Реферат
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СКОРАЩЕНИЯ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Навигация по BLE маякам: теоретический анализ 10
1.1 Описание BLE-маяков 10
1.2 Определения местоположения по BLE маякам 15
2 Проблемы существующего способа определения местоположения в системах
indoor-навигации 19
2.1 Неравномерность диаграммы направленности передающей и приемной
антенны 19
2.2 Поляризационная несогласованность передающей и приемной антенны .. 20
2.3 Многолучевое распространение, поглощение и интерференция волн 22
2.4 Геометрия расположения маяков и погрешность измерения эталонного
RSSI 23
2.5 Натурное моделирование существующего способа indoor-навигации 24
3 Предложение по совершенствованию BLE маяков 29
3.1 Формулировка и обоснование предложения по совершенствованию BLE
маяков 29
3.2 Анализ реализации обработки сигналов в конечном устройстве 31
3.3 Описание экспериментальной установки 34
3.4 Натурное моделирование предлагаемого решения 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 49
ПРИЛОЖЕНИЕА 51
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 53
ПРИЛОЖЕНИЕ В 61
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 64
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 70
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 76
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 82
ПРИЛОЖЕНИЕ И
В современных системах навигации важное место отведено системам внутреннего позиционирования. Система внутреннего позиционирования (англ. IndoorPositioningSystem, IPS) - это локальная система нахождения местоположения в закрытых сооружениях, где недоступна спутниковая или инаясистема навигации. Решения, применяемые в indoor-навигации, могут использоваться для навигации вне зданий, там, где в условиях плотной городской застройки использование систем спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС затруднено.
Основными применениями навигации внутри помещения являются непосредственно процесс навигации, аналитика и маркетинг. Это направление получило широкое распространение среди мировых лидеров IT-сферы, таких как Qualcomm, Sony, Broadcom, Apple и Google в связи с его коммерческим потенциалом.
В indoor-навигации применяются разные технологии позиционирования, отличающиеся друг от друга на физическом уровне и позволяющие достичь разной точности определения местоположения. Самыми распространенными технологиями, применяемыми для навигации внутри помещения, являются инерциальная навигация, навигация по Wi-Fi ииспользование Bluetooth-маяков. Именно последняя технология преобладает на рынке indoor-навигации и заслуживает отдельного рассмотрения.
BLE-маяки- этоминиатюрные радиопередатчики, работающиепо технологии BluetoothLowEnergy с батарейным питанием, которые периодически отправляют данные в эфир. Главным их достоинство являются:
- низкое энергопотребление;
- доступность оборудования;
- минимальные материально-технические затраты;
- относительно большая точность позиционирования.
В отечественной и зарубежной литературе приведено множество способов повышения точности, основанных главным образом на фильтрации или «цифровых отпечатках». Другим решением является увеличение числа маяков и/или увеличения частоты выдачи данных в эфир.
Вместе с тем, все перечисленные методы не позволяют достичь желаемой точности. Поэтомусуществует потребность в принципиально другом способе определения местоположения в системах позиционирования внутри зданий. Именно о таком способе пойдет речь в данной магистерской диссертации.
Целью работы является исследованиеспособов повышения точности indoor-навигации на основе БЬВмаяков.
Для решения поставленной цели решаются следующие задачи:
-провести теоретический анализ навигации по BLE маякам:
1) описать принципы работы BLE маяков;
2) отобразить существующие способы местоположения по BLE маякам;
- проанализировать проблемы существующего способа определения местоположенияв системах indoor-навигации и экспериментально их подтвердить:
1) обозначить в теории проблемы существующего способа определения местоположения;
2) провести натурное моделирование существующего способа indoor- навигации;
-сформулировать предложение по совершенствованию BLE маяков и экспериментально их подтвердить:
1) теоретически обосновать предложение по совершенствованию BLE маяков;
2) провести анализ реализации обработки сигналов в конечном
устройстве;
3) экспериментально подтвердить выдвинутое предложение.
Представленное исследование базируется на анализе и синтезе. Важным в работе стало обращение к натурному моделированию, которое на практике доказало проблемы существующего способа определения местоположения и экспериментально подтвердило авторское предложение по совершенствованию BLE маяков.
Научно-исследовательская работа состоит из введения, трех разделов, пяти подразделов, заключения и списка использованных источников из 18 наименований. В работе используются обозначения и сокращения и 8 приложений. В первомразделе приведен теоретический анализ навигации по BLE маякам. Во второй разделе представлены и экспериментально подтверждены проблемы существующего способа определения
местоположения. В третьем разделе сформулировано и практически доказано предложение по совершенствованию BLE маяков.
На данный момент направление indoor-навигации нашло широкое применение в разных областях общественного бытия. Использование БЬЕмаяков позволяет организовать навигацию на недорогом и распространенном оборудовании. Существенным недостатком существующих систем навигации внутри помещения является относительно небольшая точность. Именно этой проблеме посвящена данная магистерская диссертация.
В дипломной работе проведено исследование способов повышения точности indoor-навигации на основе BLE маяков.
В результате проделанной работы:
— сформулировано предложение по использованию в маяке двух антенн с ортогонально расположенными осями антенн;
— предложен алгоритм обработки сигналов в конечном устройстве;
— экспериментально подтверждена эффективность предложенного решения.
Работа имеет практическую направленность. Материалы работы могут быть использованы при организации системы indoor-навигации на основе BLE маяков и при проектировании БЬЕмаяков.
