Диссертация (1090554), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Это обеспечивает непрерывность работы системы в случае отказа в работе сервера или недоступности канала связи. Изоляция процессов чтения и записи данных организуется на программном уровне за счѐт использования средств и объектов синхронизации;2) Сервер позиционирования хранит все свои данные во внутренней БД,внешний доступ к которой осуществляется только посредством модулявыгрузки результатов.
Процессы чтения и записи данных выполняютсявнутри изолированных транзакций.122Функциональная схема процесса выгрузки результатов программного комплекса представлена на рис. 4.5.Рис. 4.5. Функциональная схема процесса выгрузки результатовРазработанный программный комплекс соответствует всем основным требованиям, предъявляемым к современным прикладным программным средствам[119, 120], и позволяет в полной мере реализовать весь набор функций, необходимых для решения задачи локального позиционирования с высокой точностью.1234.2.
Апробация исследований4.2.1. Техническое заданиеОбъектом апробации был выбран защищѐнный промышленный объект ПАО«Газпром» Московского региона. План объекта представлен на рис. 4.6. Общаяплощадь объекта составляет 700 м2.Рис. 4.6. План объекта апробацииДо начала работ по внедрению системы локального позиционирования натерритории объекта апробации были расположения пять источников Wi-Fi сигнала, объединѐнных в единую сеть – две точки доступа Cisco E1200 и три точки доступа Huawei AP6010SN-GN.Целью построения системы позиционирования являлся контроль местоположения на объекте сотрудников и посетителей, оснащѐнных мобильнымиустройствами (смартфонами или планшетами) под управлением ОС Android, дляпредотвращения их несанкционированного доступа в контролируемые помещенияобъекта.124К системе локализации местоположения объектов были предъявлены требования, ограничивающие значения средней и максимальной ошибок позиционирования, а также допустимое число ошибок определения помещений в режиме онлайн.
Предельные значения каждого из указанных показателей приведены в таблице 4.3.Таблица 4.3Требования к системе позиционированияПоказательПредельное значениеСредняя ошибка, м2,5Максимальная ошибка, м4,5Количество ошибок определенияпомещений в режиме онлайн, %5Дополнительным функциональным требованием являлось предоставлениерезультатов работы системы в виде файлов-отчѐтов для выполнения работ по еѐинтеграции с существующей системой контроля и управления доступом (СКУД).1254.2.2.
Предпроектный анализЦель построения системы в совокупности с требованиями, предъявленнымик еѐ точности, позволяют отнести внедряемую систему к классу высокоточныхсистем локального позиционирования. В рамках предпроектного анализа этотфакт выражается в необходимом условии одновременной прямой радиовидимостине менее трѐх точек доступа на всей территории позиционирования.Проведѐнный анализ существующей Wi-Fi сети (рис. 4.7) выявил недостаточность существующих точек доступа для выполнения требований к Wi-Fi покрытию. На рис. 4.7 использованы следующие цветовые обозначения: зелѐный –одновременная радиовидимость более трѐх точек доступ, салатовым – видимостьровно трѐх точек доступа, жѐлтый – видимость двух точек, оранжевый – одной.Рис. 4.7.
Зоны Wi-Fi покрытия существующих источников сигналаНа основании проведѐнного анализа существующей Wi-Fi сети было предложено дополнить еѐ тремя новыми точками TP-LINK TL-MR3040. Выбор точек126был обусловлен их невысокой стоимостью и наличию возможности автономнойработы.Итоговые зоны Wi-Fi покрытия с учѐтом проведѐнной модернизации сетиизображены на рис. 4.8 (цветовые обозначения на рисунке совпадают обозначениями, принятыми на рис. 4.7).Рис. 4.8. Зоны Wi-Fi покрытия после модернизациисуществующей сетиПолученная в результате модернизации беспроводная Wi-Fi сеть соответствует требованиям к Wi-Fi покрытию и, следовательно, может быть использована для построения системы локального позиционирования с требуемыми значениями показателей точности.1274.2.3. Экспериментальная настройка системы позиционированияНеобходимость построения системы локального позиционирования, обладающей высокой точностью (от 1 до 5 метров) определяет максимально допустимые значения интервалов расстановки опорных точек измерений, а также устанавливает минимально достаточное число таких точек в одном помещении:1) Значения интервалов расстановки опорных точек внутри и по периметруне должны превышать 4 метра;2) В одном помещении должно располагаться не мене 5 точек измерений.Расстановка опорных точек измерений в соответствии с указанными вышетребованиями приведена на рис.
4.9. Помимо основных точек, использованныхпри формировании обучающей выборки, на рисунке изображены дополнительныеконтрольные позиции, включѐнные в состав тестовой выборки.Рис. 4.9. Расположение опорных точек измерений128Тестовая выборка формировалась следующим образом:1) Через сутки после измерений значений обучающей выборки были произведены замеры RSS в тех же опорных позициях;2) Через двое суток после формирования обучающей выборки тестовая выборка была расширена данными измерений, произведѐнных в дополнительных точках;3) Через трое суток с начала обучения были повторно произведены измерения в основных и дополнительных точках.Итоговые объѐмы выборок: обучающая выборка – 320 измерений, тестоваявыборка – 1128 измерений.Результаты настройки системы приведены в таблицах 4.4 и 4.5, где указаныоценки значений средней и максимальной ошибок наиболее эффективных методов Wi-Fi позиционирования, определѐнных во 2 главе.
Для каждого из методовприведены результаты, полученные при оптимальных с точки зрения итоговойточности параметрах их настройки.В таблице 4.4 приведены результаты одиночного использования методов, ав таблице 4.5 – их совместного использования при различных значениях весовыхкоэффициентов, а именно при равных весах и весах, обеспечивающих преимущество одного из методов (при этом методу, которому отдавалось преимущество,назначался вес 0.5, а остальным методам назначался вес 0.25). Лучшие результатыбыли получены при совокупном использовании модифицированного метода kближайших соседей с наивным байесовским классификатором при преимуществемеры обобщѐнной фазовой корреляции.Важно отметить, что даже лучшие точностные показатели в полной мере неудовлетворяют требованиям технического задания, а именно превосходят предельно допустимое значение максимальной ошибки.
Анализ зон ошибок, изображѐнных на рис. 4.10, выявил необходимость во внедрении дополнительныхсредств коррекции в двух проблемных зонах. Для этого в них были размещеныBLE «маяки» iBeacon iB004N. Итоговые зоны ошибок после дополнения системыBLE устройствами изображены на рис.
4.11129Таблица 4.4Точность при одиночном использовании методов позиционированияМетод позиционированияМодифицированный метод k-ближайших соседей,расстояние городских кварталовНаивный байесовский классификаторМодифицированный метод k-ближайших соседей,мера обобщѐнной фазовой корреляцииСредняяМинимальнаяМаксимальнаяошибка, мошибка, мошибка, м2,430,295,335,042,570,344,914,572,370,315,154,84Разброс, мТаблица 4.5Точность при совместном использовании методов позиционированияВариант комбинации весовых коэффициентовРавные веса каждого из методов позиционированияПреимущество модифицированного метода k-ближайшихсоседей, расстояние городских кварталовПреимущество наивного байесовского классификатораПреимущество модифицированного метода k-ближайшихсоседей, мера обобщѐнной фазовой корреляцииСредняяМинимальнаяМаксимальнаяошибка, мошибка, мошибка, м2,470,325,134,812,370,314,874,562,530,334,784,452,320,304,654,35Разброс, м130Рис.
4.10. Зоны ошибок системы позиционированияРис. 4.11. Зоны ошибок после дополнения системы устройствами BLE131На рис. 4.10 и 4.11 приняты следующие цветовые обозначения: зелѐный –ошибка менее 1,5 м, салатовый – ошибка от 1,5 до 2,5 м, жѐлтый – ошибка от 2,5до 3,5 м, оранжевый – ошибка от 3,5 до 4,5 м, красный – ошибка более 4,5 м.Внедрение устройств BLE позволило привести значения ошибок в соответствие с требованиями технического задания. Итоговые значения показателей точности системы по данным обучающей и тестовой выборок приведены в таблице4.6.Таблица 4.6Показатели точности системы по даннымобучающей и тесовой выборокРасчѐтноеПредельноезначениезначениеСредняя ошибка, м2,052,5Максимальная ошибка, м3,474,5н/д5ПоказательКоличество ошибок определенияпомещений в режиме онлайн, %Оценка числа ошибок определения помещений в режиме онлайн производилась по результатам динамического тестирования системы, детальное описаниекоторого приведено в следующем разделе.1324.2.4.
Динамическое тестирование системы позиционированияДинамическое тестирование системы заключалось в оценке значений точностных показателей (средней и максимальной ошибок, а также количества ошибок определения помещений) в процессе локализации положения объектов в режиме онлайн.В процессе тестирования системы один из позиционируемых объектов перемещался по заданному маршруту с постоянной скоростью порядка 1 м/с с остановками в контрольных позициях в течение 20 секунд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
