RU2609582C1 - Система локального позиционирования объектов - Google Patents

Система локального позиционирования объектов Download PDF

Info

Publication number
RU2609582C1
RU2609582C1 RU2016104188A RU2016104188A RU2609582C1 RU 2609582 C1 RU2609582 C1 RU 2609582C1 RU 2016104188 A RU2016104188 A RU 2016104188A RU 2016104188 A RU2016104188 A RU 2016104188A RU 2609582 C1 RU2609582 C1 RU 2609582C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
objects
control device
identifiers
radio
signal
Prior art date
Application number
RU2016104188A
Other languages
English (en)
Inventor
Семен Владимирович Базанов
Александр Сергеевич Ионов
Александр Владимирович Петров
Юрий Жанович Пукинский
Андрей Леонидович Ульянов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "ОКБ-Планета" ОАО "ОКБ-Планета"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "ОКБ-Планета" ОАО "ОКБ-Планета" filed Critical Открытое акционерное общество "ОКБ-Планета" ОАО "ОКБ-Планета"
Priority to RU2016104188A priority Critical patent/RU2609582C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2609582C1 publication Critical patent/RU2609582C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/74—Systems using reradiation of acoustic waves, e.g. IFF, i.e. identification of friend or foe
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • G01S5/24—Position of single direction-finder fixed by determining direction of a plurality of spaced sources of known location
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/523—Details of pulse systems
    • G01S7/526—Receivers
    • G01S7/527—Extracting wanted echo signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области обработки данных и может быть использовано для создания систем локального позиционирования объектов, в частности для определения местонахождения оборудования и людей в помещениях и на прилегающих площадках. Достигаемый технический результат - повышение точности позиционирования системы. Указанный результат достигается за счет того, что система локального позиционирования объектов содержит идентификаторы и устройство контроля, при этом в устройство контроля входит блок контроля, приемо-передающие устройства, расположенные на известном расстоянии друг от друга, вычислительное устройство. Идентификаторы установлены на объектах и соединены по радиоканалу приема и ультразвуковому каналу передачи с приемо-передающими устройствами, которые по шине управления и шине данных соединены с вычислительным устройством. Местоположение объектов определяется по времени задержки распространения ультразвукового сигнала относительно радиосигнала. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области обработки данных и может быть использовано для создания систем локального позиционирования объектов, в частности для определения местонахождения оборудования и людей в помещениях и на прилегающих площадках, наблюдения за их перемещением.
Известно, что вблизи и внутри зданий затруднительно применение спутниковых навигационных систем в качестве мобильных устройств позиционирования. Это связано с затуханием и отражением спутникового сигнала при прохождении через металлосодержащие конструкции. Существуют локальные системы позиционирования, основанные на сигналах мобильных сетей связи, точность позиционирования которых во многом зависит от плотности распределения сотовых станций. Работа систем локального позиционирования, основанных на беспроводных Интернет-сетях, таких как Wi-Fi, зависит от плотности распределения точек доступа.
Известна интеллектуальная система безопасности и мониторинга объектов угледобывающих предприятий, содержащая блок информационных и исполнительных элементов, контроллер, модуль цифрового видеонаблюдения, устройство контроля и управления, группу радиочастотных идентификаторов и группу радиочастотных считывателей [RU 98836 U1, G08B 19/00, G08B 21/22, G08B 23/00, 27.10.2010].
Недостатком данной системы является относительно низкая точность позиционирования объектов, поскольку для этого используется информация только о положении самих радиочастотных считывателей, которые получили сигнал от радиочастотных идентификаторов. Следовательно, точность позиционирования определяется суммарной областью чувствительности всех радиочастотных считывателей, которые получили сигнал от соответствующих радиочастотных идентификаторов.
Также известна локальная система позиционирования и управления перемещением объектов, содержащая вычислители положения, ультразвуковые приемники, не менее трех ультразвуковых излучателей и не менее одного ультразвукового приемника корректирующего канала [RU 2011146813 A, G01S 5/18, 27.05.2013].
Установка вычислителей положения на объектах неизбежно ведет к необходимости передачи данных от отдельных вычислителей в единый вычислитель положения всех объектов для создания общей картины событий. Это приводит к усложнению и утяжелению конструкции и, как следствие, возрастанию энергопотребления на объектах, связанного с вычислениями координат и передачей данных.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является система локального позиционирования персонала на крупных техногенных объектах. Система содержит устройство контроля, группу радиомаяков-идентификаторов, по крайней мере три измерительных приемо-передающих устройства, соединенных по радиоканалу приема с группой радиомаяков-идентификаторов, а по каналу передачи - с устройством контроля, измерительные приемо-передающие устройства измеряют расстояние до соответствующих радиомаяков-идентификаторов по уровню принимаемого от них сигнала, устройство контроля определяет местоположение персонала на объекте, причем по крайней мере три измерительных приемо-передающих устройства разнесены по площади объекта, а радиомаяки-идентификаторы установлены на персонале [RU 108184 U1, G08B 19/00, G06K 7/10, 10.09.2011].
Точность такой системы локального позиционирования весьма низкая. Дело в том, что сила сигнала радиопередатчика падает нелинейно при увеличении расстояния. На малых расстояниях разность в силе сигнала велика, но с увеличением расстояния разность в силе сигнала снижается и становится сравнимой с ошибкой измерений. Таким образом, для систем, построенных на измерении силы сигнала, требуется высокая плотность расстановки оборудования. При этом для определения координат необходимы хотя бы три точки приема сигнала, значительно разнесенные в контролируемом пространстве.
Требуемый технический результат заключается в повышении точности позиционирования системы.
Задача, решаемая разработчиками для достижения требуемого технического результата, - переход от определения расстояния до объекта по уровню принимаемого радиосигнала к определению расстояния по задержке распространения ультразвукового сигнала относительно радиосигнала. Использование ультразвукового сигнала, имеющего меньшую скорость распространения в среде по сравнению с радиосигналом, позволяет более точно определить расстояние, пройденное сигналом за промежуток времени. Радиосигнал в этом случае можно использовать для задания момента формирования ультразвукового сигнала. Учитывая, что ультразвуковой сигнал плохо проходит через заграждения, между ультразвуковым передатчиком и ультразвуковым приемником не должно быть препятствий для прохождения ультразвуковой волны (идентификаторы должны находиться в прямой видимости от приемопередатчиков). Учитывая затухание ультразвукового сигнала при распространении, то есть то, что уровень принятого сигнала будет зависеть от пройденного им пути, приемо-передающие устройства должны адаптироваться к условиям приема. Упростить им эту задачу можно, сконцентрировав приемопередатчики в одном месте на известном расстоянии друг от друга, например в устройстве контроля, что обеспечит практически одинаковый уровень принимаемых сигналов. Использование ультразвукового сигнала позволит с высокой точностью без использования сложных устройств определить местоположение объекта в пространстве по данным о расстоянии от объекта до нескольких точек, расположенных на сравнительно малом и известном расстоянии друг от друга.
Известно, что расстояние до объекта S пропорционально скорости распространения ультразвукового сигнала V и времени задержки распространения ультразвукового сигнала относительно радиосигнала Δt:
S≈V⋅Δt.
Технический результат достигается за счет того, что система локального позиционирования объектов, содержащая идентификаторы, установленные на объектах, приемо-передающие устройства и устройство контроля, причем идентификаторы соединены по радиоканалу приема и по ультразвуковому каналу передачи с приемо-передающими устройствами, которые по шине управления и шине данных соединены с входящим в устройство контроля вычислительным устройством и также входят в устройство контроля, располагаясь в нем на известных расстояниях друг от друга, при этом устройство контроля находится в прямой видимости от объектов и находящееся в нем вычислительное устройство определяет местоположение объектов по времени задержки распространения ультразвукового сигнала относительно радиосигнала, идентификаторы активируются персональными кодовыми радиосигналами, а блок контроля, входящий в устройство контроля, проверяет правильность функционирования всей системы в целом.
На чертеже представлена функциональная схема системы локального позиционирования объектов.
Система локального позиционирования объектов содержит идентификаторы - 1 (1-1 - 1-n) и устройство контроля - 2, содержащее вычислительное устройство - 3 и блок контроля - 4. Идентификаторы - 1 (1-1 - 1-n) установлены на объектах и соединены по радиоканалу приема - 5 и по ультразвуковым каналам передачи - 6 с приемопередающими устройствами - 7 (7-1 - 7-m), которые по шине управления - 8 и шине данных - 9 соединены с входящим в устройство контроля - 2 вычислительным устройством - 3 и также входят в устройство контроля - 2, располагаясь в нем на известных расстояниях друг от друга. Устройство контроля - 2 находится в прямой видимости от объектов (идентификаторов). Вычислительное устройство - 3 определяет местоположение объекта по времени задержки распространения ультразвукового сигнала относительно радиосигнала. При этом идентификаторы - 1 (1-1 - 1-n) активируются персональными кодовыми радиосигналами. В устройство контроля - 2 входят приемо-передающие устройства - 7 (7-1 - 7-m).
Система локального позиционирования объектов работает следующим образом.
Определение местоположения объекта сводится к определению расстояния до известных точек. Для этого контрольное устройство 2 формирует на приемо-передающих устройствах 7 радиосигнал по радиоканалу 5, предназначенный для идентификатора 1-1, который регистрирует этот сигнал и формирует сигнал по ультразвуковому каналу передачи 6. Ультразвуковой сигнал достигает приемо-передающих устройств 7 (7-1 - 7-m), которые по шине управления 8 и шине данных 9 соединены с вычислительным устройством 3, с разной задержкой, так как приемо-передающие устройства 7 (7-1 - 3-m) установлены в устройстве контроля 2 на известном расстоянии друг от друга. По этим задержкам относительно радиосигнала и определяется местоположение объекта с установленным идентификатором
Далее, входящее в контрольное устройство 2 вычислительное устройство 3 формирует на приемо-передающих устройствах 7 сигнал по радиоканалу 5, предназначенный для идентификатора 1-2, который регистрирует этот сигнал и формирует сигнал по ультразвуковому каналу 6. Ультразвуковой сигнал достигает приемо-передающих устройств 7 (7-1 - 7-m), которые регистрируют его, и вычислительное устройство 3 определяет местоположение объекта с установленным идентификатором 1-2.
И так далее по очереди. После того как местоположение объекта с установленным идентификатором 1-n определено, вычислительное устройство 3 устройства контроля 2 возвращается к формированию радиосигнала для идентификатора 1-1. Блок контроля 4 устройства контроля 2 проверяет правильность функционирования всей системы в целом.
Ультразвуковой сигнал имеет меньшую относительно радиосигнала скорость распространения, что позволяет более точно определить расстояния до объектов, так как расстояния определяются по времени распространения, а оно значительно увеличивается по сравнению с радиосигналом. Равному промежутку времени соответствует меньшее расстояние, следовательно, равная ошибка в определении интервалов времени имеет меньшее влияние на вычисления расстояний.
Таким образом, благодаря решению поставленной задачи по переходу на определение расстояния до объекта по задержке распространения ультразвукового сигнала относительно радиосигнала достигнут требуемый технический результат. Точность системы локального позиционирования объектов значительно повысилась.

Claims (1)

  1. Система локального позиционирования объектов, содержащая идентификаторы, установленные на объектах, приемо-передающие устройства и устройство контроля, отличающаяся тем, что идентификаторы соединены по радиоканалу приема и по ультразвуковому каналу передачи с приемо-передающими устройствами, которые по шине управления и шине данных соединены с входящим в устройство контроля вычислительным устройством и также входят в устройство контроля, располагаясь в нем на известных расстояниях друг от друга, при этом устройство контроля находится в прямой видимости от объектов и находящееся в нем вычислительное устройство определяет местоположение объектов по времени задержки распространения ультразвукового сигнала относительно радиосигнала, идентификаторы активируются персональными кодовыми радиосигналами, а блок контроля, входящий в устройство контроля, проверяет правильность функционирования всей системы в целом.
RU2016104188A 2016-02-09 2016-02-09 Система локального позиционирования объектов RU2609582C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016104188A RU2609582C1 (ru) 2016-02-09 2016-02-09 Система локального позиционирования объектов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016104188A RU2609582C1 (ru) 2016-02-09 2016-02-09 Система локального позиционирования объектов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2609582C1 true RU2609582C1 (ru) 2017-02-02

Family

ID=58457243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016104188A RU2609582C1 (ru) 2016-02-09 2016-02-09 Система локального позиционирования объектов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2609582C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2657185C1 (ru) * 2017-09-13 2018-06-08 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Высокоточная система локального позиционирования
RU2797440C1 (ru) * 2022-12-19 2023-06-05 Общество С Ограниченной Ответственностью "Мобильные Системы Диагностики Холдинг" Способ измерения дальности до перемещающихся наблюдаемых объектов в условиях быстрого изменения параметров окружающей среды (варианты) и система для его реализации (варианты)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2630565A1 (fr) * 1988-04-26 1989-10-27 Hitronic Dispositif de localisation et/ou d'identification de personnes ou d'objets
US6044256A (en) * 1995-12-28 2000-03-28 Nec Corporation Terminal device with detector
US7151447B1 (en) * 2004-08-31 2006-12-19 Erudite Holding Llc Detection and identification of threats hidden inside cargo shipments
RU2351945C1 (ru) * 2007-10-16 2009-04-10 Виктор Иванович Дикарев Способ определения координат подвижного объекта в закрытых помещениях и система для его реализации
RU108184U1 (ru) * 2011-02-28 2011-09-10 Виктор Никифорович Сараев Система локального позиционирования персонала на крупных техногенных объектах
RU123568U1 (ru) * 2012-05-10 2012-12-27 Алексей Васильевич Глушков Система мониторинга подвижных объектов по фиксированным меткам

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2630565A1 (fr) * 1988-04-26 1989-10-27 Hitronic Dispositif de localisation et/ou d'identification de personnes ou d'objets
US6044256A (en) * 1995-12-28 2000-03-28 Nec Corporation Terminal device with detector
US7151447B1 (en) * 2004-08-31 2006-12-19 Erudite Holding Llc Detection and identification of threats hidden inside cargo shipments
RU2351945C1 (ru) * 2007-10-16 2009-04-10 Виктор Иванович Дикарев Способ определения координат подвижного объекта в закрытых помещениях и система для его реализации
RU108184U1 (ru) * 2011-02-28 2011-09-10 Виктор Никифорович Сараев Система локального позиционирования персонала на крупных техногенных объектах
RU123568U1 (ru) * 2012-05-10 2012-12-27 Алексей Васильевич Глушков Система мониторинга подвижных объектов по фиксированным меткам

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RU 123568 U1, 12.2012. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2657185C1 (ru) * 2017-09-13 2018-06-08 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Высокоточная система локального позиционирования
US11480670B2 (en) 2017-09-13 2022-10-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Tag and tag position determination device and method
RU2797440C1 (ru) * 2022-12-19 2023-06-05 Общество С Ограниченной Ответственностью "Мобильные Системы Диагностики Холдинг" Способ измерения дальности до перемещающихся наблюдаемых объектов в условиях быстрого изменения параметров окружающей среды (варианты) и система для его реализации (варианты)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gomez-de-Gabriel et al. Monitoring harness use in construction with BLE beacons
Dag et al. Received signal strength based least squares lateration algorithm for indoor localization
CN102884440B (zh) 用于短基线、低成本地确定空中飞行器位置的系统和方法
Duvallet et al. WiFi position estimation in industrial environments using Gaussian processes
ES2729282T3 (es) Identificación de vehículo
US20130012227A1 (en) Method and System for Tracking and Determining a Location of a Wireless Transmission
CN104808197A (zh) 一种多监视源飞行目标并行跟踪处理方法
KR101121907B1 (ko) 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템 및 방법
Ning et al. Design of accurate vehicle location system using RFID
JP4424272B2 (ja) 空港面監視システムおよびこれに用いる航跡統合装置
CN110888134B (zh) 一种非协作和协作一体化机场场面监视系统
CN109379707A (zh) 一种基于无线信号的室内目标活动区域识别方法及系统
Bahillo et al. Accurate and integrated localization system for indoor environments based on IEEE 802.11 round-trip time measurements
RU2609582C1 (ru) Система локального позиционирования объектов
Ulmschneider et al. Multipath assisted positioning in vehicular applications
RU108184U1 (ru) Система локального позиционирования персонала на крупных техногенных объектах
US10536920B1 (en) System for location finding
Chiu et al. Seamless outdoor-to-indoor pedestrian navigation using GPS and UWB
Kakubari et al. Enhancement of passive surveillance system for airport surface movement
SG188069A1 (en) Method and system for detecting mobile device position information fraud
JP5609032B2 (ja) マルチラテレーション装置及び空港面監視システム
Gikas et al. Full-scale testing and performance evaluation of an active RFID system for positioning and personal mobility
KR20100069908A (ko) 복층 건물 내 2단계 위치추적 시스템 및 방법
Tejedor et al. Characterization and mitigation of range estimation errors for an RTT-based IEEE 802.11 indoor location system
RU2663226C1 (ru) Способ сопровождения траектории излучающей или подсвечиваемой внешним радиоэлектронным средством цели (варианты) и радиолокационный комплекс для его осуществления (варианты)