Innowacyjny system do lokalizacji zasobów dla poprawy efektywności i bezpieczeństwa w służbie zdrowia

• Autorzy: Rzymowski Mateusz , Groth Mateusz , Nyka Krzysztof , Kulas Łukasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/59.2021.3.6

Warianty tytułu

EN

Innovative assets localization system for improvement of effectiveness and security in the healthcare domain

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono innowacyjne podejście do lokalizacji wewnątrzbudynkowej, które może zostać wykorzystane do podniesienia bezpieczeństwa i efektywności w służbie zdrowia. Opiera się ono na stacjach bazowych pracujących w standardzie Bluetooth Low Energy (BLE), wykorzystujących dedykowany moduł bezprzewodowy. zawierający układ scalony Nordic Semiconductor nRF5284 oraz na antenach rekonfigurowalnych, w których możliwe jest elektryczne przełączanie kierunku wiązki głównej. Zaproponowany algorytm lokalizacji umożliwia odnajdywanie nieznanych pozycji etykiet radiowych BLE, używając wyłącznie mocy sygnału odebranego bez wykonywania dodatkowych wcześniejszych kalibracji i wykorzystując tylko pojedynczą stację bazową oraz etykiety referencyjne BLE przyczepione do ścian. Pomiary wykonane w rzeczywistym środowisku wewnątrz budynku pokazują, że zaproponowane podejście z powodzeniem może zostać wykorzystane w obszarze służby zdrowia i zapewnia wyniki lokalizacji na akceptowalnym poziomie przy jednoczesnym niskim poziomie całkowitych kosztów instalacji oraz utrzymania systemu w porównaniu do komercyjnie dostępnych systemów lokalizacji.

EN

In this paper, we present an innovative approach to indoor localization that can be utilized in the healthcare domain in order to improve the overall security and operational efficiency. It relies on Bluetooth Low Energy (BLE) base stations that have integrated dedicated wireless modules using Nordic Semiconductor nRF5284 integrated circuits and reconfigurable antennas allowing for electrical changing of its main beam's direction. The proposed localization algorithm allows for finding unknown BLE tags positions relying solely on received signal strength without prior calibration and using only a single base station and reference tags attached to the walls. Measurements performed in a real indoor environment show that the proposed approach can successfully be used in the healthcare domain applications and provide acceptable positioning results while keeping the overall installation and maintenance costs at low levels when compared to commercially available localization systems.

Słowa kluczowe

PL

Internet rzeczy; antena rekonfigurowalna; antena typu ESPAR; lokalizacja wewnątrzbudynkowa; służba zdrowia

EN

Internet of things; reconfigurable antennas; ESPAR antenna; indoor localization; healthcare domain

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 3
• Strony: 88--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Rzymowski Mateusz

• Katedra Inżynierii Mikrofalowej i Antenowej, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki, Politechnika Gdańska

autor

Groth Mateusz

• Katedra Inżynierii Mikrofalowej i Antenowej, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki, Politechnika Gdańska

autor

Nyka Krzysztof

• Katedra Inżynierii Mikrofalowej i Antenowej, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki, Politechnika Gdańska

autor

Kulas Łukasz

• Katedra Inżynierii Mikrofalowej i Antenowej, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki, Politechnika Gdańska

Bibliografia

• [1] Axisa F., M. Schmitt, C. Gehim, G. Delhomme, E. McAdams and A. Dittmar, “Flexible technologies and smart clothing for citizen medicine, home healthcare, and disease prevention:, in IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine, vol. 9, no. 3, pp. 325-336, Sept. 2005, doi: 10.1109/TITB.2005.854505.
• [2] Obeidat H., W. Shuaieb, O. Obeidat et al. A Review of Indoor Localization Techniques and WirelessTechnologies. Wireless Pers Commun 119, 289-327 (2021), doi.org/10.1007/s11277-021-08209-5.
• [3] Khanbashi N. Al. et al., “Real time avaluation of RF fingerprints in wireless LAN localization systems”, 2013 10th Workshop on Positioning, Navigation and Communication (WPNC), 2013, pp. 1-6, doi: 10.1109/WPNC.2013.6533273.
• [4] Bras L., N. B. Carvalho, P. Pinho, L. Kulas , K. Nyka, “A Review of Antennas for Indoor Positioning Systems”, International Journal of Antennas and Propagation, vol. 2012, Article ID 953269, 14 pages, 2012.
• [5] Giorgetti G., A. Cidronali, S. Gupta and G. Manes, “Single-anchor indoor localization using switched-beam antenna”, IEEE Commun. Lett., vol. 13, no. 1, pp. 58-60, Jan. 2009.
• [6] Harrington R., “Reactively controlled directive arrays”, IEEE Trans. Antennas Propag., vol. AP-26, no. 3, pp. 390-395, May 1978.
• [7] Gyoda K., T. Ohira. “Design of electronically steerable passive array radiator (ESPAR) antennas”, in. Proc. IEEE Antennas and Propagation Symp., vol. 2, Salt Lake City, UT, Jul. 2000, pp. 922-925.
• [8] Taillefer E., A. Hirata and T. Ohira, “Direction-of-arrival estimation using radiation power pattern with an ESPAR antenna”, IEEE Transactions on Antennass and Propagation, vol. 53, no. 2, pp. 678-684, Feb. 2005.
• [9] Kulas L., “RSS-Based DoA Estimation Using ESPAR Antennas and Interpolated Radiation Patterns, “IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 17, no. 1, pp. 25-28, Jan. 2018.
• [10] Rzymowski M., P. Woznica, L. Kulas, „Single-Anchor Indoor Localization Using ESPAR Antenna”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 15, pp. 1183-1186, 2016.
• [11] Groth M., K. Nyka and L. Kulas, “Calibration-Free Single-Anchor Indoor Localization Using an ESPAR Antenna”, Sensors, vol. 21, no. 10, p. 3431, May 2021, doi: 10.3390/s21103431.
• [12] Dementyev A., S. Hodges, S. Taylor and J. Smith, Power consumption analysis of Bluetooth Low Energy, ZigBee and ANT sensor nodes in a cyclic sleep scenario, 2013 IEEE International Wireless Sysmposium (IWS), 2013, pp. 1-4, doi: 10.1109/IEEE-IWS.2013.6616827.
• [13] Groth M., M. Rzymowski, K. Nyka and L. Kulas, „ESPAR Antenna-Based WSN Node With DoA Estimation Capability”, in IEEE Access, vol. 8, pp. 91435-91447, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.2994364.
• [14] Giorgetti G., A. Cidronali, S. K. S. Gupta and G. Manes, “Single-anchor indoor localization using a switched-beam antenna”, in IEEE Communications Letters, vol. 13, no. 1, pp. 58-60, January 2009, doi: 10.1109/LCOMM.2009.081584.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).