1. eLIT RTLS for port logistics
(Business proposal)
Last update: March 18, 2013
eLIT Co., Ltd.; PNU, Republic of
KOREA
유비쿼터스 컴퓨팅 데이터베이스 연구실
Ubiquitous Computing Database Lab
2. Overview
Target Objects for real time location tracking
Current phase
Y/T (Yard Tractor) or AGV (Automated Guided Vehicle)
C/C(Container Crane), T/C (Transfer Crane)
Future
Containers
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3. Overview
RTLS : Real-Time Locating System
Tag/Reader/Locating Engine
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4. Overview
Method for locating
The method of location is through identification and location
Amplitude Triangulation (RSSI : Received Signal Strength Indication)
Time of Flight Ranging Systems(TOA, TOF)
Time Difference of Arrival (TDOA)
Triangulation Hyperbolic location estimation
d3
(x3,y3) (x3,y3)
r1 – r3 r1 – r2
d2
(x1,y1) d1 (x2,y2) (x1,y1) (x2,y2)
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5. Overview
Method of distance measurements
RSSI : Radio signal strength Indication
Measuring Radio signal strength
Radio signal attenuates exponentially
d: distance
RSSI ∝
PS n ∈ [−2, −0.1]
dn PS: the sending signal voltage 450
400
350 40% signal strength
300 variation with angle
RSSI
250
TOA/TDOA 200
Measuring speed of RF(radio frequency) 150
299,792,458 m / s = .33m / ns 100
50
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Distance(m)
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6. Overview
Comparison of RF distance measuring techniques
RSSI TOA TDOA
Accuracy inaccurate accurate accurate
<100m >100m
Maximum range >100m
(<30m) (>km)
Time Synchronization x Reader-tag Reader-reader
Complex
Tag simple simple
Power consuming
Cost Low High Moderate
Indoor Global/City-scale Outdoor
Main application
application application application
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7. Motivation
Motivation of RTLS development
Real-Time Locating System(RTLS)
Port application needs more precise locating system
Required precision error : < 3m
=> TOA/TDOA based RTLS
Reader
Light
tower
Container terminal environments
Reader installation : top of light tower
Not 2-D environment
Severe RF Shadow area on densely stacked container yards
Major vendor reports their big location error (>20m)
=> application specific optimization techniques for RTLS
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8. Motivation
Pilot Project for RTLS
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9. Pilot Project for RTLS
15dB Omni-directionl *2 EA 15dB Omni-directionl *1 EA
H/W Layout
6.5dB Diversity directional *1 EA
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10. Pilot Project for RTLS
RTLS readers on light tower
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11. Pilot Project for RTLS
Y/T: (RTLS Tag)
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12. Pilot Project for RTLS
Location Accuracy
RTLS reader’s interval: :
100~150m
BICT: 20m – 30m error
3 70m
120m
350m
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13. RTLS for port logistics
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14. RTLS Project Objectives
Real Time Locating System for port logistics
14
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15. IEEE802.15.4a RF
Ranging Method
TWR ( Two-Way Ranging )
Two-way Ranging
Using round-trip time (RTT)
Do not need time-synchronization
RF encoding
CSS ( Chirp Spread Spectrum )
Robust against disturbances
Robust against multipath fading
Using CSS-TWR ranging mechanism
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16. RTLS-Tag
Features
MCU :TI MSP430F2272
Flash Memory : 32KB + 256B
RAM : 1KB
RF chip : Nanotron NA5TR1
IEEE802.15.4a
Size : 50(L) x 40(W) x 15(H) mm3
Communication range : up to 300m
Lifetime : about 2 years
<vehicle> <human>
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17. RTLS-Reader
Features
Main processor : Intel PXA255 (400MHz)
RF control processor: STM32F103 (72MHz Cortex-M3)
Quad RF module
Use 4 directional antennas
10/100Mbps Ethernet UDP/TCP communication
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18. RTLS Locating Engine
Position estimation using Linear Least Square
Include Data Filtering module
2.5D Location calculation
Port logistics environment is not 2D
Height of Light tower : 30m-40m
Our approach
Convert 2D location data into 2.5D
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19. Scalable RTLS
Conventional RTLS system
Server(Engine) overload
OUR APPROACH : Embed RTLS server function into
Readers
Effective load balancing
Fault tolerant
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20. Scalable RTLS
System Diagram
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21. Assistant tag approach
Assistant tag approach to overcome radio shadow area
The tag assists estimating distance for locating acting as a virtual reader
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23. RTLS Construction
Korea Gwangyang port
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24. RTLS Construction
Korea Hutcheson Port
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25. RTLS Construction
Koea Hyundai New Port
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26. Conclusions
Conclusions
LIT-RTLS : RTLS system for port environments
Full system develpment
RTLS tag
RTLS Reader
RTLS engine
New ideas for port environment
Assistant tag method to overcome RF shadow area
Distributed RTLS server
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Editor's Notes
구축확대추진 제일 마지막으로 이 페이지 보내기 컨테이너 위치추적 자리에 운영요원 위치추적 넣을 것 요원이 장비를 두고 움직일 수도 있고 한 장비를 여러 요원이 사용