Στα πλαίσια του έργου έχει αναπτυχθεί ένα σύστημα αισθητήρων τεχνολογίας Internet-of-Things, το οποίο επιτρέπει τον ακριβή καθορισμό θέσης σε εσωτερικούς χώρους. Για το σκοπό αυτό δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν συμβατικές τεχνολογίες όπως είναι το Global Navigation Satellite System (GNSS), γνωστό μας και ως σύστημα GPS, εξαιτίας της εξασθένισης του δορυφορικού σήματος από την τοιχοποιία των κτηρίων. Επιπλέον, κοινά χρησιμοποιούμενες τεχνολογίες για το σκοπό αυτό, όπως είναι το Wi-Fi, Bluetooth, Infrared, Ultrasound, RFID/NFC δεν μπορούν να καλύψουν τις προδιαγραφές για σύνδεση μεγάλου αριθμού κόμβων, καθώς επίσης και για τον ακριβή εντοπισμό θέσης. Συγκεκριμένα, η μέγιστη δυνατή ακρίβεια που παρέχουν οι προαναφερθείσες τεχνολογίες συχνά κυμαίνεται μεταξύ 1-5 μέτρων, ενώ παράλληλα είναι εξαιρετικά ευάλωτες στις παρεμβολές από συστήματα που λειτουργούν σε παρεμφερείς συχνότητες ή από ανακλάσεις των σημάτων στην τοιχοποιία του κτηριακού συγκροτήματος.
Στα πλαίσια του έργου έχει σχεδιαστεί και υλοποιηθεί ένα σύστημα προσδιορισμού θέσης εσωτερικών χώρων με τη βοήθεια της τεχνολογίας Ultra-Wide Band (UWB).
Το συγκεκριμένο σύστημα αποτελείται από ένα σύνολο σταθερών κόμβων (Anchors), οι οποίοι εγκαθίστανται στο κτίριο, καθώς επίσης και από πολλαπλούς κινούμενους κόμβους (Tags) καθένας εκ των οποίων αντιστοιχεί σ’ έναν επισκέπτη του χώρου, όπως αυτό αποτυπώνεται στην ακόλουθη εικόνα.
Τα βασικά χαρακτηριστικά του συγκεκριμένου συστήματος συνοψίζονται στα ακόλουθα:
- Διαθέτει μεγάλη ακρίβεια στη μέτρηση απόστασης μεταξύ σταθερών και κινητών (επισκεπτών) κόμβων του δικτύου. Με βάση τις πειραματικές μετρήσεις η μέση ακρίβεια υπολογισμού θέσης είναι της τάξης των 12-15cm.
- Διαθέτει πολλαπλά σενάρια λειτουργίας (αργό/γρήγορο βάδισμα, συνεχόμενη ή διακοπτόμενη λειτουργία, κίνηση σε όχημα, κτλ) για την μεγιστοποίηση της ενεργειακής αυτονομίας του. Επιπλέον, οι αισθητήρες κίνησης που διαθέτει εντοπίζουν πότε πραγματικά μετακινείται η συσκευή οπότε επιτρέπουν την αποτελεσματικότερη διαχείριση ενέργειας.
- Επιτρέπει πολύ μεγάλο αριθμό κινητών συσκευών στον ίδιο χώρο.
- Υποστηρίζει την αποστολή των δεδομένων για χαρτογράφηση κίνησης και εξαγωγή στατιστικών σε σχεδόν πραγματικό χρόνο.
- Όλες οι μεταφορές πληροφορίας μεταξύ των συσκευών του δικτύου έως και την τοπική πύλη (Gateway) πραγματοποιούνται με τη χρήση της τεχνολογίας UWB.
- Προσφέρει ένα αυτοματοποιημένο λογισμικό για την παραμετροποίηση του συστήματος σε νέες εγκαταστάσεις.
- Επιτρέπει την διαλειτουργικότητα με αντίστοιχα συστήματα καθορισμού θέσης που στηρίζονται στην τεχνολογία UWB.
- Είναι εύκολα επεκτάσιμο, επιτρέποντας την προσθήκη επιπλέον σταθερών κόμβων και υποστηρίζοντας την αυτοματοποιημένη παραμετροποίηση αυτών για να καταστούν λειτουργικοί στο υπάρχον σύστημα.
- Είναι χαμηλού κόστους.
Καθορισμός θέσης ενός αργά κινούμενου επισκέπτη
Η ταχύτητα κίνησης είναι περίπου 0.5-1.0 m/sec. Η θέση καθορίζεται με βάση τις μετρήσεις αποστάσεων που λαμβάνουν 3, 4 και 6 σταθεροί κόμβοι (οι θέσεις αυτών στο χώρο σημειώνονται με κύκλο).
Καθορισμός θέσης ενός γρήγορα κινούμενου επισκέπτη
Η ταχύτητα κίνησης είναι περίπου 1.0-1.5 m/sec. Η θέση καθορίζεται με βάση τις μετρήσεις αποστάσεων που λαμβάνουν 3, 4 και 6 σταθεροί κόμβοι (οι θέσεις αυτών στο χώρο σημειώνονται με κύκλο).
Η διαδικασία αρχικής ρύθμισης του συστήματος καθορισμού θέσης είναι αρκετά απαιτητική μιας και μικρές αποκλείσεις στις συντεταγμένες χώρου των σταθερών κόμβων μπορεί να οδηγήσουν σε σημαντικά υποβαθμισμένη ποιότητα μετρήσεων. Συχνά για το σκοπό αυτό απαιτείται η αξιοποίηση τοπογραφικών σχεδίων τα οποία αποτυπώνουν με μεγάλη ακρίβεια τις θέσεις εγκατάστασης των συγκεκριμένων κόμβων. Αν και η προσέγγιση αυτή οδηγεί στα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα, πολλές φορές δεν εφαρμόζεται για πρακτικούς λόγους (π.χ. τα σχέδια δεν είναι διαθέσιμα). Για την αντιμετώπιση του συγκεκριμένου προβλήματος, στα πλαίσια του έργου έχει αναπτυχθεί ένα λογισμικό αυτοματοποιημένης χαρτογράφησης του χώρου, στο οποίο οι συντεταγμένες των σταθερών κόμβων αποτυπώνονται με ακρίβεια κυμαινόμενη στο εύρος 95-97%.
Τέλος, για την εύκολη εγκατάσταση και λειτουργία του συστήματος καθορισμού θέσης, έχει αναπτυχθεί ένα λογισμικό οπτικοποίησης των βασικών ενεργειών που θα πρέπει να εφαρμόζονται τόσο κατά την διαδικασία της παραμετροποίησης του συστήματος, όσο και για την εξαγωγή των μετρήσεων αυτού.
