Πειραματική διερεύνηση τεχνολογίας ραδιοσυχνοτήτων RFID για τον εντοπισμό πεζών σε κινηματικές εφαρμογές - Δημητράτος, Ανδρέας (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Τοπογραφίας. Εργαστήριο Γενικής Γεωδαισίας, 2016)
Η δομή και οι συνθήκες που επικρατούν σε περιβάλλον κλειστών χώρων καθιστούν ιδιαίτερα δύσκολη τη χρήση των τεχνολογιών που εφαρμόζονται σε εξωτερικούς χώρους, όπου κυρίαρχο ρόλο έχουν τα συστήματα δορυφορικού εντοπισμού. Αντίθετα, σε κλειστούς χώρους οι βασικές τεχνολογίες προσδιορισμού θέσης στηρίζονται κυρίως στην αρχή του αδρανειακού εντοπισμού, στην διάδοση ραδιοκυμάτων καθώς και σε προηγμένα οπτικά συστήματα. Ανάλογα με τις απαιτήσεις κάθε εφαρμογής, η τελική επιλογή θα πρέπει να πληρεί συγκεκριμένες απαιτήσεις, όπως είναι η ακρίβεια, ορθότητα, διαθεσιμότητα, συνέχεια, πολυπλοκότητα, ευρωστία, εξελιξιμότητα σε συνδυασμό με το κόστος. Η διαδικασία εντοπισμού σε κλειστούς χώρους υλοποιείται σε δύο βασικά βήματα. Σε πρώτη φάση απαιτείται συλλογή των πρωτογενών μετρήσεων, όπως χρονικές διαφορές, ισχύς σήματος RF, διευθύνσεις ενώ, σε δεύτερη φάση, επιλύεται το πρόβλημα του εντοπισμού με εφαρμογή εναλλακτικών τεχνικών, όπως η τεχνική του τριπλευρισμού, η τεχνική Cell of Origin (CoO) και η τεχνική χαρτογράφησης του αποτυπώματος RSS (fingerprinting). Η συγκεκριμένη εργασία επικεντρώνεται στην τεχνολογία RFID (Radio Frequency Identification) η οποία στηρίζεται στη διάδοση σημάτων RF. Ένα σύστημα RFID αποτελείται από αναγνώστες RFID, αναμεταδότες RFID και κατάλληλο λογισμικό. Οι αναμεταδότες ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας τους χωρίζονται σε παθητικούς και ενεργούς. Ο προσδιορισμός της θέσης ατόμου, αντικειμένου ή οχήματος, με τη χρήση της συγκεκριμένης τεχνολογίας, επιτυγχάνεται με τις προαναφερθείσες τεχνικές προσδιορισμού θέσης. Η ακρίβεια του αποτελέσματος εξαρτάται από το περιβάλλον εφαρμογής και από τον τρόπο με τον οποίο θα τοποθετηθούν οι αναγνώστες και οι αναμεταδότες RFID στο χώρο. Ιδιαίτερο αντικείμενο της εργασίας αποτελεί η χρήση της τεχνολογίας RFID για τον εντοπισμό πεζών σε κινηματικές εφαρμογές. Στο πλαίσιο αυτό, πραγματοποιήθηκε έλεγχος της τεχνολογίας RFID (συστήμα Freaquent HTEV 600 RFID reader / ETS RFID tag, Freaquent Froschelectronics GmbH) σε στατική και κινηματική λειτουργία σε ανοιχτό, ελεύθερο εμποδίων χώρο. Ο στατικός έλεγχος αποσκοπεί στη μελέτη / μοντελοποίηση των μεταβολών της τιμής RSS σε σχέση με την διεύθυνση της κεραίας και την απόσταση παρατήρησης. Ο κινηματικός έλεγχος είχε ως στόχο την εφαρμογή του μοντέλου αυτού και την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων προσδιορισμού θέσης για τον εντοπισμό πεζών σε συνθήκες χαμηλής δυναμικής και περιοχές ελεύθερες εμποδίων. Από την ανάλυση δεδομένων που συλλέχθηκαν σε διαφορετικά σενάρια παρατήρησης προέκυψε ότι η ισχύς του σήματος RF μειώνεται σε ποσοστό 97% με αύξηση της απόστασης από το 1 m στα 3 m. Για αύξηση της απόστασης από τα 3 m στα 5 m και έπειτα στα 6 m το ποσοστό μείωσης της ισχύος του σήματος RF είναι της τάξης του 2.5%. Επίσης, ο προσανατολισμός της κεραίας του αναγνώστη RFID επηρεάζει την τιμή RSS που καταγράφεται. Οι τιμές που καταγράφηκαν όταν ο αναμεταδότης RFID βρισκόταν έμπροσθεν της κεραίας RFID είναι ελαφρώς μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες που καταγράφηκαν όπισθεν της κεραίας RFID. Τέλος, το καταλληλότερο μοντέλο συσχέτισης της τιμής RSS με την απόσταση παρατήρησης εξαρτάται κάθε φορά από τις καταγεγραμμένες τιμές RSS και από τον τρόπο με τον οποίο αυτές συλλέχθησαν. Από τα πειραματικά δεδομένα προέκυψε ως καταλληλότερο μοντέλο ένα διπλό πολυώνυμο 2ου βαθμού.Η χρήση της τεχνολογίας RFID, για εντοπισμό πεζών σε περιοχές ελεύθερες εμποδίων και χαμηλής δυναμικής, μπορεί να δώσει ακρίβεια της τάξης του 1 m ή καλύτερη.