V.J.A. Thönissen
Positionering- en Trackingsystemen
Literatuuropdracht/scriptie,
Rapport 2007.TEL.7195, Sectie Transporttechniek en Logistieke Techniek.
Het AGV-laboratorium van de sectie Transportation Engineering and Logistics
binnen de faculteit Werktuigbouwkunde, Maritime Techniek en Technische
Materiaalwetenschappen (3mE) aan de Technische Universiteit in
Delft is een faciliteit waar onderzoek wordt gedaan naar AGV-modellen.
Positiebepaling en -tracking zijn zeer belangrijk binnen dit onderzoek.
Dit rapport betreft een onderzoek naar verschillende positionering- en
trackingsystemen.
Een positioneringsysteem is een fysieke laag, bestaande uit een of meer
van de volgende componenten: mobiel apparaat, positioneringapparaat en
positioneringcomputer. Positioneren is het bepalen van de positie
(coördinaten) van een mobiel apparaat. Posities kunnen gekoppeld worden
aan een symbolische locatie. Vervolgens kan een service worden verleend,
gebaseerd op de locatie (LBS) van een mobiel apparaat. Fysieke positionering
en fysieke tracking van mobiele apparaten zijn van belang voor dit
onderzoek.
Het zenden van een signaal tussen mobiel apparaat en positioneringapparaat
gebeurt op basis van een positioneringtechnologie. Veel toegepaste
technologieën zijn:
- ultrasoon geluid (US)
- radiofrequenties (RF)
- infrarood (IR)
- elektromagnetisme
- videoanalyse
Al deze technologieën hebben karakteristieke specificaties welke op
bepaalde wijzen gemeten kunnen worden. Het toepassen van meerdere
technologieën in een systeem wordt technologiefusie genoemd.
Meetmethodes van signalen worden betiteld als positionering algoritmes.
Belangrijkste methodes zijn:
- tijd van aankomst (ToA)
- signaalsterkte (SS)
- hoek van inval (AoA)
ToA de tijd die het signaal erover doet om de afstand tussen mobiel apparaat
en positioneringapparaat te overbruggen. De voortplantingssnelheid van
het signaal is bekend, de positie van het mobiele apparaat kan dus worden
berekend. Voor de mate van afname van SS over een bepaalde afstand, bestaan
voor de verschillende technologieën verschillende relaties. Bij AoA
worden inkomende hoeken van signalen gemeten. In combinatie met bekende
posities wordt de positie van het mobiele apparaat bepaald. Meerdere
algoritmes kunnen worden gecombineerd, dit heet algoritmefusie.
Positioneringtechnologieën en -algoritmes bepalen het karakter van een
positioneringsysteem. Er zijn meerdere opvallende eigenschappen te
herkennen in een systeem.
- Het bepalen van een positie in absolute coördinaten of relatieve
coördinaten.
- In actieve systemen zend het mobiele apparaat zelf signalen uit die
worden opgevangen door een positioneringapparaat, in passieve systemen
vangt het mobiele apparaat signalen op die verzonden zijn door het
positioneringapparaat.
- Het verschil tussen real-time en offline positiebepaling is het moment
waarop de positie berekend wordt.
- 2D-systeem kunnen alleen posities bepalen in twee dimensies, 3D-systemen
in drie dimensies.
Naast systeemeigenschappen hebben gebruikers ook criteria waarop ze een systeem
kunnen beoordelen.
- Nauwkeurigheid van een systeem is zeer belangrijk en wordt uitgedrukt in
accuraatheid en precisie. Accuraatheid is de foutrange die gemaakt wordt ten
opzichte van de werkelijke positie en precisie is het percentage van de
metingen waarbij de accuraatheid behaald wordt.
- De schaal van een systeem is de grootte en het bereik van het systeem.
- Kosten verbonden aan het systeem zijn; tijd, ruimte en geld.
- Beperkingen van systemen worden vaak veroorzaakt door het karakter van
de positioneringtechnologie. Obstructie van signalen, beperkte reikwijdte
en verstoringen door omgevingsinvloeden zijn vaak terugkerende problemen.
Positiebepaling gebeurt in twee dimensies vaak in carthesische of polaire
coördinaten. In drie dimensies kan een positie ook nog in het
hoogte-lengtegraad-breedtegraad stelstel worden uitgedrukt. Een vierde
dimensie, tijd, kan worden toegevoegd om het mobiele apparaat te tracken.
Het huidige AGV systeem kan zeker verbeterd worden. Het Cricket
Location-Support System kan als goed voorbeeld dienen, ondanks dat het
moeilijk blijft om te voldoen aan de hoge nauwkeurigheidseisen van het AGV
laboratorium.
Een interessant systeem is ook het Qualysis systeem. De aanschafprijs is hoog,
maar het systeem biedt wel zeer hoge accuraatheid en het is makkelijk op te
zetten.
Rapporten studenten Transporttechniek en Logistieke Techniek
Gewijzigd: 2007.11.24;
logistics@3mE.tudelft.nl
, TU Delft
/ 3mE
/ TT
/ LT.