Określanie położenia osób i obiektów wewnątrz budynków staje się coraz bardziej niezbędne. Jest to podyktowane głównie potrzebą zapewnienia bezpieczeństwa publicznego. Obecnie powstaje coraz więcej centrów handlowych oraz centrów rozrywki, które niejednokrotnie są wielopoziomowymi obiektami, zajmującymi ogromne powierzchnie. Nadzorowanie działań służb mundurowych (np. straży pożarnej lub policji) w tak rozległych obiektach bez wsparcia systemu pozycjonującego jest trudne. Ponadto system ów zapewnia dodatkowe poczucie bezpieczeństwa funkcjonariuszom biorącym udział w takich działaniach. W centrach rozrywki coraz częściej praktykuje się wyposażanie dzieci w dodatkowe urządzenia radiowe. Dzięki nim łatwo jest rodzicom lub opiekunom ustalić położenie dziecka w przypadku, gdy się zgubi w tłumie. Takie urządzenia można również przymocować do wartościowych, ważnych lub niebezpiecznych przedmiotów w celu ich monitorowania i zabezpieczenia przed kradzieżą lub też wyniesieniem z bezpiecznej strefy. Radiolokalizacja wewnątrzbudynkowa ma również zastosowanie w sytuacjach niezwiązanych z bezpieczeństwem. Przykładem mogą być muzea, udostępniające turystom audioprzewodniki. Poza nagraniami związanymi z poszczególnymi obiektami są one również wyposażone w urządzenia radiolokalizacyjne. Dzięki nim ustala się położenie turysty i włącza odpowiednie nagranie, gdy wejdzie on do danej strefy lub zbliży się do wybranego eksponatu. Jest to niewątpliwe udogodnienie dla osoby zwiedzającej, uatrakcyjniające daną galerię czy też muzeum. System nawigacji wewnątrzbudynkowej może być również pomocą dla osób niepełnosprawnych, głównie niewidzących i niedowidzących. System lokalizacyjny zintegrowany z informacjami o budynku oraz odpowiednim interfejsem może być przekształcony w asystenta takiej osoby w danym obiekcie. Asystent podpowiada, w którym kierunku należy podążać, żeby dojść do [14] Stefański J.: Radio Link Measurement Methodology for Location Serv[...]

  iNTRODUCTION In present times, security matters entail the information of people and devices position. While the number of great business and shopping centers is growing, the information of position is needed more often in indoor environment. Unfortunately, commonly used satellite positioning systems do not provide positioning services in such circumstances or provide them with highly inadequate accuracy. There are propositions of systems which will be dedicated for use in indoor environment. One of such systems was developed in Gdansk University of Technology by a team from Department of Radio Communication Systems and Networks. It is called SALOn and is described in [1]. During the work on that system author found out that the well-known position calculating algorithms are very vulnerable to distance measurement errors whose distribution is not Gaussian and whose mean error is not equal to zero (e.g. [2-4]). That make those algorithms insufficient [5] for indoor environment and bring a need for proposing a new algorithm that would consider the characteristics of propagation environment [6] . In paper a new algorithm called modified gradient algorithm is presented. It is compared with Foy algorithm. For comparison a real distance measurements conducted by SALOn system were used. FOY ALGORITHM The distance measurements must be converted to positions. For this task Foy algorithm might be used. It was proposed by Wade Foy in paper [4]. This algorithm is an iterative one. It uses the approximation of nonlinear equations by first two elements of their Taylor series. In SALOn system it was exploited to solve the following set of equations: (1) where Ri represents the distance from the mobile module (w[...]

  INCREASE PRECISION OF LOCALIZATION SYSTEM BY INTEGRATION RADIO DISTANCE MEASUREMENTS WITH INERTIAL SYSTEM Streszczenie: W referacie zaprezentowano filtr Kalmana, dzięki któremu można zintegrować radiowe pomiary odległości ze współrzędnymi położenia obiektu wyznaczonymi za pomocą systemu inercyjnego. Podejście takie pozwala zmniejszyć wpływ dryftu sensorów systemu inercyjnego, a także zmniejszyć wpływ szumów radiowych pomiarów odległości na estymowane współrzędne położenia obiektów. Wyniki działania opisanego filtru zaprezentowano z użyciem pomiarów wykonanych w rzeczywistych warunkach. Abstract: In the paper a Kalman filter is presented that allow to integrate radio distance measurement data with coordinates achieved from inertial system. Such integration enables to decrease the influence of inertial sensors drift and radio distance measurement noise on estimated position. To show performance of this Kalman filter a real measurement data were used. Słowa kluczowe: lokalizacja inercyjna, pozycjonowanie, radiowe pomiary odległości. Keywords: inertial localization, positioning, radio distance measurement. 1. WSTĘP Problem lokalizacji nadal jest obiektem zainteresowania środowiska naukowego i przemysłowego. Ze względu na rosnące zapotrzebowanie na systemy lokalizacyjne, zwłaszcza w trudnych środowiskach zamkniętych, ciągle prowadzone są badania nad systemami i algorytmami pozycjonującymi. Znanych jest w literaturze wiele różnych systemów pozycjonujących [1], wykorzystujących różne źródła informacji o orientacji obiektu w przestrzeni (np.: pomiary mocy sygnałów, czasu propagacji, pomiary chwilowych wartości prędkości oraz przyspieszeń, pomiary kąta nadejścia sygnałów), a także wiele różnych algorytmów pozwalających przekształcić informacje z tych źródeł na estymaty współrzędnych położenia obiektów. Każda z tych technik posiada szereg wad i zalet. Dlatego wybór techniki pomiarowej oraz algorytmu obliczeniowego zależy m.in. o[...]

  Obecnie dąży się do zrealizowania hasła ubiquitous positioning, które można tłumaczyć jako wszechobecną radiolokalizację [9]. Możliwość określania położenia osób i obiektów znajduje wiele zastosowań w różnych dziedzinach życia i przemysłu, a mianowicie pozwala: - zwiększyć bezpieczeństwo (np. systemy wspierające strażaków [5], [8]), - udoskonalić system opieki nad osobami starszymi [1], - poprawić jakość usług świadczonych przez muzea, galerie, centra handlowe przez dostarczanie do klientów informacji w kontekście ich położenia [6], - zwiększyć efektywność podejmowanych decyzji biznesowych na podstawie analizy zachowań klientów [7]. Wszystkie wymienione wyżej zastosowania dotyczą głównie środowiska wewnątrzbudynkowego. W takim środowisku dobrze znany i powszechny system GPS, a także pozostałe satelitarne systemy radionawigacyjne, nie świadczą usług lokalizacyjnych z wymaganą jakością. Konieczne staje się opracowanie rozwiązań przeznaczonych do pracy w budynkach. Jak się okazuje, ze względu na szczególne warunki propagacyjne wewnątrz budynków, projektowanie systemu radiolokalizacyjnego w takim środowisku nie jest łatwe. Należy uwzględnić zjawiska odbicia, ugięcia oraz rozpraszania fali elektromagnetycznej, które mają duży wpływ na propagację fali radiowej w zamkniętej przestrzeni. Zjawiska te należy uwzględnić zarówno podczas projektowania systemu i rozmieszczania węzłów referencyjnych w przestrzeni, jak i podczas wyboru algorytmów wyznaczania położenia. W przypadku zastosowania metody pomiarowej pozwalającej określić odległość od węzła lokalizowanego do ruchomego (TOA - Time of Arrival, RTT - Round Trip Time) najczęściej stosowanymi algorytmami wyznaczania położenia są algorytmy Chana [2] oraz Foy’a [4]. Niestety, twórcy tych algorytmów zaznaczyli, że rozkład błędów danych wejściowych do obliczeń powinien być gaussowski o wartości średniej zerowej. Okazuje się, że w środowisku wewnątrzbudynkowym, gdzie urządzenia[...]

  W referacie zostały omówione dwa algorytmy służące do wyznaczania położenia obiektów na podstawie pomiarów odległości: znany z literatury algorytm Chana oraz nowy zmodyfikowany algorytm gradientowy zaproponowany przez autorów referatu. Efektywność obu algorytmów została porównana na podstawie pomiarów przeprowadzonych w środowisku wewnątrzbudynkowym charakteryzującym się silną propagacją wielodrogową. 1. WSTĘP Usługi pozwalające na ustalenie położenia osób i obiektów stają się coraz bardziej pożądane. Rośnie liczba centrów handlowych, biznesowych oraz rozrywkowych, które niejednokrotnie są wielopoziomowymi budynkami zajmującymi ogromne powierzchnie. W takich miejscach określenie położenia osób i obiektów podyktowane jest przede wszystkim wzgęldami bezpieczeństwa. W szczególności system pozycjonowania może zostać użyty do nadzorowania akcji służb mundurowych (np. straży pożarnej czy policji), odnajdowania osób (zwłaszcza dzieci), nadzorowania wartościowych przedmiotów, a także wspomagania osób niewidzących lub niedowidzących. W tym celu są proponowane nowe rozwiązania systemowe umożliwiające pozycjonowanie we wnętrzach budynków. Przykładem takiego systemu jest System Automatycznej Lokalizacji Osób (SALOn) do zastosowań specjalnych, który powstał w katedrze Systemów i Sieci Radiokomunikacyjnych na wydziale Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej [1]. W systemie tym położenie obiektów jest określane na podstawie pomiarów odległości do stacji referencyjnych o znanych i niezmiennych współrzędnych. Pomiary te realizowane są w sposób radiowy metodą RTT (ang. Round Trip Time). W środowisku wewnątrzbudynkowym panują szczególnie niekorzystne warunki do realizacji radoiwych pomiarów odległości. Zjawisko wielodrogowości sprawia, że wyniki tych pomiarów są najczęściej zawyżone. Oznacza to, że wartość średnia błędów pomiarów odległości jest różna od zera, najczęściej dodatnia. Ponadto rozkład tych błędów [...]

  1. WSTĘP Badania i rozwój w dziedzinie nawigacji i systemów lokalizacyjnych aktualnie w dużej mierze skupiają się wokół problemu określania położenia obiektów w środowiskach zamkniętych. Na zewnątrz budynków powszechnie używa się odbiorników satelitarnych systemów nawigacyjnych GNSS, które, za sprawą coraz liczniejszych konstelacji satelitów, umożliwiają ustalenie pozycji z dokładnością nawet rzędu jednego metra. W przypadku systemów działających w środowiskach zamkniętych (budynki, tunele, kopalnie itp.) korzystanie z systemów GNSS jest niemożliwe z uwagi na zbyt silne tłumienie sygnałów pochodzących z satelitów. W związku z tym poszukiwane są alternatywne metody lokalizacji, wykorzystujące dane pomiarowe pochodzące z czujników różnego typu. Jedną z możliwości jest zastosowanie szerokopasmowych modułów radiowych, umożliwiających realizację dokładnych pomiarów czasu propagacji sygnału pomiędzy urządzeniami. W warunkach bezpośredniej widoczności anten, zmierzone czasy propagacji odpowiadają odległościom pomiędzy lokalizowanym obiektem a stacjami referencyjnymi. W oparciu o wyniki pomiarów odległości i znajomość pozycji stacji referencyjnych, określenie położenia obiektu jest możliwe przy użyciu metody trilateracji. Przy bezbłędnych pomiarach odległości, lokalizację obiektu wyznacza punkt przecięcia okręgów lub sfer o środkach określonych współrzędnymi stacji referencyjnych i promieniach równych zmierzonym odległościom. W przypadku lokalizacji dwuwymiarowej, dla każdej z N stacji referencyjnych można zapisać równanie w postaci: (𝑋𝑛 - 𝑥𝑜 )2 + (𝑌𝑛 - 𝑦𝑜 )2 = 𝑑𝑛 2 , (1) gdzie [Xn,Yn] to współrzędne n-tej stacji referencyjnej, [xo,yo] to poszukiwane położenie lokalizowanego węzła, a dn to odległość węzła od n-tej stacji. Określenie pozycji węzła na płaszczyźnie wymaga znajomości odległości od przynajmniej trzech stacji referencyjnych. W takim wypadk[...]

  1. WSTĘP Podczas licznych działań operacyjnych służb państwowych takich jak Straż Graniczna czy też Policja ich funkcjonariusze muszą obchodzić się z przedmiotami o nieznanym i podejrzanym pochodzeniu. Często w obszarach lotnisk i terminali komunikacyjnych istnieje konieczność poddania analizie zawartości porzuconych paczek (np. bagażu) i niezidentyfikowanych obiektów, aby określić czy nie zawierają one np. materiałów wybuchowych. Z racji wymaganej konieczności stosowania możliwie najwyższych środków bezpieczeństwa każdy przedmiot traktowany jest jak potencjalny prowizoryczny ładunek wybuchowy, np. sterowany drogą radiową (RCIED - Radio Controlled Improvised Explosive Device). W celu zwiększenia bezpieczeństwa funkcjonariuszy oraz osób postronnych stosowane są urządzenia do wytwarzania tzw. kurtyny elektromagnetycznej. Zabieg ten można rozumieć jako wytworzenie szerokopasmowego sygnału zagłuszającego mającego na celu uniemożliwić realizację łączności radiowej, np. z użyciem systemów telefonii komórkowej. Warto zauważyć, iż w wielu przypadkach konieczne jest utrzymanie własnej komunikacji radiowej w celach operacyjnych. W tym celu sygnał zagłuszający należy poddać przetwarzaniu, aby w szerokim pasmie zagłuszanych częstotliwości wyizolować niezagłuszone pasma ochronne. Obecnie, na rynku technologii znane są urządzenia do wytwarzania kurtyny elektromagnetycznej przeznaczone do zastosowań specjalnych. Niestety ich parametry techniczne jak i użytkowe często nie stoją w zgodzie z wymaganiami organów bezpieczeństwa państwa, a dodatkowo ich fizyczna dostępność jest ograniczona. W związku z powyższym w Katedrze Systemów i Sieci Radiokomunikacyjnych Politechniki Gdańskiej (KSiSR PG) zdecydowano się podjąć pracę nad budową przenośnego urządzenia do wytwarzania szerokopasmowego sygnału zagłuszającego o parametrach użytkowych spełniających oczekiwania funkcjonariuszy organów bezpieczeństwa. 2. MOBILNE URZĄDZENIE DO WYTWARZANIA KUR[...]