Tänapäevase ühiskonna sujuva toimimise oluliseks osaks on kujunenud erinevad asukohapõhised teenused — olgu siis selleks erinevate transpordivahendite, postipakkide või inimeste endi igapäevane positsioneerimine. Ajakohase asukohateabe omandamine lihtsustab ning kiirendab meie argielu mitmest apektist. Kasutades tehnilisi vahendeid asukoha andmete omandamisel meenuvad inimestele tahes-tahtmata ülemaailmsed satelliitnavigatsioonid (Global Navigation Satellite System, GNSS), millest ehk tuntuim on Ameerikas sõjaväe poolt kasutusele võetud ning tänapäeval ka tsiviilmaailmas laialt levinud GPS (Global Positioning System).

Tulenevalt sellest, et GNSS’id võimaldavad asukohta määrata tänu raadiosageduslike elektromangetlainete kiirgamisel orbiidil asuvatelt satelliitidelt on nende esmane kasutuspiirkond välisalad, sest siseruumides kaotavad sellised süsteemid oma täpsuse või ei toimi enam sootuks üldse. Samal ajal on näiteks nii tööstuses kui ka laomajanduses, kus tegevus toimub peamiselt siseruumides, vaja sellegipoolest määrata täpselt asjade, seadmete või isikute asukohta, optimeerimaks oma tööprotsesse.

Selle tõttu on viimastel aastatel populaarsust kogunud erinevatel tehnoloogiatel põhinevad sisepositsioneerimise-süsteemid. Sisepositsioneerimise vallas on üheks perspektiivikamas tehnoloogiaks raadiolainetel põhinev ülilairiba-tehnoloogia (Ultra-Wideband, UWB). UWB tugevus avaldub nelja tahuna: 1. raadiolained suudavad levida läbi suure osa materjalidest mida siseruumides leidub; 2. UWB kasutab väga madala saatevõimsusega signaale mille tõttu see ei sega teisi olemasolevad raadioside süsteeme; 3. kuna UWB signaal on laiaribaline, väheneb mitmekiirelevi mõju – levikeskkonnas peegeldunud signaale on võimalik üksteisest eristada; 4. tänu suurele ajalisele eristusvõimele saab UWB signaale kasutada kauguste (või nende erinevuste) täpseks mõõtmiseks.

UWB positsioneerimist sooritatakse peamiselt kahel viisil: mõõtes signaali saabumisaegade erinevusi (Time Difference of Arrival, TDoA) või signaali absoluutset leviaega (Time of Flight, ToF). Mõlemal meetodil on omad positiivsed ja negatiivsed küljed. Esimesel juhul on raadioeetri ajaline kasutus viidud miinimumini, misjuures vajavad infrastruktuuri seadmed väga täpset omavahelist sünkroniseerimist ning mille saavutamine reaalsetes oludes on keerukas. Teisel juhul on täpse sünkroniseerimise vajaduse vältimiseks kasutatud mitme paketi edastust ning mille tõttu on omakorda suurenenud raadioeetri kasutus.

Doktoritöö „Aktiiv-passiivne kauguste mõõtmise protokoll positsioneerimissüsteemidele“ käigus on välja pakutud ning edasi arendatud üldistatud aktiiv-passiivne kauguste mõõtmise protokoll (Active-Passive Two-Way Ranging, AP-TWR), mis oma olemuselt vähendab kahe eelnevalt kirjeldatud ajalise meetodi kitsaskohti. Selle tulemusel saab vältida sünkroniseerimise vajadust, vähendada raadioeetri kasutust ning suurendada kauguste mõõtmise täpsust. Kokkuvõttes väljendub see veakindlama, raadioeetri- ja energiasäästlikuma ning täpsema sisepositsioneerimise süsteemina.

Kuigi välja pakutud AP-TWR protokoll on antud doktoritöö raames testitud UWB tehnoloogiaga, ei pea selle kasutus piirnema ainuüksi UWB’ga – AP-TWR’i on võimalik rakendada ka muudes tehnoloogiates. Töö praktilise väljundina on AP-TWR protokoll kasutusele võetud Eestis OÜ Eliko Tehnoloogia Arenduskeskuse poolt arendatava Eliko UWB RTLS sisepositsioneerimise süsteemis.

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Juhendajad:      

• Professor Dr Muhammad Mahtab Alam
• Professor Dr Yannick Le Moullec
• Dr Sander Ulp

Oponendid:      

• Professor  Dr Elena Simona Lohan (Tampere Ülikool)
• Dr Ahmed Zoha (Glasgow Ülikool)

Jälgi avalikku kaitsmist MS Teamsis

Meeting ID: 321 929 217 974
Passcode: CeRW7E