ELECTRONIC TROLLEY FENCE HOVEDPROSJEKT

Transkript

1 ELECTRONIC TROLLEY FENCE HOVEDPROSJEKT 1. Innledning I denne rapporten defineres hvordan oppgaven skal løses uten å gå inn på detaljerte tekniske spesifikasjoner. Det skal drøftes hvordan helheten av problemet skal løses. I neste rapport gåes det mer i detalj på hvilke komponenter vi kommer til å bruke og egenskapene disse skal ha. En kort innføring i prosjektgruppens oppbygning og de enkelte medlemmenes ansvarsområder er definert under. 2. Struktur på gruppen Oppgavene sekretær og møteleder vil rullere mellom alle medlemmene i gruppen, slik at alle vil få en viktig erfaring med dette. I og med at gruppen har en 2 ukers syklus med offisielle rapporter gjennom skolen, velger vi å også ha en 2 ukers rullering på oppgavene. Det vil også bli levert en ukentlig rapport til Atmel. Uke 2 Uke 4 Uke 6 Uke 8 Gjentar seg syklisk Thomas Lars Magnus Ronny Lars Magnus Ronny Thomas Figur 1.

2 Sekretæren har ansvar for å skrive møtereferat og møteinnkalling. Møteleder har som hovedoppgave å lede møtene, men også det overordnede ansvaret for at tidsfrister og de oppgaver som er avtalt blir gjort til rett tid. Sekretær og møteleder skriver den ukentlige rapporten i fellesskap, og har hovedansvaret med at timelistene blir lagt ved ukesrapporten. Ansvaret for hjemmesiden til prosjektet/gruppen er tildelt Ronny, her inngår kontinuerlig oppdatering og utlegg av filer. Magnus er med på å lage hjemmesiden, hvor det er brukt en tidligere hjemmeside for å spare tid. Der det vil ble lagt ut ukesrapporter, møtereferat og andre administrative dokumenter. Hovedansvaret for hovedprosjektrapporten er tildelt Thomas, her inngår kontinuerlig oppdatering av rapporten, samt backup.

3 3. Tolkning-/definisjon av oppgaven 3.1 Minstekrav Oppgaven går ut på å lage et system som sikrer bagasjetrallene på Oslo Sentralbanestasjon. Dette skal gjøres ved at trallene låses automatisk hvis de befinner seg utenfor et definert område. Spesifikasjonen på trallene er at de skal kunne brukes sammenhengende i en lengre periode uten behov for service. Med service menes for eksempel å bytte batterier som driver den elektroniske kretsen. Det må derfor taes i bruk elektronikk som bruker lite strøm og som er billig for at dette systemet skal lønne seg å innstallere. Det vil være hensiktsmessig å bruke Zigbee protokollen for å kommunisere med bagasjetrallene. Zigbee benytter det åpne 2.4GHz båndet. Dette systemet har et lavt strømforbruk som er viktig i denne oppgaven. Det må også være en mikrokontroller som styrer den mobile transceiveren. Det skal være en mikrokontroller i hver tralle, så det stilles kravom strømeffektivitet. Det taes som utgangspunkt å definere om en transiver (bagasjevogn) er innenfor eller utenfor et åpent og støyfritt avgrenset rektangel, altså et ideelt område. 3.2 Utvidelse av oppgave Det vurderes slik at dersom denne virkemåten av systemet fungerer som nevnt, vil systemet også kunne videreutvikles. Her er det et spørmål om tid. Visjonen vår er å kunne lokalisere en transciver i et virkelig landskap med yttre forstyrrelser og påvirkninger. Målet her vil være å kunne lokalisere en transiver i et område med en nøyaktighet på under 10 meter. Kravet er da at tranciverener innenfor det område som er dekket av sensorer. Noe behov for å ha et mer nøyaktig system anses som unnødvendig. Men det vil legges vekt på økt nøyaktigheten utover i prosjektet. Det vil også her defineres et lovlig og et uloving område.

4 3.3 Received Signal Strength Indication (RSSI) I oppgaven velges det å bruke signalstyrke (RSSI) og ikke tidsforsinkelse for lokasjon av transiverene. Valgt metode begrunnes med at det vil være svært vanskelig å få bestemt tidsforsinkelsen i et system som har så små avstander som inne i et lokale. For realisere et system basert på tidsforsinkelse ville det krevde at alle de mobile enhetene (transceiverene) hadde samme klokkesyklus og en kraftigere prosessor. Dette vil gjøre transiveren til en dyrere og større modul, med et høyere strømforbruk. Økonomisk vil RSSI være den riktige løsningen. 3.4 RSSI og posisjonering Teoretisk må man ha minst tre sensorer for å kunne lokalisere et konkret punkt med signalstyrke (RSSI). Dette kommer av at sensorene er rundtstrålende, da vil man ha like stor signaleffekt rundt sensoren uannsett hvor man befinner seg i forhold til sensoren, så lenge strålingsradiusen til sensoren er jevn og uten påvirkning. Med en sensor finner man kun ut hvor transiveren befinner seg i en gitt avstand fra sensoren, men ikke i hvilken retning. Ved to sensorer vil man redusere antall lokasjonspunkt som transiveren kan befinne seg på til to, ved at man vil få to skjæringspunkt der de to ulike signalstyrkene møtes, se figur 2 (under). Ett av to skjæringspunkt Ett av to skjæringspunkt

5 Figur 2. Ved tre sensorer vil man få et unikt punkt, og man kan lokalisere hvor transceiveren befinner seg. Se figur 3 (under). Ett unikt skjæringspunkt Figur 3. Et av problemene som nok vil oppstå vil være at signalstyrken vil variere, dette selv om radiusen til sensoren er konstant. Ytre påvirkninger vil påvirke signalstyrken. Eksempeler på forandringer i miljøet, er personer og kjøretøy som kan vil endre forholdet mellom sensor og transceiver. Problemet kan løses ved at flere enn tre sensorer blir brukt til lokasjon av transceiveren. Jo flere sensorer som har kontakt med transceiveren, desto mer nøyaktig kan systemet utvikles. Da vil systemet også bli mer robust, da vi feks kan utvikle algoritmer som kan dektektere feilmålinger og ta hensyn til disse. Et eksempel er at transceiveren har kontakt med fire sensorer, men at den ene sensoren blir forstyrret av at det er satt opp ett stillas mellom sensor og transiver. Signalstyrken som sensoren registrerer fra transiveren vil kanskje være det halve av ideell/teoretisk signalstyrke. Dette vil gi feil posisjon. Det kan da ved hjelp av mattematikk og forhådsdefinerte data løses ut en eller flere feil. Systemet kan det da korrigere feilen slik at man får en riktigere posisjon.

6 3.5 Matematisk kalkulering av posisjon Systemet vårt vil bruke matematiske algoritmer/regneoperasjoner for å beregne om tranciveren er innenfor eller utenfor et definert område. Dette må programmeres inn uansett layout eller virkemåte på systemet. Hvis det feks brukes fire sensorer, så kalkuleres posisjonen vha signalstyrken på alle fire. Denne posisjonen samenliknes opp mot tre nye ligningssett, som beregnes av signalstyreken til tre av senorene. Dette er kun en av mange mulige løsninger på problemet. Tanken bak dette blir å øke nøyaktigheten på måleresultatene som blir viktig når vi introduserer støy, hindringer og refleksjoner. Mye av denne oppgaven kommer til å bestå av å finne løsninger på dette.