С.Н. Литвинов1, С.А. Ладанов2, Е.И. Шеремет3

1 ФГБОУ ВО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»
(г. Иваново, Россия)
2 ООО НПО «Цифровые измерительные трансформаторы» (г. Иваново, Россия)
3 ООО «НВК» (Москва, Россия)
 

Постановка проблемы. В настоящее время все более актуальными становятся вопросы, связанные с оптимизацией и автоматизацией производственных процессов. Формирование персонального графика выполнения работ на основе личностных особенностей работника (для повышения продуктивности работы), создание условий для безопасной работы (отслеживание соблюдения условий безопасной работы, организация доступа к работам согласно категории персонала), оптимизация логистики, эти и другие задачи призваны решить системы позиционирования. Однако создание и эксплуатация такой системы является не простой задачей в виду особенностей применения на производстве.

Цель. Проанализировать известные методы позиционирования внутри помещений и сформировать требования для применения подобной технологи на производстве, дать рекомендации для решения задач по увеличению времени автономной работы и масштабированию системы на несколько локаций.

Результаты. Сформулированы требования к системам позиционирования на промышленных объектах. Проанализированы современные методы позиционирования в закрытых помещениях и на открытых пространствах: ToF, AoA, R-TDoA и т.д, показаны их сильные и слабые стороны, а также указаны особенности реализации для применения на промышленных предприятиях. Показаны результаты эксперимента по определению метаположения внутри производственного помещения с применения разработанных прототипов локаторов и метки. Даны технические рекомендации по снижению энергопотребления системы, т.е. увеличения времени ее автономной работы, а также по масштабированию системы и сформированы задачи для дальнейшего изучения.

Практическая значимость. Представленный анализ позволяет выбрать метод позиционирования с учетом особенностей реализации технологии для применения на промышленных предприятиях. Результаты эксперимента по определению метаположения внутри производственного помещения с применения разработанных прототипов локаторов и метки позволили сформулировать требования ко времени автономной работы, разработать способ масштабирования системы на несколько локаций. Данные результаты могут быть использованы дальше для создания системы позиционирования высокой точности и автономности, для увеличения эффективности функционирования промышленных предприятий.

Литвинов С.Н., Ладанов С.А., Шеремет Е.И. Особенности применения систем позиционирования на производстве // Динамика сложных систем. 2023. Т. 17. № 2. С. 17−26. DOI: 10.18127/j19997493-202302-02

1. Кожанова В. Н., Кокорева Е. В. Определение местоположения с использованием технологии Wi-Fi // Шаг в науку: Материалы Межвузовской науч.-практ. мультиконференции для магистрантов и аспирантов, Новосибирск, 08–09 декабря 2022 года. Новосибирск: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2022. С. 167–173. DOI 10.55648/978-5-91434-081-7-2022-163-169. – EDN TGJHSV.
2. Motroni A., Buffi A., Nepa P. A Survey on Indoor Vehicle Localization Through RFID Technology. IEEE Access. 2021. V. 9. P. 17921–17942. DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3052316.
3. Al Mamun M.A., Rasit Yuce M. «Map-Aided Fusion of IMU PDR and RSSI Fingerprinting for Improved Indoor Positioning». 2021. IEEE Sensors, Sydney, Australia. 2021. P. 1–4. DOI: 10.1109/SENSORS47087.2021.9639778.
4. Zou Y., Liu H. A Simple and Efficient Iterative Method for Toa Localization. ICASSP 2020 – 2020 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), Barcelona, Spain. 2020. P. 4881–4884. DOI: 10.1109/ICASSP40776.2020.9053746.
5. Серегин Д.Р., Белов Ю.С. Технологии локального позиционирования // Электронный журнал: Наука, техника и образование. 2017. № 1(10). С. 56–61. EDN YGKIPB.
6. Wang A., Song Y. Improved SDS-TWR Ranging Technology in UWB Positioning. 2018 International Conference on Sensor Networks and Signal Processing (SNSP). Xi'an, China. 2018. P. 222–225. DOI: 10.1109/SNSP.2018.00049.
7. Воронов Р.В., Галов А.С., Мощевикин А.П. и др. Метод определения местоположения мобильных объектов в шахте // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 4. С. 155. EDN STRMXF.
8. Купцов В.Д., Федотов А.А., Иванов С.И., Баденко В.Л. Оценка координат объектов в системах позиционирования при рассинхронизации базовых станций по времени // Всероссийский форум молодых исследователей – 2022: Сборник статей II Всерос. науч.-практ. конф., Петрозаводск, 29 декабря 2022 года. г. Петрозаводск: Международный центр научного партнерства «Новая Наука» (ИП Ивановская И.И.). 2022. С. 114–123. EDN XRZHNW.
9. Нгуен Д.А. Техника позиционирования радиосигнала и алгоритмы позиционирования трилатерации / мультилатерации // Наука и современное общество: актуальные вопросы, достижения и инновации: Сборник статей VI Междунар. науч.-практ. конф. Пенза, 28 февраля 2021 года. Пенза: «Наука и Просвещение» (ИП Гуляев Г.Ю.). 2021. С. 44–51. EDN WISFRR.
10. Hua C., Zhao K., Dong D., Zheng Z., Yu C., Zhang Y., Zhao T. Multipath Map Method for TDOA Based Indoor Reverse Positioning System with Improved Chan-Taylor Algorithm. Sensors (Basel). 2020 Jun. 5; № 20(11). P. 3223. DOI: 10.3390/s20113223. PMID: 32517133; PMCID: PMC7313693.
11. Новичков А.Р., Гончаров И.К., Егорушкин А.Ю., Фащевский Н.Н. Исследование технологии сверхширокополосных радиосигналов для решения задачи позиционирования внутри помещений // Инженерный журнал: наука и инновации. 2021. № 12(120). DOI 10.18698/2308-6033-2021-12-2140. EDN KRDIOU.
12. Xu J., Ma M., Law C.L. Position Estimation Using UWB TDOA Measurements. 2006 IEEE International Conference on Ultra-Wideband, Waltham. MA. USA. 2006. P. 605-610. DOI: 10.1109/ICU.2006.281617.
13. Серов С.А., Куликов Р.С., Петухов Н.И. Использование многолучевого распространения сверхширокополосного радиосигнала для навигации внутри помещения // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 11. С. 109−114. DOI: https://doi.org/10.18127/ j00338486-202211-17.
14. Poudereux P., García E., Hernández A., García J.J., Ureña J. Performance comparison of a TDMA- and CDMA-based UWB Local Positioning System. International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation, Montbeliard. France. 2013. P. 1–9, DOI: 10.1109/IPIN.2013.6817883.