ЛЧМ (CSS) анкеры

ЛЧМ (CSS) анкеры

Основу системы позиционирования РТЛС составляет инфраструктура, состоящая из анкеров – базовых станций беспроводной связи. Анкеры устанавливаются на обслуживаемой территории так, чтобы из любой точки было видно не менее трех анкеров. Места анкеров фиксированные, а их координаты известны серверу. Это позволяет  позиционировать метки (и, соответственно, людей и предметы) на плане, используя измеренные расстояния от меток до анкеров.

  • Особенность инфраструктуры системы РТЛС заключается в том, что каждый анкер выполняет, по меньшей мере, две функции:


    • обеспечивает измерение расстояний до меток и
    • является узлом беспроводной сети.

    Для этого каждый анкер имеет два радио интерфейса:

    • CSS – для измерения расстояний и управления метками и
    • ZigBee – для создания ячеистой беспроводной сети.

    Сеть ZigBee используется в системе позиционирования РТЛС в качестве беспроводной сети передачи данных (альтернативы LAN) для управления и конфигурирования анкеров и меток, управления процессами позиционирования, а также для передачи результатов измерений от меток на сервер системы.

    Анкер в сети РТЛС

    Типовая инфраструктура РТЛС системы состоит из CSS зон, каждая из которых включает 10-12 анкеров. Один из анкеров в зоне является CSS координатором, который управляет зарегистрированными в зоне метками. Кроме того, каждый анкер является частью ZigBee подсети, которая имеет один или два шлюза в локальную сеть и ZigBee координатор, управляющий формированием подсети. Как правило, в одну ZigBee подсеть входит одна или несколько CSS зон. Площадь, покрываемая одной CSS зоной, может составлять до двух-трех тысяч квадратных метров. Отчеты меток об измерениях передаются по сети ZigBee через шлюз на сервер. Один CSS координатор может обслуживать до 50 меток при частоте обновления координат от каждой метки 1 сек. Такое количество обслуживаемых меток обусловлено временем, которое необходимо для измерения расстояний каждой меткой и тем, что в каждый момент времени только одна метка может проводить измерения. Соответственно, если обновления координат производятся реже, то и меток в зоне обсуживается больше. Координатор CSS зоны назначается при конфигурировании инфраструктуры из числа анкеров. Работа ZigBee сетей управляется сервером.

    Попадающие в зону действия CSS зоны метки периодически посылают так называемые «блинки»  (короткие широковещательные пакеты), которые принимаются анкерами. Таким образом, становится известно, какие анкеры «видят» метку в момент передачи «блинка» и формируется динамический список меток в CSS зоне.

    Основные преимущества

    Оптимальная точность позиционирования

    При наличии прямой видимости между меткой и анкером точность позиционирования в 90% случаев составляет один метр или лучше. При наличии препятствий на пути распространения радиосигналов точность позиционирования в 90% случаев составляет три метра или лучше. Такая точность является оптимальной для большинства индустриальных приложений.

    Позиционирование на всей территории предприятия

    Анкер может быть выполнен во влагозащищённом корпусе с уровнем защиты IP66, то есть в соответствии с ГОСТ 14254-96 полностью защищен от проникновения пыли и от динамического воздействия потоков воды. Благодаря этому анкеры могут работать на всей территории предприятия, даже в самых запыленных и влажных помещениях, а также на открытом воздухе. Анкеры работоспособны в диапазоне температур от минус 40 до плюс 85°С.

    Простота и низкая стоимость развертывания

    Анкеры имеют небольшие габариты и массу, могут быть установлены практически на любой вертикальной плоскости, колонне или мачте, а благодаря малому энергопотреблению могут подключаться к сети электропитания в любом месте. Анкеры не нуждаются в проводных сетях передачи данных и синхронизации времени, что существенно упрощает их установку.

    Имеющиеся в комплекте поставки инструменты наладчика делают процессы настройки сети ZigBee интуитивно понятными, существенно ускоряют работу и позволяют исключить ошибки. Эти же инструменты помогают при обслуживании и модернизации сети.

    Высокая надежность и способность к самовосстановлению сети

    Анкер имеет автономный несменяемый Li-Pol источник питания, который автоматически подзаряжается по мере необходимости от встроенного сетевого источника питания. В случае пропадания основного питающего напряжения анкер остается работоспособным в течение не менее 8 часов при условии полного заряда аккумулятора в момент пропадания напряжения.

    Беспроводная ячеистая сеть проектируется таким образом, чтобы между любыми двумя анкерами сети и между любым анкером и соответствующим шлюзом существовало не менее двух путей. При выходе из строя любого анкера или шлюза трафик в сети автоматически маршрутизируется так, чтобы восстановить нормальную передачу данных в обход отказавшего участка.

    Среднее время наработки на отказ (MTBF) анкера составляет не менее 100 000 часов (за исключением элемента автономного питания).

    Безопасность

    Система предоставляет возможность шифрования информации в CSS радиоканалах, используемых для измерения расстояний и управления мобильной меткой, а также в ZigBee радиоканалах беспроводной ячеистой сети. Управление включением либо отключением шифрования осуществляется с рабочего места администратора системы.

    Гибкость

    Инфраструктура РТЛС позволяет легко изменять ее конфигурацию: добавлять или менять места установки анкеров в существующих подсетях ZigBee или CSS зонах, добавлять новые зоны и подсети, обновлять программное обеспечение в анкерах.

    Анкеры поддерживают обновление встроенного программного обеспечения через беспроводной интерфейс. Обновление производится вручную по команде администратора либо автоматически по наступлению заранее определенного события (например, определенного времени).

    Совместимость с системами беспроводной связи и радиочастотным оборудованием

    Применяемые РТЛС беспроводные технологии совместимы со всеми видами беспроводной связи и СВЧ оборудованием.

    Используемая для измерения расстояний технология CSS благодаря широкополосному (80 МГц) сигналу практически не чувствительна к бытовым, офисным и индустриальным помехам. С другой стороны, мощность применяемых в ней импульсов достаточно мала, что исключает негативное влияние на другие беспроводные системы в диапазоне 2,4 ГГц. Для передачи данных по технологии ZigBee в диапазоне 2,4 ГГц используется один из шестнадцати возможных относительно узкополосных (5 МГц) каналов, что не влияет на работу других видов беспроводной связи. В свою очередь, анкеры ZigBee сети способны оценить качество связи в используемом канале и при необходимости автоматически переключиться на использование свободного от помех канала.

    Анкер обладает высокой надежностью и устойчивостью к внешним воздействиям, тем не менее, его состояние (статус) непрерывно контролируется системой. Контролируется работоспособность анкера, уровень заряда аккумулятора и процесс подзарядки аккумулятора. Состояние анкера отображается цветом его значка на плане. В нормальном состоянии цвет значка зеленый (анкер включен и работает). Когда анкер выключен (не работает) цвет его значка становится красным, при конфигурировании – синим.

    Цвет значка становится желтым в случаях:

    • неисправности или ошибки оборудования,
    • пропадания сетевого питания,
    • ошибки заряда аккумулятора,
    • снижения уровня заряда аккумулятора до 25% и ниже.
  • Размеры и вес

    Высота: 121 мм
    Ширина: 171 мм
    Толщина: 56 мм
    Масса: 535 грамм (с антеннами) – для корпуса из поликарбоната
    Длина каждой антенны: 169 мм

    Узел крепления

    Анкер крепится с использованием 4-х кронштейнов, поставляемых в стандартном комплекте, либо монтажной пластины (опционально).

    Индикация

    Анкер снабжен тремя светодиодными индикаторами:

    Индикатор (Обозначение) Цвет Режимы
    CSS интерфейс (CSS) Синий Горит – интерфейс включен, трафика нет. Короткие мигания сигнализируют о наличии трафика. Частые короткие мигания – самотестирование при включении питания либо после сброса. Равномерное мигание – интерфейс выключен (анкер не в сети, не сконфигурирован и т.п.)
    ZigBee интерфейс (ZB) Желтый
    Сеть/Аккумулятор (ACC/PWR) Зеленый/ красный/ желтый мигающий Зеленое равномерное мигание – питание от сети, батарея не заряжается. Зеленое равномерное мигание плюс желтое мигание – батарея заряжается. Зеленое равномерное мигание плюс красное мигание – ошибка зарядки батареи. Красное равномерное мигание – сеть отключена, анкер питается от батареи.

    При запуске или сбросе системы все светодиоды дают три одновременных проблесковых мигания. Для поиска и идентификации анкера возможна подача специальной команды, по которой все светодиоды одновременно мигают несколько раз.

    Радиочастотные характеристики
    Радио интерфейс CSS:

    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

    Радио интерфейс ZigBee:

    Рабочая частота: 2405 – 2485 МГц
    Число каналов передачи данных: 16
    Ширина канала: 5 МГц
    Модуляция: DSSS/OQPSK
    Максимальная скорость передачи данных: 250 кбит/с
    Максимальная мощность передатчика: 18 dBm
    Чувствительность приемника: –102 dBm

    Электропитание

    Напряжение питания: 84 – 230 В переменного тока
    Максимальная потребляемая мощность: 2,2 Вт
    Блок питания: встроенный

    Резервный источник питания

    Резервное питание: от встроенного Li-Pol аккумулятора.
    Время работы от аккумулятора: не менее 8 часов

    Стойкость к внешним воздействиям

    Уровень пылевлагозащиты: IP40 либо IP66.
    Рабочий диапазон температур: от минус 40 до плюс 85°С.
    Материал корпуса: поликарбонат либо (по специальному заказу) алюминиевый.

    Соответствие стандартам

    Анкер соответствует международным стандартам ISO 24730-5, IEEE 802.15.4-2011 и ZigBee 2007 Specification.

    Оборудование RTLS по параметрам электромагнитного излучения 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 анкера 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:

    Анкер (со шнуром питания) – 1 шт.
    Кронштейн для крепления – 4 шт.
    Монтажная пластина – 1 шт. (опционально).
    Краткое руководство пользователя – 1 шт.