Sistemele de navigație ce folosesc tehnologia GPS (global positioning system) sunt utilizate [631863]

INTRODUCERE
Sistemele de navigație ce folosesc tehnologia GPS (global positioning system) sunt utilizate
în fiecare zi de foarte multe persoane (ex. aplicația Waze). Din păcate această tehnologie nu
poate fii folosită în interiorul incintelor din cauza lipsei semnaului sateliților. Din această
cauză sistemele de pozitionare într-o incintă (IPS – indoor position system) se bazează pe
semnale Bluetooth sau Wi-Fi alături de algoritmi de pozitionare eficienți pentru realizarea
localizării.
Sistemul de poziționare într-o incintă este un sistem folosit pentru a localiza obiecte sau
persoane într-o încăpere folosindu-se unde radio, câmpuri magnetice, semnale acustice sau
alte informații senzorile.
Popularitatea sistemelor de poziționare într-o incintă au crescut semnificativ în ultimul
deceniu. Au început să apară din ce in ce mai multe studii care doresc imbunătațirea
sistemelor existente sau dezvoltarea unora mai eficiente.Din păcate nu s-a definitivat un
standard pentru astfel de sisteme, cum este GPS-ul pentru localizare in mediul exterior.
În mod ideal, realizarea unui astfel de sistem ar trebui sa fie simplă și ieftină. În cele mai
multe cazuri semnalele primite de la dispozitivele Wi-Fi sunt folosite ca referință deoarece
acestea sunt deja existente în interiorul incintei, dar acestea nu au fost concepute pentru acest
scop. Alte tehnologii sunt mai potrivite pentru realizarea unui astfel de sistem, cum ar fi
Bluetooth Low Energy (BLE).
BLE este un subsitem al tehnologiei Bluetooth capabil sa transimtă date cu un consum
minim de energie. Acest lucru este ideal pentru dispozitive ce folosesc baterii si au nevoie să
funcționeze neîntrerupt pe durate lungi de timp.
În această lucrare s-a urmărit studiul, dezvoltarea și realizarea unui astfel de sistem pentru
localizarea unui robot mobil într-o incintă cu ajutorul unor transmițătoare BLE (Bluetooth
Low Energy) și al unui receptor situat pe robotul mobil. Receptorul, realizat cu ajutorul plăcii
de dezvoltare Sparkfun ESP32 Thing, citește puterea semnalului transmis prin BLE
(Bluetooth Low Energy) de la transmițătoare și trimite prin intermediul WI-FI-ului datele
catre un server.Acestea sunt prelucrate pentru a obține într-un final poziția robotului mobil ce
va fi afișată pe o aplicație web.

CUPRINS
CAPITOLUL 1. Studiul sistemelor de poziționare într-o incintă
1.1. Noțiuni introductive
1.2. Tehnologii folosite
1.2.1 Wi-Fi
1.2.2 Bluetooth
1.2.3 Bluetooth Low Energy ( BLE )
1.3. Dispozitive BLE ( Beacons BLE )
1.3.1. Protocoale de functionare
1.3.2. iBeacon
1.4. Metode utilizate în sistemele de poziționare într-o incintă
CAPITOLUL 2. Proiectarea sistemului de poziționare într-o incintă
CAPITOLUL 3. Implementarea sistemului de poiționare într-o incintă
CONCLUZII
SUMMARY
BIBLIOGRAFIE
LISTĂ DE FIGURI
ANEXE

CAPITOLUL 1. Studiul sistemelor de poziționare într-o incintă
1.1. Noțiuni introductive
În ultima perioada conceputul de localizare în spații deschise a devenit comun pentru
majoritatea persoanelor. Un exemplu il prezinta utilizarea GPS-ului pentru a localiza un
vehicul sau pentru a primi indicații de orientare într-o zonă necunoscută. Acest lucru se poate
face fie prin intermediul unor sisteme dedicate ( ex. Navigația auto ), fie prin intermediul unor
aplicații pentru smartphone-uri( ex. aplicația Waze ).
Pe de altă parte poziționarea într-o incintă este încă considerată a fi în primii pași de
dezvoltare. Chiar dacă există o mulțime de ceretări în acestă problemă, nu s-a definitivat
niciun standard.
Pentru a afla poziția unui obiect/persoană într-o încăpere este necesară o anumită referință.
Deoarece semnalele GPS nu pot fii receptare în interior, sistemele de poiționare într-o incintă
trebuie să se folosească de alte tehnologii pentru a-și îndeplini functia. De obicei datele de
referință sub forma undelor radio,semnalelor infrarosii, ultrasunetelor sau câmpurilor
magnetice sunt folosite pentru acest scop. Datele colectate pot fii folosite in algoritmi de
poziționare cu diverse nivele de acuratețe.
Pentru a reazliza un sistem de poziționare într-o incintă care este ușor de implementat și
accesibil pentru toata lumea acesta trebuie să folosească tehnologii simple si comune. De
aceea undele radio transmise prin intermediul Wi-Fi-ului sau Bluetooth-ului sunt considerate a
fi satisfăcătoare.
1.2. Tehnologii folosite

1.2.1 Wi-Fi

Wi-Fi-ul este o tehnologie fără fir care facilitează conexiunea cu internetul a diferitelor
dispozitive, cum ar fi telefoane, tablete, laptopuri etc. Conexiunea la internet se face prin
intermediul unui router care este conectat prin cablu la rețea. Acesta folosește în principal
banda de frecveță de 2.5 GHz si 5GHz și este standardizată de Institutul Inginerilor
Electrotehniști și Electroniști ( IEEE ) cu standardul 802.11. Acesta face parte dintr-o familie
de standarde pentru comunicatiile în rețele locale.
Primul standard oficial a fost protocolul 802.11b urmat de 802.11g, 802.11n si 802.11ac.
Versiunile „b” și „g” funcționeaza pe 2.4 GHz și sunt cele mai folosite. Utilizeaza o lungime
de banda de 20 MHz pentru transimisa datelor asupra 14 canale care se suprapun, trei dintre
acestea nu se suprapun (1, 6 și 11) și sunt cele mai răspândite. Toate aceste canele sunt
prezentate în figura 1.1

Figura 1.1. Repartizarea canalelor în banda de 2.4 GHz
Distanța maximă de transimitere este determinată de mai mulți factori: tipul antenei
folosite, semnalul de interferență cauzat de obstacolele întâlnite și de putere de ieșire a
routerului. Puterea de ieșire a routerului este masurata în dBm ( decibel-milivat ) și reprezintă
puterea raportată la un milivat. De obicei aceasta ia valori între -30 dBm și 30 dBm și
reprezintă cat de departe poate fi transmis semnalul.