Impulsowe sygnały ultraszerokopasmowe I-UWB (Impulse- Ultra Wideband) znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach związanych z radiokomunikacją, techniką radarową i systemami lokalizacyjnymi. Krótki czas trwania impulsów i szerokie pasmo sygnału sprawiają, że realizacja urządzeń odbiorczych stwarza trudności. O ile w systemach radiokomunikacyjnych przenoszona informacja jest zawarta w obecności odebranego impulsu (wystarczy jego wykrycie), o tyle w systemach lokalizacyjnych istotne jest również precyzyjne określenie czasu przybycia impulsu. Jedną z prostszych technik odbioru sygnałów I - UWB stanowi detekcja progowa [4]. Układy wykorzystujące tę technikę wykrywają moment przekroczenia przez impuls lub jego obwiednię zdefiniowanego progu. Czas ten jest uznawany za moment wykrycia [...]

  Positioning systems are often classed as multilateral or unilateral [1]. In the multilateral system the position of a mobile transmitter is calculated using results of measurements taken by a network of fixed receivers placed in known locations. By contrast, in the unilateral system the receiver calculates its position itself. Calculations are based on measured time intervals between signals coming from transmitters placed in known positions (Fig. 1). Impulse ultra-wideband technology (I-UWB) seems to be especially suitable for positioning purposes. Implementation of narrow pulses allows for excellent resolution of time measurement and therefore UWB localization techniques usually rely on time interval measurements. There are two main techniques for UWB positioning: Time of Arrival (TOA) and Time Difference of Arrival (TDOA) [3]. The first one depends on propagation time measurements so it requires cooperation between the transmitter and the receiver. In the second technique the receiver performs measurements autonomously. The paper deals with investigation of receivers used in ultrawideband unilateral positioning systems based on TDOA technique. Performance of the system (e.g. accuracy of positioning, position update rate) depends on the properties of receivers used in the system.The design of ultra-wideband TDOA measuring receivers is a topic of many publications, but their authors usually focus on achieved positioning accuracy, but not on receiver evaluation. Although technical characteristics and methods of measurement of location and tracking systems are covered in ETSI standard [6], only the method for measurements of receiver spurious emissions is specified. The knowledge of the receiver characteristics is very important, because it enables comparison of different receiver designs, simplifies network planning and enables compatibility analyses. The paper is focused on characterization of receivers’ sensitivity an[...]

  Systemy lokalizacji osób i przedmiotów wewnątrz pomieszczeń znajdują coraz liczniejsze zastosowania w życiu współczesnego człowieka [4]. Są stosowane w szpitalach do szybkiej lokalizacji personelu, pacjentów i urządzeń. W zakładach produkcyjnych poprawiają organizację procesu wytwarzania przez optymalizację wykorzystania narzędzi, kontrolę przepływu materiałów i przemieszczania się pracowników. W hurtowniach zapewniają szybką lokalizację palet i kontenerów. W sklepach mogą być wykorzystane do analizy przepływu towarów i klientów. Zapewniają personalizację i lokalizację przekazu informacji; może być ona dostarczona konkretnemu odbiorcy przebywającemu na określonym obszarze. Systemy lokalizacyjne odgrywają również dużą rolę w zapewnianiu bezpieczeństwa. Umożliwiają śledzenie osób wykonujących niebezpieczne zadania. Zapewniają kontrolę transportu niebezpiecznych substancji oraz efektywną kontrolę dostępu do stref, w których jest zagrożone ludzkie zdrowie. Równie liczne zastosowania znalazły w sferze rozrywki. Są wykorzystywane podczas produkcji filmów, opracowywania animacji komputerowych. Umożliwiają tworzenie interaktywnych gier, w których działanie komputera jest uwarunkowane ruchami uczestnika gry. Oferta systemów zapewniających lokalizację obiektów jest obecnie bardzo szeroka. Ich klasyfikacja obejmuje systemy stosowane wewnątrz pomieszczeń oraz systemy z zasady działające poza budynkami, niegwarantujące jednak dokładnej lokalizacji w ich wnętrzu. Specyfika systemów działających w budynkach w dużym stopniu różni się od systemów wykorzystywanych na zewnątrz. Podstawowa przyczyna tych różnic jest związana z właściwościami kanału radiowego. Pomimo stosunkowo niedużych odległości, mamy do czynienia ze znacznymi zmianami tłumienia sygnału (sygnał przechodzi przez ściany, pomiędzy piętrami). Duża liczba elementów odbijających i niewielka odległość sprawia, że liczba sygnałów odbitych, docierających do odbiornika, jest znaczna, [...]

Czynności pomiarowe od wieków nieodłącznie towarzyszą działalności technicznej człowieka. Pomiar, definiowany często jako eksperyment parametrycznej identyfikacji modelu obiektu pomiaru, stanowi główn[...]

  W referacie zamieszczono opis algorytmu umożliwiającego określenie położenia osoby z wykorzystaniem techniki RSS (Received Signal Strength). Podstawowy algorytm min-max rozszerzono o iteracyjną procedurę minimalizacji błędu lokalizacji. Dodatkowo dla celów lokalizacji osób w różnych pomieszczeniach do algorytmu dodano metodę kalibracyjną pozwalającą skompensować wpływ warunków propagacji. Zaproponowane rozwiązanie przebadano eksperymentalnie w wykorzystaniem systemu opracowanego w ramach projektu NITICS. 1. WSTĘP Najbardziej popularną techniką określania położenia wykorzystywaną w systemach lokalizacyjnych jest technika RSS (Received Signal Strength). Jej popularność wynika z łatwości jej implementacji. Praktycznie każdy moduł pracujący w sieci transmisji danych (np. WiFi, ZigBee, Bluetooth ) może dostarczyć informacje o poziomie sygnału odbieranego. Implementacja systemu lokalizacyjnego polega na odpowiednim zgromadzeniu i przetworzeniu tych danych. Pomimo niewielkiej dokładności określania położenia techniki lokalizacyjne oparte na wynikach pomiaru poziomu sygnału znajdują liczne zastosowania, zarówno do lokalizacji osób i przedmiotów, jak i nawigacji (np. wewnątrz budynków) [2, 4]. Informacje lokalizacyjne pełnią istotną rolę w modelowaniu zachowań osób starszych. Realizowany w Instytucie Radioelektroniki projekt NITICS zakłada opracowanie modeli ruchu i zachowań osób starszych oraz mechanizmów pozwalających na detekcję zachowań nietypowych. Zachowanie osób starszych i wykonywane przez nie czynności są zgodne z kształtowanymi przez lata wzorcami. Odstępstwo od tych wzorców może świadczyć o kłopotach zdrowotnych. Przykładem miary pozwalającej na ocenę zachowań jest czas przebywania i liczba wizyt w poszczególnych pomieszczeniach mieszkania osoby starszej. System lokalizacyjny jest w stanie dostarczyć informacje pozwalające na dość łatwe określenie tych miar. Tematyka referatu dotyczy realizacji systemu monitorowania[...]

  W referacie przedstawiono opis systemu umożliwiającego gromadzenie i analiz; informacji o lokai- zacji i parametrach ruchu osóbstarszych. Pomiary są wy­konywane za pomocą czujników MEMS zainstalowanych w etykiecie noszonej przez osobę monitorowaną. Transmi­sja wyników jest dokonywana za pomocą modułu ultra- szerokopasmowego DWM1000.W referacie przedstawiono budowę etykiety oraz opisano wyniki badań łącza radiowe­go. Pozwalają one na ocenę zastosowanego w systemie modułu radiowego. 1. WSTĘP Projekt NITICS (Networked InfrasTructure for n- novative home Care Solutions), realizowany w Instyu- cie Radioelektroniki ma na celu opracowanie systemu wspomagającego opiekę nad osobami starszymi i niepsł- nosprawnymi. Jednym z elementów systemu jest ultraszerokoa- smowy system lokalizacyjny umożliwiający gromadze­nie informacji o lokalizacji oraz parametrach ruchuosób starszych. Analiza tych danych pozwala na wykrycie zdarzeń zagrażających zdrowiu lub będących przejawem problemów zdrowotnych osoby starsze[1]. Ponieważ osoby starsze mają tendencję do powta­rzania codziennych czynności, zbudowany przez lata "wzorzec aktywności" może być wykorzystany dc wy­krycia zachowań nietypowych. Informacja lokalizacyjna oraz parametry ruchu pozwalają określić cz[...]

  INVESTIGATION OF INTERFERING SIGNALS IMPACT ON THE QUALITY OF RECEPTION IN UWB IEEE 802.15.4A NETWORKS Streszczenie: W referacie omówiono badania wpływu sygnałów zakłócających UWB, LTE i UMTS na jakość odbioru w sieciach zbudowanych z wykorzystaniem zgodnych ze standardem IEEE 802.15.4a układów DW1000 firmy Decawave. Referat zawiera opis zrealizowanych modułów radiowych, definicję przyjętego kryterium jakości odbioru, opis metodyki badań oraz otrzymane wyniki wraz z komentarzami. Abstract: The paper deals with investigation of IEEE 802.15.4a receivers immunity to interfering signals. Impact of two interfering signal categories was tested: UWB signals and cellular systems' emissions. The paper contains a description of developed modules and measurement methodology. Measurement results and their discussion is also included. Słowa kluczowe: UWB, DW1000, IEEE 802.15.4a, odporność odbiornika Keywords: UWB, DW1000, IEEE 802.15.4a, receiver immunity 1. WSTĘP Opracowany przez IEEE standard 802.15.4a umożliwia wykorzystanie w sieciach osobistych z rodziny IEEE 802.15.4 interfejsu ultraszerokopasmowego. W dokumencie [1] zdefiniowano 15 kanałów transmisyjnych o szerokościach od 500 MHz do 1,35 GHz. Część z tych kanałów mieści się w zakresach częstotliwości udostępnionych systemom UWB w Europie: od 3,1 do 4,8 GHz oraz od 6 do 9 GHz. W ostatnich latach pojawiły się pierwsze układy scalone zgodne ze standardem IEEE 802.15.4a produkowane przez firmy BeSpoon i Decawave. W referacie omówiono badania układów transmisji danych opartych na układach DW1000 firmy Decawave. Zakresy częstotliwości pracy układów pokrywają się z zakresami częstotliwości przeznaczonymi dla systemów komórkowych UMTS i LTE (2500-2600 MHz 3400-3600 MHz [2] [3]). Koegzystencja różnych systemów radiowych i systemów UWB jest obszernie opisywana w literaturze. Niestety w większości przypadków poruszane zagadnienia dotyczą wpływu emisji UWB na inne systemy. Intensyw[...]

  Informacja o lokalizacji osób i przedmiotów coraz częściej jest wykorzystywana do realizacji usług, których celem jest wsparcie osób starszych. Przykładem rozwiązania, którego celem jest wsparcie osób z demencją jest system lokalizacyjny realizowany w ramach projektu IONIS [1]. System ten, instalowany w domu osoby z demencją, pozwala na wsparcie codziennych czynności poprzez ułatwienie lokalizacji przedmiotów, a także gromadzi informacje o lokalizacji abonenta i trasach jego przemieszczania się. Dane te pozwalają na określenie aktywności ruchowej osoby monitorowanej oraz na wykrycie "błądzenia"- typowego objawu demencji polegającego na cyklicznym przemieszczaniu się tą samą trasą [2]. Zapewnienie ciągłości i poprawności działania systemu lokalizacyjnego wymaga implementacji rozwiązania pozwalającego na monitorowanie stanu poszczególnych jego elementów. Informacja o stanie poszczególnych urządzeń, stopniu naładowania akumulatorów, napięciach baterii urządzeń noszonych czy też dane statystyczne opisujące liczbę wykonywanych pomiarów i aktywność poszczególnych etykiet pozwalają na ocenę działania systemu. Tematyka akwizycji i przetwarzania danych diagnostycznych dotyczących systemów lokalizacyjnych jest poruszana w literaturze niezwykle rzadko. Typowo funkcje diagnostyczne są integrowane z oprogramowaniem odpowiedzialnym za wyznaczanie i prezentację wyników lokalizacji [3]. W systemie IONIS [4] zdecydowano się na odseparowanie przetwarzania danych diagnostycznych i lokalizacyjnych. System IONIS został zaprojektowany zgodnie z zasadami VSD (Value Sensitive Design) [5,6] zakładającymi pełną kontrolę użytkownika nad miejscem i sposobem wykorzystania informacji lokalizacyjnych, a także sposobami ich zabezpieczenia. Z tego powodu przetwarzanie tych danych ma miejsce w komputerze zlokalizowanym w mieszkaniu osoby monitorowanej. Efektywne monitorowanie stanu urządzeń systemowych wymaga ciągłego dostępu do informacji diagnostycz[...]

  1. WSTĘP Informacja o lokalizacji obiektów i osób wewnątrz pomieszczeń jest coraz częściej wykorzystywana w różnych sferach życia. Przykładem takich zastosowań są systemy wsparcia osób starszych. Pomagają one w odnajdywaniu przedmiotów oraz umożliwiają określanie parametrów i tras przemieszczania się osób. Informacje lokalizacyjne są wykorzystywane do oceny aktywności osób starszych oraz do diagnostyki osób z demencją. Określenie tras ruchu osób pozwala na detekcję i przerwanie błądzenia (cyklicznego przemieszczania się osoby po tej samej trasie), które jest jednym z objawów demencji. Przykładem takiego wykorzystania wyników lokalizacji jest system realizowany w ramach projektu IONIS [1][2]. Kluczowym elementem architektury systemu lokalizacyjnego jest sterownik, którego zadaniem jest organizacja pracy całego systemu a także wyznaczanie lokalizacji na podstawie wyników pomiarów dostarczanych przez węzły systemu. Ze względu na dużą ilość przetwarzanych informacji oraz potrzebę jej ochrony przed dostępem osób niepowołanych, w systemie IONIS założono lokalizację sterownika w mieszkaniu osoby monitorowanej. Takie rozwiązania sprawia, że istotne stają się niewielkie rozmiary urządzenia oraz jego mała energochłonność. W przypadku systemu IONIS, z założenia, liczba lokalizowanych obiektów jest relatywnie mała (nie przekracza 10). Powoduje to istotne ograniczenie wymaganej mocy obliczeniowej sterownika w porównaniu ze sterownikami systemów przetwarzających dane setek lub tysięcy obiektów. Postęp w dziedzinie mikrokontrolerów sprawia, że realizacja funkcji sterownika staje się możliwa w prostych układach minikomputerowych zbudowanych z wykorzystaniem mikroprocesorów ARM (np. Rasperry Pi czy BeagleBone). W rozwiązaniach komercyjnych oprogramowanie sterujące pracą systemu [3] jest zazwyczaj instalowane na komputerach klasy PC. W referacie przedstawiono sterownik systemu lokalizacyjnego zrealizowanego z wykorzystaniem modułu mi[...]

  W referacie zamieszczono opis infrastruktury ultraszerokopasmowego unilateralnego systemu lokalizacyjnego. W zrealizowanym systemie łącze ultraszerokopasmowe zaprojektowano z wykorzystaniem układów DW1000 firmy Decawave. W artykule zamieszczono opis konstrukcji węzła oraz wyniki badań TDOA infrastruktury złożonej z czterech węzłów. 1. WSTĘP Ultraszerokopasmowe systemy lokalizacyjne umożliwiają lokalizacje osób i obiektów z dokładnością przewyższającą dokładności osiągane w radiowych systemach lokalizacyjnych wykorzystujących emisje wąskopasmowe. Istotną wadą ograniczającą powszechne zastosowanie tych rozwiązań jest ich wysoki koszt. Szansą na zwiększenie liczby implementacji systemów UWB jest pojawienie się na rynku pierwszych układów scalonych działających zgodnie ze standardem IEEE 802.15.4a. Standard ten oprócz transmisji danych z przepływnościami sięgającymi 6.8 MHz umożliwia określenie odległości pomiędzy węzłami. W Instytucie Radioelektroniki w ramach projektu EIGER (FP7) opracowano system lokalizacyjny, w którym łącze radiowe oparto na układach DW1000 oraz modułach DWM1000 firmy Decawave. System działa w paśmie przypisanym systemom lokalizacyjnym typu 1 (LT1). Częstotliwość środkowa emisji jest równa 6.5 GHz, pasmo emisji wynosi ok. 500 MHz. Dokładność i precyzja lokalizacji zależą w dużym stopniu od właściwości układów obsługujących ultraszerokopasmowe łącze radiowe. W referacie opisano infrastrukturę sytemu, przedstawiono budowę węzłów oraz zamieszczono wyniki badań eksperymentalnych infrastruktury złożonej z czterech węzłów. 2. SYSTEM LOKALIZACYJNY 2.1. Architektura systemu W unilateralnym systemie lokalizacyjnym [9] położenie jest obliczane w etykiecie na podstawie sygnałów odebranych z węzłów tworzących infrastrukturę systemu. Na rys. 1 przedstawiono schemat infrastruktury systemu lokalizacyjnego. Rys. 1 Architektura syste[...]