Monisensoripaikannusta kaikissa ympäristöissä Ratkaisuja Luonnosta - Lynetin tutkimuspäivä 4.10.2016 Sanna Kaasalainen Laura Ruotsalainen
FGI:n Navigoinnin ja paikannuksen osasto Henkilöstö: 18 Tutkimus keskittynyt GNSSsatelliittipaikannusmenetelmiin ja saumattoman paikannuksen tekniikoihin Kolme tutkimusryhmää: Satelliitti- ja radionavigointi (SaRaNa) Sensorit ja sisätilapaikannus (UbiPos) Älyliikenne ja -liikkuminen (IMGC) Navigointilaboratorio erilaisilla paikannuslaitteilla Sisältö- ja tilannetietoisuus FinnRef-sovellukset GNSS Navilabra Monisensori- ja sisätilapaikannus
Satelliittinavigointi GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, IRNSS SBAS-avustejärjestelmät, eritoten EGNOS Häirinnäntunnistus Vastaanotintekniikat FinnRef-verkon sovellukset tarkkuuspaikannus Pseudoliitit ja GNSStoistimet Luotettava ajanmääritys Navigoinnin ja paikannuksen osaston tutkimusalueet Monisensori- ja sisätilapaikannus Sensori-integrointi Sisätilanavigointi Mobiilit paikkatietopalvelut Mobiilit ja älykkäät ratkaisut Liikkeentunnistus, konteksti- ja tilannetietoisuus Älyliikenteen innovaatiot (maa- ja meriliikenne) Monisensorijärjestelmät Optiset sensorit esim. hyperspektraalinen 3Dmittaus
Paikannuksen haasteita Sisätiloissa ja kaupunkien keskustoissa satelliittipaikannus ei ole riittävä => tarvitaan muitakin tekniikoita WLAN Bluetooth DTV/5G Kuvapaikannus Inertiapaikannus Äänipaikannus Infrastruktuuria tarvitsevat menetelmät Infrastruktuurittomat menetelmät
Infrastruktuurista riippumaton absoluuttinen sisätilapaikannus Tarkka sisätilapaikannus sensoreiden avulla karttaavusteisesti Sensoridataa korjataan kameralla ja äänellä
WLAN-paikannus Paikannuksessa kaksi vaihetta: Tarkkuus n. 10 m (tarkkuus riippuu kuuluvissa olevien tukiasemien määrästä) Sormenjälkikartan muodostaminen signaalin voimakkuuksien tilastollisen jakauman perusteella (RSSI) Paikan laskeminen sormenjälkikartan avulla Bayesin teoreemaa käyttäen sovittamalla reaaliaikaiset signaalivoimakkuusmittaukset karttaan Väri = signaalin voimakkuus
Bluetooth-paikannus Paikannukseen käytetään samaa sormenjälkimenetelmää kuin WLANpaikannukseen Sormenjälkikartan muodostaminen signaalin voimakkuuksien tilastollisen jakauman perusteella Tarkkuus n. 10 m (tarkkuus riippuu kuuluvissa olevien tukiasemien määrästä) Testilaitteisto Esimerkkilaitteisto Bluegiga Esimerkkiohjelmisto FGI:n Navigoinnin ja paikannuksen osastolla kehitetty
Kuva-avusteinen paikannus Peräkkäiset valokuvat antavat tietoa jalankulkijan liikkeestä; suunnasta ja kuljetusta matkasta Kun lähtöpaikka ja suunta tiedetään, kuvien perusteella tiedetään jatkuvasti jalankulkijan paikka Parempi tarkkuus ilman infrastruktuuria saadaan, kun kuvista saatu informaatio yhdistetään esimerkiksi gyroskoopin tai kompassin ja kiihtyvyysanturin mittauksiin Paras tarkkuus saadaan, jos käytettävissä on myös infrastruktuuri, esim. WLAN tai Bluetooth Tarkkuus n. 5 m
Inertianavigointi Inertianavigointi (INS) perustuu kiihtyvyyksien ja rotaation/suunnan mittaukseen Mitataan laitteen sisäisiä muutoksia: kiihtyvyyden ja pyörimisliikkeen seurauksia Integroimalla mittaukset saadaan paikan muutos ja asentotieto Inertianavigoinnin tarkkuus riippuu myös alustuksesta ja integrointiajasta Inertianavigointiin soveltuvia liikesensoreita on olemassa usealla eri tekniikalla toteutettuna useassa eri hinta- ja tarkkuusluokassa Edullisia MEMS-tekniikalla (Micro Electro Mechanical System) toteutettuja sensoreita ja antureita kuluttajatuotteissa www.isense.ru
Akustinen paikannus Tarkkuus n. 1 m Lähetin (x,y,z) Microphone Array Directivity 1 0.6 0.5 0.4 dn 0 0.2 0 d2 d1-0.5-0.2 Mic1 Mic2 Mic3 MicN -1-1 0 1-1 -0.5 0 0.5 1-0.4-0.6 Mikrofonimatriisi Työläs rakentaa isoon tilaan Mittauksena käytetään lähettimen suuntaa Mittauksista suodatetaan virheet, jotka johtuvat esim. monitie-etenemisestä x,y,z
Digitaaliset TV-signaalit ja 5G paikannuksessa Absoluttisia järjestelmiä: DTV-paikannus tapahtuu samalla periaatteella kuin satelliittipaikannus => vastaanottimessa muodostettua signaalia verrataan vastaanotettuun signaaliin 3 signaalia lähettävää tukiasemaa riittää paikan laskemiseen maanpinnalla 5G-verkkoon perustuva paikannus Tarkkuus n. 2-30 m FGI:n ohjelmistopohjainen lähetin + vastaanotin Etäisyysmittauksia AM, FM ja digitaalisia TV-signaaleja käyttäen
Hyvinvointisensorit Anturit työhyvinvoinnin sekä työympäristön terveellisyyden ja turvallisuuden edistämisessä Varoitus lähestyvästä vaaratilanteesta tai avun hälyttäminen onnettomuuden sattuessa Työntekijälle tietoa terveyttä tai turvallisuutta uhkaavista tilanteista ja toiminnasta Työnantajalle tietoa työpaikan vaarallisista alueista ja tilanteista Pidemmän aikavälin seurantatietoa työterveyden kehittämistarpeisiin
Sensorien integrointi terveyden seurantaan All information shown on a map Sensors monitoring the environment Indoor positioning and navigation Sensors monitoring the user
Käyttöliittymä
Kiitos! sanna.kaasalainen@nls.fi