Mimari

Üç parça

• Yayın birimi. Sabit bir noktaya, direğe, yol kenarı ünitesine, haberleşme tesisine ya da tünelin içine takılan verici. Alıcı sorduğunda üç şey yayınlar: kim olduğunu, kurulumda ölçülen sabit konumunu ve bunların sahte olmadığını gösteren imzayı.
• Alıcı. Araca ya da cebe girer. Yayın birimlerinden ölçtüğü mesafeleri, aracın kendi sensörleriyle birleştirir: hareketi ölçen atalet birimi, tekerleğin kaç tur döndüğü ve harita. Böylece uydu hiç görünmese de konum vermeye devam eder. Tablodaki simülasyonda atalet birimi ve tekerlek kullanılmadı; yalnız mesafeler ve haritadan gelen yükseklik.
• Merkezi yönetim sistemi. Hangi birimin hangi anahtara sahip olduğunun listesini tutar. Alıcı bu listeyi indirip her birimin imzasını kontrol eder, böylece sahte bir birimle konuşmaz.

Neden çift yönlü ölçüm

Bir sinyalin iki birime kaç saniye arayla vardığına bakan sistemlerde (TDoA), aynı doğruluğa ulaşmak için birimler arasında hassas bir ağ geneli zaman senkronizasyonu ve bunu sağlayan ek altyapı gerekebilir. Örneğin milyarda bir saniyenin altına inmek, her birimde bir atomik saat ve IEEE 1588 PTP altyapısı demek. Çip ölçekli bir atomik saatin (Microchip SA65) tek adedi yaklaşık 5500 dolar, yaklaşık 266400 lira (Analog IC Tips, Eylül 2021). Çift yönlü ölçümde bu ağ geneli senkronizasyona gerek yok: sinyalin havada geçirdiği süre, birimle alıcı arasındaki kısa bir gidiş gelişten çıkıyor.

Her telsiz yongası zamanı kendi kristaliyle sayar ve iki yonganın kristali birebir aynı hızda çalışmaz. Çift yönlü ölçümde bu fark yalnız birimin cevap vermeden önce beklediği kısa süre boyunca hataya dönüşür; alıcı farkı gelen sinyalden kestirip düzeltir. Simülasyonda düzeltmeden sonra kalan hata bir mesafe ölçümünde 20 santimetreyi geçmiyor.

Her yayın birimi kendi özel anahtarını gizli tutar ve açık anahtarını merkezi sisteme aktarır. Anahtar 256 bit ECC, imza ECDSA. Kaydedilip sonradan yeniden yayınlanan eski bir mesajı sıra numarası ele verir.

TDoA'da birimlerin saatlerini birbirine eşitlemek, birim başına atomik saat ve IEEE 1588 PTP gibi pahalı bir altyapı istiyor. YERKON mesafeyi çift yönlü ölçtüğü için bu senkronizasyona hiç gerek duymuyor.

Üç kurulum grubu

• Şehir içi. Çok sayıda, kısa menzilli birim: baz istasyonları, trafik levhaları ve lambaları, reklam panoları, yol kenarı aydınlatmaları. Birimde EBYTE'nin E28-2G4M20S modülü kullanılıyor; içindeki 2,4 GHz telsiz yongası Semtech SX1280. Semtech bu yonga için açık görüş hattında yaklaşık ±1 m mesafe ölçüm doğruluğu veriyor. Bu bir birim ile alıcı arasındaki tek mesafenin doğruluğu; nihai konum hatası değil. Konum hatası birimlerin geometrisine, çok yollu yayılıma ve engellere de bağlı ve ayrıca HPE P50 ile HPE P95 üzerinden değerlendirilecek.
• Kırsal. Az sayıda ama geniş alana ulaşan nokta: akıllı ulaşım sistemi ve yol kenarı üniteleri, baz istasyonu sahaları, demiryolu ve karayolu altyapısı; bunlar seyrek olduğu için simülasyonda birimlerin çoğu yol boyundaki elektrik dağıtım direklerinde, güneş paneli ve aküyle. Cihaz Frekans Atlamalı Spektrum Yayılımı (FHSS) ve Göndermeden Önce Dinle (LBT) ile TS EN 300 328'e göre belgelendiriliyor; FHSS'te yoğunluk sınırı 100 mW/100 kHz olduğu için 1,625 MHz'lik sinyalde bağlamıyor ve 100 mW (20 dBm) e.i.r.p. kalıyor. Kırsal birim şehir içindekiyle aynı yayın birimi: yükselteçli modül (E28-2G4M20S) ve dış ortam tipi 5 dBi çubuk anten. Şehirdeki birimden farkı donanımında değil yerinde: kırsalda arada bina olmadığı için sinyal çok daha uzağa ulaşıyor, elektriği olmayan direklerde de güneş paneli ve akü var. YERKON'da 8-10 km'lik bir menzil haberleşme ve kapsama hedefi olarak alınıyor; o uzaklıktaki ölçüm doğruluğu saha deneyleriyle doğrulanacak. Simülasyondaki Polatlı arazisi seyrek yapılı bir bozkır olduğu için, 486 m'lik iniş çıkışına rağmen kırsal satır şehir içinden biraz daha iyi çıktı; orman, sarp engebe ve kapalı görüş olan yerlerde kırsal performansın düşmesi bekleniyor. Sonuç HPE P50 ve HPE P95 ile raporlanıyor.
• Kritik bölge. Tüneller, metro ve istasyon alanları, liman ve havalimanları, afet lojistik alanları. Birimde Qorvo'nun 6,5-8 GHz DWM3000 UWB modülü kullanılıyor; bu modül görüş hattı açıkken yaklaşık 10 cm sınıfında mesafe ölçüm hassasiyetini hedefliyor. Nihai konum hatası buna eşit değil: geometriye, kalibrasyona, çok yollu yayılıma ve engellere bağlı ve saha testlerinde HPE P50 ile HPE P95 üzerinden ayrıca ölçülecek.

Alıcı modülleri

• Yaya. Az pil harcasın ve cepte taşınsın diye tasarlandı. Şehirde ve kırsalda direkler ve araçla aynı yükselteçli EBYTE E28-2G4M20S modülünü (SX1280 yongalı) kullanır; gücü yazılımla ayarlanır, kısa bağlantıda daha az yayın yapar. Tünelde ve kapalı alanda Qorvo DWM3000'i kullanır. ESP32-S3 ile telefona bağlanır; sinyal kesilirse BNO085 hareket sensörüyle son konumdan devam eder. UWB için seramik anten, 2,4 GHz için kart üzerinde çip anten.
• Kara aracı. STM32 üzerine kurulu, LCD harita ekranı var. Uyumlu araçların CAN hattına bağlanıp tekerlek hız sensörlerinden ve direksiyon açısından anlık veri alır. Yaya modülü gibi iki telsizi birden taşır: geniş alan için yükselteçli EBYTE E28-2G4M20S modülü (SX1280 yongalı), kritik bölge için Qorvo DWM3000. DWM3000 kendi dahili antenini kullanır; E28-2G4M20S araç tavanındaki dış ortam tipi 5 dBi çubuk antenle çalışır.
• Nesnelerin interneti alıcısı. Kapalı ve yarı açık alanda çalışan robot filoları için. Yaygın robot işletim sistemleriyle doğrudan konuşur; tekerleğin kaç tur döndüğüne ve kendi hareket sensörüne bakarak konumunu sürekli düzeltir. Çoğu depo ve fabrikada DWM3000 yeter.

Donanım ve fiyatı

• 1000 adette bir yayın birimi yaklaşık 1400-1700 lira, bir alıcı yaklaşık 2300-3300 lira. Her ürünün 1, 100 ve 1000 adetlik fiyat tablosu Maliyet sayfasında.
• Her ürünün 1, 100 ve 1000 adetteki fiyatı, birimin parçalarının satıcılarının kendi kademe fiyatlarıyla toplanıyor: telsiz modülü, mikrodenetleyici, anten, besleme, koruma, kutu, pasifler, baskılı devre ve dizgi. Tablo 1000 adetlik fiyatla hesaplanıyor, çünkü işletme modeli bin birimlik bir ağ varsayıyor. Her parça, satıcısı ve fiyatı Maliyet sayfasında.
• Fiyatlar birimin bütün parçalarını kapsıyor: ana parçalar, besleme ve koruma, klemensler, anten kablosu, kutu, direnç ve kondansatörler, baskılı devre ve dizgi. Test, ayar, belgelendirme, vergi ve kargo bu rakamların dışında; sahadaki montaj ayrı bir kalem olarak tabloya giriyor.
• İki alıcı da hem SX1280 yongalı EBYTE modülünü hem DWM3000'i taşıyor. Bu sayede aynı cihaz yolda şehir birimleriyle, tünele girince tünel birimleriyle ölçüyor; kullanıcı hiçbir şeyi değiştirmiyor.

Son ürünün parçaları