SISTEMI DI LOCALIZZAZIONE IN TEMPO REALE

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1 SISTEMI DI LOCALIZZAZIONE IN TEMPO REALE Il labratri di Intelligenza d Ambiente intende avviare della attività di sperimentazine sui sistemi di rilevazine, lcalizzazine, psizinament e tracciament in temp reale RTL (Real Time Lcatin) di ggetti, persne, veicli, etc. Esistn mlte tecnlgie che sn in grad di lcalizzare ggetti prvvisti di traspnders che emettn un segnale in grad di essere ricnsciut e ge lcalizzat. La tabella stt e una rappresentazine abbastanza esaustiva di tutti i sistemi cnsciuti alla data: TECNOLOGIE R.T.L. Tecnlgia Funzinament Cpertura Precisine Pr Cns GPS Ric. GPS Cstellazine di 24 satelliti trasmittenti da cui il tag calcla le triple <x,y,z> Estern Da 1 a 20 Mt Alta diffusine Cnsum batteria Alt temp avvi Sggetta Mil. USA D-GPS Ric. D- GPS GPS cn errre diminuit mediante una ( +) stazini psizinate a terra Estern Da 1 a 5 Mt Precisine alta Alti csti Necessita di stazini di terra Cell-ID Telefni mbili Sim Viene individuata la cella a cui il telefn il tag è cnness Intern/Etstern Cpertura di rete Da 50 Mt a 1 Km Diffusine dei telefni cellulari Scarsa accuratezza Telecm Telefni mbili Sim Trianglazine tra celle (BTS) di peratri telefnici Intern/Etstern Cpertura di rete Da 20 a 200 Mt in città Diffusine dei telefni cellulari Dati nn rilasciati dalle telecm Wi-Fi Pc Wi-Fi, Wi- Fi Trianglazine tra 3 più Access Pint (TDA = Time Difference f Arrival) Zne di cpertura AP Wi-Fi (almen 4) Da 2 a 5 Mt Integrazine psizine + trasmissine dati Sensibile a disturbi e riflessini RFId Passiv passivi HF/UHF Un tag trasmete il su ID quand entra nel camp di emissine di un reader In presenza di reader RFId Da 1 cm fin a 10 Mt dal ricevitre Bass cst dei Lcalizzazine sl in prssimità del ricevitre RFId Attiv Attivi RF Il emette in cntinu il su ID e viene lcalizzat dal ricevitre nel su camp Zna di ricezine dei ricevitri Da 1 cm fin a 100 Mt dal ricevitre Rbustezza del segnale Bassa precisine, alt cst dei UWB Attivi UWB Il emette in cntinu: almen 3 ricevitri misuran la differenza di temp Zna di cpertura di 3/4 ricevitri Da 10 cm fin a 30 cm Resistenza alle riflessini (Multipath) Nn glbal standard ZigBee attivi ZigBee Trianglazine reciprca tra (rete mesh) cn almen 4 in psizine nta Zne dve almen 4 in psizine fissa pssn vedere mibili Da 50 cm a 1 Mt Semplicità, estendibilità Primi prdtti presentati mar/2007 Tra i sistemi spra elencati, il labratri è particlarmente interessat alla sperimentazine tecnlgica ed applicativa dei sistemi UWB per la lr maggire precisine, bassa ptenza di emissine e resistenza alle riflessini in ambienti stili. Il sistema di lcalizzazine deve cmprsi di un insieme di apparati Hardware di frnt end e di una piattafrma di gestine e cntrll dell inter sistema di lcalizzazine.

2 Sistemi hardware di rilevazine, lcalizzazine, psizinament e tracciament basat su tecnlgia a micrnde UWB. Il labratri di Intelligenza d Ambiente intende esplrare ed applicare le funzinalità di due diversi sistemi UWB di frnt end : 1. Sistema per lcalizzazini a lunghe distanze cn rilevazine delle crdinate X,Y (2D). 2. Sistema di lcalizzazine per medie distanze cn rilevazine delle crdinate X,Y,Z.(3D) cn capacità di cmunicazine radi tra traspnders (tag) e sensri (ricevitri) 1 - Specifiche tecniche per un sistema di lcalizzazine UWB per lunghe distanze cn rilevazine delle crdinate X, Y.(2D lcalizatin) Il sistema di lcalizzazine deve cmprsi dei seguenti cmpnenti base : s (traspnders) attivi Ricevitri Hub (cncentratre) cn sftware di lcalizzazine UWB develpment kit : cmpneti hw e sftware develpment kit Specifiche tecniche del sistema I tag devn essere ad emissine di impulsi radi a micrnde cn frequenza perativa nella banda 5,9 7,2 GHz distanza di lettura fin a 220 mt in camp apert e almen 50 metri attravers stacli anche metallici I tag devn trasmettere fin a 200 vlte per secnd (cnfigurabile) L accuratezza della misurazine deve essere di almen 30cm e cn interplazini sftware deve arrivare fin a 10 cm in cndizini ideali. Deve gestire il Multipath (riflessine di segnali) eliminand i segnali riflessi e mantenend una precisine di lcalizzazine anche in ambienti metallici e cmplessi Deve disprre di diverse dimensini di tag per adattarsi a varie situazini applicative ed perative I tag devn essere meccanicamente rbusti resistenti alla plvere e all acqua. La batteria del tag deve durare almen 5 anni in cndizini perative nrmali Temperatura di funzinament :Standard -20 C a 60 C -Estesa -30 C a 70 C Umidità da 0 a 95%, Nn-cndensing Prtezine : Standard IP63 - Extended IP65 Certificazini : UL /CSA FCC Part 15 Subpart B Deve pter perare all apert in cndizini di elevate temperature ed umidità ed in ambienti stili cn plveri fini e liquidi La ptenza emessa nn deve superare la sglia del rumre di 0,25 milliwatt Il cncentratre deve disprre di un sftware di set up e cnfigurazine mlt semplice cmpatibile windws e una API per integrarsi cn una piattafrma di gestine del sistema di lcalizzazine Il cncentratre deve pter cnnettere e gestire almen 64 ricevitri cnnessi cn cav ethernet in daisy chain

3 Il cncentratre deve cnnettersi al pc di cnfigurazine e alla piattafrma di gestine via rete ethernet Capacita di gestine fin a 5000 tag/secnd Guadagn di antenna dei ricevitri : da 2,5 db a 12 db Alimentazine dei ricevitri via cav RJ45 shieded dal cncentratre cn alimentazine separata Alimentazine del cncentratre (HUB) vlt. 2 - Specifiche tecniche per un sistema di lcalizzazine UWB per medie distanze cn rilevazine delle crdinate X, Y, Z. (3D lcalizatin) Il sistema di lcalizzazine deve cmprsi dei seguenti cmpnenti base : s (traspnders) attivi Ricevitri / sensri Sftware di lcalizzazine UWB develpment kit : cmprensiv di cmpnenti hw e sftware develpment kit Specifiche tecniche del sistema TAG (traspnders) Il tag deve trasmettere per la lcalizzazine impulsi tra 6 e 8 GHz e disprre di una cnvenzinale trasmissine radi a 2,4 GHz a due vie utilizzata cme canale di cntrll e telemetria. La cmunicazine a due vie deve gestire dinamicamente i tags variand la frequenza di trasmissine, riprtand l stat della batteria e le azini di utilizz di un pulsante pst sul tag. Il sftware deve permettere una variazine autmatica e dinamica della frequenza di trasmissine del tag in funzine della velcità di spstament del tag. Quand è ferm il tag deve pter andare in stand by per cnservare la batteria. I tag devn avere un pulsante per inviare un input in radifrequenza ad una applicazine. L input del pulsante può attivare un allarme aprire una prta, etc,. I tag devn essere meccanicamente rbusti resistenti alla plvere e all acqua. La batteria del tag deve durare almen 5 anni in cndizini perative nrmali Temperatura di funzinament :Standard -20 C a 60 C -Estesa -30 C a 70 C Umidità da 0 a 95%, Nn-cndensing Prtezine : Standard IP63 - Extended IP65 Frequenza di aggirnament 0.01Hz 20Hz Accessri sul tag: LED (user prgrammable) - Push buttn (user prgrammable), Mtin detectr Frequenze radi : Ultra-wideband 6GHz 8GHz Telemetry channel 2.4GHz Certificazini : FCC part 15, subpart F (pending); EU CE SENSORI (RICEVITORI) Ogni sensre (ricevitre) deve sstenere una frequenza cntinua di aggirnament di 160Hz ciè la psizine di gni tag e dispnibile gni 6,25 ms da gni sensre

4 Flessibilità e scalabilità nella installazine del sistema. Il sistema deve pter perare cn mdalità a celle csi che per cprire aree prgressivamente ampliabili si pssa semplicemente aumentare crrispndentemente il numer di celle necessarie per cprire le nuve aree, senza ricnfigurare l inter sistema. Ogni cella deve essere cmpsta dal numer di sensri necessari per la lcalizzazine 3D. Deve essere pssibile sia la Cnnettività cablata (Ethernet cavi, switches e CAT5) che Wireless (802.11) per la cmunicazine tra i sensri e i servers Facilità di manutenzine I sensri devn pter essere gestiti e assistiti remtamente usand un standard ethernet prtcl per la lr cmunicazine e cnfigurazine. Il firmware deve pter essere scaricat nei sensri via netwrk per crrezini e aggirnamenti Cndizini perative cme per i tags Distanze Operative : 100 mt pen space, 50 mt in ambiente cmpless Accuratezza della lcalizzazine : 15 cm in 3D Frequenze radi : Ultra-wideband 6GHz 8GHz - Telemetria 2.4GHz Certificazini : FCC part 15; EU CE Intrinsic Safety Class 1 Div 1, Zne 1 n request Alimentazine : Pwer-ver-Ethernet IEEE 802.3af - Lw vltage 12V 10W I SENSORI (ricevitri) DEVONO INCLUDERE IL LOCATION ENGINE : Il Lcatin Engine deve includere il sfware necessari per installare e mettere a punt la rete di sensri e deve tracciare i tags cn precisine in temp reale. Specifiche funzinali principali richieste al lcatin engine dei sensri : Accuratezza della lcalizzazine tramite appsiti algritmi Cnfigurabilità dei tag direttamente dal sensre dall applicazine Prestazini scalabili Real Time (aggirnament, tempi di attesa su mtin,etc) Architettura di lcalizzazine a celle scalabile Interazine diretta tra sensri e piattafrma di lcalizzazine Mnitraggi in temp reale del crrett funzinament di tag e sensri Semplicità di attivazine, cnfigurazine e us cn cstruzine di mappe grafiche e visualizzazine 2D/3D

5 Piattafrma di psizinament e lcalizzazine in temp reale di ggetti, persne, veicli, 1 - Requisiti architetturali La piattafrma deve includere tre livelli principali lgici : livell applicativ, middleware e data base. Sn a base d asta il livell applicativ e middleware. Il livell applicativ cnsiste in una cmbinazine di cmpnenti integrati in una specifica applicazine che cntiene la business lgic. Il middleware cntiene tutte le ge-funzinalità (mapping, ruting, gecding), il messaging e il reprting. Un cmpnente essenziale del middleware è il lcatin server che deve cnsentire un access standardizzat a diverse tecnlgie di lcalizzazine : GSM, GPS; RFID, UWB, Wi-Fi, etc. integrabili cn il sistema UWB Database (NON A BASE D ASTA). IL DATA BASE preferenziale è Oracle 10g technlgy, cn la funzinalità Spatial. Tutti i dati di lcalizzazine sn memrizzati nel data base, incluse lcazini, mappe, dati di ruting e gecding. 2 - Requisiti Funzinali La piattafrma di psizinament e lcalizzazine deve pter rispndere ai seguenti requisiti funzinali : 1. Lcalizzare, psizinare, visualizzare e tracciare in temp reale ggetti, persne, veicli altr interagend cn diverse tecnlgie di lcalizzazine indr e utdr quali GPS, sistemi RFID, sistemi UWB/RTL, wi-fi, etc 2. Cmunicare in temp reale cn diverse mdalità di cmunicazine : pint t pint Bradcast cn apparati e tecnlgie di cmunicazine quali GPRS, GSM, Wi-Fi, 3. Garantire la cmpleta riservatezza delle infrmazini e della lcalizzazine, che in cas di persne, devn essere autrizzate. L utente deve sempre essere al crrente di quand e dve l infrmazine a lui crrelata, viene rilevata e registrata. 4. La piattafrma deve disprre di una mdalità di creazine e di invi di messaggi e/ allarmi che rispndn a regle cnfigurabili e prgrammabili. Quand una regla viene vilata da un element stt cntrll, la piattafrma deve pter inviare un messaggi di allarme, via sms, vce, , etc. 5. La piattafrma deve disprre di una mdalità di definizine delle regle a misura di utente finale. Vale a dire che le regle devn pter essere definite e variate direttamente dal gestre della piattafrma e nn dal frnitre. Le regle pssn essere relazinate a situazini gereferenziali, ad esempi definend una zna entr la quale una persna si deve muvere e definend una azine nel cas la persna esca da quella zna. 6. Le azini cnseguenti alla nn sservanza di una regla devn essere mlteplici e anch esse devn pter essere definite dal gestre della piattafrma. Azini minime pssibili sn l invi di un messaggi tramite SMS radifrequenza, l attivazine di allarmi acustici luminsi, una azine di tip grafic su una mappa digitale, etc

6 7. Creazine di reprt e statistiche missin critiche e strategiche. La piattafrma deve registrare tutti gli eventi significativi rilevati dal sistema di lcalizzazine UWB, definiti dal gestre, e cnsentire una visualizzazine a psteriri cn diverse viste quantitative, qualitative, temprali, di elementi singli glbali. 8. Integrazine. La piattafrma può sviluppare servizi e applicazini di lcalizzazine, psizinament e tracciament ltre a disprre di tutte le mdalità di integrazine cn sistemi legacy, ERP, applicazini e-business, CRM, etc. 9. La piattafrma deve assicurare il massim livell di sicurezza delle infrmazini per la lcalizzazine, psizinament, cmunicazine, data strage e prcessing. Deve disprre di diverse frme di autenticazine, autrizzazine e crittgrafia per assicurare che sl gli utenti autrizzati pssan accedere alle infrmazini. 10.Ergare servizi al massim livell di affidabilità e dispnibilità, utilizzand il linguaggi Java, Oracle data base e applicatin server 11.La piattafrma di lcalizzazine deve disprre di cnnettri in grad di interfacciarsi ed interagire cn tutti i sistemi hardware di lcalizzazine e psizinament. Qualra fsser dispnibili nuvi sistemi di lcalizzazine sul mercat, la piattafrma deve pter aggiungere i nuvi cnnettri mantenend la cmpatibilità cn l esistente. Cnnettri che devn essere dispnibili : Sistemi di lcalizzazine satellitare : GPS e assisted GPS. Lcalizzan apparati cn tecnlgia GPS Reti di telefnia cellulare: cnnettri a peratri telefnici eurpei basati su cntratti individuali che cnsentan di lcalizzare i telefni GSM di un specific peratre. Reti a radifrequenza a crt raggi : Cnnettri di lcalizzazine Wi-Fi. Metd di trianglazine all intern di una cpertura wi-fi per lcalizzare Wi-Fi s. Sensri/traspnders RFID / UWB : cnnettri cn sistemi di s RFID attivi tags UWB Mlteplici metdi di lcalizzazine devn pter essere utilizzati simultaneamente dalla stessa applicazine. Per esempi una persna può essere assciata a una lcalizzazine gsm, mentre un altra persna può essere lcalizzata tramite una tecnlgia RFID GEO-LOCALIZZAZIONE Le funzinalità di Gelcalizzazine della piattafrma devn includere : 1. Delimitazine di aree di lcalizzazine. Devn essere dispnibili delle funzinalità di ge delimitazine di aree basate su regle che si applican a quelle specifiche aree. Regle che determinan il cmprtament all intern delle are delimitate e le azini da scatenare quand le regle sn infrante. Queste regle sarann applicate ad un più elementi da lcalizzare. Ad esempi, nel cas di persne, se delimitiam un area A, una regla può essere : se la persna lascia l area A, inviare un messaggi SMS alla persna

7 B. La piattafrma deve rilevare la situazine tramite il sistema di rilevazine e lcalizzazine presente nella area A. Le aree delimitate sn disegnate e visualizzate graficamente su mnitr di cntrll csi cme sn visualizzati tutti gli elementi che sn ggett di lcalizzazine e tracciament. La cstruzine delle mappe e una funzinalità che deve essere dispnibile all intern della piattafrma. 2. Cstruzine di mappe. - La piattafrma deve supprtare diversi map servers : Gedan Mapserver, Oracle Mapviewer, ESRI ArciMS, Mapinf, Mapxtreme,Mappint.net e UPS map server pensurce. L utente ptrà decidere quale map server utilizzare secnd le necessità applicative. Reprts La piattafrma deve rendere dispnibili due livelli di reprtistica : un livell di reprts predefiniti, che cmprendn una lcatin histry e lcatin statistics. Il secnd livell e un reprting tl basat sulle funzinalità di reprting di Oracle Applicatin Server equivalente per creare rapprti anche grafici del tip : Dve e stat un utente in un cert perid di temp; Quale utente ha attraversat una area delimitata e quand; Quale distanza ha percrs un utente in un cert perid di temp, etc.