Le soluzioni di localizzazione in real time

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1 Le soluzioni di localizzazione in real time RFId Happy Hour 24 Novembre 2010

2 RFId Happy Hour 14 Luglio Le soluzioni EPC/RFId per l'anticontraffazione e il controllo dei mercati paralleli 22 Settembre RFId e sensoristica per il monitoraggio di persone e oggetti 19 Ottobre Nuovi tag e nuove opportunità 24 Novembre Le soluzioni di localizzazione in real time Gennaio Le tecnologie NFC e le soluzioni di Mobile Payment 2

3 RFId Solution Center L RFId Solution Center è un centro di ricerca universitario, nato nell Ottobre del 2006 da una comune visione del Politecnico di Milano, nelle sue due componenti della School of Management e del Dipartimento di Elettronica e Informazione La missione dell'rfid Solution Center è sviluppare attività di ricerca applicata finalizzata alla realizzazione di progetti di valutazione delle tecnologie RFId presso significative aziende o filiere del mercato italiano ed internazionale L RFId Solution Center combina competenze gestionali e tecnologiche in un approccio integrato 3

4 EPC-Lab di Indicod-ECR EPC-Lab è il laboratorio per lo studio e la diffusione delle tecnologie RFId promosso da Indicod-ECR, consorzio che raggruppa circa aziende operanti nel settore dei beni di largo consumo e che rappresenta in Italia GS1 Si tratta di una partnership strategica, in virtù di natura, finalità ed ambiti di elezione fortemente sinergici - Indicod-Ecr si propone di diffondere tra le imprese associate l adozione dello standard EPCglobal (EPC = Electronic Product Code) e della radiofrequenza nei propri processi di business - L RFId Solution Center si interessa di tutte le applicazioni RFId, dalla LF alle Wireless SensorNetworks, purché abbiano un carattere di innovatività e di estendibilità a filiere significative 4

5 Attività di RFIdSolution Center RFIdAssessment - Studi di fattibilità completi e tecnologicamente indipendenti volti a dimostrare la realizzabilità tecnologica e il valore economico delle applicazioni basate su tecnologie RFId all interno dei processi dell azienda committente Ricerca applicata - Sviluppo di metodologie, modelli e strumenti finalizzati ad erogare in modo più efficiente ed efficace servizi specialistici ed attività di RFId assessment Servizi specialistici - Supporto all analisi di valutazione dell investimento in RFId, comparazione delle soluzioni tecnologiche, benchmark con applicazioni italiane e internazionali, verifica della fattibilità tecnologica, misure dei limiti di funzionamento degli apparati RFId Demo Lab - Realizzazione di uno showroom, con diversi contributi: Il laboratorio dell RFId Solution Center L EPC Lab di Indicod-Ecr 5

6 Progetti Industry /company Application area Type of analysis Year Pharma / Neologistica Food / Undisclosed Automotive / Undisclosed Oil & Gas / Undisclosed Oil & Gas / Undisclosed 2 Item Level Tagging, Farmaco salvavita Technological tests 2007 Logistica in ingresso dei colli, conteggio e conformità DDT Process analysis and ROI 2007 Tracciatura motori e linee assemblaggi Technological tests Process analysis and ROI 2007 Asset Management Controllo accessi Technological tests 2007 Supporto operations e logistica prodotti lubrificanti Technological tests 2007 Food / Nestlé Ice-Cream Controllo catena del freddo Process analysis and ROI 2007 Cosmetics/ ICR Pharma / Dafne Automotive / Undisclosed Isothermal containers/ Monetti Electronics/ Undisclosed Pharma / Dafne 2 Logistica interna singoli Item e casse, anticontraffazione Logistica in ingresso dei colli, conteggio e conformità DDT Id. e localizz. veicolo, merchandising, wind tunnel Asset management, supporto produzione e logistica interna Technological tests Process analysis and ROI 2008 Technological tests Process analysis and ROI 2008 Technological tests Process analysis and ROI 2008 Technological tests Process analysis and ROI 2008 Supporto operations e logistica interna Technological tests 2008 Logistica in ingresso, controlli in ingresso Pilot (Neologistica Comifar)

7 Progetti Industry /company Application area Type of analysis Year Hydrothermal-sanitarium/ Baxi Textile/ Rinascente Logistica interna singoli Item Logistica interna singoli Item Distribuzione Technological tests Process analysis and ROI 2008 Technological tests Process analysis and ROI 2008 Textile/ Miroglio Localizzazione pallet ditessuto Technological tests 2008 Food / Nordiconad Tracciabilità RTI (Return Transport Items) Process analysis and ROI 2008 Healthcare/ Spedali Civili di Brescia Sacchedisangue Technological tests Evaluation of the effectiveness benefits 2009 Textile/ Undisclosed Item Level Tagging, anticontraffazione, logistica and distribuzione Technological tests Process analysis and implementation 2009 Item tagging level - Automotive / Undisclosed Monitoraggio-Tracciatura di filiera Technological tests 2009 Item Level Tagging, Tracciatura di filiera e risk Technological tests, process re-design (workflow), Pharma / Undisclosed management evaluation of the benefits 2009 Food (Wine) / Consorzio Tuscanica Item Level Tagging, Tracciabilità Technological tests 2009 Textile/ Miniconf Item Level Tagging Technological tests 2010 Automotive / Undisclosed Case Level Tagging, asset management Technological tests Process analysis and ROI 2010 Textile/ Undisclosed Item Level Tagging, Presentazione dei prodotti Technological tests Process analysis and ROI 2010 Textile/ Cisalfa Item Level Tagging, Logistica interna Technological tests

8 Le Tecnologie RFId Definizione L RFId (Radio Frequency Identification) è una tecnologia che permette, attraverso l utilizzo di dispositivi operanti in radiofrequenza (transponder o tag), di acquisire informazioni di identità, proprietà e stato relative all oggetto (o alla persona) che ospita il tag. Tag Antenna Reader Infrastruttura HW/SW Applicazione 8

9 Le Tecnologie RFId RFId vs. Barcode vs. - Lettura automatica - No linea ottica diretta - Letture multiple - Velocità al passaggio di lettura - Capacità di memoria - Read / Write - Più piccolo - Più robusto - Riutilizzabile - Trasferimento dati sicuro - Sensoristica on board - (Molto) più economico - Più semplice 9

10 Le Tecnologie RFId Asse 1 L alimentazione Passivi: ricevono l energia necessaria ad operare esclusivamente dal campo RF del reader che li interroga Attivi: la trasmissione è alimentata da una batteria interna, hanno quindi maggiori capacità di trasmissione, e possono trasmettere anche senza essere interrogati dal reader 10

11 Le Tecnologie RFId Asse 1 L alimentazione Passivi: ricevono l energia, necessaria ad operare, esclusivamente dal campo RF del reader che li interroga (back-scattering) Semi-passivi: hanno a bordo una batteria che viene utilizzata per assicurare funzionalità aggiuntive (es. alimentazione di sensori di temperatura), interrogazione e risposta restano passive Semi-attivi: come per gli attivi la trasmissione è alimentata da una batteria interna, tuttavia avviene solo una volta ricevuto il segnale di interrogazione dal reader Attivi: la trasmissione è alimentata da una batteria interna ed avviene con continuità (broadcasting), hanno quindi la capacità di trasmettere informazioni senza essere interrogati dal reader 11

12 Le Tecnologie RFId Asse 1 L alimentazione Capacità funzionali Dimensioni Costi Passivi Attivi 12

13 Le Tecnologie RFId Asse 2 Frequenze I tag operano tipicamente nelle seguenti bande di frequenza khz (LF Low Frequency) 13,56 MHz (HF High Frequency) 433 MHz (UHF Ultra High Frequency) MHz (UHF Ultra High Frequency) 2,45-5,8 GHz (SHF Super High Frequency) 13

14 Le Tecnologie RFId Asse 2 Frequenze Insensibilità a liquidi e metalli Insensibilità a posizione ed orientamento Data transfer rate Distanza di lettura (a pari dimensioni) Semplicità costruttiva costi LF UHF 14

15 Le Tecnologie RFId Quadro di lavoro (oggi) Alimentazione Frequenze Funzionalità LF (125,0-134,2 khz) Passive Semipassive Attive HF (13,56 MHz) NFC/HF (13,56 MHz) UHF ( MHz) SHF (2,45 GHz) HF, UHF Tutte MW Zig-Bee et similia Ultra Wide Band Al crescere della frequenza, cresce la distanza di lettura, la velocità a cui si può muovere l oggetto da identificare, il data transfer rate, così come dualmente crescono la sensibilità a liquidi e metalli. La batteria è utilizzata per alimentare la sensoristica: interrogazione e risposta restano passive La batteria è utilizzata per alimentare la parte di trasmissione radio, oltre che alimentare eventuali sensori L uso di altissime frequenze abilita le funzionalità di localizzazione La sensoristica diventa la funzione principale, con la caratteristica architettura di comunicazione Mesh La localizzazione diventa la funzione principale, estrema robustezza a disturbi ambientali, grandissime distanze di lettura e data transfer rate 15

16 Localizzazione outdoor E' la localizzazione continuativa ed in tempo reale della posizione di un tag in ambienti aperti. GPS/Galileo - Basata su rete di satelliti Reti mobili - GSM/UMTS/LTE - Reti ad-hoc UWB (per ambienti circoscritti) - Stadi, parcheggi, Localizzazione 2.0 (collaborativa): - Local Area Code + Cell ID - Ancore WIFI - Hotspot Bluetooth 16

17 Localizzazione indoor E' la localizzazione continuativa ed in tempo reale della posizione di un tag all'interno di edifici, capannoni, Tecnologie principali: WIFI - Sistemi basati sulla potenza emessa dagli access point WIFI durante il normale funzionamento - DEMO in laboratorio ZigBee - Basate su ancore ZigBee disposte negli ambienti da monitorare - DEMO in laboratorio UWB - Sfrutta il tempo di volo di un segnale RF Ci concentreremo solo sulla localizzazione indoor. 17

18 Localizzazione WIFI Le soluzioni Ubiquicom si basano sullo standard Wireless Fidelity (WiFi), un protocollo di trasmissione wireless per il supporto di reti WLAN (Wireless Local Area Network) a larga banda. In particolare, il protocollo IEEE b/g consente di - variare la velocità di trasmissione dati per adattarsi al canale - trasmettere con un data rate fino a 11 Mbps (802.11b) e a 54 Mbps (802.11g) - scegliere automaticamente l'access Point in funzione della potenza del segnale e del traffico di rete - creare un numero arbitrario di celle parzialmente sovrapposte permettendo il roaming in modo del tutto trasparente - identificare ed autorizzare gli utenti tramite chiavi di accesso private - garantire la riservatezza dei dati attraverso sistemi di cifratura 18

19 Localizzazione WIFI Ubiquicom Locator è un innovativo sistema di identificazione automatica, monitoraggio e localizzazione in radiofrequenza - basato sul protocollo standard WiFi - in grado di lavorare su distanze sensibilmente superiori a quelle tipiche dell RFId - di facile integrazione con altre tecnologie sinergiche al posizionamento di prossimità ed alla tracciabilità - che permette elevati guadagni di efficienza in operazioni finora gestite manualmente e tipicamente sensibili all errore umano In aggiunta alle funzionalità standard di comunicazione WiFi e senza alcun intervento strutturale sulla rete esistente, Ubiquicom Locator permette di monitorare e localizzare - mezzioutentidotatididispositiviquali laptop, netbook, veicolari, palmariewifi Phone - asset outentiequipaggiati con tag a basso costo (Ubiquicom Tag) 19

20 Localizzazione WIFI Principali funzionalità di Ubiquicom Locator : Individuazione della posizione in tempo reale Tracciamento statistico e monitoraggio degli asset Mappatura, servizi di navigazione e ottimizzazione di percorsi Invio di informazioni contestuali all area di transito Sicurezza basata sulla posizione geografica - Automatizzazione e razionalizzazione di Inventory Planning, Status Visibility e Asset Management Integrazione con localizzazione GPS e RFId Gestione di eventi basati sulla posizione, invio di allarmi e messaggi - Diagnostica 20

21 Localizzazione WIFI - Hardware Le Ubiquicom Tag sono particolari transponder RFID di tipo attivo, compatibili con lo standard b - Progettati appositamente per l identificazione ed il tracciamento di macchine, asset e persone all interno di una o più aree in copertura WiFi - Non necessitano di un infrastruttura di rete e di antenne proprietarie, poiché si adattano alla copertura WiFi esistente - Possono comunicare usando i protocolli WLAN a larga banda rendendo possibile associare il tracciamento al telecontrollo in un'unica soluzione tecnologica - Comunicano su distanze sensibilmente superiori a quelle tipiche degli standard RFId (~100m 300m) - Compensano l assenza di copertura GPS all interno degli edifici 21

22 Localizzazione WIFI - Hardware Principali caratteristiche delle Ubiquicom Tag: - Compatibilità con lo standard WiFi - Dimensioni e peso ridotti - Basso costo - Batterie interne a lunga durata - LED configurabili secondo le esigenze - Certificazioni FCC, IC, CE, IEC - Configurazione a distanza over-the-air - Sensori di movimento e di temperatura - Possibilità di connessione con altri sensori - Funzionalità RFI (passivo a 125 KHz) - Alta resistenza meccanica, termica e alle condizioni ambientali in genere con certificazione IP67 (Tag Logistica) - Pulsanti configurabili (Tag Civile) 22

23 Localizzazione WIFI - Hardware Logistica - Identificazione e monitoraggio di container, pallet ed asset in generale - Identificazione e controllo operatori ed aree - Ottimizzazione del percorso e dell'uso delle aree Manufacturing - Controllo dei processi produttivi industriali lungo l intera catena del valore - Controllo in tempo reale del personale impiegato in compiti ad alto rischio - Assegnazione del lavoro in funzione della dislocazione delle risorse - Monitoraggio ed identificazione immediata di asset aziendali Ospedali e case di cura - Tracciamento nel tempo della posizione dei dispositivi elettromedicali - Monitoraggio del personale ospedaliero - Sistemi di messaggistica avanzati ed invio di informazioni contestualizzate 23

24 Localizzazione WIFI - Hardware Musei, mostre, centri fieristici ed esposizioni - Visualizzazione grafica della propria posizione e quella di sale congressi, servizi interni, aree di ristorazione, uscite, dispositivi antincendio, information point, ecc. - Calcolo e visualizzazione del percorso minimo per raggiungere il servizio di proprio interesse - Accesso interattivo ad informazioni relative agli espositori o alle opere esposte - Guida interattiva verso edifici, padiglioni, stand e percorsi tematici di proprio interesse e/o corrispondenti al proprio profilo o preferenze - Aggregazione dei dati relativi al transito visitatori per l ottimizzazione logistica delle aree espositive, per il dimensionamento dei percorsi critici e per il bilanciamento della posizione dei servizi Grande distribuzione - Tracciamento statistico del percorso dei carrelli - Avvisi su offerte speciali contestuali all area di transito del cliente - Indicazioni per il raggiungimento di specifici prodotti su richiesta del cliente attraverso il terminale interattivo 24

25 Localizzazione ZigBee WI-careVigilo : una soluzione completa per la localizzazione e il monitoraggio indoor In collaborazione con: Advanced Network Technologies Laboratory 25

26 Localizzazione ZigBee WI-care Vigilo risponde a due bisogni fondamentali: - Localizzare in tempo reale e con precisione le proprie risorse (personale, oggetti, pazienti ecc ) - Monitorare in tempo reale parametri caratteristici delle risorse su cui è apposto (giacitura, accelerazione, temperatura ecc ) Il prodotto trova quindi applicazione in due distinte aree: - Sanità (istituti ospedalieri, RSA, RSD, case di cura) - Logistica (aziende manifatturiere, aziende di logistica per trasporti e warehouse) 26

27 Localizzazione ZigBee Architettura hardware: Wireless Sensor Network (Zigbee) - Rete di piccoli sensori a basso costo e basso consumo - Rete auto-configurante in caso di guasti ai nodi - Possibilità di installare sui nodi sensori di diverso tipo (temperatura, umidità, luminosità, rumore, inquinamento, movimento, sensori biomedici ecc ) Due tipi di nodi: - Ancore: fissati alle pareti - Tag: associati alle risorse da localizzare 27

28 Localizzazione ZigBee - Hardware Perché Zigbee? - Giusto compromesso tra costi e prestazioni - Paragonabile a WI-FI, ma meno interferenze. - Prestazioni decisamente migliori di RFId passivi ed ultrasuoni - Costo inferiore ai sistemi UWB 28

29 Localizzazione ZigBee - Software Soluzione software per localizzazione nodi wireless con le seguenti caratteristiche: - Auto-calibrante: non è richiesta una fase di calibrazione iniziale. - Possibilità di variare i parametri dei nodi da remoto tramite interfaccia di controllo (frequenza di invio dati, frequenza localizzazione ecc ) - Possibilità di controllare lo stato della rete (stato alimentazione, guasti, dati istantanei o storici acquisiti dai sensori posta sia sulle ancore che sui tag ecc ) 29

30 Localizzazione ZigBee - Software Interfaccia utente: - Soluzione Java portabile su ogni tipo di sistema operativo (interfaccia di configurazione e test) - A breve ambiente web-based di facile integrazione con software di terze parti Caratteristiche: - Visualizzazione della posizione dei tag su una mappa in formato digitale - Visualizzazione dei dati provenienti dai sensori - Visualizzazione dello stato dei tag - Possibilità di impostare regole di intrusione o vicinanza - Segnalazione di eventi anomali - Possibilità di creare dei binari su cui vincolare la posizione dei tag 30

31 Localizzazione ZigBee - Prestazioni Localizzazione e Tracking - L algoritmo di localizzazione utilizzato consente di ottenere un errore inferiore ai 3 metri. - L errore dipende principalmente dal numero di ancore installate Durata batterie nodi target: - Fortemente dipendente dalla frequenza di aggiornamento (più di un 1 Hz con 2 batterie AA da 1.5 V). - Possibilità di tag con batterie ricaricabili via USB. 31

32 Localizzazione UWB L'ultra wideband è una tecnologia sviluppata per trasmettere e ricevere segnali mediante l'utilizzo di impulsi di energia in radiofrequenza di durata estremamente ridotta (da poche decine di picosecondi a qualche nanosecondo). Vantaggi dell'uwb: - La brevità dell'impulso rende l'uwb poco sensibile alle interferenze dovute alla riflessione dell'onda stessa. - La larghezza della banda fa sì che la densità spettrale di potenza sia molto bassa da cui ne segue un consumo energetico ridotto. 32

33 Localizzazione UWB L'UWB può funzionare come una sorta di GPS terrestre caratterizzato da: - una elevata precisione nella localizzazione (fino a 10 cm, tipicamente 30-40cm), - tag compatti, - durata della batteria del tag di 4-5 anni (per 1 segnalazione/secondo). Al contrario di altre tecnologie per ottenere una localizzazione accurata è richiesta la visibilità diretta tra tag e almeno tre antenne. 33

34 Per ulteriori informazioni RFId Solution Center - Valerio Vaccaro vaccaro@elet.polimi.it - Razvan Pitic pitic@elet.polimi.it - Andrea Gaschi andrea.gaschi@polimi.it 34

35 Le soluzioni di localizzazione in real time RFId Happy Hour 24 Novembre 2010