacji personelu, urządzeń i obiektów firmy Ekahau jest rozwiązaniem śledzenia lokalizacji opartym na standardowej sieci Wi-Fi a/b/g dowolnego producenta, zapewniającym lokalizację z dokładnością co do konkretnego pomieszczenia w budynku.

8 Przykłady nadajników EKAHAU Jest to System lokalizacji w czasie rzeczywistym RTLS który nie wymaga dodatkowego okablowania i pracuje na istniejącej infrastrukturze Wi-Fi. W celu wyznaczenia położenia śledzonego obiektu wykorzystuje opatentowane algorytmy.

9 Przykłady nadajników EKAHAU Jest to System lokalizacji w czasie rzeczywistym RTLS który nie wymaga dodatkowego okablowania i pracuje na istniejącej infrastrukturze Wi-Fi. W celu wyznaczenia położenia śledzonego obiektu wykorzystuje opatentowane algorytmy.

10 Ubisense - wprowadzenie System RTLS firmy Ubisense do lokalizacji wykorzystuje aktywne etykiety, emitujące ultraszerokopasmowe (UWB) impulsy lokalizacyjne. Impulsy te są odbierane przez sensory rozmieszczone w nadzorowanym obszarze. Każdy sensor dokonuje analizy kąta propagacji (AoA) sygnału. Każda para sensorów analizuje różnicę czasu propagacji (TDoA). Równoczesne użycie AoA oraz TDoA zapewnia dokładne i niezawodne określenie położenia etykiety w przestrzeni, nawet w trudnych warunkach propagacji sygnałów radiowych.

11 Wprowadzenie

12 Ubisense Założenia systemów bazują na aktywnych etykietach i opierają się przy tym na fizycznych właściwościach rozchodzenia się fal radiowych, które z określoną prędkością i najkrótszą drogą docierają do odbiornika. Odbiornik, który nazywany jest także sensorem, dzięki wbudowaniu anteny macierzowej jest zdolny do odbioru fal jakie emituje nadajnik. Fale które docierają podlegają tzw. analizie kąta propagacji (AoA Angle of Arrival). Kąt propagacji jest to kąt pod jakim sensor odbiera docierające do niego fale radiowe emitowane przez nadajnik i na tej podstawie określa jego położenie.

13 Ubisense Druga technika korzysta z analizy różnic czasowych propagacji sygnału (TDoA Time Difference of Arrival). Metoda ta wykorzystuje dwa lub więcej odbiorników, które analizują różnice w czasie odbioru emitowanych przez odbiornik fal radiowych. Na bazie tych informacji określane jest położenie nadajnika względem odbiornika. Najbardziej dokładną jednak lokalizację otrzymujemy poprzez kompilację obu metod. System oprócz analizy propagacji wykorzystuje krótkotrwałe, ultraszerokopasmowe, fale radiowe dzięki czemu otrzymujemy niezawodne parametry lokalizacji w trudnych warunkach przemysłowych. Oprócz tego etykiety mogą emitować także sygnały lokalizacyjne w paśmie 2,4 GHz. Sygnał ten pozwala stwierdzić jakie etykiety są w obrębie danego odbiornika, jednak już bez wskazania ich precyzyjnej lokalizacji.

14 Ubisense Obszar pokrycia 4 sensorami: do 400m2 Osiągalna dokładność 3D: do 30cm Zakres częstotliwości UWB: GHz Dodatkowo: Wszystkie tagi posiadają aktywny transmiter RFID o dwukierunkowej częstotliwości 2,4GHz ISM. Dwukierunkowość nadajnika służy porządkowaniu informacji między sensorami a tagami. Tagi będą wysyłały sygnały UWB tylko wtedy, gdy sensor wymusi wysłanie tych sygnałów a wartość transmisji UWB (np. zmiana wartości tagu) jest sterowana przez sensory. Ta dynamiczna zmiana wartości oszczędza energię baterii zapewniając przy tym transmisję z taga tak często, jak jest to konieczne w odniesieniu do szybkości ich ruchu.

15 Ubisense - etykiety Etykiety jakie są wykorzystywane w technologii pozwalającej na precyzyjną lokalizację w czasie rzeczywistym znacznie przewyższają gabarytowo te, które mamy do dyspozycji w technologii RFID. Najmniejsza etykieta w systemie RTLS jaka jest dostępna na rynku to: Series 7000 Comapct Tag o wymiarach 38 mm x 39 mm x 16,5 mm, posiadająca kontrolowany systemowo przycisk i diodę LED. Czas pracy baterii w takiej etykiecie sięga ponad 4 lata, a jej stan monitorujemy bezprzewodowo. Etykieta Series 7000 Copact Tag.

16 Ubisense - sensory Sensory to precyzyjnie skonstruowane urządzenia wyposażone w antenę macierzową, które dokonują analizy pomiarów impulsów UWB. Odbiorniki te są wykonane w taki sposób aby maksymalnie wykorzystać informacje przesyłane przez UWB. W zależności od przeznaczenia takiego urządzenia możemy wyróżnić: sensory przeznaczone do pracy wewnątrz (Series 7000 Sensor), sensory przeznaczone do pracy na zewnątrz (Series 7000 IP Sensor), wyspecjalizowane sensory do lokalizacji strefowej, pozwalające stwierdzić jakie etykiety znajdują się w strefie działania sensora (Fixed Detector, USB Detector).

17 Porównanie RTLS UWB i RFID

18 Ubisense - podsumowanie precyzyjną lokalizację i identyfikację radiową wykorzystującą krótkotrwały, ultraszerokopasmowy sygnał fal radiowych (UWB), określanie pozycji na podstawie analizy kąta propagacji (AoA) oraz analizy różnicy czasu propagacji (TDoA) sygnału UWB, dokładne określenie położenia do 15 cm, możliwość współpracy z systemem GPS w wyznaczaniu precyzyjnej lokalizacji, możliwość lokalizacji strefowej, pozwalającej na stwierdzenie obecności obiektów w nadzorowanych strefach, praca w pomieszczeniach i na przestrzeniach otwartych, programowalny okres lokalizacji od 0,00225 do 33,75 pomiarów na sekundę, praca w czasie rzeczywistym, elastyczność konfiguracji dzięki wirtualizacji środowiska, praca na bazie aktywnych etykiet RFID, duża odporność na zakłócenia i odbicia sygnału, występujące w środowiskach przemysłowych,

19 Ubisense Przykłady BMW w 2003 roku w jednym z zakładów produkcyjnych, a dokładnie w Dingolfing przy wykorzystaniu RTLS lokalizuje się każdy pojazd, który opuszcza taśmę produkcyjną i zmierza w kierunku jednego z parkingów. Efekt był na tyle zadowalający, że postanowiono pójść krok dalej i wdrożyć to narzędzie w kolejnym zakładzie w Regensburgu. RTLS w Regensburgu pozwala na bezobsługową konfigurację narzędzi, która następuje automatycznie, po zbliżeniu narzędzia do miejsca montażu. Na dwukilometrowym odcinku linii produkcyjnej śledzonych jest do 1000 samochodów i 120 kluczy dynamometrycznych. Podstawową zaletą zastosowania tego system jest łatwość identyfikacji, wyszukiwania i kalibrowania narzędzi oraz komponentów, co pozwala bez trudu określić operatorom, która część została użyta w konkretnym samochodzie.

20 Ubisense Przykłady

21 Ubisense Przykłady

22 Ubisense Przykłady

23 Ubisense Przykłady Firma spedycyjna KG Bursped niemiecka firma spedycyjna działająca na powierzchni 13,5 tys. m2, obsługująca niemalże 3000 ładunków dziennie zdecydowała się na zastosowanie systemu RTLS w celu wyeliminowania kosztów jakie ponosiła na poszukiwanie pojedynczych przesyłek i ładunków niekompletnych. System RTLS w tej firmie został zintegrowany z monitoringiem wideo. Oprogramowanie firmy Ubisense przy użyciu 160 kamer pozwala koordynować pracę 20 wózków widłowych i 140 bram wjazdowych, a wyposażenie w etykiety czytniki kodów kreskowych pozwala na łatwą ich lokalizację.

24 Rozwiązanie Mojix Rozwiązanie X-STAR f-my Mojix, które jest obecnie jednym z najbardziej nowatorskich systemów automatycznej identyfikacji, stosowanych w świecie. Rozwiązanie X-STAR oferuje niespotykany dotąd poziom precyzji i skalowalności w zarządzaniu wewnętrznym łańcuchem dostaw i śledzeniu przemieszczanych w nim obiektów logistycznych. W systemie Mojix ponad składowanymi w magazynie paletami z produktami rozmieszczane są nadajniki enode w liczbie sztuk pozwalającej na skuteczną widoczność wszystkich paletowych jednostek logistycznych oznakowanych pasywnymi tagami RFID. Wszystkie nadajniki enode komunikują się automatycznie z nadajnikiem STAR, który przesyła informacje o pozycjach śledzonych obiektów do koncentratora danych (kontrolera głównego). SYSTEM BAZUJE NA Pasywnych TAGACH RFID (EPC Gen2) i rozszerza zasięg do 30 stóp

25 Rozwiązanie Mojix

26 Rozwiązanie Mojix Mojix STAR system redefines the performance parameters of passive RFID, providing: 100,000 times the receiver sensitivity of previous solutions 50dB link budget improvement indoors 20 times the range of conventional RFID readers more than 182 meters 1.2 teraflops signal processing power 100 times greater coverage area than conventional systems up to 250,000sq feet / 76,200sq meters with one STAR system Verification of 100% of tags on RF-challenged materials Expanded utility of passive RFID location estimation, security and authentication

27 Podsumowanie

28 Rozwiązania hybrydowe Wdrożenie MaGS1 we FRANSPOLu, czyli jak osiągnąć częściową funkcjonalność RTLS poprzez wykorzystanie etykiet RFID. W magazynie Franspol-u w miejsce sieci nadajników RTLS zastosowano czytnik RFID z antenami zainstalowanymi na dachu wózka widłowego. Czytnik ten zbiera komunikaty lokalizacyjne z rozwieszonych na wysokości pasywnych tagów RFID.

29 Rozwiązania hybrydowe