Монбельяр, Франция

Сотрудники ООО «РТЛС» В.Максимов и О.Табаровский представили на четвертой ежегодной международной конференции «Позиционирование и навигация в помещениях» доклад «Исследование подходов к повышению точности персональных систем навигации в помещениях»

В докладе рассмотрены персональные системы навигации в помещениях, основанные на измерении расстояний радиочастотным методом и использовании инерциального измерительного блока для повышения точности позиционирования, разработанные и поставляемые ООО «РТЛС». Также представлены результаты исследования перспективных подходов к повышению точности, включая использование одновременной локализации и отображения на плане (Simultaneous Localization and Mapping – SLAM) с помощью монокулярной камеры и Wi-Fi SLAM.

Системы локации для помещений (Indoor real-time locating systems – Indoor RTLS) приобретают в настоящее время широкое распространение и используют различные технологические принципы – от радиочастотных (RF) до акустических и инфракрасных. В разработанной ООО «РТЛС» системе используется радиочастотный метод измерения расстояний между мобильными трансиверами – метками и стационарными базовыми станциями – анкерами. Расстояния рассчитываются по времени прибытия сигнала (time of arrival – ToA). Такой подход обеспечивает устойчивое определение местонахождения с точностью один метр в 80% замеров при  условии прямой видимости.
Однако аппаратура радиочастотного измерения расстояний при работе в помещениях подвержена воздействию многолучевого затухания (отраженных сигналов и интерференции), что существенно снижает точность измерений. Еще одно ограничение связано с частотой обновления измерений, которая составляет около 1 Гц. Недостаточная частота существенно снижает точность определения местонахождения часто меняющих курс быстро передвигающихся объектов.

Чтобы снизить влияние многолучевого распространения радиосигнала на точность и обеспечить позиционирование динамичных объектов необходимо дополнительно использовать другие, независимые источники информации. В рамках представленной в докладе работы выбраны были выбраны:

·     акселерометр/магнитометр (Inertial Measurement Unit – IMU),

·     монокулярная камера (Monocular SLAM),

·     измерение мощности радиочастотного поля (Wi-Fi SLAM).

Выбор источников информации для позиционирования диктовался в частности необходимостью создания автономного навигатора для повсеместного использования (камера и Wi-Fi имеются повсеместно – в каждом смартфоне).

В докладе представлены алгоритм и математический аппарат, обеспечивающие  комплексирование системы счисления пути, построенной на базе инерциальных датчиков и векторного магнитометра (PDR), c системой радиочастотного измерения расстояний (ToA). Приведены экспериментальные данные, подтверждающие, что комплексная  система ToA/IMU может эффективно сглаживать траекторию и компенсировать ошибки, порождаемые магнитными возмущениями, а также оценивать параметры модели пешехода, используемые в алгоритме PDR.

Однако такая система имеет недостатки, в частности, успешно фильтруя кратковременные ошибки по курсу, она не способна исключить влияние долговременных  возмущений (возникающих, в частности, из-за сильных локальных вариаций магнитного поля ). Как показали эксперименты, использование монокулярной камеры в режиме 2-D позволяет компенсировать дрейф по курсу, а в режиме 6-D – существенно повысить общую точность позиционирования в обстановке офисного помещения.

Экспериментальные исследования, проведенные для комплексной системы, включающей PDR и WiFi-SLAM, показали  возможность проведения картографирования уровней мощностей сигналов WiFi точек доступа при одновременной коррекции PDR навигатора с помощью построенной  модели распространения сигналов WiFi.

Проведенные эксперименты показали, что комплексирование   навигационных систем с разными физическими принципами позволяет  повысить точность и надежность решения в целом.

В экспериментах использовались разработанные ООО «РТЛС» метки и модули инерциально-магнитных курсовертикалей (attitude and heading reference system – AHRS).