Спосіб визначення місцеположення об’єктів

Реферат: Спосіб визначення місцеположення об'єктів, полягає в тому, що для системи радіочастотної просторової локалізації, що складається з блока локалізації, набору радіоміток, розташованих на об'єктах, і зчитувача, що включає в себе набір антен, в блоці локалізації формуються оцінки місцеположення кожної радіомітки на основі далекомірного методу шляхом обробки вимірювальної інформації, при цьому вимірювальна інформація включає в себе коефіцієнти відповідей радіоміток антенам зчитувача для деяких потужностей запитальних сигналів, причому коефіцієнт відповіді деякої радіомітки деякої антени зчитувача для деякої потужності запитального сигналу визначається як відношення числа прийнятих за допомогою даної антени зчитувача сигналів відповіді від даної радіомітки до числа посланих за допомогою даної антени зчитувача запитальних сигналів даної потужності. При формуванні оцінки місцеположення кожної радіомітки в ролі вимірювальної інформації використовують масив значень, при цьому кожне із значень масиву обчислюється для певної антени зчитувача і є сумарним коефіцієнтом відповіді даної радіомітки даної антени зчитувача, причому сумарний коефіцієнт відповіді деякої радіомітки деякої антени зчитувача визначається як середнє арифметичне коефіцієнтів відповіді даної радіомітки даної антени зчитувача для різних потужностей запитальних сигналів. UA 87459 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ МІСЦЕПОЛОЖЕННЯ ОБ'ЄКТІВ UA 87459 U UA 87459 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області радіочастотної ідентифікації та просторової локалізації, а саме до способів визначення місцеположення об'єктів за допомогою встановлених на них радіоміток. Корисна модель може бути використана для визначення місцезнаходження рухомих і нерухомих об'єктів. Відомі способи визначення місцеположення об'єктів, засновані на побудові ліній положення за результатами вимірювань, проведених за допомогою декількох антен, і знаходженні перетину цих ліній. Зокрема відомий далекомірний спосіб, що використовує в ролі вимірювальної інформації значення рівнів сигналів відповіді від радіоміток, що розташовуються на об'єктах [1]. Недоліком цього способу є необхідність вимірювань абсолютних значень рівнів сигналів відповіді в широкому динамічному діапазоні, що приводить до ускладнення апаратної реалізації. Цей недолік значною мірою долається при реалізації способів, що використовують в ролі вимірювальної інформації коефіцієнти відповіді радіоміток [2]. Найбільш близьким за технічною суттю до способу визначення місцеположення об'єктів, що заявляється, є далекомірний спосіб, який використовує в ролі вимірювальної інформації значення коефіцієнтів відповіді радіоміток, отримані при використанні запитальних сигналів певної потужності. Недоліком цього способу є низька точність визначення місцеположення об'єктів, оскільки залежність відстані між антеною і радіоміткою від величини коефіцієнта відповіді може в реальних умовах мати немонотонний характер з великою кількістю зламів. Задачею корисної моделі, що заявляється, є створення високоточного способу визначення місцеположення об'єктів. Поставлена задача вирішується наступним чином. У способі визначення місцеположення об'єктів, який полягає в тому, що для системи радіочастотної просторової локалізації, що складається з блока локалізації, набору радіоміток, розташованих на об'єктах, і зчитувача, що включає в себе набір антен, в блоці локалізації формуються оцінки місцеположення кожної радіомітки на основі далекомірного методу шляхом обробки вимірювальної інформації, при цьому вимірювальна інформація включає в себе коефіцієнти відповідей радіоміток антенам зчитувача для деяких потужностей запитальних сигналів, причому коефіцієнт відповіді деякої радіомітки деякої антені зчитувача для деякої потужності запитального сигналу визначається як відношення числа прийнятих за допомогою даної антени зчитувача сигналів відповіді від даної радіомітки до числа посланих за допомогою даної антени зчитувача запитальних сигналів даної потужності, згідно з корисною моделлю, при формуванні оцінки місцеположення кожної радіомітки в ролі вимірювальної інформації використовують масив значень, при цьому кожне із значень масиву обчислюється для певної антени зчитувача і є сумарним коефіцієнтом відповіді даної радіомітки даної антені зчитувача, причому сумарний коефіцієнт відповіді деякої радіомітки деякої антені зчитувача визначається як середнє арифметичне коефіцієнтів відповіді даної радіомітки даної антені зчитувача для різних потужностей запитальних сигналів. Технічним результатом корисної моделі є підвищення точності визначення місцеположення об'єктів. Суть корисної моделі пояснена кресленням. Представлено приклад схеми розташування антен зчитувача, радіоміток та об'єктів локалізації в деякому приміщенні. Спосіб визначення місцеположення об'єктів, що заявляється, передбачається до використання в системах радіочастотної просторової локалізації, що складаються з блока локалізації, набору радіоміток, розташованих на об'єктах, і зчитувача, що включає в себе набір антен. На кресленні представлений приклад схеми розташування антен 1 зчитувача та об'єктів локалізації 2, на яких розміщені радіомітки 3, в деякому приміщенні. Суть способу визначення місцеположення об'єктів полягає в наступному. Блок локалізації системи радіочастотної локалізації в просторі приймає запит користувача про початок роботи системи і посилає команду пошуку радіоміток зчитувачу. За цією командою зчитувач виконує почергову відправку запитальних сигналів деякої потужності P1 за допомогою кожної зі своїх антен. Радіомітки у разі успішного прийому запитального сигналу від деякої антени зчитувача виконують відправлення сигналів відповіді. Зчитувач приймає сигнали відповіді від радіоміток, причому прийом кожного сигналу відповіді здійснюється за допомогою тієї антени, за допомогою якої виконувалася відправка запитального сигналу, що викликав відповідь радіомітки. Вищеописаний процес відправки запитальних сигналів потужності P1 і прийому сигналів відповіді повторюється деяке кінцеве число разів N. Після цього для кожної радіомітки, сигнали відповіді від якої прийняті з допомогою антен зчитувача хоча б один раз, розраховуються 1 UA 87459 U коефіцієнти її відповіді кожній антені зчитувача при потужності запитального сигналу P1 за формулою P1 , (1) де K i, j,P - коефіцієнт відповіді і-ї радіомітки j-й антені зчитувача при потужності запитального 1 5 сигналу P1 ; Ri, j,P - число прийнятих за допомогою j-ї антени зчитувача сигналів відповіді від і-ї 1 10 радіомітки при потужності запитального сигналу P1 . Описаний вище процес, що включає в себе N-кратну відправку запитальних сигналів, прийом сигналів відповіді і розрахунок коефіцієнтів відповіді радіоміток антенам зчитувача, повторюється деяке кінцеве число разів M для різних потужностей запитальних сигналів. По закінченню цього для кожної радіомітки, сигнали відповіді від якої прийняті з допомогою антен зчитувача хоча б один раз, розраховуються сумарні коефіцієнти її відповіді кожній антені зчитувача за формулою 1 M  K i, j,Pk , (2) M k 1 де S i, j - сумарний коефіцієнт відповіді i-ї радіомітки j-й антені зчитувача; Si, j  15 20 Pk - потужність запитальних сигналів на k-й ітерації процесу N-кратної відправки запитальних сигналів, прийому сигналів відповіді і розрахунку коефіцієнтів відповіді радіоміток антенам зчитувача. Розраховані сумарні коефіцієнти відповіді радіоміток антенам зчитувача використовуються для виконання оцінки місцеположення радіоміток. Для цього застосовується далекомірний спосіб на основі ітераційного методу найменших квадратів, при реалізації якого шукається таке місце розташування радіомітки серед усіх можливих, щоб значення функції помилки було мінімальним. При локалізації в двовимірному просторі оцінка місцеположення і-ї радіомітки визначається за формулою ˆ ˆ x i , y i   arg min   x j  x i 2  y j  y i 2  dSi,j    L 25 x i ,y i 30 35 40 45 50 j1  2 , (3) де x i , y i  - оцінка місцеположення i-ї радіомітки в двовимірному просторі; ˆ ˆ xi, yi  - припущення про місцезнаходження і-ї радіомітки в двовимірному просторі на деякій ітерації циклу пошуку мінімуму функції помилки; L - кількість антен зчитувача в системі; x j , y j - місцезнаходження j-ї антени зчитувача в двовимірному просторі;     d Si, j - функція, що описує зворотно пропорційну залежність відстані між j-ю антеною зчитувача та i-ю радіоміткою від величини сумарного коефіцієнта відповіді і-ї радіомітки j-й антені зчитувача (у першому наближенні ця функція може бути прийнята лінійною). В подальшому розраховані оцінки місцеположення радіоміток вважаються оцінками місцеположення тих об'єктів, на яких вони встановлені. Підвищення точності способу визначення місцеположення об'єктів, що заявляється, забезпечується завдяки тому, що при формуванні оцінок місцеположення об'єктів використовується вимірювальна інформація у вигляді сумарних коефіцієнтів відповіді радіоміток антенам зчитувача. Пояснення підвищенню точності визначення місцеположення об'єктів полягає в наступному. Залежність відстані між антеною і радіоміткою від величини коефіцієнта відповіді при деякій потужності запитальних сигналів у реальних умовах має немонотонний характер з великою кількістю зламів (втрати відповідей від деяких радіоміток). Разом з тим величина потужності запитальних сигналів істотним чином визначає місцеположення зламів на графіку, тобто при зміні потужності відповіді від одних радіоміток пропадають, а від інших - з'являються. Тому обчислення сумарних коефіцієнтів відповіді радіоміток шляхом усереднення коефіцієнтів відповіді радіоміток за різних потужностей дозволяє отримати більш згладжений графік з меншим числом зламів. В подальшому використання сумарних коефіцієнтів відповіді радіоміток при обчисленні оцінок їх місцеположення призводить до зменшення помилок оцінювання. Джерела інформації: 1. Roxin A. Survey of wireless geolocation techniques / A. Roxin, J. Gaber, M. Wack, A. Nait-SidiMoh // Globecom Workshops, 2007 IEEE. - 2007. - P. 1-9. 2 UA 87459 U 2. Zhao Y. LocaToR: Locating Passive RFID Tags with the Relative Neighborhood Graph / Y. Zhao, S. Cheung, L.M. Ni // 2010 IEEE/IFIP 8th International Conference on Embedded and Ubiquitous Computing. - 2010. - P. 154-161. 5 10 15 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб визначення місцеположення об'єктів, який полягає в тому, що для системи радіочастотної просторової локалізації, що складається з блока локалізації, набору радіоміток, розташованих на об'єктах, і зчитувача, що включає в себе набір антен, в блоці локалізації формуються оцінки місцеположення кожної радіомітки на основі далекомірного методу шляхом обробки вимірювальної інформації, при цьому вимірювальна інформація включає в себе коефіцієнти відповідей радіоміток антенам зчитувача для деяких потужностей запитальних сигналів, причому коефіцієнт відповіді деякої радіомітки деякої антени зчитувача для деякої потужності запитального сигналу визначається як відношення числа прийнятих за допомогою даної антени зчитувача сигналів відповіді від даної радіомітки до числа посланих за допомогою даної антени зчитувача запитальних сигналів даної потужності, який відрізняється тим, що при формуванні оцінки місцеположення кожної радіомітки в ролі вимірювальної інформації використовують масив значень, при цьому кожне із значень масиву обчислюється для певної антени зчитувача і є сумарним коефіцієнтом відповіді даної радіомітки даної антени зчитувача, причому сумарний коефіцієнт відповіді деякої радіомітки деякої антени зчитувача визначається як середнє арифметичне коефіцієнтів відповіді даної радіомітки даної антени зчитувача для різних потужностей запитальних сигналів. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3