Науковий вісник НГУ

Дослідження можливості зниження помилок визначення координат об'єктів у закритих приміщеннях багаточастотним методом

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №1 2021

Останнє оновлення: 10 березня 2021

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1267

Authors:

Ж. К. Мендакулов, orcid.org/0000-0002-3818-404X, Satbayev University, м. Алмати, Республіка Казахстан, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С. Моросі, orcid.org/0000-0002-0145-8406, Флорентійський Університет, м. Флоренція, Італійська Республіка, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. Мартінеллі, orcid.org/0000-0002-8509-5322, Флорентійський Університет, м. Флоренція, Італійська Республіка, e-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

К. Ж. Ісабаєв, orcid.org/0000-0001-5183-3668, Військово-інженерний інститут радіоелектроніки та зв’язку, м. Алмати, Республіка Казахстан, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, (1): 137 - 144

https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-1/137

Abstract:

Мета. Дослідити вплив умов LOS/NLOS на проходження радіосигналу й можливість зменшення шумових перешкод використання багаточастотного методу передачі та прийому для задач визначення в закритих приміщеннях. Перевірити відміну точності вимірювань при прийомі сигналу на одній частоті від прийому сигналу на чотирьох частотах, об’єднанням результатів вимірювань окремих частот в одне показання. Перевірити вплив різних перешкод на проходження сигналу.

Методика. Самостійне проектування UHF – генератора та BLE – маяків із можливістю встановлення частот мовлення й налаштування потужності передачі. Застосування багаточастотного методу передачі та прийому. Вимірювання точним п’ятиканальним аналізатором спектру та стандартним програмним додатком для смартфонів BLE – scanner.

Результати. Досліджена можливість підвищення точності позиціонування об’єктів у закритих приміщеннях, включаючи шахтні виробки, за рахунок використання багаточастотних радіосигналів. Показано, що вплив багатопроменевого поширення радіосигналів від стін споруд, від перешкод різного походження, і, пов’язану з ними інтерференцію, можна послабити, використовуючи усереднені значення затухань на різних частотах. Використання маяків із багатьма частотами може дати нові можливості у вирішенні питання про позиціонування об’єктів у закритих приміщеннях.

Наукова новизна. У роботі пропонується метод об’єднання результатів вимірювання окремих частот в одне свідчення, що дозволить зменшити інтерференційні перешкоди. Для зменшення впливу перешкоди, викликаної на одній частоті, на загальний рівень сигналу, пропонується багаточастотний метод передачі й багаточастотний метод прийому.

Практична значимість. Отримані експериментальні результати можуть бути використані при розгортанні систем позиціонування в закритих приміщеннях, включаючи шахтні виробки.

Ключові слова: Bluetooth Low Energy – BLE, пряма видимість – LOS, поза прямої видимості – NLOS, індикатор рівня сигналу, що приймається – RSSI, маяк, мікрохвильова піч – генератор, аналізатор спектру

References.

1. Minghao Si, Yunjia Wang, Shenglei Xu, Meng Sun, & Hongji Cao (2020). A Wi–Fi FTM – based indoor positioning method with LOS/NLOS identification. Applied Sciences, 10, 956. https://doi.org/10.3390/app10030956.

2. GOST P 55154–2012 Mining equipment. Multifunctional safety systems of coal mines. General technical requirements (2014). Moscow: Standartinform. Retrieved from https://docs.cntd.ru/document/1200103247.

3. Complex for positioning personnel and transport with an alert function for personnel “Argus-control” (n.d.). Retrieved from https://shaht.com.ua/argus.html.

4. Grachev, A. Yu., Novikov, A. V., Goffart, T. V., & Uru­sov, L. V. (2016). Multifunctional safety systems and personnel positioning in mines. Mining Industry, 2(126), 95-101.

5. Zhao, X., Xiao, Z., Markham, A., Trigoni, N., & Ren, Y. (2014). Does BTLE measure up against WiFi? A comparison of indoor location performance. European Wireless 2014. Retrieved from http://www.cs.ox.ac.uk/files/6679/06843088.pdf.

6.  Thrybom, L., Neander, J., Hansen, E., & Landernäs, K. (2015). Future challenges of positioning in underground mines. IFAC (International Federation of Automatic Control)-PapersOnLine, 48-10(2015), 222-226.

7. Baek, J., Choi, Yo., Lee, Ch., Suh, J., & Lee, Sh. (2017). BBUNS: Bluetooth beacon-based underground navigation system to support mine haulage operations. Minerals, 7, 228. https://doi.org/10.3390/min7110228.

8. Baek, J., & Choi, Yo. (2020). Smart glasses-based personnel proximity warning system for improving pedestrian safety in construction and mining sites. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17, 1422. https://doi.org/10.3390/ijerph17041422.

9. Jung, J., & Choi, Yo. (2017). Measuring transport time of mine equipment in an underground mine using a Bluetooth Beacon system. Minerals, 7, 1. https://doi.org/10.3390/min7010001.

10. Kim, S.-M., Choi, Yo., & Suh, J. (2020). Applications of the open-source hardware Arduino platform in the mining industry: a review. Applied Sciences, 10(14), 5018. https://doi.org/10.3390/app10145018.

11. Song, M., & Qian, J. (2020). Underground coal mine fingerprint positioning based on the MA-VAP method. Sensors, 20, 5401. https://doi.org/10.3390/s20185401.

12. Baek, J., & Choi, Yo. (2018). Bluetooth-Beacon-based underground proximity warning system for preventing collisions inside tunnels. Applied Sciences, 8, 2271. https://doi.org/10.3390/app8112271.

13. Voronov, R. V., Galov, A. S., Moschevikin, A. P., Voronova, A. M., & Stepkina, T. V. (2014). A method for localisation of a mobile unit in a mine. Modern problems of science and education, 4(155). Retrieved from http://www.science-education.ru/pdf/2014/4/13876.pdf.

14. Li, G., Geng, E., Ye, Zh., Xu, Yo., Lin, J., & Pang, Yu. (2018). Indoor positioning algorithm based on the improved RSSI distance model. Sensors, 18, 2820. https://doi.org/10.3390/s18092820.

15. Huang, B., Liu, J., Sun, W., & Yang, F. (2019). A robust indoor positioning method based on Bluetooth Low Energy with separate channel information. Sensors, 19, 3487. https://doi.org/10.3390/s19163487.

16. Tomic, S., Beko, M., Dinis, R., & Bernardo, L. (2018). On target localization using combined RSS and AoA measurements. Sensors, 18, 1266. https://doi.org/10.3390/s18041266.

17. Giuliano, R., Cardarilli, G. C., Cesarini, C., Di Nunzio, L., Fallucchi, F., Fazzolari, R., Mazzenga, F. ..., & Vizzarri, A. (2020). Indoor localization system based on Bluetooth Low Energy for museum applications. Electronics, 9, 1055. https://doi.org/10.3390/electronics9061055.

18. Pušnik, M., Galun, M., & Šumak, B. (2020). Improved Bluetooth Low Energy sensor detection for indoor localization services. Sensors, 20, 2336. https://doi.org/10.3390/s20082336.

19. Zhuang, Yu., Yang, J., Li, Yo., Qi, L., & El-Sheimy, N. (2016). Smartphone based Indoor Localization with Bluetooth Low Energy Beacons. Sensors, 16, 596. https://doi.org/10.3390/s16050596.

20. Zhao, X., Geng, S., & Coulibaly, B. M. (2013). Path-loss model including LOS-NLOS transition regions for indoor corridors at 5 GHz. IEEE Antennas and Propagation Magazine, 55(3). https://doi.org/10.1109/MAP.2013.6586668.

21. Zampella, F., Ruiz, A. R. J., & Granja, F. S. (2015). Indoor positioning using efficient map matching, RSS measurements, and an improved motion model. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 64, 1304-1317. https://doi.org/10.1109/TVT.2015.2391296.

22. Jo, H. J., & Kim, S. (2018). Indoor smartphone localization based on LOS and NLOS identification. Sensors, 18, 3987. https://doi.org/10.3390/s18113987.

• < Попередня
• Наступна >