Slide 1

Московский авиационный институт
Научно-исследовательский центр сверхширокополосных
технологий МАИ
Новиков А.В.

Экспериментальное
исследование многопозиционной
СШП системы для определения
координат персонала,
находящегося внутри помещения.
Научно-технический семинар
"Подповерхностная радиолокация и дистанционное обнаружение
людей с помощью радиолокационных средств"

Russian UWB Group
http://www.uwbgroup.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана
5 февраля 2009

Задачи системы
•Контроль местоположения персонала (до 200
человек) на предприятии или производстве с
повышенной степенью опасности.
•Мониторинг персонала в помещениях предприятия,
находящихся в зданиях и сооружениях.
•Темп обновления информации о местоположении
каждого сотрудника - пять секунд.
•Среднеквадратическая ошибка определения
местоположения, не более 0,3 м.

Построение системы

Основные проблемы и пути их решения
•Устранение влияния сигналов, переотраженных внутри
помещений, на кодовые сигналы системы.
Использование
сигналов
с
малой
длительностью
(сверхширокополосных сигналов)
•Высокая точность измерения интервалов времени.
Использование время-цифровых преобразователей с предельно
малой ошибкой измерения интервалов времени
•Высокая степень синхронизации между элементами системы.
Схемные и технологические решения, обеспечивающие
необходимую степень синхронизации
•Поддержание стабильного уровня принимаемого сигнала,
независимо от расположения приемников и маячка персонала.
Постоянный автоматический контроль и поддержание
относительного уровня порога в приемных устройствах.

Устранение влияния сигналов,
переотраженных внутри помещений, на
кодовые сигналы системы

Маячок

t

Приемник

Высокая точность измерения интервалов
времени.
TDC-GP1

TDC-GP2

2 (1)

2 (1)

125пс (объединение двух
каналов в один)
250пс (в каждом канале)

65пс (в канале)
65пс (в каждом канале)

87,5пс (0,7*LSB=0,7*125пс)

50пс

Измерительный диапазон:
Диапазон 1
Диапазон 2

3нс – 7,6мкс
60нс – 200мс

3,5нс – 1,8мкс
500нс – 4мс

Количество
регистрируемых событий
для 1-го измерительного
диапазона:

До 8 событий
(4 на канал)

До 8 событий
(4 на канал)

Возможность калибровки:

да

да

~40$

~14$

Количество каналов:
Разрешение по времени
(величина младшего
значащего разряда (LSB)):
работа с 1-м каналом
работа с 2-мя каналами
СКО измерений

Стоимость:

Поддержание стабильного уровня
принимаемого сигнала

Dt

Источник ошибки измерения
связанный с разным моментом
пересечения порога
импульсами с разной
амплитудой

Разносно – дальномерный
(гиперболический) метод
DR12  R1  R2  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x2 ) 2  (Y  y2 ) 2  (Z  z2 ) 2

DR13  R1  R3  ( X  x1 )2  (Y  y1 )2  (Z  z1 )2  ( X  x3 )2  (Y  y3 )2  (Z  z3 )2
DR14  R1  R4  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x4 ) 2  (Y  y4 ) 2  (Z  z4 ) 2
Где :

DRij

X ,Y , Z
xi , yi , zi

- разность хода до i-го и j-го приемника, которая определяется, как DRij
- координаты маячка в пространстве;
- координаты i-го приемника в том же базисе координат.

 D ij  c

Проведение эксперимента
Экспериментальное исследование системы
произведено с помощью макета.
Принятые для макета упрощения:
•Макет определяет координаты маячка только в
одном помещении
•Макет работает только с одним маячком
•Маячок макета излучает непрерывную
импульсную последовательность вместо кода

Структурная схема макета.
Приемник

Приемник

Приемник

Приемник

ВЧ -кабель
Stop 1

ВЦП 1

Stop 2

ВЦП 2

Stop 3 , 4

ВЦП 3

Маячок

ВЦП 4

Start
data

МК

Модуль ВЦП

USB

Расположение приемников в помещении.

Внешний вид устройств.

Маячок

Приемник

Модуль ВЦП

Схема эксперимента.
5,5 м

Точки проверки мостоположения радиометки

1

1м

1м
2,75 м

1,
6

м

2,
6

м

м

3м

1,55 м

0,17 м

2,7 м

3,
6

м

Местоположение
приемников

Заключение.
Потенциальная расчетная среднеквадратическая
ошибка определения местоположения маячка в одной
плоскости , составила 5 см.
Экспериментальная среднеквадратическая ошибка
определения местоположения маячка в одной
плоскости 6,9 см.
Проведенные эксперименты показали возможность
создания многопозиционной сверхширокополосной
системы оперативного контроля местоположения
персонала в помещении или здании.


Slide 2

Московский авиационный институт
Научно-исследовательский центр сверхширокополосных
технологий МАИ
Новиков А.В.

Экспериментальное
исследование многопозиционной
СШП системы для определения
координат персонала,
находящегося внутри помещения.
Научно-технический семинар
"Подповерхностная радиолокация и дистанционное обнаружение
людей с помощью радиолокационных средств"

Russian UWB Group
http://www.uwbgroup.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана
5 февраля 2009

Задачи системы
•Контроль местоположения персонала (до 200
человек) на предприятии или производстве с
повышенной степенью опасности.
•Мониторинг персонала в помещениях предприятия,
находящихся в зданиях и сооружениях.
•Темп обновления информации о местоположении
каждого сотрудника - пять секунд.
•Среднеквадратическая ошибка определения
местоположения, не более 0,3 м.

Построение системы

Основные проблемы и пути их решения
•Устранение влияния сигналов, переотраженных внутри
помещений, на кодовые сигналы системы.
Использование
сигналов
с
малой
длительностью
(сверхширокополосных сигналов)
•Высокая точность измерения интервалов времени.
Использование время-цифровых преобразователей с предельно
малой ошибкой измерения интервалов времени
•Высокая степень синхронизации между элементами системы.
Схемные и технологические решения, обеспечивающие
необходимую степень синхронизации
•Поддержание стабильного уровня принимаемого сигнала,
независимо от расположения приемников и маячка персонала.
Постоянный автоматический контроль и поддержание
относительного уровня порога в приемных устройствах.

Устранение влияния сигналов,
переотраженных внутри помещений, на
кодовые сигналы системы

Маячок

t

Приемник

Высокая точность измерения интервалов
времени.
TDC-GP1

TDC-GP2

2 (1)

2 (1)

125пс (объединение двух
каналов в один)
250пс (в каждом канале)

65пс (в канале)
65пс (в каждом канале)

87,5пс (0,7*LSB=0,7*125пс)

50пс

Измерительный диапазон:
Диапазон 1
Диапазон 2

3нс – 7,6мкс
60нс – 200мс

3,5нс – 1,8мкс
500нс – 4мс

Количество
регистрируемых событий
для 1-го измерительного
диапазона:

До 8 событий
(4 на канал)

До 8 событий
(4 на канал)

Возможность калибровки:

да

да

~40$

~14$

Количество каналов:
Разрешение по времени
(величина младшего
значащего разряда (LSB)):
работа с 1-м каналом
работа с 2-мя каналами
СКО измерений

Стоимость:

Поддержание стабильного уровня
принимаемого сигнала

Dt

Источник ошибки измерения
связанный с разным моментом
пересечения порога
импульсами с разной
амплитудой

Разносно – дальномерный
(гиперболический) метод
DR12  R1  R2  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x2 ) 2  (Y  y2 ) 2  (Z  z2 ) 2

DR13  R1  R3  ( X  x1 )2  (Y  y1 )2  (Z  z1 )2  ( X  x3 )2  (Y  y3 )2  (Z  z3 )2
DR14  R1  R4  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x4 ) 2  (Y  y4 ) 2  (Z  z4 ) 2
Где :

DRij

X ,Y , Z
xi , yi , zi

- разность хода до i-го и j-го приемника, которая определяется, как DRij
- координаты маячка в пространстве;
- координаты i-го приемника в том же базисе координат.

 D ij  c

Проведение эксперимента
Экспериментальное исследование системы
произведено с помощью макета.
Принятые для макета упрощения:
•Макет определяет координаты маячка только в
одном помещении
•Макет работает только с одним маячком
•Маячок макета излучает непрерывную
импульсную последовательность вместо кода

Структурная схема макета.
Приемник

Приемник

Приемник

Приемник

ВЧ -кабель
Stop 1

ВЦП 1

Stop 2

ВЦП 2

Stop 3 , 4

ВЦП 3

Маячок

ВЦП 4

Start
data

МК

Модуль ВЦП

USB

Расположение приемников в помещении.

Внешний вид устройств.

Маячок

Приемник

Модуль ВЦП

Схема эксперимента.
5,5 м

Точки проверки мостоположения радиометки

1

1м

1м
2,75 м

1,
6

м

2,
6

м

м

3м

1,55 м

0,17 м

2,7 м

3,
6

м

Местоположение
приемников

Заключение.
Потенциальная расчетная среднеквадратическая
ошибка определения местоположения маячка в одной
плоскости , составила 5 см.
Экспериментальная среднеквадратическая ошибка
определения местоположения маячка в одной
плоскости 6,9 см.
Проведенные эксперименты показали возможность
создания многопозиционной сверхширокополосной
системы оперативного контроля местоположения
персонала в помещении или здании.


Slide 3

Московский авиационный институт
Научно-исследовательский центр сверхширокополосных
технологий МАИ
Новиков А.В.

Экспериментальное
исследование многопозиционной
СШП системы для определения
координат персонала,
находящегося внутри помещения.
Научно-технический семинар
"Подповерхностная радиолокация и дистанционное обнаружение
людей с помощью радиолокационных средств"

Russian UWB Group
http://www.uwbgroup.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана
5 февраля 2009

Задачи системы
•Контроль местоположения персонала (до 200
человек) на предприятии или производстве с
повышенной степенью опасности.
•Мониторинг персонала в помещениях предприятия,
находящихся в зданиях и сооружениях.
•Темп обновления информации о местоположении
каждого сотрудника - пять секунд.
•Среднеквадратическая ошибка определения
местоположения, не более 0,3 м.

Построение системы

Основные проблемы и пути их решения
•Устранение влияния сигналов, переотраженных внутри
помещений, на кодовые сигналы системы.
Использование
сигналов
с
малой
длительностью
(сверхширокополосных сигналов)
•Высокая точность измерения интервалов времени.
Использование время-цифровых преобразователей с предельно
малой ошибкой измерения интервалов времени
•Высокая степень синхронизации между элементами системы.
Схемные и технологические решения, обеспечивающие
необходимую степень синхронизации
•Поддержание стабильного уровня принимаемого сигнала,
независимо от расположения приемников и маячка персонала.
Постоянный автоматический контроль и поддержание
относительного уровня порога в приемных устройствах.

Устранение влияния сигналов,
переотраженных внутри помещений, на
кодовые сигналы системы

Маячок

t

Приемник

Высокая точность измерения интервалов
времени.
TDC-GP1

TDC-GP2

2 (1)

2 (1)

125пс (объединение двух
каналов в один)
250пс (в каждом канале)

65пс (в канале)
65пс (в каждом канале)

87,5пс (0,7*LSB=0,7*125пс)

50пс

Измерительный диапазон:
Диапазон 1
Диапазон 2

3нс – 7,6мкс
60нс – 200мс

3,5нс – 1,8мкс
500нс – 4мс

Количество
регистрируемых событий
для 1-го измерительного
диапазона:

До 8 событий
(4 на канал)

До 8 событий
(4 на канал)

Возможность калибровки:

да

да

~40$

~14$

Количество каналов:
Разрешение по времени
(величина младшего
значащего разряда (LSB)):
работа с 1-м каналом
работа с 2-мя каналами
СКО измерений

Стоимость:

Поддержание стабильного уровня
принимаемого сигнала

Dt

Источник ошибки измерения
связанный с разным моментом
пересечения порога
импульсами с разной
амплитудой

Разносно – дальномерный
(гиперболический) метод
DR12  R1  R2  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x2 ) 2  (Y  y2 ) 2  (Z  z2 ) 2

DR13  R1  R3  ( X  x1 )2  (Y  y1 )2  (Z  z1 )2  ( X  x3 )2  (Y  y3 )2  (Z  z3 )2
DR14  R1  R4  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x4 ) 2  (Y  y4 ) 2  (Z  z4 ) 2
Где :

DRij

X ,Y , Z
xi , yi , zi

- разность хода до i-го и j-го приемника, которая определяется, как DRij
- координаты маячка в пространстве;
- координаты i-го приемника в том же базисе координат.

 D ij  c

Проведение эксперимента
Экспериментальное исследование системы
произведено с помощью макета.
Принятые для макета упрощения:
•Макет определяет координаты маячка только в
одном помещении
•Макет работает только с одним маячком
•Маячок макета излучает непрерывную
импульсную последовательность вместо кода

Структурная схема макета.
Приемник

Приемник

Приемник

Приемник

ВЧ -кабель
Stop 1

ВЦП 1

Stop 2

ВЦП 2

Stop 3 , 4

ВЦП 3

Маячок

ВЦП 4

Start
data

МК

Модуль ВЦП

USB

Расположение приемников в помещении.

Внешний вид устройств.

Маячок

Приемник

Модуль ВЦП

Схема эксперимента.
5,5 м

Точки проверки мостоположения радиометки

1

1м

1м
2,75 м

1,
6

м

2,
6

м

м

3м

1,55 м

0,17 м

2,7 м

3,
6

м

Местоположение
приемников

Заключение.
Потенциальная расчетная среднеквадратическая
ошибка определения местоположения маячка в одной
плоскости , составила 5 см.
Экспериментальная среднеквадратическая ошибка
определения местоположения маячка в одной
плоскости 6,9 см.
Проведенные эксперименты показали возможность
создания многопозиционной сверхширокополосной
системы оперативного контроля местоположения
персонала в помещении или здании.


Slide 4

Московский авиационный институт
Научно-исследовательский центр сверхширокополосных
технологий МАИ
Новиков А.В.

Экспериментальное
исследование многопозиционной
СШП системы для определения
координат персонала,
находящегося внутри помещения.
Научно-технический семинар
"Подповерхностная радиолокация и дистанционное обнаружение
людей с помощью радиолокационных средств"

Russian UWB Group
http://www.uwbgroup.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана
5 февраля 2009

Задачи системы
•Контроль местоположения персонала (до 200
человек) на предприятии или производстве с
повышенной степенью опасности.
•Мониторинг персонала в помещениях предприятия,
находящихся в зданиях и сооружениях.
•Темп обновления информации о местоположении
каждого сотрудника - пять секунд.
•Среднеквадратическая ошибка определения
местоположения, не более 0,3 м.

Построение системы

Основные проблемы и пути их решения
•Устранение влияния сигналов, переотраженных внутри
помещений, на кодовые сигналы системы.
Использование
сигналов
с
малой
длительностью
(сверхширокополосных сигналов)
•Высокая точность измерения интервалов времени.
Использование время-цифровых преобразователей с предельно
малой ошибкой измерения интервалов времени
•Высокая степень синхронизации между элементами системы.
Схемные и технологические решения, обеспечивающие
необходимую степень синхронизации
•Поддержание стабильного уровня принимаемого сигнала,
независимо от расположения приемников и маячка персонала.
Постоянный автоматический контроль и поддержание
относительного уровня порога в приемных устройствах.

Устранение влияния сигналов,
переотраженных внутри помещений, на
кодовые сигналы системы

Маячок

t

Приемник

Высокая точность измерения интервалов
времени.
TDC-GP1

TDC-GP2

2 (1)

2 (1)

125пс (объединение двух
каналов в один)
250пс (в каждом канале)

65пс (в канале)
65пс (в каждом канале)

87,5пс (0,7*LSB=0,7*125пс)

50пс

Измерительный диапазон:
Диапазон 1
Диапазон 2

3нс – 7,6мкс
60нс – 200мс

3,5нс – 1,8мкс
500нс – 4мс

Количество
регистрируемых событий
для 1-го измерительного
диапазона:

До 8 событий
(4 на канал)

До 8 событий
(4 на канал)

Возможность калибровки:

да

да

~40$

~14$

Количество каналов:
Разрешение по времени
(величина младшего
значащего разряда (LSB)):
работа с 1-м каналом
работа с 2-мя каналами
СКО измерений

Стоимость:

Поддержание стабильного уровня
принимаемого сигнала

Dt

Источник ошибки измерения
связанный с разным моментом
пересечения порога
импульсами с разной
амплитудой

Разносно – дальномерный
(гиперболический) метод
DR12  R1  R2  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x2 ) 2  (Y  y2 ) 2  (Z  z2 ) 2

DR13  R1  R3  ( X  x1 )2  (Y  y1 )2  (Z  z1 )2  ( X  x3 )2  (Y  y3 )2  (Z  z3 )2
DR14  R1  R4  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x4 ) 2  (Y  y4 ) 2  (Z  z4 ) 2
Где :

DRij

X ,Y , Z
xi , yi , zi

- разность хода до i-го и j-го приемника, которая определяется, как DRij
- координаты маячка в пространстве;
- координаты i-го приемника в том же базисе координат.

 D ij  c

Проведение эксперимента
Экспериментальное исследование системы
произведено с помощью макета.
Принятые для макета упрощения:
•Макет определяет координаты маячка только в
одном помещении
•Макет работает только с одним маячком
•Маячок макета излучает непрерывную
импульсную последовательность вместо кода

Структурная схема макета.
Приемник

Приемник

Приемник

Приемник

ВЧ -кабель
Stop 1

ВЦП 1

Stop 2

ВЦП 2

Stop 3 , 4

ВЦП 3

Маячок

ВЦП 4

Start
data

МК

Модуль ВЦП

USB

Расположение приемников в помещении.

Внешний вид устройств.

Маячок

Приемник

Модуль ВЦП

Схема эксперимента.
5,5 м

Точки проверки мостоположения радиометки

1

1м

1м
2,75 м

1,
6

м

2,
6

м

м

3м

1,55 м

0,17 м

2,7 м

3,
6

м

Местоположение
приемников

Заключение.
Потенциальная расчетная среднеквадратическая
ошибка определения местоположения маячка в одной
плоскости , составила 5 см.
Экспериментальная среднеквадратическая ошибка
определения местоположения маячка в одной
плоскости 6,9 см.
Проведенные эксперименты показали возможность
создания многопозиционной сверхширокополосной
системы оперативного контроля местоположения
персонала в помещении или здании.


Slide 5

Московский авиационный институт
Научно-исследовательский центр сверхширокополосных
технологий МАИ
Новиков А.В.

Экспериментальное
исследование многопозиционной
СШП системы для определения
координат персонала,
находящегося внутри помещения.
Научно-технический семинар
"Подповерхностная радиолокация и дистанционное обнаружение
людей с помощью радиолокационных средств"

Russian UWB Group
http://www.uwbgroup.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана
5 февраля 2009

Задачи системы
•Контроль местоположения персонала (до 200
человек) на предприятии или производстве с
повышенной степенью опасности.
•Мониторинг персонала в помещениях предприятия,
находящихся в зданиях и сооружениях.
•Темп обновления информации о местоположении
каждого сотрудника - пять секунд.
•Среднеквадратическая ошибка определения
местоположения, не более 0,3 м.

Построение системы

Основные проблемы и пути их решения
•Устранение влияния сигналов, переотраженных внутри
помещений, на кодовые сигналы системы.
Использование
сигналов
с
малой
длительностью
(сверхширокополосных сигналов)
•Высокая точность измерения интервалов времени.
Использование время-цифровых преобразователей с предельно
малой ошибкой измерения интервалов времени
•Высокая степень синхронизации между элементами системы.
Схемные и технологические решения, обеспечивающие
необходимую степень синхронизации
•Поддержание стабильного уровня принимаемого сигнала,
независимо от расположения приемников и маячка персонала.
Постоянный автоматический контроль и поддержание
относительного уровня порога в приемных устройствах.

Устранение влияния сигналов,
переотраженных внутри помещений, на
кодовые сигналы системы

Маячок

t

Приемник

Высокая точность измерения интервалов
времени.
TDC-GP1

TDC-GP2

2 (1)

2 (1)

125пс (объединение двух
каналов в один)
250пс (в каждом канале)

65пс (в канале)
65пс (в каждом канале)

87,5пс (0,7*LSB=0,7*125пс)

50пс

Измерительный диапазон:
Диапазон 1
Диапазон 2

3нс – 7,6мкс
60нс – 200мс

3,5нс – 1,8мкс
500нс – 4мс

Количество
регистрируемых событий
для 1-го измерительного
диапазона:

До 8 событий
(4 на канал)

До 8 событий
(4 на канал)

Возможность калибровки:

да

да

~40$

~14$

Количество каналов:
Разрешение по времени
(величина младшего
значащего разряда (LSB)):
работа с 1-м каналом
работа с 2-мя каналами
СКО измерений

Стоимость:

Поддержание стабильного уровня
принимаемого сигнала

Dt

Источник ошибки измерения
связанный с разным моментом
пересечения порога
импульсами с разной
амплитудой

Разносно – дальномерный
(гиперболический) метод
DR12  R1  R2  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x2 ) 2  (Y  y2 ) 2  (Z  z2 ) 2

DR13  R1  R3  ( X  x1 )2  (Y  y1 )2  (Z  z1 )2  ( X  x3 )2  (Y  y3 )2  (Z  z3 )2
DR14  R1  R4  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x4 ) 2  (Y  y4 ) 2  (Z  z4 ) 2
Где :

DRij

X ,Y , Z
xi , yi , zi

- разность хода до i-го и j-го приемника, которая определяется, как DRij
- координаты маячка в пространстве;
- координаты i-го приемника в том же базисе координат.

 D ij  c

Проведение эксперимента
Экспериментальное исследование системы
произведено с помощью макета.
Принятые для макета упрощения:
•Макет определяет координаты маячка только в
одном помещении
•Макет работает только с одним маячком
•Маячок макета излучает непрерывную
импульсную последовательность вместо кода

Структурная схема макета.
Приемник

Приемник

Приемник

Приемник

ВЧ -кабель
Stop 1

ВЦП 1

Stop 2

ВЦП 2

Stop 3 , 4

ВЦП 3

Маячок

ВЦП 4

Start
data

МК

Модуль ВЦП

USB

Расположение приемников в помещении.

Внешний вид устройств.

Маячок

Приемник

Модуль ВЦП

Схема эксперимента.
5,5 м

Точки проверки мостоположения радиометки

1

1м

1м
2,75 м

1,
6

м

2,
6

м

м

3м

1,55 м

0,17 м

2,7 м

3,
6

м

Местоположение
приемников

Заключение.
Потенциальная расчетная среднеквадратическая
ошибка определения местоположения маячка в одной
плоскости , составила 5 см.
Экспериментальная среднеквадратическая ошибка
определения местоположения маячка в одной
плоскости 6,9 см.
Проведенные эксперименты показали возможность
создания многопозиционной сверхширокополосной
системы оперативного контроля местоположения
персонала в помещении или здании.


Slide 6

Московский авиационный институт
Научно-исследовательский центр сверхширокополосных
технологий МАИ
Новиков А.В.

Экспериментальное
исследование многопозиционной
СШП системы для определения
координат персонала,
находящегося внутри помещения.
Научно-технический семинар
"Подповерхностная радиолокация и дистанционное обнаружение
людей с помощью радиолокационных средств"

Russian UWB Group
http://www.uwbgroup.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана
5 февраля 2009

Задачи системы
•Контроль местоположения персонала (до 200
человек) на предприятии или производстве с
повышенной степенью опасности.
•Мониторинг персонала в помещениях предприятия,
находящихся в зданиях и сооружениях.
•Темп обновления информации о местоположении
каждого сотрудника - пять секунд.
•Среднеквадратическая ошибка определения
местоположения, не более 0,3 м.

Построение системы

Основные проблемы и пути их решения
•Устранение влияния сигналов, переотраженных внутри
помещений, на кодовые сигналы системы.
Использование
сигналов
с
малой
длительностью
(сверхширокополосных сигналов)
•Высокая точность измерения интервалов времени.
Использование время-цифровых преобразователей с предельно
малой ошибкой измерения интервалов времени
•Высокая степень синхронизации между элементами системы.
Схемные и технологические решения, обеспечивающие
необходимую степень синхронизации
•Поддержание стабильного уровня принимаемого сигнала,
независимо от расположения приемников и маячка персонала.
Постоянный автоматический контроль и поддержание
относительного уровня порога в приемных устройствах.

Устранение влияния сигналов,
переотраженных внутри помещений, на
кодовые сигналы системы

Маячок

t

Приемник

Высокая точность измерения интервалов
времени.
TDC-GP1

TDC-GP2

2 (1)

2 (1)

125пс (объединение двух
каналов в один)
250пс (в каждом канале)

65пс (в канале)
65пс (в каждом канале)

87,5пс (0,7*LSB=0,7*125пс)

50пс

Измерительный диапазон:
Диапазон 1
Диапазон 2

3нс – 7,6мкс
60нс – 200мс

3,5нс – 1,8мкс
500нс – 4мс

Количество
регистрируемых событий
для 1-го измерительного
диапазона:

До 8 событий
(4 на канал)

До 8 событий
(4 на канал)

Возможность калибровки:

да

да

~40$

~14$

Количество каналов:
Разрешение по времени
(величина младшего
значащего разряда (LSB)):
работа с 1-м каналом
работа с 2-мя каналами
СКО измерений

Стоимость:

Поддержание стабильного уровня
принимаемого сигнала

Dt

Источник ошибки измерения
связанный с разным моментом
пересечения порога
импульсами с разной
амплитудой

Разносно – дальномерный
(гиперболический) метод
DR12  R1  R2  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x2 ) 2  (Y  y2 ) 2  (Z  z2 ) 2

DR13  R1  R3  ( X  x1 )2  (Y  y1 )2  (Z  z1 )2  ( X  x3 )2  (Y  y3 )2  (Z  z3 )2
DR14  R1  R4  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x4 ) 2  (Y  y4 ) 2  (Z  z4 ) 2
Где :

DRij

X ,Y , Z
xi , yi , zi

- разность хода до i-го и j-го приемника, которая определяется, как DRij
- координаты маячка в пространстве;
- координаты i-го приемника в том же базисе координат.

 D ij  c

Проведение эксперимента
Экспериментальное исследование системы
произведено с помощью макета.
Принятые для макета упрощения:
•Макет определяет координаты маячка только в
одном помещении
•Макет работает только с одним маячком
•Маячок макета излучает непрерывную
импульсную последовательность вместо кода

Структурная схема макета.
Приемник

Приемник

Приемник

Приемник

ВЧ -кабель
Stop 1

ВЦП 1

Stop 2

ВЦП 2

Stop 3 , 4

ВЦП 3

Маячок

ВЦП 4

Start
data

МК

Модуль ВЦП

USB

Расположение приемников в помещении.

Внешний вид устройств.

Маячок

Приемник

Модуль ВЦП

Схема эксперимента.
5,5 м

Точки проверки мостоположения радиометки

1

1м

1м
2,75 м

1,
6

м

2,
6

м

м

3м

1,55 м

0,17 м

2,7 м

3,
6

м

Местоположение
приемников

Заключение.
Потенциальная расчетная среднеквадратическая
ошибка определения местоположения маячка в одной
плоскости , составила 5 см.
Экспериментальная среднеквадратическая ошибка
определения местоположения маячка в одной
плоскости 6,9 см.
Проведенные эксперименты показали возможность
создания многопозиционной сверхширокополосной
системы оперативного контроля местоположения
персонала в помещении или здании.


Slide 7

Московский авиационный институт
Научно-исследовательский центр сверхширокополосных
технологий МАИ
Новиков А.В.

Экспериментальное
исследование многопозиционной
СШП системы для определения
координат персонала,
находящегося внутри помещения.
Научно-технический семинар
"Подповерхностная радиолокация и дистанционное обнаружение
людей с помощью радиолокационных средств"

Russian UWB Group
http://www.uwbgroup.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана
5 февраля 2009

Задачи системы
•Контроль местоположения персонала (до 200
человек) на предприятии или производстве с
повышенной степенью опасности.
•Мониторинг персонала в помещениях предприятия,
находящихся в зданиях и сооружениях.
•Темп обновления информации о местоположении
каждого сотрудника - пять секунд.
•Среднеквадратическая ошибка определения
местоположения, не более 0,3 м.

Построение системы

Основные проблемы и пути их решения
•Устранение влияния сигналов, переотраженных внутри
помещений, на кодовые сигналы системы.
Использование
сигналов
с
малой
длительностью
(сверхширокополосных сигналов)
•Высокая точность измерения интервалов времени.
Использование время-цифровых преобразователей с предельно
малой ошибкой измерения интервалов времени
•Высокая степень синхронизации между элементами системы.
Схемные и технологические решения, обеспечивающие
необходимую степень синхронизации
•Поддержание стабильного уровня принимаемого сигнала,
независимо от расположения приемников и маячка персонала.
Постоянный автоматический контроль и поддержание
относительного уровня порога в приемных устройствах.

Устранение влияния сигналов,
переотраженных внутри помещений, на
кодовые сигналы системы

Маячок

t

Приемник

Высокая точность измерения интервалов
времени.
TDC-GP1

TDC-GP2

2 (1)

2 (1)

125пс (объединение двух
каналов в один)
250пс (в каждом канале)

65пс (в канале)
65пс (в каждом канале)

87,5пс (0,7*LSB=0,7*125пс)

50пс

Измерительный диапазон:
Диапазон 1
Диапазон 2

3нс – 7,6мкс
60нс – 200мс

3,5нс – 1,8мкс
500нс – 4мс

Количество
регистрируемых событий
для 1-го измерительного
диапазона:

До 8 событий
(4 на канал)

До 8 событий
(4 на канал)

Возможность калибровки:

да

да

~40$

~14$

Количество каналов:
Разрешение по времени
(величина младшего
значащего разряда (LSB)):
работа с 1-м каналом
работа с 2-мя каналами
СКО измерений

Стоимость:

Поддержание стабильного уровня
принимаемого сигнала

Dt

Источник ошибки измерения
связанный с разным моментом
пересечения порога
импульсами с разной
амплитудой

Разносно – дальномерный
(гиперболический) метод
DR12  R1  R2  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x2 ) 2  (Y  y2 ) 2  (Z  z2 ) 2

DR13  R1  R3  ( X  x1 )2  (Y  y1 )2  (Z  z1 )2  ( X  x3 )2  (Y  y3 )2  (Z  z3 )2
DR14  R1  R4  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x4 ) 2  (Y  y4 ) 2  (Z  z4 ) 2
Где :

DRij

X ,Y , Z
xi , yi , zi

- разность хода до i-го и j-го приемника, которая определяется, как DRij
- координаты маячка в пространстве;
- координаты i-го приемника в том же базисе координат.

 D ij  c

Проведение эксперимента
Экспериментальное исследование системы
произведено с помощью макета.
Принятые для макета упрощения:
•Макет определяет координаты маячка только в
одном помещении
•Макет работает только с одним маячком
•Маячок макета излучает непрерывную
импульсную последовательность вместо кода

Структурная схема макета.
Приемник

Приемник

Приемник

Приемник

ВЧ -кабель
Stop 1

ВЦП 1

Stop 2

ВЦП 2

Stop 3 , 4

ВЦП 3

Маячок

ВЦП 4

Start
data

МК

Модуль ВЦП

USB

Расположение приемников в помещении.

Внешний вид устройств.

Маячок

Приемник

Модуль ВЦП

Схема эксперимента.
5,5 м

Точки проверки мостоположения радиометки

1

1м

1м
2,75 м

1,
6

м

2,
6

м

м

3м

1,55 м

0,17 м

2,7 м

3,
6

м

Местоположение
приемников

Заключение.
Потенциальная расчетная среднеквадратическая
ошибка определения местоположения маячка в одной
плоскости , составила 5 см.
Экспериментальная среднеквадратическая ошибка
определения местоположения маячка в одной
плоскости 6,9 см.
Проведенные эксперименты показали возможность
создания многопозиционной сверхширокополосной
системы оперативного контроля местоположения
персонала в помещении или здании.


Slide 8

Московский авиационный институт
Научно-исследовательский центр сверхширокополосных
технологий МАИ
Новиков А.В.

Экспериментальное
исследование многопозиционной
СШП системы для определения
координат персонала,
находящегося внутри помещения.
Научно-технический семинар
"Подповерхностная радиолокация и дистанционное обнаружение
людей с помощью радиолокационных средств"

Russian UWB Group
http://www.uwbgroup.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана
5 февраля 2009

Задачи системы
•Контроль местоположения персонала (до 200
человек) на предприятии или производстве с
повышенной степенью опасности.
•Мониторинг персонала в помещениях предприятия,
находящихся в зданиях и сооружениях.
•Темп обновления информации о местоположении
каждого сотрудника - пять секунд.
•Среднеквадратическая ошибка определения
местоположения, не более 0,3 м.

Построение системы

Основные проблемы и пути их решения
•Устранение влияния сигналов, переотраженных внутри
помещений, на кодовые сигналы системы.
Использование
сигналов
с
малой
длительностью
(сверхширокополосных сигналов)
•Высокая точность измерения интервалов времени.
Использование время-цифровых преобразователей с предельно
малой ошибкой измерения интервалов времени
•Высокая степень синхронизации между элементами системы.
Схемные и технологические решения, обеспечивающие
необходимую степень синхронизации
•Поддержание стабильного уровня принимаемого сигнала,
независимо от расположения приемников и маячка персонала.
Постоянный автоматический контроль и поддержание
относительного уровня порога в приемных устройствах.

Устранение влияния сигналов,
переотраженных внутри помещений, на
кодовые сигналы системы

Маячок

t

Приемник

Высокая точность измерения интервалов
времени.
TDC-GP1

TDC-GP2

2 (1)

2 (1)

125пс (объединение двух
каналов в один)
250пс (в каждом канале)

65пс (в канале)
65пс (в каждом канале)

87,5пс (0,7*LSB=0,7*125пс)

50пс

Измерительный диапазон:
Диапазон 1
Диапазон 2

3нс – 7,6мкс
60нс – 200мс

3,5нс – 1,8мкс
500нс – 4мс

Количество
регистрируемых событий
для 1-го измерительного
диапазона:

До 8 событий
(4 на канал)

До 8 событий
(4 на канал)

Возможность калибровки:

да

да

~40$

~14$

Количество каналов:
Разрешение по времени
(величина младшего
значащего разряда (LSB)):
работа с 1-м каналом
работа с 2-мя каналами
СКО измерений

Стоимость:

Поддержание стабильного уровня
принимаемого сигнала

Dt

Источник ошибки измерения
связанный с разным моментом
пересечения порога
импульсами с разной
амплитудой

Разносно – дальномерный
(гиперболический) метод
DR12  R1  R2  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x2 ) 2  (Y  y2 ) 2  (Z  z2 ) 2

DR13  R1  R3  ( X  x1 )2  (Y  y1 )2  (Z  z1 )2  ( X  x3 )2  (Y  y3 )2  (Z  z3 )2
DR14  R1  R4  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x4 ) 2  (Y  y4 ) 2  (Z  z4 ) 2
Где :

DRij

X ,Y , Z
xi , yi , zi

- разность хода до i-го и j-го приемника, которая определяется, как DRij
- координаты маячка в пространстве;
- координаты i-го приемника в том же базисе координат.

 D ij  c

Проведение эксперимента
Экспериментальное исследование системы
произведено с помощью макета.
Принятые для макета упрощения:
•Макет определяет координаты маячка только в
одном помещении
•Макет работает только с одним маячком
•Маячок макета излучает непрерывную
импульсную последовательность вместо кода

Структурная схема макета.
Приемник

Приемник

Приемник

Приемник

ВЧ -кабель
Stop 1

ВЦП 1

Stop 2

ВЦП 2

Stop 3 , 4

ВЦП 3

Маячок

ВЦП 4

Start
data

МК

Модуль ВЦП

USB

Расположение приемников в помещении.

Внешний вид устройств.

Маячок

Приемник

Модуль ВЦП

Схема эксперимента.
5,5 м

Точки проверки мостоположения радиометки

1

1м

1м
2,75 м

1,
6

м

2,
6

м

м

3м

1,55 м

0,17 м

2,7 м

3,
6

м

Местоположение
приемников

Заключение.
Потенциальная расчетная среднеквадратическая
ошибка определения местоположения маячка в одной
плоскости , составила 5 см.
Экспериментальная среднеквадратическая ошибка
определения местоположения маячка в одной
плоскости 6,9 см.
Проведенные эксперименты показали возможность
создания многопозиционной сверхширокополосной
системы оперативного контроля местоположения
персонала в помещении или здании.


Slide 9

Московский авиационный институт
Научно-исследовательский центр сверхширокополосных
технологий МАИ
Новиков А.В.

Экспериментальное
исследование многопозиционной
СШП системы для определения
координат персонала,
находящегося внутри помещения.
Научно-технический семинар
"Подповерхностная радиолокация и дистанционное обнаружение
людей с помощью радиолокационных средств"

Russian UWB Group
http://www.uwbgroup.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана
5 февраля 2009

Задачи системы
•Контроль местоположения персонала (до 200
человек) на предприятии или производстве с
повышенной степенью опасности.
•Мониторинг персонала в помещениях предприятия,
находящихся в зданиях и сооружениях.
•Темп обновления информации о местоположении
каждого сотрудника - пять секунд.
•Среднеквадратическая ошибка определения
местоположения, не более 0,3 м.

Построение системы

Основные проблемы и пути их решения
•Устранение влияния сигналов, переотраженных внутри
помещений, на кодовые сигналы системы.
Использование
сигналов
с
малой
длительностью
(сверхширокополосных сигналов)
•Высокая точность измерения интервалов времени.
Использование время-цифровых преобразователей с предельно
малой ошибкой измерения интервалов времени
•Высокая степень синхронизации между элементами системы.
Схемные и технологические решения, обеспечивающие
необходимую степень синхронизации
•Поддержание стабильного уровня принимаемого сигнала,
независимо от расположения приемников и маячка персонала.
Постоянный автоматический контроль и поддержание
относительного уровня порога в приемных устройствах.

Устранение влияния сигналов,
переотраженных внутри помещений, на
кодовые сигналы системы

Маячок

t

Приемник

Высокая точность измерения интервалов
времени.
TDC-GP1

TDC-GP2

2 (1)

2 (1)

125пс (объединение двух
каналов в один)
250пс (в каждом канале)

65пс (в канале)
65пс (в каждом канале)

87,5пс (0,7*LSB=0,7*125пс)

50пс

Измерительный диапазон:
Диапазон 1
Диапазон 2

3нс – 7,6мкс
60нс – 200мс

3,5нс – 1,8мкс
500нс – 4мс

Количество
регистрируемых событий
для 1-го измерительного
диапазона:

До 8 событий
(4 на канал)

До 8 событий
(4 на канал)

Возможность калибровки:

да

да

~40$

~14$

Количество каналов:
Разрешение по времени
(величина младшего
значащего разряда (LSB)):
работа с 1-м каналом
работа с 2-мя каналами
СКО измерений

Стоимость:

Поддержание стабильного уровня
принимаемого сигнала

Dt

Источник ошибки измерения
связанный с разным моментом
пересечения порога
импульсами с разной
амплитудой

Разносно – дальномерный
(гиперболический) метод
DR12  R1  R2  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x2 ) 2  (Y  y2 ) 2  (Z  z2 ) 2

DR13  R1  R3  ( X  x1 )2  (Y  y1 )2  (Z  z1 )2  ( X  x3 )2  (Y  y3 )2  (Z  z3 )2
DR14  R1  R4  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x4 ) 2  (Y  y4 ) 2  (Z  z4 ) 2
Где :

DRij

X ,Y , Z
xi , yi , zi

- разность хода до i-го и j-го приемника, которая определяется, как DRij
- координаты маячка в пространстве;
- координаты i-го приемника в том же базисе координат.

 D ij  c

Проведение эксперимента
Экспериментальное исследование системы
произведено с помощью макета.
Принятые для макета упрощения:
•Макет определяет координаты маячка только в
одном помещении
•Макет работает только с одним маячком
•Маячок макета излучает непрерывную
импульсную последовательность вместо кода

Структурная схема макета.
Приемник

Приемник

Приемник

Приемник

ВЧ -кабель
Stop 1

ВЦП 1

Stop 2

ВЦП 2

Stop 3 , 4

ВЦП 3

Маячок

ВЦП 4

Start
data

МК

Модуль ВЦП

USB

Расположение приемников в помещении.

Внешний вид устройств.

Маячок

Приемник

Модуль ВЦП

Схема эксперимента.
5,5 м

Точки проверки мостоположения радиометки

1

1м

1м
2,75 м

1,
6

м

2,
6

м

м

3м

1,55 м

0,17 м

2,7 м

3,
6

м

Местоположение
приемников

Заключение.
Потенциальная расчетная среднеквадратическая
ошибка определения местоположения маячка в одной
плоскости , составила 5 см.
Экспериментальная среднеквадратическая ошибка
определения местоположения маячка в одной
плоскости 6,9 см.
Проведенные эксперименты показали возможность
создания многопозиционной сверхширокополосной
системы оперативного контроля местоположения
персонала в помещении или здании.


Slide 10

Московский авиационный институт
Научно-исследовательский центр сверхширокополосных
технологий МАИ
Новиков А.В.

Экспериментальное
исследование многопозиционной
СШП системы для определения
координат персонала,
находящегося внутри помещения.
Научно-технический семинар
"Подповерхностная радиолокация и дистанционное обнаружение
людей с помощью радиолокационных средств"

Russian UWB Group
http://www.uwbgroup.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана
5 февраля 2009

Задачи системы
•Контроль местоположения персонала (до 200
человек) на предприятии или производстве с
повышенной степенью опасности.
•Мониторинг персонала в помещениях предприятия,
находящихся в зданиях и сооружениях.
•Темп обновления информации о местоположении
каждого сотрудника - пять секунд.
•Среднеквадратическая ошибка определения
местоположения, не более 0,3 м.

Построение системы

Основные проблемы и пути их решения
•Устранение влияния сигналов, переотраженных внутри
помещений, на кодовые сигналы системы.
Использование
сигналов
с
малой
длительностью
(сверхширокополосных сигналов)
•Высокая точность измерения интервалов времени.
Использование время-цифровых преобразователей с предельно
малой ошибкой измерения интервалов времени
•Высокая степень синхронизации между элементами системы.
Схемные и технологические решения, обеспечивающие
необходимую степень синхронизации
•Поддержание стабильного уровня принимаемого сигнала,
независимо от расположения приемников и маячка персонала.
Постоянный автоматический контроль и поддержание
относительного уровня порога в приемных устройствах.

Устранение влияния сигналов,
переотраженных внутри помещений, на
кодовые сигналы системы

Маячок

t

Приемник

Высокая точность измерения интервалов
времени.
TDC-GP1

TDC-GP2

2 (1)

2 (1)

125пс (объединение двух
каналов в один)
250пс (в каждом канале)

65пс (в канале)
65пс (в каждом канале)

87,5пс (0,7*LSB=0,7*125пс)

50пс

Измерительный диапазон:
Диапазон 1
Диапазон 2

3нс – 7,6мкс
60нс – 200мс

3,5нс – 1,8мкс
500нс – 4мс

Количество
регистрируемых событий
для 1-го измерительного
диапазона:

До 8 событий
(4 на канал)

До 8 событий
(4 на канал)

Возможность калибровки:

да

да

~40$

~14$

Количество каналов:
Разрешение по времени
(величина младшего
значащего разряда (LSB)):
работа с 1-м каналом
работа с 2-мя каналами
СКО измерений

Стоимость:

Поддержание стабильного уровня
принимаемого сигнала

Dt

Источник ошибки измерения
связанный с разным моментом
пересечения порога
импульсами с разной
амплитудой

Разносно – дальномерный
(гиперболический) метод
DR12  R1  R2  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x2 ) 2  (Y  y2 ) 2  (Z  z2 ) 2

DR13  R1  R3  ( X  x1 )2  (Y  y1 )2  (Z  z1 )2  ( X  x3 )2  (Y  y3 )2  (Z  z3 )2
DR14  R1  R4  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x4 ) 2  (Y  y4 ) 2  (Z  z4 ) 2
Где :

DRij

X ,Y , Z
xi , yi , zi

- разность хода до i-го и j-го приемника, которая определяется, как DRij
- координаты маячка в пространстве;
- координаты i-го приемника в том же базисе координат.

 D ij  c

Проведение эксперимента
Экспериментальное исследование системы
произведено с помощью макета.
Принятые для макета упрощения:
•Макет определяет координаты маячка только в
одном помещении
•Макет работает только с одним маячком
•Маячок макета излучает непрерывную
импульсную последовательность вместо кода

Структурная схема макета.
Приемник

Приемник

Приемник

Приемник

ВЧ -кабель
Stop 1

ВЦП 1

Stop 2

ВЦП 2

Stop 3 , 4

ВЦП 3

Маячок

ВЦП 4

Start
data

МК

Модуль ВЦП

USB

Расположение приемников в помещении.

Внешний вид устройств.

Маячок

Приемник

Модуль ВЦП

Схема эксперимента.
5,5 м

Точки проверки мостоположения радиометки

1

1м

1м
2,75 м

1,
6

м

2,
6

м

м

3м

1,55 м

0,17 м

2,7 м

3,
6

м

Местоположение
приемников

Заключение.
Потенциальная расчетная среднеквадратическая
ошибка определения местоположения маячка в одной
плоскости , составила 5 см.
Экспериментальная среднеквадратическая ошибка
определения местоположения маячка в одной
плоскости 6,9 см.
Проведенные эксперименты показали возможность
создания многопозиционной сверхширокополосной
системы оперативного контроля местоположения
персонала в помещении или здании.


Slide 11

Московский авиационный институт
Научно-исследовательский центр сверхширокополосных
технологий МАИ
Новиков А.В.

Экспериментальное
исследование многопозиционной
СШП системы для определения
координат персонала,
находящегося внутри помещения.
Научно-технический семинар
"Подповерхностная радиолокация и дистанционное обнаружение
людей с помощью радиолокационных средств"

Russian UWB Group
http://www.uwbgroup.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана
5 февраля 2009

Задачи системы
•Контроль местоположения персонала (до 200
человек) на предприятии или производстве с
повышенной степенью опасности.
•Мониторинг персонала в помещениях предприятия,
находящихся в зданиях и сооружениях.
•Темп обновления информации о местоположении
каждого сотрудника - пять секунд.
•Среднеквадратическая ошибка определения
местоположения, не более 0,3 м.

Построение системы

Основные проблемы и пути их решения
•Устранение влияния сигналов, переотраженных внутри
помещений, на кодовые сигналы системы.
Использование
сигналов
с
малой
длительностью
(сверхширокополосных сигналов)
•Высокая точность измерения интервалов времени.
Использование время-цифровых преобразователей с предельно
малой ошибкой измерения интервалов времени
•Высокая степень синхронизации между элементами системы.
Схемные и технологические решения, обеспечивающие
необходимую степень синхронизации
•Поддержание стабильного уровня принимаемого сигнала,
независимо от расположения приемников и маячка персонала.
Постоянный автоматический контроль и поддержание
относительного уровня порога в приемных устройствах.

Устранение влияния сигналов,
переотраженных внутри помещений, на
кодовые сигналы системы

Маячок

t

Приемник

Высокая точность измерения интервалов
времени.
TDC-GP1

TDC-GP2

2 (1)

2 (1)

125пс (объединение двух
каналов в один)
250пс (в каждом канале)

65пс (в канале)
65пс (в каждом канале)

87,5пс (0,7*LSB=0,7*125пс)

50пс

Измерительный диапазон:
Диапазон 1
Диапазон 2

3нс – 7,6мкс
60нс – 200мс

3,5нс – 1,8мкс
500нс – 4мс

Количество
регистрируемых событий
для 1-го измерительного
диапазона:

До 8 событий
(4 на канал)

До 8 событий
(4 на канал)

Возможность калибровки:

да

да

~40$

~14$

Количество каналов:
Разрешение по времени
(величина младшего
значащего разряда (LSB)):
работа с 1-м каналом
работа с 2-мя каналами
СКО измерений

Стоимость:

Поддержание стабильного уровня
принимаемого сигнала

Dt

Источник ошибки измерения
связанный с разным моментом
пересечения порога
импульсами с разной
амплитудой

Разносно – дальномерный
(гиперболический) метод
DR12  R1  R2  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x2 ) 2  (Y  y2 ) 2  (Z  z2 ) 2

DR13  R1  R3  ( X  x1 )2  (Y  y1 )2  (Z  z1 )2  ( X  x3 )2  (Y  y3 )2  (Z  z3 )2
DR14  R1  R4  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x4 ) 2  (Y  y4 ) 2  (Z  z4 ) 2
Где :

DRij

X ,Y , Z
xi , yi , zi

- разность хода до i-го и j-го приемника, которая определяется, как DRij
- координаты маячка в пространстве;
- координаты i-го приемника в том же базисе координат.

 D ij  c

Проведение эксперимента
Экспериментальное исследование системы
произведено с помощью макета.
Принятые для макета упрощения:
•Макет определяет координаты маячка только в
одном помещении
•Макет работает только с одним маячком
•Маячок макета излучает непрерывную
импульсную последовательность вместо кода

Структурная схема макета.
Приемник

Приемник

Приемник

Приемник

ВЧ -кабель
Stop 1

ВЦП 1

Stop 2

ВЦП 2

Stop 3 , 4

ВЦП 3

Маячок

ВЦП 4

Start
data

МК

Модуль ВЦП

USB

Расположение приемников в помещении.

Внешний вид устройств.

Маячок

Приемник

Модуль ВЦП

Схема эксперимента.
5,5 м

Точки проверки мостоположения радиометки

1

1м

1м
2,75 м

1,
6

м

2,
6

м

м

3м

1,55 м

0,17 м

2,7 м

3,
6

м

Местоположение
приемников

Заключение.
Потенциальная расчетная среднеквадратическая
ошибка определения местоположения маячка в одной
плоскости , составила 5 см.
Экспериментальная среднеквадратическая ошибка
определения местоположения маячка в одной
плоскости 6,9 см.
Проведенные эксперименты показали возможность
создания многопозиционной сверхширокополосной
системы оперативного контроля местоположения
персонала в помещении или здании.


Slide 12

Московский авиационный институт
Научно-исследовательский центр сверхширокополосных
технологий МАИ
Новиков А.В.

Экспериментальное
исследование многопозиционной
СШП системы для определения
координат персонала,
находящегося внутри помещения.
Научно-технический семинар
"Подповерхностная радиолокация и дистанционное обнаружение
людей с помощью радиолокационных средств"

Russian UWB Group
http://www.uwbgroup.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана
5 февраля 2009

Задачи системы
•Контроль местоположения персонала (до 200
человек) на предприятии или производстве с
повышенной степенью опасности.
•Мониторинг персонала в помещениях предприятия,
находящихся в зданиях и сооружениях.
•Темп обновления информации о местоположении
каждого сотрудника - пять секунд.
•Среднеквадратическая ошибка определения
местоположения, не более 0,3 м.

Построение системы

Основные проблемы и пути их решения
•Устранение влияния сигналов, переотраженных внутри
помещений, на кодовые сигналы системы.
Использование
сигналов
с
малой
длительностью
(сверхширокополосных сигналов)
•Высокая точность измерения интервалов времени.
Использование время-цифровых преобразователей с предельно
малой ошибкой измерения интервалов времени
•Высокая степень синхронизации между элементами системы.
Схемные и технологические решения, обеспечивающие
необходимую степень синхронизации
•Поддержание стабильного уровня принимаемого сигнала,
независимо от расположения приемников и маячка персонала.
Постоянный автоматический контроль и поддержание
относительного уровня порога в приемных устройствах.

Устранение влияния сигналов,
переотраженных внутри помещений, на
кодовые сигналы системы

Маячок

t

Приемник

Высокая точность измерения интервалов
времени.
TDC-GP1

TDC-GP2

2 (1)

2 (1)

125пс (объединение двух
каналов в один)
250пс (в каждом канале)

65пс (в канале)
65пс (в каждом канале)

87,5пс (0,7*LSB=0,7*125пс)

50пс

Измерительный диапазон:
Диапазон 1
Диапазон 2

3нс – 7,6мкс
60нс – 200мс

3,5нс – 1,8мкс
500нс – 4мс

Количество
регистрируемых событий
для 1-го измерительного
диапазона:

До 8 событий
(4 на канал)

До 8 событий
(4 на канал)

Возможность калибровки:

да

да

~40$

~14$

Количество каналов:
Разрешение по времени
(величина младшего
значащего разряда (LSB)):
работа с 1-м каналом
работа с 2-мя каналами
СКО измерений

Стоимость:

Поддержание стабильного уровня
принимаемого сигнала

Dt

Источник ошибки измерения
связанный с разным моментом
пересечения порога
импульсами с разной
амплитудой

Разносно – дальномерный
(гиперболический) метод
DR12  R1  R2  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x2 ) 2  (Y  y2 ) 2  (Z  z2 ) 2

DR13  R1  R3  ( X  x1 )2  (Y  y1 )2  (Z  z1 )2  ( X  x3 )2  (Y  y3 )2  (Z  z3 )2
DR14  R1  R4  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x4 ) 2  (Y  y4 ) 2  (Z  z4 ) 2
Где :

DRij

X ,Y , Z
xi , yi , zi

- разность хода до i-го и j-го приемника, которая определяется, как DRij
- координаты маячка в пространстве;
- координаты i-го приемника в том же базисе координат.

 D ij  c

Проведение эксперимента
Экспериментальное исследование системы
произведено с помощью макета.
Принятые для макета упрощения:
•Макет определяет координаты маячка только в
одном помещении
•Макет работает только с одним маячком
•Маячок макета излучает непрерывную
импульсную последовательность вместо кода

Структурная схема макета.
Приемник

Приемник

Приемник

Приемник

ВЧ -кабель
Stop 1

ВЦП 1

Stop 2

ВЦП 2

Stop 3 , 4

ВЦП 3

Маячок

ВЦП 4

Start
data

МК

Модуль ВЦП

USB

Расположение приемников в помещении.

Внешний вид устройств.

Маячок

Приемник

Модуль ВЦП

Схема эксперимента.
5,5 м

Точки проверки мостоположения радиометки

1

1м

1м
2,75 м

1,
6

м

2,
6

м

м

3м

1,55 м

0,17 м

2,7 м

3,
6

м

Местоположение
приемников

Заключение.
Потенциальная расчетная среднеквадратическая
ошибка определения местоположения маячка в одной
плоскости , составила 5 см.
Экспериментальная среднеквадратическая ошибка
определения местоположения маячка в одной
плоскости 6,9 см.
Проведенные эксперименты показали возможность
создания многопозиционной сверхширокополосной
системы оперативного контроля местоположения
персонала в помещении или здании.


Slide 13

Московский авиационный институт
Научно-исследовательский центр сверхширокополосных
технологий МАИ
Новиков А.В.

Экспериментальное
исследование многопозиционной
СШП системы для определения
координат персонала,
находящегося внутри помещения.
Научно-технический семинар
"Подповерхностная радиолокация и дистанционное обнаружение
людей с помощью радиолокационных средств"

Russian UWB Group
http://www.uwbgroup.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана
5 февраля 2009

Задачи системы
•Контроль местоположения персонала (до 200
человек) на предприятии или производстве с
повышенной степенью опасности.
•Мониторинг персонала в помещениях предприятия,
находящихся в зданиях и сооружениях.
•Темп обновления информации о местоположении
каждого сотрудника - пять секунд.
•Среднеквадратическая ошибка определения
местоположения, не более 0,3 м.

Построение системы

Основные проблемы и пути их решения
•Устранение влияния сигналов, переотраженных внутри
помещений, на кодовые сигналы системы.
Использование
сигналов
с
малой
длительностью
(сверхширокополосных сигналов)
•Высокая точность измерения интервалов времени.
Использование время-цифровых преобразователей с предельно
малой ошибкой измерения интервалов времени
•Высокая степень синхронизации между элементами системы.
Схемные и технологические решения, обеспечивающие
необходимую степень синхронизации
•Поддержание стабильного уровня принимаемого сигнала,
независимо от расположения приемников и маячка персонала.
Постоянный автоматический контроль и поддержание
относительного уровня порога в приемных устройствах.

Устранение влияния сигналов,
переотраженных внутри помещений, на
кодовые сигналы системы

Маячок

t

Приемник

Высокая точность измерения интервалов
времени.
TDC-GP1

TDC-GP2

2 (1)

2 (1)

125пс (объединение двух
каналов в один)
250пс (в каждом канале)

65пс (в канале)
65пс (в каждом канале)

87,5пс (0,7*LSB=0,7*125пс)

50пс

Измерительный диапазон:
Диапазон 1
Диапазон 2

3нс – 7,6мкс
60нс – 200мс

3,5нс – 1,8мкс
500нс – 4мс

Количество
регистрируемых событий
для 1-го измерительного
диапазона:

До 8 событий
(4 на канал)

До 8 событий
(4 на канал)

Возможность калибровки:

да

да

~40$

~14$

Количество каналов:
Разрешение по времени
(величина младшего
значащего разряда (LSB)):
работа с 1-м каналом
работа с 2-мя каналами
СКО измерений

Стоимость:

Поддержание стабильного уровня
принимаемого сигнала

Dt

Источник ошибки измерения
связанный с разным моментом
пересечения порога
импульсами с разной
амплитудой

Разносно – дальномерный
(гиперболический) метод
DR12  R1  R2  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x2 ) 2  (Y  y2 ) 2  (Z  z2 ) 2

DR13  R1  R3  ( X  x1 )2  (Y  y1 )2  (Z  z1 )2  ( X  x3 )2  (Y  y3 )2  (Z  z3 )2
DR14  R1  R4  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x4 ) 2  (Y  y4 ) 2  (Z  z4 ) 2
Где :

DRij

X ,Y , Z
xi , yi , zi

- разность хода до i-го и j-го приемника, которая определяется, как DRij
- координаты маячка в пространстве;
- координаты i-го приемника в том же базисе координат.

 D ij  c

Проведение эксперимента
Экспериментальное исследование системы
произведено с помощью макета.
Принятые для макета упрощения:
•Макет определяет координаты маячка только в
одном помещении
•Макет работает только с одним маячком
•Маячок макета излучает непрерывную
импульсную последовательность вместо кода

Структурная схема макета.
Приемник

Приемник

Приемник

Приемник

ВЧ -кабель
Stop 1

ВЦП 1

Stop 2

ВЦП 2

Stop 3 , 4

ВЦП 3

Маячок

ВЦП 4

Start
data

МК

Модуль ВЦП

USB

Расположение приемников в помещении.

Внешний вид устройств.

Маячок

Приемник

Модуль ВЦП

Схема эксперимента.
5,5 м

Точки проверки мостоположения радиометки

1

1м

1м
2,75 м

1,
6

м

2,
6

м

м

3м

1,55 м

0,17 м

2,7 м

3,
6

м

Местоположение
приемников

Заключение.
Потенциальная расчетная среднеквадратическая
ошибка определения местоположения маячка в одной
плоскости , составила 5 см.
Экспериментальная среднеквадратическая ошибка
определения местоположения маячка в одной
плоскости 6,9 см.
Проведенные эксперименты показали возможность
создания многопозиционной сверхширокополосной
системы оперативного контроля местоположения
персонала в помещении или здании.


Slide 14

Московский авиационный институт
Научно-исследовательский центр сверхширокополосных
технологий МАИ
Новиков А.В.

Экспериментальное
исследование многопозиционной
СШП системы для определения
координат персонала,
находящегося внутри помещения.
Научно-технический семинар
"Подповерхностная радиолокация и дистанционное обнаружение
людей с помощью радиолокационных средств"

Russian UWB Group
http://www.uwbgroup.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана
5 февраля 2009

Задачи системы
•Контроль местоположения персонала (до 200
человек) на предприятии или производстве с
повышенной степенью опасности.
•Мониторинг персонала в помещениях предприятия,
находящихся в зданиях и сооружениях.
•Темп обновления информации о местоположении
каждого сотрудника - пять секунд.
•Среднеквадратическая ошибка определения
местоположения, не более 0,3 м.

Построение системы

Основные проблемы и пути их решения
•Устранение влияния сигналов, переотраженных внутри
помещений, на кодовые сигналы системы.
Использование
сигналов
с
малой
длительностью
(сверхширокополосных сигналов)
•Высокая точность измерения интервалов времени.
Использование время-цифровых преобразователей с предельно
малой ошибкой измерения интервалов времени
•Высокая степень синхронизации между элементами системы.
Схемные и технологические решения, обеспечивающие
необходимую степень синхронизации
•Поддержание стабильного уровня принимаемого сигнала,
независимо от расположения приемников и маячка персонала.
Постоянный автоматический контроль и поддержание
относительного уровня порога в приемных устройствах.

Устранение влияния сигналов,
переотраженных внутри помещений, на
кодовые сигналы системы

Маячок

t

Приемник

Высокая точность измерения интервалов
времени.
TDC-GP1

TDC-GP2

2 (1)

2 (1)

125пс (объединение двух
каналов в один)
250пс (в каждом канале)

65пс (в канале)
65пс (в каждом канале)

87,5пс (0,7*LSB=0,7*125пс)

50пс

Измерительный диапазон:
Диапазон 1
Диапазон 2

3нс – 7,6мкс
60нс – 200мс

3,5нс – 1,8мкс
500нс – 4мс

Количество
регистрируемых событий
для 1-го измерительного
диапазона:

До 8 событий
(4 на канал)

До 8 событий
(4 на канал)

Возможность калибровки:

да

да

~40$

~14$

Количество каналов:
Разрешение по времени
(величина младшего
значащего разряда (LSB)):
работа с 1-м каналом
работа с 2-мя каналами
СКО измерений

Стоимость:

Поддержание стабильного уровня
принимаемого сигнала

Dt

Источник ошибки измерения
связанный с разным моментом
пересечения порога
импульсами с разной
амплитудой

Разносно – дальномерный
(гиперболический) метод
DR12  R1  R2  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x2 ) 2  (Y  y2 ) 2  (Z  z2 ) 2

DR13  R1  R3  ( X  x1 )2  (Y  y1 )2  (Z  z1 )2  ( X  x3 )2  (Y  y3 )2  (Z  z3 )2
DR14  R1  R4  ( X  x1 ) 2  (Y  y1 ) 2  (Z  z1 ) 2  ( X  x4 ) 2  (Y  y4 ) 2  (Z  z4 ) 2
Где :

DRij

X ,Y , Z
xi , yi , zi

- разность хода до i-го и j-го приемника, которая определяется, как DRij
- координаты маячка в пространстве;
- координаты i-го приемника в том же базисе координат.

 D ij  c

Проведение эксперимента
Экспериментальное исследование системы
произведено с помощью макета.
Принятые для макета упрощения:
•Макет определяет координаты маячка только в
одном помещении
•Макет работает только с одним маячком
•Маячок макета излучает непрерывную
импульсную последовательность вместо кода

Структурная схема макета.
Приемник

Приемник

Приемник

Приемник

ВЧ -кабель
Stop 1

ВЦП 1

Stop 2

ВЦП 2

Stop 3 , 4

ВЦП 3

Маячок

ВЦП 4

Start
data

МК

Модуль ВЦП

USB

Расположение приемников в помещении.

Внешний вид устройств.

Маячок

Приемник

Модуль ВЦП

Схема эксперимента.
5,5 м

Точки проверки мостоположения радиометки

1

1м

1м
2,75 м

1,
6

м

2,
6

м

м

3м

1,55 м

0,17 м

2,7 м

3,
6

м

Местоположение
приемников

Заключение.
Потенциальная расчетная среднеквадратическая
ошибка определения местоположения маячка в одной
плоскости , составила 5 см.
Экспериментальная среднеквадратическая ошибка
определения местоположения маячка в одной
плоскости 6,9 см.
Проведенные эксперименты показали возможность
создания многопозиционной сверхширокополосной
системы оперативного контроля местоположения
персонала в помещении или здании.