Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1 АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 10
1.1 ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ RFID И ЕЁ КОМПОНЕНТОВ 11
1.2 ОБЗОР АНАЛОГОВ 28
1.3 ВЫВОД 34
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ 35
2.1 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ 35
2.1.1 Реализуемые задачи 37
2.1.2 Требования к ПО 37
2.2 НЕФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ 38
2.2.1 Условия эксплуатации 38
2.2.2 Пользователи СИМ 39
2.2.3 Характеристики сервера 39
2.2.4 Характеристики аппаратного комплекса 39
2.2.5 Характеристики RFID-меток 39
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ 40
3.1 ВАРИАНТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ 40
3.2 АРХИТЕКТУРА РЕШЕНИЯ 44
3.3 ОПИСАНИЕ ДАННЫХ 47
3.4 АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ 52
4 РЕАЛИЗАЦИЯ 56
4.1 РЕАЛИЗАЦИЯ МАКЕТА 56
5 ТЕСТИРОВАНИЕ 67
5.1 МЕТОДОЛОГИЯ ТЕСТИРОВАНИЯ 67
5.2 ПРОВЕДЕНИЕ ПРОЦЕДУРЫ ТЕСТИРОВАНИЯ 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 76
ПРИЛОЖЕНИЕ А ИСХОДНЫЙ КОД МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ESP 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Б PHP СКРИПТ ОТОБРАЖЕНИЯ ТЕКУЩЕГО
СОСТОЯНИЯ СИМ 80
ПРИЛОЖЕНИЕ В PHP СКРИПТ ЗАПРОСА ИНФОРМАЦИИ О СОСТОЯНИИ АРЕНДЫ ОТ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА 81
ПРИЛОЖЕНИЕ Г PHP СКРИПТ ВЗЯТИЯ В АРЕНДУ СИМ 83
ПРИЛОЖЕНИЕ Д PHP СКРИПТ ЗАВЕРШЕНИЯ АРЕНДЫ СИМ 85
ПРИЛОЖЕНИЕ Е ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ТЕСТИРОВАНИЯ
МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ESP 87
Целью данной работы является разработка системы мониторинга объектов в городе с помощью мобильных технологий радиочастотной идентификации. Данная система в наибольшей степени направлена на решение задачи отслеживания местоположения арендуемых средств индивидуальной мобильности (СИМ), то есть, велосипедов, самокатов, и подобного малого транспорта в черте города с помощью радиочастотных меток и множества не только зафиксированных радиочастотных считывателей, но и перемещающихся в пространстве.
Любое введение киберфизических объектов в систему с участием человека требует создания аспекта индивидуальности каждого из таких объектов. Уникальность объектам придают идентификаторы, и другая соответствующая характеристикам каждого изделия информация. Всё это хранятся в радиочастотных метках. Такие метки выступают отличным аналогом штриховых и QR кодов, государственных регистрационных автомобильных номеров, так как не требуют прямого оптического взаимодействия с объектом. Кроме этого фактора метки не требуют особенно строгих правил размещения на корпусе, а также они не подвержены порче данных вследствие внешнего загрязнения.
Стационарные считыватели предлагается использовать как с одиночными антеннами, так и с их массивом. В первом случае, если антенна будет неподвижно зафиксирована, станет возможным только регистрировать наличие объекта с установленной на него меткой в некоторой предполагаемой области пространства, совпадающей с областью воздействия электромагнитного сигнала антенны. И такой считыватель с одной антенной имеет статическую привязку к спутниковым координатам. Эта конфигурация подходит для мониторинга проездов, фиксации факта прибытия, убытия, нахождения в точке сканируемого пространства. Другой вариант использования одной антенны - её вращение. Что предоставит возможность не только увеличить область считывания, но и предполагать о местоположении объекта на основании угла поворота и мощности отражаемого меткой сигнала. В случае с несколькими антеннами, система тоже позволит предполагать о местоположении объекта в пространстве. Достигается это с помощью измерения и сравнения времени отклика метки до каждого считывателя. Перемещающиеся считыватели делают возможным мониторинг объектов, например, на нескольких площадках в черте города. Для этого достаточно обычный считыватель с антенной смонтировать на транспортном средстве. Сканируя объекты, такой считыватель, с привязкой его к спутниковым координатам позволит получать информацию о местоположении объектов.
В современных городах активно развивается сеть средств индивидуальной мобильности (СИМ), то есть самокатов, велосипедов и подобного транспорта. Зачастую такие средства передвижения располагаются хаотично в пешеходной части дороги. Правовые нормы относительно СИМ активно развиваются и появляется проблема идентификации множества небольших устройств. Данный вопрос распознавания конкретного устройства помогает решить радиочастотная идентификация.
Основная цель системы мониторинга объектов в городе с помощью мобильных технологий радиочастотной идентификации - отслеживание передвижения СИМ, их параметров и показателей движения в черте города, помощь в фиксации случаев ДТП и в расследовании причин их возникновения. Из этого следует ряд задач, например, ведение базы данных меток, прикрепляемых к самокатам, запись идентификационной информации в метки, применение алгоритмов определения местоположения и скорости.
Данная работа заключалась в проектировании и реализации системы мониторинга объектов в городе с помощью мобильных технологий радиочастотной идентификации. По итогу выполнения выполняется задача отслеживания местоположения арендуемых средств индивидуальной мобильности (СИМ), то есть, велосипедов, самокатов, и подобного малого транспорта в черте города с помощью радиочастотных меток.
Радиочастотные метки являются хорошей альтернативой государственным регистрационным знакам автомобилей, мотоциклов и прочей техники. Преимущество меток в том, что нет необходимости визуального контроля достаточно малых мобильных устройств передвижения. Их корпуса достаточно малы для установки регистрационных номеров, а владельцы или арендаторы двигаются в хаотичном потоке на тротуарах, а не по полосам.
Было предложено устанавливать считыватели на опорах освещения, светофоров, знаков, а также на транспорте (автобусах и микроавтобусах). В настоящий момент - это наиболее реализуемый вид размещения считывающего оборудования. Идея размещать считыватели на беспилотных летательных аппаратах пока ещё далека от реализации в силу их физических возможностей: малого времени полёта от одного заряда аккумулятора, и небольшой грузоподъёмности большинства моделей.
По итогу выполнения был собран макет с применением считывателя FM- 503 производства компании Fonkan и микроконтроллера ESP8266 с модулем подключения к беспроводной сети WiFi. Получившаяся система считывает идентификатор метки, сервер сопоставляет его с имеющимся в базе, и определяет, используется ли ещё СИМ кем-либо или нет. В случае, если не используется, при повторном обнаружении метки где-либо с неё удаляется информация о временном владельце, либо записывается о новом. Система успешно прошла альфа тестирование.
