Разработка программного модуля навигации внутри зданий и интерактивного взаимодействия с объектами | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 21 декабря, печатный экземпляр отправим 25 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Рубрика: Информационные технологии

Опубликовано в Молодой учёный №21 (259) май 2019 г.

Дата публикации: 27.05.2019

Статья просмотрена: 17 раз

Библиографическое описание:

Юровская Д. А. Разработка программного модуля навигации внутри зданий и интерактивного взаимодействия с объектами // Молодой ученый. — 2019. — №21. — С. 52-55. — URL https://moluch.ru/archive/259/59684/ (дата обращения: 08.12.2019).



Ключевые слова: Wi-Fi триангуляция, синергетический эффект, расчет потери сигнала.

На сегодняшний день жизнь каждого человека не обходится без использования навигационных сервисов. Навигация стала неотъемлемой частью нашей жизни и помогает не только обычным пешеходам и водителям, но и используется в таких серьезных сферах, как авиация, военная и космическая промышленность. Развитие мобильных технологий и активное внедрение глобальных спутниковых систем позиционирования, таких как GPS и ГЛОНАСС, с помощью которых можно определить свое местоположение почти в любой точке планеты, позволило стать навигационным сервисам доступными всем и в любое время.

Проблема позиционирования внутри зданий актуальна для помещений большой площади и сложной конфигурации, таких как терминалы аэропортов, торговые центры, развлекательные комплексы, университеты, огромные офисные и складские помещения и т. д. Здания растут в объеме и нередко имеют довольно замысловатую структуру, ориентироваться в которой могут лишь те, кто постоянно посещает такие здания. Неподготовленному человеку ориентирование в таких местах дается с непосильным трудом.

Для разработки программного модуля навигации внутри зданий и интерактивного взаимодействия с объектами была выбрана беспроводная технология позиционирования Wi-Fi, так как практически в каждом торговом центре и здании, предполагающем большой поток людей, есть Wi-Fi. Также первостепенную значимость имеет выбор способа позиционирования. Основными критериями выбора являются точность определения местоположения, относительная стоимость развертывания и сложность реализации. На основании данных сравнительного анализа способов позиционирования [1] было принято решение разработать алгоритм позиционирования, основанный на триангуляции, так как этот метод несильно уступает по точности и не требует для реализации закупки дорогостоящего оборудования, как, например, в методах ангуляции и в методе, основанном на Wi-Fi-метках.

В случае, когда устройство не может поймать Wi-Fi-сигнал, решить задачу определения текущего местоположения поможет навигация, основанная на синергетическом эффекте, используя дополнительно, в нашем случае, камеру телефона с использованием технологии дополненной реальности для распознавания меток. Эффективность достигается за счёт того, что мы используем сразу несколько векторов определения координат, что способствует компенсации ошибок и повышению точности определения координат.

В здании существует эффект отражения и искажения сигнала wi-fi точки, что приводит к потере мощности радиосигнала. Причинами таких явлений служат конструктивные особенности помещений, такие как стены, полы между этажами, перегородки и т. д. Для прохождения радиосигнала принципиальное значение имеет материал и толщина конструкций.

Для расчета потерь сигнала внутри зданий и помещений воспользуемся моделью ITU-R P.1238.8, которая является рекомендацией международного института электросвязи:

где 𝐿(𝑟0) — потери в свободном пространстве (дБ) на расстоянии 𝑟0 (м); 𝑟 — дистанция между базовой станцией (БС) и мобильной станцией (МС) (м); 𝐿𝑓 — потери сигнала между этажами (дБ), 𝑛 — количество этажей между БС и МС; 𝑁 — дистанционный коэффициент потерь мощности сигнала (дБ).

Рассмотрим подробнее метод триангуляционного позиционирования.

Wi-Fi-триангуляция — метод, позиционирование которого происходит при помощи мощности и угла сигнала Wi-Fi. Уровень сигнала замеряется минимум от трех Wi-Fi точек. Графическое представление данного метода отображено на рисунке 1:

triangl

Рис. 1. Графическое представление триангуляционного метода

Используем модель ITU-R P.1238.8 для определения расстояния между БС и МС и далее вычислим позицию МС с помощью метода триангуляции.

Для входных параметров получается система уравнений:

Из исходной системы уравнений выражаем Х:

для уравнений (1) и (2);

для уравнений (2) и (3);

для уравнений (1) и (3);

Область допустимых значений:

Это означает, что при установке Wi-Fi точек их необходимо расположить так, чтобы они не находились на одной вертикальной прямой, иначе для позиционирования придется использовать другой алгоритм.

Согласно проверенным испытаниям [3] используемые методы дают приемлемый уровень погрешности, особенно в сочетании с позиционированием по меткам.

Литература:

  1. Рева И. Л. Применение точек доступа Wi-Fi для регистрации движения на объекте/ Рева И. Л., Богданов А. А., Малахова Е. А. // Научный вестник НГТУ. Том 68, № 3, 2017. — С. 104–125.
  2. Скворцов А. В. Алгоритмы построения и анализа триангуляции/ А. В. Скворцов, Н. С. Мирза. — Томск: Изд-во Томского университета, 2006. — 168 с.
  3. Малодушев, С. В. Моделирование процесса эвакуации в зданиях с учетом количества и местоположения посетителей: дис. … канд. техн. наук: 05.13.18/ С. В. Малодушев. — Петрозаводск, 2018–149 с.
  4. Извозчикова, В. В. Построение систем внутренней навигации/ В. В. Извозчикова, А. В. Ковалевский, А. В. Меженин. // Вопросы образования и науки: теор. и методические аспекты: сб. науч. трудов по материалам Межд. науч.-практ. конф., 2015. — С. 74–75.
Основные термины (генерируются автоматически): ITU-R, GPS, здание, синергетический эффект, графическое представление.


Похожие статьи

Анализ и выбор систем навигации робота для позиционирования...

Система навигации A-GPS, использующая для позиционирования сотовые сети, также является локальной. В условиях замкнутого пространства целесообразно применение локальной системы позиционирования. В настоящее время наиболее часто применяются системы, использующие...

Облик перспективной навигационной системы для подвижного...

Рассматривается концепция построения навигационной системы для подвижного наземного объекта, предлагается состав системыс описанием его элементов. В качестве алгоритма обработки информации предлагается использование алгоритма с возможностью...

Автономная система позиционирования в составе управления...

Активно используются роботизированные самолёты (БПЛА) и поезда, роботы спускаются в жерла вулканов и на дно океана, помогают в строительстве космической станции, в сборке автомобилей и производстве микрочипов, охраняют здания, используются военными для...

Концепция построения навигационных систем подвижных...

навигационная система, отказавший элемент, система, элемент, GPS, программная реконфигурация системы, сотовая связь, кратковременный отказ, информационная часть, NAVSTAR.

Общие принципы построения навигационных систем...

Целью статьи являлся анализ принципов построения систем навигации на примере систем для подвижных наземных объектов и определение направлений повышения качества работы данных систем. Сбор необходимых данных проводился путем рассмотрения публикаций связанных с...

Синергетическое видение креативного мышления

Синергетическое видение креативного мышления. Автор: Иванчихин Виталий Георгович.

Р. Рамзей и его коллеги считают, что в основу глобальной модели социально-педагогической деятельности можно положить представление об общности механизма формирования...

Идеи цели и целеполагания в синергетике | Статья в журнале...

В отношении построения целостного синергетического взгляда на процесс социальной самоорганизации она является одной из ключевых.

В основе синергетической методологии лежит представление о спектре путей эволюции сложных систем, поле путей развития.

Облик навигационной системы для подвижного наземного объекта...

Рассматривается принципы формирования облика навигационной системы для подвижного наземного объекта. Предполагается, что основной радиотехнической системой, используемой при построении навигационных систем в настоящее время будет СРНС. Так же были...

Формирование облика навигационной системы для подвижного...

Рассматривается формирование облика навигационной системы подвижного наземного объекта, предлагается состав системы с описанием его элементов. В качестве алгоритма обработки информации предлагается использование алгоритма обработки информации позволяющего...

Похожие статьи

Анализ и выбор систем навигации робота для позиционирования...

Система навигации A-GPS, использующая для позиционирования сотовые сети, также является локальной. В условиях замкнутого пространства целесообразно применение локальной системы позиционирования. В настоящее время наиболее часто применяются системы, использующие...

Облик перспективной навигационной системы для подвижного...

Рассматривается концепция построения навигационной системы для подвижного наземного объекта, предлагается состав системыс описанием его элементов. В качестве алгоритма обработки информации предлагается использование алгоритма с возможностью...

Автономная система позиционирования в составе управления...

Активно используются роботизированные самолёты (БПЛА) и поезда, роботы спускаются в жерла вулканов и на дно океана, помогают в строительстве космической станции, в сборке автомобилей и производстве микрочипов, охраняют здания, используются военными для...

Концепция построения навигационных систем подвижных...

навигационная система, отказавший элемент, система, элемент, GPS, программная реконфигурация системы, сотовая связь, кратковременный отказ, информационная часть, NAVSTAR.

Общие принципы построения навигационных систем...

Целью статьи являлся анализ принципов построения систем навигации на примере систем для подвижных наземных объектов и определение направлений повышения качества работы данных систем. Сбор необходимых данных проводился путем рассмотрения публикаций связанных с...

Синергетическое видение креативного мышления

Синергетическое видение креативного мышления. Автор: Иванчихин Виталий Георгович.

Р. Рамзей и его коллеги считают, что в основу глобальной модели социально-педагогической деятельности можно положить представление об общности механизма формирования...

Идеи цели и целеполагания в синергетике | Статья в журнале...

В отношении построения целостного синергетического взгляда на процесс социальной самоорганизации она является одной из ключевых.

В основе синергетической методологии лежит представление о спектре путей эволюции сложных систем, поле путей развития.

Облик навигационной системы для подвижного наземного объекта...

Рассматривается принципы формирования облика навигационной системы для подвижного наземного объекта. Предполагается, что основной радиотехнической системой, используемой при построении навигационных систем в настоящее время будет СРНС. Так же были...

Формирование облика навигационной системы для подвижного...

Рассматривается формирование облика навигационной системы подвижного наземного объекта, предлагается состав системы с описанием его элементов. В качестве алгоритма обработки информации предлагается использование алгоритма обработки информации позволяющего...

Задать вопрос