Spolehlivé sítě průmyslového Ethernetu s velkou dostupností. Inteligentní modul I/O řady X20 zvyšuje dostupnost strojů. Rozšíření zorného pole snímače čárového kódu DataMan. Nové řádkové kamery Basler Racer. Programovatelné relé pro všechny bezpečnostní funkce ... skokové automaty ATS-C od společnosti Eaton. Podnikání. Společnost ZAT dokončila modernizaci další elektrárny na Kubě ...
Poznámky redaktora
Stavové diagramy algoritmu lokalizace pro referenční
uzel (vlevo) a pro pohyblivý uzel (vpravo)
start
inicializace
čekání na příkaz
posílání pozice
start
inicializace
čekání na příkaz
sběr dat
výpočet pozice
posílání pozice
d
.
5.15. Princip lokalizace
Algoritmus lokalizace, který autoři v projek-
tu ověřili, založen na principu distribuované-
ho vyhodnocování indikátoru síly přijatého sig-
nálu (RSSI Received Signal Strength Indica-
tion).
Při použití v praxi detekovaná síla sig-
nálu ovlivněna mnoha dalšími faktory.4 stanovuje tři růz-
né režimy zabezpečení:
– nezabezpečený přístup,
– zabezpečený přístup,
– přístup na základě práv. 3):
– Pohyblivý uzel nejprve nalezne všechny
referenční uzly v přímém rádiovém dosa-
hu (tj. Tyto obvody jsou
pro účely lokalizace obzvlášť výhodné, a to
zejména díky přítomnosti hardwarové pe-
riferie pro automatizaci výpočtu polohy
z hodnot RSSI souřadnic referenčních
uzlů přímo na čipu.
V základním režimu zabezpečení použit
standard AES, který pracuje 128bitovým
klíčem, a to na úrovni linkové vrstvy komuni-
kačního protokolu.
Po zprůměrování dosažených
hodnot přes všechny polohy vy-
chází celková chyba lokaliza-
ce 0,3 m. Z odpovída-
jících naměřených hodnot sou-
řadnic a Y byla následně vy-
jádřena chyba lokalizace jako
absolutní hodnota rozdílu sku-
tečné a změřené polohy (tab. Princip lokalizace z RSSI
x
y
pohyblivý uzel
referenční uzel
Obr.
4. kryptografický kontrolní součet
(MIC). Celý proces může probíhat automaticky
s danou periodou nebo jen na vyžádání ko-
ordinátoru sítě. Otevřené pro-
stranství mělo představovat
ideální prostředí bez jakých-
koliv překážek mezi rádiový-
mi moduly, aby neubýval sig-
nál.
Vlastní lokalizační algoritmus možné
rozdělit do tří základních fází (obr. 1).
Přijímaný výkon PRX (W) ve volném
prostředí funkcí vysílaného výkonu PTX,
zisku vysílací a přijímací antény GTX, GRX
a vzdálenosti mezi vysílačem a přijímačem:***rovnice 1***
2
4
dπ
TXRXTXRX
GGPP (1)
kde vlnová délka. Dalším způsobem zabez-
pečení tzv. musí být za-
jištěna ideálně již ve výrobě fyzicky při in-
stalaci, protože v samotné síti pro tento účel
neexistuje bezpečný rádiový kanál. Hodnoty RSSI klesají, když pohyblivý
uzel dongle umístěný na sledovaném objektu –
vzdaluje od referenčního uzlu sítě, a naopak ros-
tou, když pohyblivý uzel přibližuje (obr. Poté rozešle sadu
lokalizačních zpráv (broadcast) a referenč-
ní uzly v přímém dosahu zaznamenávají
a průměrují u těchto zpráv hodnoty RSSI
pro daný pohyblivý uzel. Síťová vrstva obsahuje zabezpečení od-
chozích rámců, dekódování a ověřování pra-
vosti příchozích rámců modifikovaným AES.
Přesnost a dosah byly testo-
vány na dvou místech na ote-
vřeném prostranství a v uzavře-
ném prostoru. Princip spočívá v kontrole rovností
hodnot součtů odeslaných a přijatých rám-
ců. bez retranslace). Po rozmístění referenčních
uzlů bylo zvoleno deset poloh
pohyblivého uzlu. Vztah (2) pro účely
lokalizace s CC2431 modelován zjednodu-
šeným vztahem o dvou parametrech A,
který abstrahuje od vlastnos-
tí antén, vysílaného výkonu
a vlnové délky a je do jisté
míry použitelný i mimo vol-
né prostředí:
R –(10 log A) (3)
Parametry přísluše-
jí každému pohyblivému uzlu
a je nutné určit experimen-
tálně.17AUTOMA 12/2012
téma
Tab.
Vzhledem hardwarově
omezenému rozlišení lokali-
zace 0,25 m lze tento výsle-
dek považovat za velmi dobrý,
zvlášť vezme-li v úvahu, že
bylo použito méně než dopo-
ručovaných šest referenčních
Obr. Ověření funkčnosti lokalizace
Pro realizaci lokalizace podle uvedené-
ho principu byly vyvinuty moduly na bázi
mikroprocesorů CC2431. Naměřené polohy pohyblivého uzlu a jejich porovnání skutečností
Skutečná poloha (m) Naměřená poloha (m) Rozdíl (m)
X ΔY
15,0 8,0 15,50 7,00 0,50 1,00
17,0 8,0 17,00 7,50 0,00 0,50
20,0 3,5 20,50 3,50 0,50 0,00
10,0 10,0 10,50 10,25 0,50 0,25
15,0 10,0 15,25 10,00 0,25 0,00
23,0 11,0 23,25 11,00 0,25 0,00
24,0 12,0 24,00 11,75 0,00 0,25
10,0 15,0 9,75 15,25 0,25 0,25
14,0 16,0 14,00 16,25 0,00 0,25
20,0 18,0 19,75 18,00 0,25 0,00
9,0 22,0 9,25 21,50 0,25 0,50
Standard IEEE 802.
– Oslovené referenční uzly odešlou poža-
dované informace a pohyblivý uzel na zá-
kladě těchto dat určí metodou nejmenších
čtverců svou polohu a informaci o ní ode-
šle koordinátoru sítě. Jde
zejména o nehomogenitu prostředí, vliv ani-
zotropie vyzařovacího diagramu antén, mno-
hocestného šíření způsobeného odrazy od ko-
vových objektů, difrakcí apod.
– Pohyblivý uzel pomocí zpráv unicast
vyžádá od jednotlivých referenčních uzlů
údaje o průměrné hodnotě RSSI a jejich
souřadnicích a Y. RSSI potom vyjá-
dřením přijímaného výkonu v logaritmické
podobě (dBm):
R log PRX (2)
RSSI pro obvykle uvažované vzdálenosti
a výkony nabývá hodnot –40 –90 dBm.
Šifrování AES patří mezi kvalitní symetric-
ké šifry, avšak ve srovnání s asymetrickými
systémy vyznačuje problémem bezpečné
distribuce šifrovacích klíčů.
Tím, vlastní výpočet polohy probíhá
v jednotlivých pohyblivých uzlech, a nikoliv
centrálně v koordinátoru, výpočetní i pře-
nosová zátěž v síti distribuována rovnoměr-
ně. 4)
