Технологии локального позиционирования и идентификации
в режиме реального времени
Введение
Использование систем локального позиционирования людей и материальных
объектов – одно из актуальных направлений совершенствования технологических и
бизнес процессов в самых разных отраслях деятельности. От мониторинга
передвижения пациентов, персонала и оборудования в больницах – до контроля
местонахождения рабочих, сборочных единиц и инструмента на конвейере. От
обнаружения пострадавших при пожаре – до наблюдения за поведением животных
на свободном выпасе с целью выявления заболевших.
Разнообразие областей применения и относительная новизна направления
породили разнообразие технологий локального позиционирования.
В качестве основных технологий, позволяющих идентифицировать и
определить местоположение объекта в режиме реального времени в локальной
области пространства, возможно выделить RTLS (Real-time Locating Systems,
система позиционирования в режиме реального времени), IPS (Indoor Positioning
System), RFID (Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация).
RFID – системы автоматической идентификации объектов, в которых
посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в
так называемых транспондерах, или RFID-метках [1].
RTLS — автоматизированная система, обеспечивающая идентификацию,
определение координат, отображение на плане местонахождения контролируемых
объектов в пределах территории, охваченной необходимой инфраструктурой. RTLS
накапливает,
обрабатывает
и
хранит
информацию
о
местонахождении
и
перемещениях людей, предметов, мобильных механизмов и транспортных средств с
целью мониторинга технологических и бизнес-процессов, сигнализации об
отклонениях от регламентов, а также с целью ретроспективного анализа тех или
иных процессов и ситуаций [2].
RTLS являются технологиями RFID второго поколения.
IPS – системы локального позиционирования в режиме реального времени
построенные на базе мобильных устройств (смартфонов). Для использования IPS
системы необходимо, чтобы клиент обладал мобильным телефоном для навигации и
получения услуг, связанных с определением местонахождения в режиме реального
времени [3].
Основными трендами, которые выделяются в процессе анализа отрасли,
являются:

Улучшение
позиционирования
в
потребительских
реальном
режиме
характеристик
времени
систем
в рамках
локального
существующих
технологий.

Популяризация
и
расширение
спектра
услуг
предоставляемых
системами локального позиционирования в режиме реального времени.

Решение проблемы
электромагнитной совместимости c другими
радиоэлектронными средствами, функционирующими в подобном частотном
диапазоне.

Создание систем локального позиционирования на базе принципиально
новых технологий.

Поиск
путей
увеличения
экономической
эффективности
бизнес
проектов, зависящих от позиционирования продукции в пространстве и времени.
Локальные системы позиционирования
в режиме реального времени
возможно классифицировать по типу используемой технологии [4]:
- позиционирование в сотовых сетях;
- Wi-Fi позиционирование;
- не радиоволновые методы позиционирования;
- системы позиционирования с использованием пассивных радиочастотных
идентификаторов (RFID);
- системы позиционирования с использованием активных RFID;
- позиционирование по технологии «ближнего поля»;
- Ultra Wideband (UWB) позиционирование;
- система позиционирования с использованием CSS и SDS-TWR;
- система позиционирования с применением ZigBee сети и MEMS
акселерометров.
По мере совершенствования технологий локального позиционирования,
расширения возможностей и снижения цен расширялась и область применения.
Вот только несколько современных примеров использования [5]:
•
Разведка и поиск пострадавших в зоне чрезвычайных ситуаций;
•
Повышение эффективности технологических и бизнес процессов:
- получение наглядной картины движения участвующих в процессе людей и
материальных
объектов
для
оптимизации
проведения
реинжиниринга
или
регламентации сложных взаимосвязанных процессов;
- выявление ключевых объектов, по поведению которых в дальнейшем
возможно судить о ходе технологического процесса и получать своевременные
сигналы в случае отклонений;
- контроль соблюдения графиков поставки сложных изделий и комплексов (в
т.ч. контроль движения комплектующих узлов по цехам и участкам предприятия);
- оперативное оповещение о наличии отклонений от графика и отображение
местоположения критичных для технологического процесса объектов;
- инструментальный контроль движения объекта по технологической цепочке
позволяющий
детально
фиксировать
ход
процесса
(вплоть
до
номеров
комплектующих и исполнителей каждой операции).
•
Снижение
рисков
и
минимизация
последствий
чрезвычайных
происшествий:
- позиционирование во времени и пространстве обслуживающего персонала,
транспортных средств, а также потенциально опасных предметов;
- оперативное установление местонахождения людей в масштабах зоны
поражения, отслеживание их дальнейшего перемещения после возникновения
чрезвычайного происшествия;
- контроль выполнения мероприятий по эвакуации персонала из зоны
поражения;
- возможность анализа заархивированной информации при расследовании
причин возникновения чрезвычайного происшествия и анализе действий персонала
в процессе его ликвидации.
•
Защита охраняемых зон и объектов:
- обеспечение мгновенного оповещения о факте проникновения персонала или
гостей в запрещенные для них зоны с идентификацией личности нарушителя;
-
возможность
комплексного
использования
систем
локального
позиционирования и видеонаблюдения с целью опознавания объекта, попавшего в
сектор обзора видеокамеры, за счет его идентификации и позиционирования по
метке системой;
- автоматизация идентификации объектов с целью уменьшения нагрузки на
персонал, снижения вероятностей ошибок идентификации и пропуска нарушителя,
ложной тревоги, а также проникновения на объект вместе с захваченным
сотрудником.
•
Контроль перемещения ценных, опасных объектов, а также объектов (в
т.ч. носителей информации) связанных с коммерческой или государственной
тайной:
-
оперативное
и
гибкое
формирование
зон,
маршрутов
и
правил,
регламентирующих поведение объектов, а также введение и прекращение действия
сформированных регламентов;
- обеспечение оперативной (например, при передаче смены) инвентаризации
помеченных объектов, а также мгновенный поиск нужного объекта.
•
Предоставление информации для проведения объективного анализа
ситуаций и процессов (в т.ч. анализа посещаемости того или иного объекта,
маршрутов движения и т.д.).
Возможность решения приведенных задач позволяет успешно использовать
системы локального позиционирования в таких важных областях как:
- транспортная телематика;
- повышение эффективности работы медицинских учреждений;
- логистика и управление производством;
- системы автоматизации жилых помещений;
- решение общих проблем повышения трудовой и производственной
дисциплины;
- повышение эффективности продаж в крупных торговых центрах;
- в интересах силовых структур и ведомств РФ.
Текущее состояние технологии (2012 – 2013 гг.)
Радиочастотная идентификация и позиционирование в режиме реального
времени
–
сравнительно
новая
область
техники.
Локальные
системы
позиционирования в режиме реального времени, появившись около 20 лет назад,
уже довольно прочно вошли в жизнь и стали неотъемлемой частью многих
процессов и механизмов. В настоящее время это динамично развивающаяся,
самостоятельная отрасль, имеющая огромный потенциал. Основными вендорами на
сложившемся мировом рынке являются такие зарубежные компании как Cisco, GE
Healthcare,
Awarepoint,
Aeroscout
Decawave,
Ecived,
Loc8tor,
Samsung,
Axcess International, Nanotron Technologies, Nokia, ZebraTechnologies Corporation,
Ubisense, Skyhook Wireless, Mexens Technologies, Hewlett Packard, Syris Technology
Group, Ekahau [6]. Ассортимент выпускаемой продукции в основе которой лежат
технологии локального позиционирования поистине огромен – от поисковых
устройств для потерявшихся мелких вещей (например продукция фирмы Loc8tor) до
систем контроля технологических процессов разработанных для таких гигантов как
Atlas Copco, Airbus Industrie и многих других. В настоящее время в технологии
локального позиционирования инвестируют такие крупные корпорации как Menlo
Ventures, Greylock Partners, Star Ventures, Pitango, Cisco Systems, MobileAccess, Intel,
Convergence Partners, Woodside Fund, Rustic Canyon Partners и Investor Growth
Capital, Siemens и Cingular [6].
Объем мирового рынка RFID в 2013 году составил более 22 млрд. долл..
На сегодняшний день лидером в деле внедрения новых технологий RFID
является США. Североамериканский рынок RFID, по мнению аналитиков VDC
Research, будет развиваться быстрее других основных мировых секторов (EMEA и
APAC) [7]. К 2014 году его объем вплотную приблизится к 5 млрд долл., а это
примерно столько, сколько RFID-решений, по мнению VDC Research, потребляет
сегодня весь глобальный рынок [8].
Российский рынок технологий RFID поделен между тремя игроками,
объединенными
под
началом
корпорации
«РОСНАНО»,
–
это
компании
“Ситроникс”, «Систематика" и "Авангард". Объём рынка «Ситроникса», в 2013 году
оценивается в 250 млн. долл [8].
В настоящее время широкое промышленное внедрение IPS только начинается
и такие компании, как Google, Apple, Nokia и Microsoft конкурируют в борьбе за
бизнес стоимостью десятки миллиардов долларов, связанный с производством
чипов, программного обеспечения, оказанием услуг и созданием инфраструктуры,
что несомненно, принесет большие результаты, хотя нынешние продажи все еще
минимальны.
В 2013 году компания Hewlett Packard получила заказ на 543 миллиона
долларов от группы, в которую входят несколько госпиталей для ветеранов США.
Данный заказ в 100 раз превосходит предыдущий рекорд внедрения RTLS [6].
В 2013 году мировой рынок IPS, RTLS составил $293 миллиона долларов [9].
Российский рынок IPS, RTLS в настоящее время только зарождается. Среди
компаний, заявивших о себе представленными высокотехнологичными продуктами
в области RTLS, возможно выделить две фирмы ООО «РТЛС» и группу компаний
ISBC.
Тенденции развития на краткосрочную перспективу (2014 – 2020 гг.)
Необходимо отметить, что мировой рынок IPS, RTLS ежегодно увеличивается
на треть, и такой темп роста прогнозируется на ближайшие десять лет, несмотря на
рецессию [6].
По прогнозам зарубежных исследователей мировой рынок IPS, RTLS
продолжит свой рост. Так, например, по данным изложенным в [9] рынок RTLS к
2022 году составит почти $4,3 миллиардов долларов. Это сравнительно легко
объясняется, если учитывать дорожную карту развития этой технологии и
вероятность возникновения новых предприятий в ближайшее десятилетие, а также
последние тенденции в автоматизации в этой отрасли и связанные с ней сетевые
сервисы, модернизацию управления инфраструктурой и т.д.
Тенденции развития на долгосрочную перспективу (2020 – 2030 гг.)
Российский рынок к 2022 году составит около 3% мирового рынка, то есть по
объему превысит 3,5 млрд. руб. [9].
Основными
трендами
развития
потребительского
рынка
услуг
и
оборудования, построенных на базе технологий IPS, RTLS, являются создание
мобильных приложений, совершенствование навигационно-информационных услуг,
продвижение, а также совершенствование трекеров и идентификационных меток
[10].
Необходимо отметить тенденцию к постепенной интеграции технологий IPS и
RTLS, что, несомненно, расширит интеллектуальные функции двух систем и
обеспечит
большую
доступность
информации
и
полноту
оказываемых
навигационных услуг в помещении [6].
В связи с прогнозируемым распространением технологий RTLS будут
повышаться требования к инфраструктуре систем, однако это в меньшей степени
касается IPS, где для определения местонахождения объектов с помощью
технологий Wi-Fi используется инфраструктура, предназначенная и для других
целей, а инерциальная навигация, использующаяся в различных устройствах,
например, встроенные в телефон гироскопы.
Как и RTLS, технологии IPS будут обеспечивать прибыль от вспомогательных
сервисов, но, учитывая непреодолимую тягу к инновациям в отношении функций и
областей применения, практически невозможно предсказать истинный объем рынка
на этой ранней стадии развития технологии [6].
Стремительность распространения технологий локального позиционирования,
а также активный рост количества ее приложений и успешных внедрений в
перспективе, позволит окупать затраты на проекты в течение очень короткого
промежутка времени.
Выводы
В ближайшей перспективе, несмотря на некоторое оживление в области
производства систем IPS, RTLS, серьезно сократить отставание от основных
вендоров в данной отрасли не получится. Однако, потребность в технологических
решениях отечественного производства объективно существует и прежде всего,
подлежат удовлетворению потребности таких крупных заказчиков как министерство
обороны, министерство чрезвычайных ситуаций, специальных служб и ведомств (в
силу специфики деятельности и ограничений на использование технологий и
комплектующих зарубежного производства).
Принятие на государственном уровне решений направленных на обеспечение
безопасности труда, предотвращения возникновения чрезвычайных ситуаций на
критических объектах (объектах энергетики, крупных промышленных объектах), в
основу которых будут положены технологии IPS, RTLS, сертифицированные для
использования на территории РФ, приведет к конкуренции среди отечественных
производителей за овладение открывающимися нишами в данном секторе.
Для успешного внедрения технологий локального позиционирования в
режиме реального времени в будущем необходимо решить ряд важных задач таких
как [11-12]:
- снижение стоимости оборудования;
- минимизация ограничений технологий;
- выработка гибких решений в области оптимизации интеграции технологий с
информационной средой обеспечиваемого объекта;
-
разработка
«готовых
продуктов»
для
обеспечения
решения
задач
позиционирования и идентификации.
Рост
мирового
рынка
технологий
локального
позиционирования
и
идентификации в режиме реального времени, популяризация использования
технологических решений в интересах повышения эффективности бизнес проектов
в различных сферах деятельности, приведет к активному развитию дилерских сетей
ведущих вендоров в данной области на территории РФ.
Прогноз эффекта от НИОКР:
Научно-технический эффект характеризуется возможностью создания новых
методов и способов локального позиционирования и идентификации объектов в
пространстве в реальном режиме времени.
Социальный
эффект
характеризуется
степенью
влияния
технических
разработок в области создания и внедрения систем локально позиционирования и
идентификации в режиме реального времени на общественную безопасность,
повышение качества жизни, улучшение условий труда, охрану окружающей среды и
повышение качества медицинского обслуживания.
Экономический эффект будет выражаться в снижении затрат при реализации
бизнес проектов, повышении производительности труда, в том числе получением
прямой экономии от освоения технических разработок в области систем локального
позиционирования и идентификации в режиме реального времени, создании более
эффективных систем, увеличении импортозамещения и возможном экспорте в
отдельные страны технологий и разработок Российского производства.
Скорейшее решение вопросов, связанных с финансированием отечественных
разработок в области создания систем позиционирования и идентификации в
режиме реального времени позволит обеспечить благоприятные условия как для
создания
научно-технического
задела
в
данной
области
в краткосрочной
перспективе, так и выходу продукции отечественного производства на мировые
рынки в будущем.
Список источников
1. RFID. [Электронный ресурс]: Википедия / - http://ru.wikipedia.org/wiki/RFID свободный - Загл. с экрана - Рус. яз.
2. RTLS [Электронный ресурс]: Википедия / - http://ru.wikipedia.org/wiki/RTLS свободный - Загл. с экрана - Рус. яз.
3. IPS
-
[Электронный
ресурс]:
Википедия
/
http://en.wikipedia.org/wiki/Indoor_positioning_system - Загл. с экрана - Рус. яз.
-
4. Технологии идентификации и позиционирования в режиме реального времени
- [Электронный ресурс]: Habrahabr / - http://habrahabr.ru/post/157619/ свободный - Загл. с экрана - Рус. яз.
5. Решения
для
промышленности.
[Электронный
ресурс]:
RTLS
/
-
http://www.rtlsnet.ru/solutions/solution/16 - свободный - Загл. с экрана - Рус. яз.
6. Перспективы развития IPS и RTLS систем [Электронный ресурс]: .ID Expert / http://www.idexpert.ru/reviews/6520/ - свободный - Загл. с экрана - Рус. яз.
7. RFID. [Электронный ресурс]: TADVISER. Государство. Бизнес.ИТ / http://www.tadviser.ru/index.php/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C
%D1%8F:RFID - Загл. с экрана - Рус. яз.
8. Когда RFID придет на российский рынок? [Электронный ресурс]: CNews
Аналитика / - http://www.cnews.ru/reviews/free/retail2011/articles/articles14.shtml
- свободный - Загл. с экрана - Рус. яз.
9. Mobile Phone Indoor Positioning Systems (IPS) and Real Time Locating Systems
(RTLS)
2014-2024
[Электронный
ресурс]:
IDTECHEX
/
-
http
http://www.idtechex.com/research/reports/mobile-phone-indoor-positioningsystems-ips-and-real-time-locating-systems-rtls-2013-2023-000359.ja.asp
свободный - Загл. с экрана - Анг. яз.
10.Технология внутреннего глобального позиционирования IPS перевернет нашу
жизнь?
[Электронный
ресурс]:
SV
Consulting
/
-
http://sv-
consulting.com.ua/index.php/ru/analysis/78-tehnologiya-vnetrennego-globalnogopozatsionirovaniya-ips-perevernt-nashu-ghiszn - свободный - Загл. с экрана - Рус.
яз.
11.Новые
решения
на
базе
RFID
[Электронный
ресурс]:
BYTE
/
-
http://www.bytemag.ru/articles/detail.php?ID=8692 - свободный - Загл. с экрана Рус. яз.
12.RFID – мнение российских специалистов [Электронный ресурс]: ID Expert / http://www.idexpert.ru/reviews/2382/ - свободный - Загл. с экрана - Рус. яз.