Προσδιορισμός της θέσης αντικειμένων μέσω τεχνολογίας "αναγνώρισης μέσω ραδιοσυχνοτήτων"
Authors: Ραπτόπουλος-Χατζηστεφάνου Αριστείδης 
Published: April 2024

Η παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάζει το πρόβλημα προσδιορισμού της θέσης αντικειμένων μέσω τεχνολογίας ΑΜΡΣ (Αναγνώρισης Μέσω Ραδιοσυχνοτήτων). Η τεχνολογία ΑΜΡΣ καθιστά δυνατή την επικοινωνία ενός αναγνώστη ΑΜΡΣ με ετικέτες ΑΜΡΣ που βρίσκονται εντός της εμβέλειάς του. Oι ετικέτες δεν έχουν κάποιο ανεξάρτητο σύστημα τροφοδοσίας, αλλά απαντούν στον αναγνώστη οπισθοσκεδάζοντας την ισχύ που αυτός εκπέμπει. Αυτό καθιστά την τεχνολογία ΑΜΡΣ ελκυστική σε εφαρμογές εφοδιαστικών αλυσίδων, απογραφής και διαχείρισης αποθηκών. Από το οπισθοσκεδαζόμενο κύμα που λαμβάνει ο δέκτης του αναγνώστη μπορούμε να πάρουμε πληροφορία για την φάση του ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζονται τρεις πρωτότυπες μέθοδοι εντοπισμού που αξιοποιούν την τεχνολογία ΑΜΡΣ. Η πρώτη εξετάζει τον εντοπισμό κινούμενων ετικετών από μία εγκατάσταση σταθερών κεραιών. Σε γνωστές θέσεις τοποθετούνται κεραίες τις οποίες ένας αναγνώστης ΑΜΡΣ χρησιμοποιεί για να επικοινωνήσει με ετικέτες στο περιβάλλον. Συλλέγονται μετρήσεις φάσης και υφίστανται την διαδικασία του ξεδιπλώματος, μίας τεχνικής που επιτυγχάνει εν μέρη να άρει την αβεβαιότητα της μετρούμενης φάσης. Εξάγονται πιθανές τροχιές κίνησης των ετικετών στον χώρο και έπειτα αξιολογούνται, ώστε να επιλεχθεί τελικά αυτή που αποτυπώνει καλύτερα την πραγματική. Στη δεύτερη προτεινόμενη μέθοδο αξιοποιείται μία πρωτότυπη φορητή μετρητική διάταξη που αποτελείται από έναν αναγνώστης ΑΜΡΣ, μία μονάδα μέτρησης αδράνειας και ένας μικροϋπολογιστή. Την συσκευή φέρει ένας χρήστης που προσπαθεί να οδηγηθεί προς και να εντοπίσει μία ακίνητη ετικέτα ΑΜΡΣ. Ο χρήστης καλείται να εκτελέσει διαφορετικές κινήσεις με την συσκευή, κατά τις οποίες συλλέγονται μετρήσεις φάσης και μετρήσεις γωνιακής περιστροφής. ∆ιαδοχικές μετρήσεις συνδυάζονται μέσω ενός επαναληπτικού αλγορίθμου φίλτρου σωματιδίων. Στο τέλος κάθε επανάληψης του αλγορίθμου παρέχεται στον χρήστη μία εκτίμηση της κατεύθυνσης και της απόστασης στην οποία βρίσκεται η ετικέτα. Στην τρίτη προτεινόμενη μέθοδο χρησιμοποιείται και πάλι η πρωτότυπη διάταξη, αντικαθιστώντας την μονάδα μέτρησης αδράνειας με μία κάμερα. Η μέθοδος εστιάζει στην απογραφή και εντοπισμό ακίνητων ετικετών ΑΜΡΣ. Τοποθετούνται σε γνωστές θέσεις σημεία αναφοράς, το κάθε ένα εκ των οποίων αποτελείται από έναν οπτικό δείκτη και μία ετικέτα ΑΜΡΣ. Ο χρήστης κινεί την συσκευή στον χώρο και ο αναγνώστης ΑΜΡΣ συλλέγει μετρήσεις φάσης από τις ετικέτες του περιβάλλοντος (σε άγνωστες ή άγνωστες θέσεις). Παράλληλα, η κάμερα συλλέγει καρέ στα οποία εντόπισε τουλάχιστον έναν από τους οπτικούς δείκτες. Από τα δεδομένα μέτρησης που προέρχονται από τα σημεία αναφοράς εκτιμάται η θέση της συσκευής. Έπειτα, αξιοποιείται η εκτιμηθείσα τροχιά και ξεδιπλωμένες μετρήσεις φάσης από τις ετικέτες στις άγνωστες θέσεις, ώστε να υπολογιστούν οι θέσεις αυτές. Κύριο κριτήριο αξιολόγησης όλων των μεθόδων είναι η ακρίβεια του εντοπισμού. Και για τις τρεις παρουσιαζόμενες μεθόδους, το μέγιστο σφάλμα δεν ξεπερνάει το ένα μέτρο. ∆ίνεται μεγάλο βάρος, όμως, και στις υπολογιστικές απαιτήσεις των μεθόδων, αφού είναι επιθυμητό να είναι εφαρμόσιμες σε πραγματικό χρόνο. Και οι τρεις μέθοδοι υποστηρίζονται και επιβεβαιώνονται από πειραματικά αποτελέσματα.