Приложение А (справочное). Синхронизация устройства считывания системы RTLS по опорной метке

Приложение А
(справочное)

Синхронизация
устройства считывания системы RTLS по опорной метке

А.1 Общие положения о синхронизации устройства считывания системы RTLS

Синхронизация устройств считывания системы RTLS является наиболее важным процессом в системах RTLS. Например, для обеспечения точности позиционирования не более 3 м временная синхронизация устройств считывания системы RTLS должна иметь порядок 1 нс. Для этих целей можно использовать GPS принимающие устройства или кабельную синхронизацию. Однако принимающие устройства GPS с временной разрешающей способностью порядка 1 нс могут в значительной степени увеличить стоимость устройства системы RTLS, а в случае синхронизации через кабель могут возникнуть не скомпенсированные задержки, вызванные радиочастотными компонентами различных передатчиков. Проблемы синхронизации всех устройств считывания системы RTLS легко решаются путем введения в систему опорной метки.

Опорная метка системы RTLS находится в фиксированном положении и периодически или с заранее заданным интервалом передает сигнал с модуляцией DSSS. Также сигнал с модуляцией DSSS излучают передатчики системы RTLS. Если сделать допущение, что расстояния между всеми опорными метками и передатчиками системы RTLS одинаковые, то все устройства считывания системы RTLS могут обнаружить опорные сигналы, каждый из которых содержит время его возникновения. Затем каждое устройство считывания системы RTLS проверяет, сколько времени прошло с момента отправки опорного сигнала меткой до момента обнаружения его устройством считывания системы RTLS, и вычисляет временную разницу приема сигнала. Используя данные о временной разнице приема сигнала, система RTLS может определить место нахождения метки, находящейся на пересечении двух гипербол.

А.2 Подробности процесса синхронизации

Для удобства предположим, что упрощенная система RTLS состоит из одного передатчика системы RTLS, одной опорной метки системы RTLS и трех устройств считывания системы RTLS, изображенных на рисунке А.1. На рисунке А.1 i (i = 1, 2, 3) обозначает временной интервал между обнаружением сигнала опорной метки (REF ТХ) и обнаружением сигнала от передатчика (ТХ) устройством считывания системы RTLS i (RXi), DT обозначает собственное время задержки опорной метки, a DRi (i = 1, 2, 3) обозначает собственное время задержки устройства считывания системы RTLS i.

Сперва рассмотрим процедуру вычисления временного интервала 1 для устройства считывания системы RTLS 1 (RX1). Пусть и соответственно означают время, за которое устройство считывания системы RTLS 1 распознает сигнал опорной метки и сигнал передатчика, для одной определенной передачи данных, не рассматривая собственное время задержки передающего устройства 1, DR1. Так как временем задержки пренебречь нельзя, временной интервал 1 для RX1 рассчитывается следующим образом:

.

(1)

Значения 2 и 3 рассчитываются аналогично по формуле (1). Далее значения TDoA для каждой пары устройств считывания системы RTLS рассчитываются с использованием интервалов, вычисленных по формуле (1). Как видно из (1), ошибка расчета времени по причине задержки может быть легко устранена введением опорной метки системы RTLS. Иными словами, если между устройствами считывания и опорной меткой системы RTLS провести гиперболу, то нужная нам метка окажется где-то на этой гиперболе. Как упоминалось ранее, пересечение хотя бы двух гипербол дает точное место нахождения метки, а пересечение большего количества гипербол позволяет провести расчет с еще большей точностью.

При этом синхронизация всех устройств считывания системы RTLS не требуется.

Рисунок А.1 - Процесс определения места нахождения с использованием опорной метки