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COMUNICAÇÃO TÉCNICA ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Nº 176056
RTLS - Sistemas de Localização em Tempo Real
Matheus Jacon Pereira
Palestra apresentada no INOVAE – FEIRA DE INOVAÇÕES EM ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃO – PROJETOS, PESQUISAS E TECNOLOGIAS, 12., São Paulo, 2019. 42 slides.
A série “Comunicação Técnica” compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu conteúdo apresentar relevância pública. ___________________________________________________________________________________________________
Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo
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Sistemas de Localização
• A humanidade desenvolveu técnicas e Instrumentos de localização:
• bússola, astrolábio, quadrante e sextante.
• Atualmente - Sistema de Navegação Global por Satélite (GNSS):
• NAVSTAR GPS; GLONASS.
GPS • 24 satélites ativos;
• 3 Reservas;
• Relógio atômico com precisão de nano segundos;
• Margem de erro de 20 metros.
Evolução da Geolocalização • Internet das Coisas (IoT):
Aumento no número de sensores - variadas tecnologias.
+ Localização outdoor – GPS
• Passa pela localização indoor.
• 1998, EUA - congresso do Grupo ID Global:
• Surge o conceito de RTLS.
• Sistemas RTLS - Definição:
“São sistemas automatizados que monitoram a atividade dos objetos presentes em seu campo de leitura, o que permite
não só localizar objetos, mas também pessoas em ambientes fechados.”
Sistemas RTLS
Os RTLS indoor possuem em sua infraestrutura tecnologias baseadas em radiofrequência.
Wi-Fi
ZigBee
Bluetooth
RFID
Wi-Fi
Wi-Fi - Wireless Fidelity,
1999
Wi-Fi Alliance
Interbrand
IEEE 802.11, adicionados depois:
802.11b, 802.11g, 802.11n e 802.11ac.
ZigBee
Desenvolvida pela organização sem fins lucrativos ZigBee Alliance;
Aplicações que não necessitam de altas taxas de transmissão na comunicação;
Baixo consumo de energia.
Bluetooth
Tecnologia usada para comunicações de rádio
de curtas distâncias;
substituir as conexões por fios: smartfones,
computadores, e etc;
2010 surgiu uma nova tecnologia de emissão:
sinais consumindo baixas quantidades de
energia;
Bluetooth Smart, Bluetooth Low Energy ou Bluetooth 4.0.
Aplicações beacons
Introdução
Radio Frequency IDentification ou Identificação por Radiofrequência
Palavras chaves: + Chip, inlay
+ Antena
+ Tag, etiqueta
+ Leitor, interrogador
Conceito de Internet das Coisas ou Internet of Things(IoT)
+ Coisas falando com coisas
Tags (Etiquetas)
+ Antena;
+ Circuito Integrado (CI);
+ Substrato;
+ Conectores.
Antena Conectores CI
Substrato
Tags (Etiquetas)
Passivas Precisam estar na presença do campo eletromagnético do leitor, recebendo energia suficiente para se comunicar com o mesmo.
Tags (Etiquetas)
Semi-Passivas As etiquetas semi-passivas são híbridas das etiquetas ativas e passivas. Este tipo de etiqueta possui uma bateria de baixo custo que é usada para alimentar os circuitos elétricos internos, porém não alimenta o transmissor. As etiquetas semi-passivas somente operam quando recebem uma potência do leitor.
Componentes RFID
Ativas
As etiquetas ativas possuem um transmissor e uma bateria interna que fornece energia para a comunicação da etiqueta. Por este motivo podem melhorar significativamente o alcance da comunicação entre a etiqueta e o leitor
Tags (Etiquetas)
TAG em Metal
– (125 kHz a 13,56 MHz) a potência é reduzida
– (868 MHz, 915 MHz e 2,45 GHz) atenuação e deslocamento de fase.
Solução: Introduzir uma camada de dielétrico entre o tag e o metal.
Inovações com RFID
Buscar maior eficiência
Operar com custos menores
Cumprir prazos com mais rigor
Otimizar processos corporativos
Expandir controle gerencial das operações
Adequar-se a normas nacionais e internacionais
Ampliar fontes de receitas
Uso comum de RFID por setor
Manufatura
+ “60% dos custos do setor de manufatura estão relacionados à Cadeia de Suprimentos”. Accenture
+ Rastreamento e Gestão de inventário: Ferramentas, Processos, Bens;
Aviação
+ Rastreamento de ferramentas, processos e bens: Histórico de peças; Checagem de itens de
segurança; Rastreamento de bagagens
Uso comum de RFID por setor
Varejo
+ Gestão: Visibilidade, controle de inventário e prevenção de perdas, Controle de produtos na prateleira
+ Cliente: Redução de tempo de atendimento, melhor experiência, self check-Out
Transporte
+ Gestão de frota e carga, rastreamento de veículos e entregas
+ Monitoramento de itens de valor agregado no veículo (pneus)
Padronizações
NFC - Near Field Communication (Comunicação por Campo de Proximidade)
• Smartphones, tablets, crachás, cartões de bilhetes eletrônicos
• 13,56 MHz
• ISO / IEC 18000-3
Comparativo - Tecnologias
Wi-Fi ZigBee Bluetooth
4.0 RFID
Padrão IEEE 802.11 a/b/g/n IEEE 802.15.4 GFSK ISO 18000
Frequência de
operação 2.4 GHz
868/915 MHz e 2.4
GHz 2.4 GHz
125 KHz – 915 MHz e
2.4 GHz
Topologia de rede Depende do meio Todas Depende do meio Direta
Velocidade de
transmissão 10 – 105 Mbps 250 Kbps 1 Mbps 384 Kbps
Alcance 10 – 110 m 10 – 300 m Até 50 m 10 cm – 100 m
Consumo Energético Alto Muito baixo Muito baixo Muito baixo
Bateria Horas Meses a anos Meses a anos Ativas (meses a anos)
Passivas (não necessita)
Número máximo de
nós 32 65.000 Indefinido Ilimitado
Custo do usuário Baixo Alto Baixo Baixo
Custo de
Infraestrutura Baixo Baixo Baixo Baixo
Técnicas de Rastreamento
+ RSSI - Variação da Intensidade do Sinal
(Received Signal Strength Indication);
+ AoA - Ângulo de Chegada (Angle of Arrival);
+ ToA - Tempo de Recebimento (Time of
Arrival).
RSSI
Variação da Intensidade do Sinal (Received Signal Strength Indication);
Distância vs Potência
Distância
Potên
cia
Soluções para Centros Logísticos e de armazenamento.
https://www.youtube.com/watch?v=ufD8--003mI
A tecnologia ajuda os produtores de leite a rastrear e gerenciar a localização de suas vacas usando tags RFID.
Zebra Technologies https://www.youtube.com/watch?v=SXa8ZkhNKes
A Zebra Technologies, desde 2015, trabalhou com a NFL para fornecer, por meio de RFID e RTLS, um sistema de coleta de estatísticas e rastreamento.
https://www.youtube.com/watch?v=9rRNvW_jr5E&t=2s
Lojas de roupas e Varejo em geral.
Demonstração: localização das peças na loja ou no estoque.
https://www.youtube.com/watch?v=Ngi1gC6xnsI&t=17s