Принцип действия

Позиционирование метки осуществляется путем измерения расстояния от метки до нескольких (не менее трех) анкеров – рабочих узлов инфраструктуры РТЛС, имеющих известные фиксированные координаты на плане.

Рисунок 1. Позиционирование метки М относительно анкеров А1–А4.

В системах РТЛС для позиционирования используются технологии CSS (Chirp Spread Spectrum) и SDS-TWR (Symmetrical Double-Sided Two Way Ranging), основанные на измерении времени распространения радиосигнала от передатчика до приемника (time of flight).

Метка взаимодействует с инфраструктурой системы через двунаправленный радио интерфейс (то есть передает и принимает пакеты данных). Инфраструктура, в свою очередь, обеспечивает программный интерфейс приложения (API) с сервером. Это позволяет серверу управлять инфраструктурой, метками и процессами измерения, а также получать результаты измерений и информацию о состоянии меток.

Рисунок 2. Структура системы РТЛС

Метка периодически (один раз в 1-60 секунд, в зависимости от команд, получаемых от сервера) измеряет расстояния до указанных системой анкеров и передает результаты замеров на сервер. Эта информация служит для идентификации объекта – человека или предмета и определения его местоположения относительно анкеров.

Помимо результатов замеров каждая метка регулярно передает на сервер информацию от датчика движения (акселерометра) и информацию о своем текущем состоянии – состоянии оборудования и батареи, а также о ходе заряда батареи при подключенном зарядном устройстве. Состояние (статус) метки отображается цветом на плане.

Для подачи сигнала (вызова) с метки используется акселерометр.

Встроенный в метку аккумулятор периодически (обычно один раз в два месяца) подзаряжается с использованием поставляемого в комплекте с меткой индивидуального зарядного устройства с разъемом micro USB либо с помощью группового зарядного устройства на 10 меток, поставляемого отдельно. Метка в процессе подзарядки остается полностью работоспособной.

Основные преимущества

Метки РТЛС обладают целым рядом положительных свойств, определяющих их конкурентоспособность.

Позиционирование на всей территории предприятия

Метки обеспечивают точное позиционирование на всей территории, охваченной инфраструктурой РТЛС. Более того, если метка покидает зону обслуживания, система «знает», где это произошло. При возвращении метки в зону обслуживания ее позиционирование немедленно автоматически возобновляется. Все случаи входа или выхода метки из зоны обслуживания сети, входа или выхода метки из обозначенных клиентом запрещенных (опасных) зон или отклонений от назначенных клиентом маршрутов фиксируются в журнале событий. При необходимости может быть сформирован соответствующий сигнал.

Оптимальная точность и периодичность позиционирования

В системах РТЛС выбрана оптимальная точность позиционирования людей и большинства предметов, местоположение которых необходимо контролировать – один метр. Точность один метр достигается в 90% измерений (для прямой видимости).

Периодичность позиционирования – один раз в секунду обеспечивает позиционирование в режиме реального времени для объектов, движущихся со скоростью до 7,2 км/час.

Оптимизация точности и периодичности позиционирования позволили минимизировать стоимость системы и энергопотребление метки при одновременном расширении ее функциональных возможностей.

Подробнее о выборе оптимальной (разумной) точности и периодичности позиционирования можно прочесть в статье «Сравнение технологий позиционирования».

Длительная работа без подзарядки

Метка имеет автономный несменяемый источник питания (аккумулятор), рассчитанный на весь срок службы метки (пять лет). Источник питания метки подзаряжается в процессе эксплуатации. Метка передает информацию об уровне заряда аккумулятора в процессе эксплуатации и зарядки. Одной подзарядки аккумулятора хватает не мене чем на 60 календарных дней непрерывной работы при периодичности обновления данных о местоположении не реже чем 1 раз в 2 секунды при нормальной продолжительности рабочего времени (170 часов в месяц).

Высокая помехоустойчивость

Применяемая РТЛС для измерения расстояний между метками и анкерами технология CSS обеспечивает высокую устойчивость к различным помехам, в том числе к помехам от производственного и медицинского СВЧ оборудования, а также устойчивость к так называемому многолучевому затуханию – интерференции эхосигналов.

Предупреждение об опасности или нарушении

На метку, предназначенную для использования человеком, можно передавать команды включения акустического либо вибросигнала вызова и тревоги. В частности, в случае попадания человека в обозначенную администратором системы запрещенную (опасную) зону или отклонения от назначенного им маршрута, ему может быть автоматически передан предупреждающий сигнал.

Экстренный вызов

Для подачи сигнала (вызова) с метки используется акселерометр (достаточно трижды резко встряхнуть метку). При подаче сигнала статус метки не изменяется, а формируется событие. Событие фиксируется в журнале. Кроме того, срабатывает соответствующая сигнализация. Это дает возможность человеку при необходимости передать в систему сигнал экстренного вызова. А наличие в системе информации о точном местонахождении человека, подавшего сигнал экстренного вызова, позволяет быстро принять необходимые меры.

Контроль использования

Метка, предназначенная для использования человеком, позволяет определять, когда она находится в покое отдельно от владельца (например, забыта или умышленно оставлена) по отсутствию минимальных перемещений за определённый задаваемый настройками системы промежуток времени. Для этого используется встроенный в метку акселерометр, результаты измерений которого непрерывно передаются вместе с результатами измерения расстояний.

Устойчивость к внешним воздействиям

Метка имеет достаточную для большинства приложений стойкость к внешним воздействиям и средам.

Метка может быть выполнена в стандартном корпусе класса IP40 либо в таком же корпусе, но с заливкой компаундом – с уровнем защиты IP67. Такая метка может использоваться даже в самых запыленных помещениях, во влажных помещениях, в местах, подвергающихся энергичной мойке, на открытом воздухе и даже допускает кратковременное погружение в воду на глубину до одного метра.

Метка также имеет достаточную устойчивость к механическим воздействиям.

Полная управляемость

Поведение метки определяется командами координатора зоны, в которой находится метка, а при потере связи с инфраструктурой – внутренней программой, в соответствии с которой метка постоянно ищет связь с инфраструктурой. Метка поддерживает удаленное обновление встроенного программного обеспечения с использованием беспроводного интерфейса вручную, по команде из интерфейса администратора, либо автоматически по наступлению заранее определённого события (например, времени). Метка поддерживает выполнение команд с сервера на выдачу акустического либо вибросигнала владельцу, а также конфигурирование большинства внутренних настраиваемых параметров метки.

Непрерывный контроль состояния метки

Метка не только обладает высокой надежностью и устойчивостью к внешним воздействиям, но и непрерывно контролируется. Контролируется работоспособность метки и уровень заряда аккумулятора, а в процессе подзарядки контролируется режим заряда. Состояние (статус) метки отображается цветом ее значка на плане. В нормальном состоянии цвет значка зеленый. В случае отказа оборудования или аккумулятора, а также при снижении уровня заряда аккумулятора до 25% и ниже цвет значка становится красным. В процессе подзарядки цвет значка становится красным при появлении ошибки зарядки или нарушении температурного режима.

Кроме того, контролируется движение метки. Если метка забыта (оставлена), цвет значка становится синим. При сильном ударе или падении цвет значка становится красным.

Размеры и вес

Высота: 70 мм
Ширина: 43,5 мм
Толщина: 18 мм
Масса: 38 грамм

Радиочастотные характеристики

Рабочая частота: 2405 – 2485 МГц
Ширина полосы: 80 МГц
Число каналов связи: 1
Модуляция: ЛЧМ
Длительность импульсов ЛЧМ: 1 мкс.
Максимальная мощность передатчика: 18 dBm
Чувствительность приемника: –94 dBm
Максимальная скорость передачи данных: 1 Мбит/с
Дальность связи на открытом пространстве (прямой видимости): 300 м
Дальность связи в типовом офисном здании: 30 м

Электропитание

От встроенного Li-Pol аккумулятора.
Срок службы аккумулятора: не менее трех лет
Время работы метки без подзарядки аккумулятора: 60 календарных дней

Дополнительные возможности

По желанию заказчика метка оснащается устройствами звуковой (динамик) либо тактильной (вибромотор) сигнализации.

Стойкость к внешним воздействиям

Метка выпускается в стандартном исполнении с уровнем защиты IP40 либо (по желанию заказчика) во влагозащищенном исполнении с уровнем защиты IP67
Рабочий диапазон температур: от минус 40 до плюс 85°С.
Удары и вибрация: метка, без ущерба для работоспособности, выдерживает падение с высоты одного метра на твёрдую поверхность и вибрацию в диапазоне частот от 10 до 55 Гц со скоростью изменения частоты 1 октава/мин, амплитудой 0,15 мм длительностью не менее 30 мин.

Соответствие стандартам

Метка соответствуют международным стандартам ISO 24730-5 и IEEE 802.15.4a
По параметрам электромагнитного излучения метка соответствует нормативным документам: СанПиН 2.2.4.1191-03, СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03, ГОСТ 12.1.006-84.
Для использования метки не требуется получения частотных разрешений и дополнительных согласований (Решение ГКРЧ при Мининформсвязи России от 07.05.2007 № 07-20-03-001).

Надежность

Среднее время наработки на отказ (MTBF): 100 000 часов

Комплект поставки:

Метка – 1 шт.
Краткое руководство пользователя – 1 шт.
Зарядное устройство с разъемом micro USB – 1 шт.
Ремешок для ношения на шее – 1 шт.
Метки поставляются (по выбору заказчика) в корпусах трех цветов c цветными кольцами посередине шести цветов.
Цвет корпуса: белый, черный, темно-серый;
Цвет кольца: темно-серый, оранжевый, зеленый, синий, черный, белый.