Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Systemy mobilne dr inż. Marek Mika Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Jana Amosa Komeńskiego w Lesznie Wykład 3: Pozycjonowanie i nawigacja użytkowników.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Systemy mobilne dr inż. Marek Mika Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Jana Amosa Komeńskiego w Lesznie Wykład 3: Pozycjonowanie i nawigacja użytkowników."— Zapis prezentacji:

1 Systemy mobilne dr inż. Marek Mika Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Jana Amosa Komeńskiego w Lesznie Wykład 3: Pozycjonowanie i nawigacja użytkowników mobilnych

2 Plan Podstawowe pojęcia Urządzenia Rodzaje nawigacji Systemy zintegrowane Nawigacja w budynkach Uaktualnianie pozycji Niepewność pozycji © dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie

3 Plan Podstawowe pojęcia Urządzenia Rodzaje nawigacji Systemy zintegrowane Nawigacja w budynkach Uaktualnianie pozycji Niepewność pozycji © dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie

4 Pozycja geograficzna © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 4

5 Zboczenie nawigacyjne © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 5

6 Kierunki © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 6

7 Wpływ pola magnetycznego Zjawiska deklinacji i dewiacji magnetycznej mogą mieć znaczący wpływ na pojawianie się błędów wskazań kierunku Deklinacja magnetyczna – kąt zawarty pomiędzy południkiem geograficznym a południkiem magnetycznym w określonym punkcie Ziemi –różne wartości w zależności od położenia, zmienna w czasie, w cyklach i losowo –deklinacja wschodnia (dodatnia) – odchylenie igły magnetycznej w kierunku wschodnim –deklinacja zachodnia (ujemna) – odchylenie igły magnetycznej w kierunku zachodnim Dewiacja magnetyczna – odchylenie igły magnetycznej od południka magnetycznego spowodowane lokalnymi zakłóceniami (włączone urządzenie, silnik, stal kadłuba itp.) –różne wartości dla różnych kierunków, ważne jest określenie jej dla wszystkich kursów © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 7

8 Zmienność deklinacji w czasie © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 8

9 Kurs Kurs – kąt zawarty pomiędzy linią diametralną pojazdu a północą Rodzaje kursów: –kompasowy – kąt między diametralną a północą kompasową (wskazywaną przez kompas magnetyczny) –magnetyczny – kąt pomiędzy diametralną a północą magnetyczną (Kurs kompasowy po uwzględnieniu deklinacji magnetycznej) –rzeczywisty – kąt między diametralną a północą rzeczywistą (kurs kompasowy po uwzględnieniu deklinacji magnetycznej i dewiacji kompasu) © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 9

10 Namiar © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 10

11 Miary Miary odległości –jednostki metryczne –jednostki anglosaskie: stopa (30,479 cm) yard (3 stopy; 0,9144 m) mila morska – długość łuku odpowiadająca jednej minucie kątowej na równiku ok. 1,852 km; 10 kabli) Miary prędkości –jednostki metryczne –jednostki anglosaskie węzeł (1NM/h) © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 11

12 Loksodroma Linia biegnąca po powierzchni kuli ziemskiej przecinająca południki geograficzne pod jednakowym kątem Na mapie w rzucie Merkatora jest prostą Nadaje się do nawigacji na krótkich dystansach © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 12

13 Ortodroma Odcinek koła wielkiego zawarty pomiędzy dwoma punktami Najkrótsza odległość pomiędzy dwoma punktami na kuli ziemskiej Na mapie Merkatora jest to krzywa wybrzuszona w kierunku bliższego bieguna Nawigacja po ortodromie przy wykorzystaniu klasycznych technik nawigacyjnych skomplikowana i wymaga okresowej korekty kursu, w pojazdach wyposażonych w nowoczesne urządzenia nie sprawia problemu © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 13

14 Plan Podstawowe pojęcia Urządzenia Rodzaje nawigacji Systemy zintegrowane Nawigacja w budynkach Uaktualnianie pozycji Niepewność pozycji © dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie

15 Urządzenia wyznaczające kurs Kompas –ręczny –elektroniczny (magnetometr) kalibracja w programie port komunikacyjny np. RS-233 protokół komunikacyjny np. NMEA-183 Żyrokompas –wskazuje północ geograficzną, a nie magnetyczną –zastosowanie: statki, samoloty, pociski kierowane itp. –miniaturowe żyrokompasy w nawigacji pojazdowej i nawigacji w budynkach –działa na zasadzie żyroskopu niepodatnego na działanie pola magnetycznego © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 15

16 Urządzenia do pomiaru czasu Pomiar czasu (dokładny i ciągły) bardzo ważny w nawigacji zliczeniowej i astronawigacji Chronometry mechaniczne: –skomplikowane i drogie Zegary elektroniczne Systemy synchronizowane drogą radiową GPS – korygowany sygnałem satelitarnym wewnętrzny zegar kwarcowy © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 16

17 Urządzenia wyznaczające prędkość i przebyty dystans Log – przyrząd określający prędkość pojazdu lub statku względem otoczenia –ciśnieniowy (rurka Pitota) – dwie rurki równoległa i prostopadła do kierunku ruchu, różnica ciśnień wpływa na wygięcie przepony, a ta przekładana jest na prędkość ruchu –mechaniczny – mały wiatraczek lub śruba – prędkość obrotowa proporcjonalna do prędkości pojazdu –dopplerowski – pomiar prędkości na podstawie pomiaru zmiany częstotliwości emitowanej fali ultradźwiękowej po odbiciu od nawierzchni, dna itp. –magnetyczny – kontaktron w korpusie pojazdu, na kole magnes, zliczanie liczby wzbudzeń czujnika kontaktronowego Odometr – zlicza przebyty dystans © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 17

18 Plan Podstawowe pojęcia Urządzenia Rodzaje nawigacji Systemy zintegrowane Nawigacja w budynkach Uaktualnianie pozycji Niepewność pozycji © dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie

19 Nawigacja inercjalna Zasada pozycjonowania bezwładnościowego: –pomiar przyspieszeń w dwóch lub trzech kierunkach względem punktu początkowego –obliczenie przemieszczenia: określenie prędkości – całki z przyspieszeń określenie przemieszczeń – całki z prędkości –wyznaczenie bieżącego położenia na podstawie punktu początkowego i przemieszczeń Układ przyspieszeniomierzy musi być stabilizowany układem żyroskopów (liczba równa liczbie kierunków) Należy określić wartości początkowe: –położenie –kąty poziome i pionowe –prędkość Urządzenia (akceleratory, INS, GPS) Ograniczenia i błędy © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 19

20 Systemy GPS/INS Wskazania INS muszą być od czasu do czasu korygowane lub kalibrowane ze względu na pojawiające się błędy GPS daje lepsze wskazania niż INS, ale działa wolniej (nie nadaje się do szybkich pojazdów) i nie działa, gdy nie jest w zasięgu satelitów Połączenie obydwu systemów, INS działa w sposób ciągły, a GPS okresowo go kalibruje © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 20

21 Pozycjonowanie w sieciach GSM © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 21

22 Pozycjonowanie w sieciach GSM © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 22 Metoda pseudoodległościowa: –w oparciu o infrastrukturę –potrzebne trzy lub więcej pseudoodległości od stacji bazowych –aplikacja w telefonie Telefon wyposażony w nadajnik GPS

23 Nawigacja zliczeniowa Nową pozycję zliczoną wyznacza się w oparciu o przesunięcie w stosunku do poprzedniej pozycji uwzględniając kurs (kompas), prędkość (log), czas (zegar). Błędy pomiaru kursu, prędkości i czasu oraz wpływ wiatru (dryf) i prądu (znos) sprawiają, że metoda jest mało dokładna Nieco precyzyjniejsze rozwiązania – odbiorniki korzystające z żyrokompasu i logu Wyparta przez systemy radionawigacji i nawigacji satelitarnej GPS © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 23

24 Pozycja obserwowana (1) Pozycja określana w oparciu o co najmniej dwie linie namiarowe Precyzyjna – opiera się na co najmniej dwóch liniach namiarowych na obiekty o znanym położeniu Rodzaje nawigacji korzystające z pozycji obserwowanej: © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 24 –nawigacja terrestryczna – pozycja wyznaczana w oparciu obiekty brzegowe –astronawigacja – pozycja wyznaczana w oparciu o położenie ciał astralnych –nawigacja elektroniczna – pozycja wyznaczana w oparciu o położenie radiolatarni lub innych elektronicznych obiektów nawigacyjnych –nawigacja satelitarna – pozycja wyznaczana w oparciu o położenie satelitów nawigacyjnych

25 Pozycja obserwowana (2) Inny sposób wyznaczania pozycji obserwowanej polega na wyznaczeniu namiaru i odległości do obiektu o znanym położeniu (obiekt brzegowy, jednostka pływająca) Urządzenia: –namiar – radar lub namiernik burtowy –odległość – lornetka, stadimetr, radar © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 25

26 Plan Podstawowe pojęcia Urządzenia Rodzaje nawigacji Systemy zintegrowane Nawigacja w budynkach Uaktualnianie pozycji Niepewność pozycji © dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie

27 Systemy zintegrowane System nawigacyjny będący połączeniem kilku urządzeń pozycjonujących Urządzenia: –odbiornik GPS –kompas elektroniczny –urządzenia odometryczne –prędkościomierze –układy inercyjne Zalety: –kilka źródeł –obróbka cyfrowa –większa dokładność wyznaczonej pozycji –usunięcie nieciągłości pozycji –większa niezawodność © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 27

28 Plan Podstawowe pojęcia Urządzenia Rodzaje nawigacji Systemy zintegrowane Nawigacja w budynkach Uaktualnianie pozycji Niepewność pozycji © dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie

29 Nawigacja w budynkach (1) System GPS w budynkach zawodzi – brak dostępu do satelitów Navstar Sama technika pozycjonowania stosowana w systemach GPS możliwa do zastosowania w budynkach, lecz potrzebne urządzenia zastępujące satelity Sztuczne satelity stosowane wewnątrz budynków to tzw. pseudolity Pozycja użytkownika sieci Wi-Fi lub BT wyznaczana na podstawie SSID sieci tzw. CELL-ID Systemy radiowe – stacja bazowa wysyła równocześnie dwa sygnały radiowy i ultradźwiękowy. Mobilne urządzenie użytkownika odbiera w pierwszej kolejności sygnał radiowy, a następnie ultradźwiękowy. Odstęp czasu pomiędzy tymi sygnałami oraz prędkość dźwięku w powietrzu służą do wyznaczenia odległości od stacji bazowej. Odległości od kilku stacji bazowych umożliwiają określenie pozycji © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 29

30 Nawigacja w budynkach (2) Maty, listwy i zderzaki naciskowe wykrywają obecność użytkownika po nastąpieniu, przyciśnięciu lub najechaniu na matę (listwę, zderzak)) © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 30 Bariery podczerwone – wykrywane jest przekroczenie bariery Czujki ruchu / czujki obecności

31 Nawigacja w budynkach (3) Landmark navigation – użytkownik lub robot wyposażony jest w kamerę (np. w smartfonie) i w znanych lokalizacjach poszukuje określonych znaków. Po znalezieniu i identyfikacji znaku wyznaczany jest namiar na ten znak. Na jego podstawie wyznaczana jest pozycja i ewentualna korekcja ścieżki ruchu użytkownika (robota) Możliwość wykorzystania technik rzeczywistości rozszerzonej © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 31

32 Plan Podstawowe pojęcia Urządzenia Rodzaje nawigacji Systemy zintegrowane Nawigacja w budynkach Uaktualnianie pozycji Niepewność pozycji © dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie

33 Uaktualnianie wiedzy o pozycji Wiedza o własnym położeniu ma bardzo często charakter lokalny i użytkownik musi poinformować system lub innych użytkowników o swojej pozycji Informowanie o pozycji odbywa się w sposób okresowy (łącza bezprzewodowe) Pozycja pomiędzy kolejnymi komunikatami trudna do określenia Jak często wysyłać komunikaty i jak określić niepewną pozycję pomiędzy komunikatami? Im dłuższe przerwy tym większy obszar, na jakim może znajdować się nowa pozycja Zmienia się również geometria tego obszaru. © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 33

34 Strategie uaktualniania informacji pozycyjnej Strategia „inform” – użytkownik okresowo zgłasza swoje położenie (po upływie określonego czasu, po przebyciu określonego odcinka drogi, przy zmianie strefy, przy zmianie komórki) Strategia „search” – użytkownik nie zgłasza swojego położenia i jest poszukiwany przez system dopiero przed wysłaniem komunikatu Strategie mieszane – powiązanie strategii „search” i „inform” stosowane m.in. w sieciach GSM © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 34

35 Plan Podstawowe pojęcia Urządzenia Rodzaje nawigacji Systemy zintegrowane Nawigacja w budynkach Uaktualnianie pozycji Niepewność pozycji © dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie

36 Pozycje niepewne na morzu Metoda okręgu – znając położenie początkowe, prędkość i czas jaki upłynął można wyznaczyć promień okręgu o środku w punkcie wyznaczonym przez pozycję początkową –problemu w rejonach przybrzeżnych, cieśninach, płyciznach Metoda wycinania wielokątów – z okręgu wycinane są wielokąty odpowiadające lądom, nie jest uwzględniana trasa jaką może przebyć okręt (statek) © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 36

37 Pozycje niepewne w miejskiej sieci dróg Metoda okręgu – nie nadaje się, ponieważ użytkownicy korzystają wyłącznie z dróg Wiele dodatkowych ograniczeń –drogi jednokierunkowe –zakazy skrętu i zawracania –przejazdy o określonej wysokości –ograniczenia masy pojazdu –itp. Zastosowania: –automatyczne wyznaczanie miejsc blokad w przypadku pościgu –automatyczne przypisywanie pojazdów do zadań –automatyczne kierowanie pojazdów w akcjach ratowniczych © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 37

38 Dziękuję za uwagę! © 2014 dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 38


Pobierz ppt "Systemy mobilne dr inż. Marek Mika Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Jana Amosa Komeńskiego w Lesznie Wykład 3: Pozycjonowanie i nawigacja użytkowników."

Podobne prezentacje


Reklamy Google