5 ο Π Α Ν Ε Λ Λ Η Ν Ι Ο Σ Υ Ν Ε Δ Ρ Ι Ο ΑΓΡΟΝΟΜΩΝ & ΤΟΠΟΓΡΑΦΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Transcript

1 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΣΕ ΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΚΑΙ ΥΒΡΙΔΙΚΟΥΣ ΧΩΡΟΥΣ: ΤΡΕΧΟΥΣΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ ΣΕ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΕΥΦΥΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ ΚΑΙ ΠΡΟΣΩΠΙΚΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Χαράλαμπος Περάκης, Αθανάσιος Μπίμης, Βασίλειος Γκίκας Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών, Ε.Μ.Π.

2 Εντοπισμός στο αστικό περιβάλλον Η ανάγκη για εντοπισμό: Πολυπλοκότητα δομημένου περιβάλλοντος Συνεχής μετακίνηση ατόμων και αγαθών Ευφυή συστήματα μεταφορών (ITS) Εντοπισμός Συστήματα προσωπικής κινητικότητας (Personal Mobility) Έρευνα και διάσωση (first responders)

3 Εφαρμογές που στηρίζονται στη γνώση γεωγραφικής θέσης Ευφυή Συστήματα Μεταφορών Αποφυγή συγκρούσεων (collision avoidance) Διατήρηση λωρίδας (lane keeping) Ευφυής προσαρμογή ταχύτητας (intelligent speed adaptation) Εξελιγμένα συστήματα υποβοήθησης οδηγού (advanced driver assistance systems) Συστήματα έξυπνης πλοήγησης οχημάτων travel and traffic management services Υπηρεσίες αυτοματοποιημένων διοδίων (road user charging services) Συστήματα διαχείρισης στόλου οχημάτων (fleet management systems) Προσωπική κινητικότητα Πλοήγηση σε εμπορικά κέντρα και αεροδρόμια Συστήματα ξενάγησης σε μουσεία και αρχαιολογικούς χώρους Συστήματα διαχείρισης αποθηκών και γραμμών παραγωγής Έρευνα και διάσωση Πλοήγηση πυροσβεστών Πλοήγηση διασωστών

4 Απαιτήσεις χρηστών από τις εφαρμογές εντοπισμού ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΚΟΣΤΟΥΣ λειτουργικά κόστη κόστη συντήρησης απεικόνιση δεδομένων εργαλεία ανάλυσης ερωτήματα δεδομένων χωρικά δεδομένα ρυθμός δειγματοληψίας ρυθμός ενημέρωσης λύσης ακρίβεια ακεραιότητα καθυστέρηση συνέχεια εγκρίσεις χρήσης δεδομένων ιδιωτικότητα κάλυψη διαθεσιμότητα ασφάλεια προστασία ΛΥΣΗ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΠΛΟΗΓΗΣΗΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΔΙΕΠΑΦΗΣ ΝΟΜΙΚΕΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ & ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ Οι απαιτήσεις των χρηστών και το αντίστοιχο βάρος τους καθορίζεται από την εκάστοτε εφαρμογή

5 Απαιτήσεις εντοπισμού Ορθότητα Απόκλιση λύσης εντοπισμού από την αληθή τιμή Ακρίβεια Επαναληψιμότητα της λύσης εντοπισμού Ακεραιότητα ΑΝΑΓΚΑΙΑ ΑΛΛΑ ΟΧΙ ΕΠΑΡΚΗ Αξιολόγηση της εμπιστοσύνης στη λύση εντοπισμού Μηχανισμοί εξασφάλισης ακρίβειας Πηγή: Dias, Ronaldo - GMV 5 ο Π Α Ν Ε Λ Λ Η Ν Ι Ο Σ Υ Ν Ε Δ Ρ Ι Ο

6 Τεχνολογίες εντοπισμού Συστήματα Ραδιοσυχνοτήτων Αδρανειακά Συστήματα Πλοήγησης Οπτικά Συστήματα Άλλα Αισθητήρας/ Τεχνική Βραχυχρόνια ακρίβεια Μακροχρόνια ακρίβεια Δειγματοληψία GNSS pseudolites UWB IEEE fingerprinting Bluetooth (e.g. BLE) RFID cell-based RFID fingerprinting accelerometer gyroscope Image-based optical sensor network laser digital compass/ magnetometer barometric pressure sensor

7 Τεχνικές εντοπισμού Ακρίβεια Κάλυψη Κόστος Οικονομικό Επεξεργαστικό CoO / Fingerprinting / Lateration / Map-matching Dead-reckoning ένας αισθητήρας ένας κόμβος πολλοί αισθητήρες ένας κόμβος πολλοί αισθητήρες πολλοί κόμβοι GNSS GNSS, RF, INS, οπτικοί, άλλοι συνεργατικός εντοπισμός

8 Αξιολόγηση GNSS χαμηλού κόστους για πλοήγηση οχημάτων Μετρήσεις πεδίου EPFL Ublox 6T Off-track Along-track Clausen P., Gilliéron P-Y., Perakis H., Gikas V., Spyropoulou I. (2017). Assessment of positioning accuracy of vehicle trajectories for different road applications, IET Intelligent Transport Systems, 2017, 11, (3), p ο Π Α Ν Ε Λ Λ Η Ν Ι Ο Σ Υ Ν Ε Δ Ρ Ι Ο

9 Αξιολόγηση GNSS χαμηλού κόστους για πλοήγηση οχημάτων Μετρήσεις πεδίου NTUA Gikas V., Perakis H. (2016). Rigorous Performance Evaluation of Smartphone GNSS/IMU Sensors for ITS Applications, Sensors 2016, 16(8), ο Π Α Ν Ε Λ Λ Η Ν Ι Ο Σ Υ Ν Ε Δ Ρ Ι Ο

10 Μέθοδοι αξιολόγησης GNSS σε εφαρμογές ευφυών συστημάτων μεταφορών Satellite Positioning Performance Assessment for Road Transport COST Action SaPPART Ανάπτυξη μεθοδολογίας αξιολόγησης συστημάτων εντοπισμού GNSS Προτυποποίηση διαδικασιών και μέτρων ποιότητας (CEN TC5/WG1)

11 Μέθοδοι αξιολόγησης GNSS σε εφαρμογές ευφυών συστημάτων μεταφορών Καθορισμός κλάσεων ποιότητας λύσης εντοπισμού Μηχανισμός αξιολόγησης ακεραιότητας SaPPART Handbook (2017). Assessment of positioning performance in ITS applications, Satellite Positioning Performance Assessment for Road Transport, COST Action TU ο Π Α Ν Ε Λ Λ Η Ν Ι Ο Σ Υ Ν Ε Δ Ρ Ι Ο

12 Συνεργατικός εντοπισμός οχημάτων και πεζών με χρήση ετερογενών αισθητήρων Δίκτυο κόμβων διαμοιρασμού πληροφορίας Θέσης Σχετικών αποστάσεων Κινηματικών χαρακτηριστικών

13 Συνεργατικός εντοπισμός οχημάτων και πεζών με χρήση ετερογενών αισθητήρων Πλήθος ετερογενών αισθητήρων Δέκτες GNSS γεωδαιτικού τύπου και χαμηλού κόστους υψηλής ευαισθησίας Αδρανειακά συστήματα υψηλής ακρίβειας και MEMS Μαγνητόμετρα, αισθητήρες βαρομετρικής πίεσης Ψηφιακές κάμερες, LIDAR, Δέκτες UWB Διαφορετικά σενάρια κινηματικού εντοπισμού Χρήση πέντε διαφορετικών πλατφόρμων κινηματικού εντοπισμού o personal navigator (Ohio State University) o personal navigator (The University of Nottingham) o Όχημα σταθερής τροχιάς στη οροφή κτηρίου o Δύο οχήματα mobile mapping

14 Συνεργατικός εντοπισμός οχημάτων και πεζών με χρήση ετερογενών αισθητήρων Πλήθος ετερογενών αισθητήρων Δέκτες GNSS γεωδαιτικού τύπου και χαμηλού κόστους υψηλής ευαισθησίας Αδρανειακά συστήματα υψηλής ακρίβειας και MEMS Αισθητήρες κινητών τηλεφώνων Ψηφιακές κάμερες, LIDAR Δέκτες UWB WiFi Εντοπισμός σε κλειστό χώρο τέσσερις πεζοί αλλαγή ορόφων μετάβαση από εξωτερικό σε κλειστό χώρο Εντοπισμός σε ανοιχτό χώρο τέσσερα αυτοκίνητα, ένας πεζός, ένας ποδηλάτης προσομοίωση κυκλοφοριακών σεναρίων διασταύρωσης οδών

15 Διαχείριση κλειστών χώρων στάθμευσης με συστήματα ραδιο-εντοπισμού Πολλαπλοί αισθητήρες RFID tags + readers (CoO) WiFi scanners UWB IMU κινητών τηλεφώνων GNSS υψηλής ευαισθησίας + MEMS IMU + αισθητήρας βαρομετρικής πίεσης Εντοπισμός πολλαπλών οχημάτων σε κλειστό χώρο στάθμευσης κανονική λειτουργία προσομοίωση συνθηκών έκτακτης ανάγκης RFID tags

16 Διαχείριση κλειστών χώρων στάθμευσης με συστήματα ραδιο-εντοπισμού Καταγραφή αλλαγής ορόφου RFID CoO Βαρομετρική πίεση Χάρτες έντασης σήματος WiFi αξιοποιώντας εντοπισμό RFID

17 Εντοπισμός πεζών για εφαρμογές προσωπικής κινητικότητας RFID τριπλευρισμός τρία σταθερά RFID Readers ένα κινούμενο RFID tag μοντέλο μετατροπής τιμών RSS σε απόσταση βάσει στατικών μετρήσεων γνωστών αποστάσεων επιλογή πολυωνυμικού μοντέλου 2 ου βαθμού 2 κλάδων

18 Εντοπισμός πεζών για εφαρμογές προσωπικής κινητικότητας προσέγγιση εντοπισμού DWi-Fi Επιρροή από την μέθοδο DGPS Διόρθωση τιμών RSS και όχι αποστάσεων Σημεία αναφοράς Wi-Fi γνωστών συν/νων εκπέμπουν διορθώσεις RSS στους χρήστες του δικτύου διορθώσεις RSS συνδυασμός θεωρητικού μοντέλου μετατροπής τιμών RSS σε απόσταση τιμών RSS που καταγράφονται γνωστής απόστασης

19 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΣΕ ΚΛΕΙΣΤΟΥΣ ΚΑΙ ΥΒΡΙΔΙΚΟΥΣ ΧΩΡΟΥΣ: ΤΡΕΧΟΥΣΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ ΣΕ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΕΥΦΥΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ ΚΑΙ ΠΡΟΣΩΠΙΚΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Χαράλαμπος Περάκης, Αθανάσιος Μπίμης, Βασίλειος Γκίκας Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών, Ε.Μ.Π. ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ!

20 Τυπικό διάγραμμα Stanford για την ακεραιότητα της λύσης εντοπισμού 5 ο Π Α Ν Ε Λ Λ Η Ν Ι Ο Σ Υ Ν Ε Δ Ρ Ι Ο