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. ___________________________________________________________________________________________________

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RTLS

SISTEMAS DE LOCALIZAÇÃO EM TEMPO REAL

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.

GPS

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

[

RFID

Radio Frequency IDentification ou Identificação por Radiofrequência

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

Componentes RFID

Coletor

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.

Leitores

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

ISO 11784, 11785, 14223

Padronizações

ISO 14443 e 15693 – Padrão para aplicação de RFID no controle de acesso e pagamentos.

Padronizações

ISO 10374 – Identificação de containers de frete.

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

Implementação RTLS

Elementos básicos para um Sistema RTLS:

sensores

middleware

aplicação

[ Como localizar os sensores?

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

ToA

Tempo de Recebimento (Time of Arrival).

Distância vs Potência

Distância

Tem

po

AoA

Ângulo de Chegada (Angle of Arrival)

[ Estudos de Caso

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

Seu desafio é nosso.

CIAM/SAGMD

Matheus Jacon

mjacon@ipt.br