СШП (UWB) анкер

СШП (UWB) анкер
СШП анкеры обеспечивают позиционирование СШП меток и передачу данных от меток к серверу и в обратном направлении. Позиционирование может выполняться методом TDoA, который обеспечивает обслуживание больших популяций меток, либо методом ToF, который обеспечивает повышенную точность позиционирования.
  • СШП анкер представляет собой многофункциональное радиочастотное устройство, совместимое с СШП метками и предназначенное для идентификации и позиционирования снабженных метками контролируемых объектов.
    СШП анкеры устанавливаются на контролируемой территории в точках с известными координатами, относительно которых определяются координаты меток.
    СШП анкеры образуют инфраструктуру системы позиционирования – проводную (Fast Ethernet) и/или беспроводную (Zigbee либо 6lowpan), через которую осуществляется управление метками и передача информации на сервер системы.
    Состав
    СШП анкер содержит сверхширокополосный (СШП) радиочастотный трансивер, обеспечивающий прием отправленных метками блинк-посылок, а также двухстороннюю двунаправленную радиочастотную связь с СШП метками РТЛС в соответствии со стандартом ISO 24730-62.
    Для создания самовосстанавливающейся беспроводной ячеистой сети СШП анкер может снабжаться радиоинтерфейсом Zigbee либо 6lowpan с поддержкой протокола IPv6 RPL, что повышает живучесть системы и экономит затраты на строительство проводных сетей передачи данных.
    Для подключения СШП анкера к сети Fast Ethernet служит проводной интерфейс 100Base-TX.
    Электропитание осуществляется через встроенный вторичный источник питания от сети переменного тока 220 В либо по кабелям сети Ethernet (PoE).
    Антенны СШП интерфейса размещены внутри корпуса.
    При пропадании сетевого электропитания анкер питается от встроенного аккумулятора, который при наличии сетевого электропитания автоматически подзаряжается.
    Принцип действия
    СШП анкер предназначен для использования в системе позиционирования. Анкер представляет собой базовую станцию (узел) инфраструктуры системы позиционирования и обеспечивает возможность:

    • идентификации СШП меток,
    • позиционирования СШП меток,
    • высокоточной беспроводной синхронизации анкеров,
    • передачи результатов измерений на сервер системы,
    • передачи различной информации от СШП меток на сервер системы и
    • управления СШП метками.

    СШП анкеры устанавливаются на обслуживаемой территории в точках с известными фиксированными координатами. Это позволяет рассчитывать координаты СШП меток на плане по разнице времени отправляемых метками блинк-посылок на несколько анкеров (Time Difference of Arrival – TdoA) – в режиме однонаправленной связи или по времени распространения сигнала между меткой и анкерами (Time of Flight – ToF) – в режиме двунаправленной связи.
    Режим однонаправленной связи
    В режиме однонаправленной связи СШП анкеры принимают блинк-посылки, фиксируют моменты их прибытия ToA и считывают идентификатор метки. Позиционирование СШП метки в режиме однонаправленной связи осуществляется методом трилатерации с использованием разницы во времени прибытия (TDoA) блинк-посылки.
    Разница времен прибытия блинк-посылки ToA на любую пару анкеров означает, что метка находилась где-то на известной гиперболе. Использование двух пар анкеров (один анкер может быть общим в этих парах) подразумевает, что метка находилась на пересечении двух гипербол (см. рисунок).

    В системах позиционирования компании РТЛС реализован собственный алгоритм синхронизации, основанный на периодической рассылке с «мастер»-анкера специальных информационных пакетов анкерам, с которыми осуществляется синхронизация. Алгоритм обеспечивает точность синхронизации не хуже 500 пикосекунд, что соответствует ошибке позиционирования методом TDoA 15 см. 
    Режим двухсторонней связи
    Дополнительный режим работы по ISO 24730-62 – режим двухсторонней связи. В этом режиме инфраструктура системы соответствующим образом конфигурирует метку, указывая, с какими анкерами требуется выполнить измерение и соответствующий анкер дает команду на начало измерения, после чего СШП метка:
    • выполняет заданное количество измерений расстояния методом ToF до заданных анкеров (двунаправленное ранжирование);
    • передает через анкеры на сервер РТЛС свой идентификатор, результаты измерений, показания акселерометра, сигналы о состоянии метки и при необходимости другую информацию.
    Двунаправленное измерение расстояния осуществляется путем обмена короткими (от 1 до 13 октетов) пакетами между инфраструктурой и меткой. Метод ToF обеспечивает более высокую по сравнению с методом TDoA точность позиционирования, но при этом несколько снижается допустимая плотность меток на контролируемой территории.
    Основные преимущества
    Повышенная точность позиционирования
    Применение СШП анкеров и меток обеспечивает наивысшую среди радиочастотных RTLS точность позиционирования – до 15 см в режиме двухсторонней связи и до 30 см в режиме однонаправленной передачи.
    Контроль больших популяций объектов
    Сверхмалая длительность кадров СШП связи и возможность одновременного использования множества независимых каналов позволяют обслуживать большие популяции меток на ограниченной территории, например, большое количество грузов на сортировочном складе либо большое количество узлов и деталей на участке комплектации.
    Фирменная система синхронизации
    Используемая система синхронизации СШП анкеров компании РТЛС обеспечивает точность позиционирования методом TDoA до 30 см. При этом отсутствует необходимость прокладки дополнительных кабелей и установки специального дорогостоящего оборудования для синхронизации. Кроме того, существенно упрощается процесс настройки оборудования.
    Простота развертывания инфраструктуры
    СШП анкеры могут быть установлены практически на любой стене, колонне, мачте или на потолке и подключены к серверу системы по проводным Fast Ethernet 100BASE-TX сетям. Питание СШП анкера осуществляется по кабелям Fast Ethernet (PoE) либо от сети переменного тока 220 В.
    Бесперебойное питание
    Встроенный аккумулятор в случае пропадания сетевого электропитания обеспечивает работу СШП анкера в течение 8 часов.
    Высокая устойчивость к многолучевому затуханию
    СШП анкер обладает высокой устойчивостью к многолучевому затуханию – интерференции эхосигналов. Это свойство особенно полезно при использовании RTLS в помещениях, насыщенных оборудованием и мебелью – производственных и офисных помещениях, складах с высокими стеллажами и т.п.
    Электромагнитная совместимость
    СШП анкер не создает помех работе промышленной и бытовой аппаратуры и устройств связи и не требует получения частотного разрешения для применения.
    Устойчивость к внешним воздействиям
    СШП анкер выпускается в герметичном корпусе, допускающем применение в запыленных и влажных помещениях, а также на открытом воздухе. Рабочий диапазон температур: от минус 40 до плюс 85°С.
    Непрерывный контроль состояния анкера
    Анкер обладает высокой надежностью и устойчивостью к внешним воздействиям, тем не менее, его состояние (статус) непрерывно контролируется системой и отображается цветом значка на плане.
    Обновление встроенного ПО
    Анкер поддерживает загрузку, хранение и обновление встроенного ПО по команде от сервера. Момент обновления ПО может быть задан вручную или по расписанию.
    Управление и мониторинг анкера
    Осуществляется сервером с использованием протокола CoAP (RFC7252) поверх UDP, облегченного аналога протокола HTTP.
    Безопасность
    Безопасность передачи данных по CoAP протоколу между анкером и сервером обеспечивается за счет использования протокола DTLS (Datagram Transport Layer Security). Поддержка протокола DTLS отражается в обозначении изделия буквой -K. Например, анкер UU-AE40-I0-P1 не поддерживает DTLS, а UU-AE40-I0-P1-K поддерживает.
  • Габаритные размеры: 128х137х89 мм.
    Вес: 290 г.
    Питание анкера – от сети ~220 В либо по кабелям Ethernet (PoE IEEE802.3af – 2003 или IEEE802.3at - 2009 Class 3 устройство).
    Максимальная потребляемая мощность – 4,7 Вт.
    СШП анкеры используют для связи с метками СШП радиоинтерфейс с высокой частотой повторения импульсов в соответствии с ISO 24730-62 и IEEE802.15.4a. (Для использования анкера не требуется получения частотных разрешений и дополнительных согласований.)
    Максимальная мощность передатчиков СШП – не более минус 35 дБм/МГц.
    Чувствительность СШП приемника – не хуже минус 107 дБм.
    Частотный диапазон – от 3,5 ГГц до 6,5 ГГц, в зависимости от задействованного канала.
    Ширина полосы – 500 МГц или 900 МГц, в зависимости от задействованного канала.
    Скорость передачи данных по СШП интерфейсу – 110 Кбит/с, 850 Кбит/с или 6,8 Мбит/с.
    Максимальная дальность связи между анкером и метками в прямой видимости – 150 м.
    Максимальная дальность связи между метками и анкерами в типовом офисном здании – 30 м.
    • sample image
      ЛЧМ (CSS) анкеры

      ЛЧМ анкеры обеспечивают позиционирование ЛЧМ меток, при этом не требуют синхронизации.
      ЛЧМ анкеры образуют беспроводную самовосстанавливающуюся инфраструктуру системы позиционирования, состоящую из сегментов ячеистой сети Zigbee либо 6lowpan с поддержкой протокола IPv6 RPL, что повышает живучесть системы и экономит затраты на строительство проводных сетей передачи данных.