Білас О., Тимочко А.

Національний університет «Львівська політехніка», Україна Інформаційно-навігаційна система НУ «Львівська політехніка» для мобільних платформ

Супутникова навігація здобула велику популярність у логістичних системах та приватному використанню у подорожах. Проте все ще існують значні трудності при навігації всередині великих приміщень. На місцевості з щільною забудовою точність сигналів GPS або ГЛОНАСС може падати з 5-ти до 10-15, а іноді і до 30-ти метрів [1]. А в приміщеннях, про точність вищезгаданих сигналів взагалі не доводиться говорити, оскільки сигнали GPS там практично відсутні.

Отже, на даний час, практично єдиним невирішеним завданням в області геопозиціонування, залишається неможливість застосовувати супутникову навігацію у приміщенні. Існуючі рішення в даній сфері, грунтуються на даних отриманих від точок доступу Wi-Fi, IMES, передавачів мобільних мереж. Зважваючи на те, що щільність розміщення Wi-Fi точок в корпусах НУ «Львівська політехніка» є досить малою (покриття є або не повним або взагалі відсутнім), велику товщину стін, підземні переходи між корпусами та наявністю аудиторій у підземних приміщеннях, очевидно, що точність отриманих даних з точок доступу буде досить малою, а триангуляція за сигналами стільникового зв'язку не дасть достатньо точних координат.

Саме через ці причини виникла об’єктивна необхідність створення власного методу навігації та позиціонування в закритих приміщеннях, шляхом розроблення програмного рішення для пошуку аудиторій і робочих кабінетів, формування та візуалізації маршрутів. Для зберігання даних, про поточне місцезнаходження користувача, та стислої інформації про певний робочий кабінет в НУ «Львівська політехніка», постала необхідність у використанні контейнерів, які б містили ці дані. На роль таких контейнерів були обранні двовимірні матричні коди.

Термін матричний код (Matrix code) позначає двомірний штрих-код, який базується на розташуванні чорних елементів усередині матриці [2]. Кожний елемент чорного кольору має однаковий розмір, а позиція елемента кодує дані.

Двомірний код містить кодовану інформацію як по горизонталі, так і по вертикалі. Унаслідок того, що обидва напрямки є інформативними, втрачається можливість використовувати так звану вертикальну надмірність. Проте боротьба з помилками при зчитуванні штрих-коду забезпечується досить просто - більшість стандартів двомірних кодів використовують контрольні суми, які дозволяють гарантувати достовірність вхідної інформації [2].

У даний час найбільш поширеними є наступні двовимірні матричні штрих-коди та їх види: QR код; Codablock-F; MaxiCode; Data Matrix; Aztec Code; PDF417.

Порівняльна характеристика технологій (наведена в табл. 1) двомірного матричного кодування проводилась за важливими для поставленої задачі ознаками, зокрема:

·       Відкритість формату для використання;

·       Зчитування коду автоматично;

·       Об’єм інформації, яка кодується;

·       Розмір (мінімальний та максимальний);

·       Корекція помилок;

·       Чутливість до поворотів камери мобільного пристрою [3].

Кожен код має свої унікальні особливості та переваги. Зокрема, основною особливістю Aztec коду є присутність у ньому центральної мішені, що дозволяє наносити код у ті місця, де краї можуть бути заповнені певними кольорами, на відміну, наприклад, від DataMatrix коду, в якому обов'язково повинна бути зона, яка огороджує код від решти частини зображення. Технологія Aztec Code, дозволяє кодувати до 3832 цифрових символів, 3067 символів алфавіту або 1914 байт.


Таблиця 1.

Порівняльна характеристика технологій двомірного матричного кодування

Характеристика

QR-код

E:\Інститут НЕ СТИРАТИ!!!!!!!!!\6 Курс\Практика\url.gif

Ez-code

E:\Інститут НЕ СТИРАТИ!!!!!!!!!\6 Курс\Практика\EZcode.jpg

MaxiCode

E:\Інститут НЕ СТИРАТИ!!!!!!!!!\6 Курс\Практика\maxicode.jpg

Data Matrix

E:\Інститут НЕ СТИРАТИ!!!!!!!!!\6 Курс\Практика\url.gif

Aztec

E:\Інститут НЕ СТИРАТИ!!!!!!!!!\6 Курс\Практика\azteccodeHK.gif

PDF417

E:\Інститут НЕ СТИРАТИ!!!!!!!!!\6 Курс\Практика\url1.gif

 Відкритість формату для використання

Відкритий, захищений патентом

Відкритий, захищений патентом

Відкритий, захищений патентом

Відкритий, захищений патентом

Відкритий, захищений патентом

Відкритий, захищений патентом

 Зчитування коду

Автоматично

Потрібний запит до інтернет-серверу

Автоматично

Автоматично

Автоматично

Автоматично

 Об’єм інформації, яка кодується

Близько 2-3 Кбайт

76 біт, на сервері рядок довільної довжини

Близько 90 байт

Стандартно  2-3 Кбайт, але можлива  необмежена кількість

Близько 2 Кбайт

 

 Максимальний розмір (пікс)

177 х 177

необмежено

 

144 х 144, необмежено

151 х 151

 

 Корекція помилок

до 30 %

 

Присутня

до 30 %

від 5% до 30%

 

 

 Чутливість до пово-ротів камери мобі-льного пристрою

Поворот на дові-льний кут, дзе-ркальне відобра-ження, інверсне зображення

Поворот на довільний кут

 

Поворот на довільний кут

Поворот на довільний кут, дзеркальне відображення

Поворот на довільний кут


E:\Інститут НЕ СТИРАТИ!!!!!!!!!\5 Курс\2 Семестр\Курсак\Pictures\1.png

Рис.1. Приклад використання Aztec-коду для здійснення навігації в приміщенні

Цей алгоритм є більш універсальним, в порівнянні з існуючими алгоритмами розпізнавання кодів (рис. 1). За результатами тестування достовірність розпізнавання алгоритму близька до 100% при відсутності шумів і розміру комірки більше ніж 2 на 2 пікселя. Швидкодія алгоритму дозволяє використовувати його в подальшій роботі, по створенню власного методу навігації та позиціонування в приміщеннях.

Літературні джерела:

1.     Barnes J., Rizos C. Locata: The positioning technology of the future // 6th Int. Symp. Satellite Navig. Technol. Incl. Mobile Positioning Location Services, Melbourne, Australia [Електронний ресурс] ― Режим доступу: http://www.gmat.unsw.edu.au/

2.     Normand, N.; Viard-Gaudin, C. A two-dimensional bar code reader // Pattern Recognition,– Conference C: Signal Processing, Proceedings of the 12th IAPR International Conference on October 9-13, 1994 Page(s):201 – 203 vol.3.

3.     ISO/IEC 24778:2008(E) Information technology – Automatic identification and data capture techniques – Aztec Code bar code symbology specification. – 2008.