Το έργο WeSAR ξεκίνησε! Αντικείμενο του έργου είναι η σχεδίαση και ανάπτυξη ενός συστήματος εντοπισμού και διάσωσης ατόμων, ιδιαίτερα εκείνων που ανήκουν σε ομάδες πληθυσμού με ιδιαίτερη μεγάλη πιθανότητα να χαθούν. Κεντρικό τμήμα του συστήματος είναι μια αρθρωτή «wearable (φορητής)» συσκευή, ενώ σημαντικό ρόλο στην αποτελεσματικότητά του θα διατελέσουν οι αλγόριθμοι εντοπισμού θέσης και κατάστασης του ατόμου που μεταφέρει τη συσκευή. Περισσότερες πληροφορορίες στον Δικτυακό Τόπο του έργου στην διεύθυνση https://www.wesar-project.upatras.gr/

Σε αυτό το 1ο Newsletter μπορείτε να βρείτε ενδιαφέρονται άρθρα σχετικά με την ανάλυση απαιτήσεων και την ανάλυση κινδύνων του έργου καθώς επίσης και ενδιαφέροντα άρθρα σχετικά με αλγόριθμους εκτίμησης θέσης και την διαχείριση ενέργειας στα πλαίσια τους έργου. Τέλος δίνονται πληροφορίες για το έργο 5GVINNI, υποδομές του οποίου θα είναι χρήσιμες στα πλαίσια του έργου WeSAR.

Ομάδα έργου WeSAR 

Στα πλαίσια του έργου WeSAR, το οποίο πρόκειται για ένα σύστημα εντοπισμού και διάσωσης ατόμων όπου απευθύνεται κυρίως σε ηλικιωμένα άτομα ή ευπαθής ομάδες, έχει γίνει μια μελέτη από την Econais σχετικά με την διαχείριση και αντιμετώπιση κινδύνων που είναι πιθανό να προκύψουν κατά τη διάρκεια υλοποίησής του. 

Σκοπός αυτής της μελέτης είναι ο εντοπισμός των κινδύνων, ο καθορισμός σχεδίου αντιμετώπισης, και τα μέτρα που μπορούν να ληφθούν ώστε να τους εξαλείψουν. Αρχικά, έχει γίνει μια ανάλυση για τον τρόπο διαχείρισης πιθανών κινδύνων με στόχο την προληπτική αξιολόγηση, τον έγκαιρο εντοπισμό και την αντιμετώπισή τους.

Προκειμένου να διασφαλιστεί η ασφαλής και ομαλή ροή του έργου, έχουν οριστεί κάποιες διαδικασίες διαχείρισης, οι οποίες αποτελούνται από τέσσερα συγκεκριμένα βήματα που ακολουθούνται κάθε φορά από την ομάδα έργου (προσδιορισμός-εκτίμηση-μείωση-παρακολούθηση). Για τη διευκόλυνση της αναγνώρισης τους, οι κίνδυνοι έχουν κατηγοριοποιηθεί ώστε να είναι ευκολότερη και στοχευμένη η διαχείρισή τους από την ομάδα έργου. Στη συνέχεια, οι κίνδυνοι αξιολογούνται με βάση την πιθανότητα εμφάνισης τους, τη σοβαρότητα τους για το έργο, και τον αντίκτυπο που ενδέχεται να έχουν σε αυτό. Επίσης έχουν οριστεί τα ποσοστά πιθανότητας εμφάνισης του κάθε κινδύνου, η σοβαρότητα που τον χαρακτηρίζει, καθώς και το επίπεδο που ταξινομείται (από το 1 εως το 5). Επιπλέον, έχουν οριστεί κάποιες στρατηγικές πρόληψης και διόρθωσης κινδύνων με στόχο την εξάλειψη και το μετριασμό των κινδύνων όσο το δυνατό πιο νωρίς. Αξίζει να σημειωθεί πως έχουν οριστεί διαχειριστές των κινδύνων ώστε να υπάρχει συνεχής παρακολούθηση.

Τέλος, έχει γίνει μελέτη και αναγνώριση των κινδύνων που μπορεί να προκύψουν κατά την διάρκεια υλοποίησης του έργου. Συγκεκριμένα έχει γίνει διαχωρισμός σε τέσσερις κατηγορίες:

Τους Τεχνολογικούς κινδύνους, οι οποίοι περιλαμβάνουν την πιθανότητα μη διαθεσιμότητας τεχνολογίας δικτύου ΝΒ-ΙoΤ, τη μικρή αποτελεσματικότητα αλγορίθμων εντοπισμού, την πολυπλοκότητα στην υλοποίηση του σχεδιασμού, και τις εξελίξεις στο τεχνολογικό πεδίο που μπορεί να οδηγήσουν στην αλλαγή μέρους της υλοποίησης. 

Τους κινδύνους Ευχρηστίας, που μπορεί να είναι η δυσκολία υλοποίησης πρωτοτύπου σε μικρό μέγεθος, καθώς και η δυσκολία υλοποίησης πρωτοτύπου με επαρκή διάρκεια μπαταρίας.

Τους κινδύνους Οργάνωσης, δηλαδή, ο κακός προγραμματισμός παράδοσης παραδοτέων, τα μη τακτικά meeting για έλεγχο προόδου, η αποχώρηση κάποιου εκ των φορέων, η αποχώρηση ή μη διαθεσιμότητα για κάποιο χρονικό διάστημα ενός μέλος-κλειδιού, οι απαιτούμενοι πόροι για την εκτέλεση του έργου να έχουν υπο-εκτιμηθεί, το χρονοδιάγραμμα να είναι μερικώς μη εφικτό, η δυσκολία επίτευξης συμφωνίας μεταξύ των μελών, το consortium να αδυνατεί να καταλήξει σε απόφαση πάνω σε κάποιο συγκεκριμένο ζήτημα, και η επικοινωνία / συνεργασία μεταξύ των εταίρων να μην είναι ικανοποιητική.

Τους Επιχειρηματικούς κινδύνους, που μπορεί να είναι η πιθανότητα υψηλού κόστους πρωτοτύπων και τελικού προϊόντος, η ελλιπής προώθηση του προϊόντος στην αγορά, και η πιθανότητα δημιουργίας ανταγωνιστικών προϊόντων στην αγορά.

Επίσης, έχει εντοπιστεί η πιθανότητα εμφάνισης, η σοβαρότητα και το επίπεδο του κάθε κινδύνου για τους παραπάνω κινδύνους, έχουν ήδη οριστεί τρόποι αντιμετώπισης και τα προληπτικά μέτρα που πρόκειται να ληφθούν καθώς και οι ενέργειες που θα γίνονται με σκοπό την παρακολούθησή τους.

Η αποτελεσματικότητα των μελλοντικών εφαρμογών στο Διαδίκτυο των πραγμάτων (Internet of Things – IoT) θα εξαρτάται από την γνώση της ακριβούς τοποθεσίας των διάφορων αισθητήρων και μικροσυσκευών.

Το έργο WeSAR αποσκοπεί, μεταξύ άλλων, στον εντοπισμό και τη παρακολούθηση φορητών συσκευών σε δίκτυα LPWAN (χαμηλής ισχύος και μεγάλης εμβέλειας) που θα χρησιμοποιούν ευπαθείς ομάδες (π.χ. ηλικιωμένα άτομα ή παιδιά). Στο πλαίσιο του έργου μελετήθηκαν εργασίες της επιστημονικής βιβλιογραφίας σχετικές με τον εντοπισμό αισθητήρων σε LPWAN δίκτυα. Τα αποτελέσματα της έρευνας παρουσιάστηκαν σε ανοικτή παρουσίαση που πραγματοποιήθηκε στις 25/1/2019 στο ΙΤΥΕ «Διόφαντος». 

Την παρουσίαση μπορείτε να τη βρείτε εδώ.

Τα σημαντικότερα σημεία της παρουσίασης συνοψίζονται στη συνέχεια.

Η προφανής λύση του εντοπισμού θέσης ενός αισθητήρα είναι η χρήση GPS αλλά εξαιτίας της υψηλής κατανάλωσης ενέργειας εναλλακτικοί τρόποι εντοπισμού θέσης εξετάστηκαν. Οι εναλλάχτηκες αυτές λύσεις χωρίζονται σε λύσεις που χρησιμοποιούν μετρήσεις γωνιών ή αποστάσεων μεταξύ της φορητής συσκευής και των σταθμών λήψης. Στην πρώτη κατηγορία εντάσσεται η τεχνική που είναι γνωστή ως triangulation ενώ στη δεύτερη κατηγορία οι τεχνικές trilateration, multilateration, fingerprinting. Η εκτίμηση της απόστασης μεταξύ του σταθμού λήψης και της φορητής συσκευής μπορεί να πραγματοποιηθεί με ποικίλους τρόπους όπως ToA(Time of Arrival), ToF(Time of Flight), TDoA(Time Difference of arrival), RSSI(Received Signal Strength Indicator) όπου σε μερικές περιπτώσεις απαιτείται συγχρονισμός ρολογιών μεταξύ σταθμών λήψης με φορητή συσκευή (ToA) καθώς απαιτείται η διαφορά της ώρας αποστολής με την ώρα λήψης του σήματος καθώς για τον υπολογισμό της απόστασης της φορητής συσκευής με τον σταθμό λήψης, ή μεταξύ των σταθμών λήψης (TDoA) όπου ο υπολογισμός της απόστασης πραγματοποιείται γνωρίζοντας την απόσταση μεταξύ των σταθμών λήψης και την ώρα λήψης του σήματος σε κάθε σταθμό. Τέλος υπάρχουν περιπτώσεις που δεν απαιτείται καθόλου συγχρονισμός ή χρήση ρολογιών όπως RSSI που η εκτίμηση της απόστασης γίνεται μέσω της εξασθένησης του σήματος καθώς και με τη μέθοδο ToF που η απόσταση εκτιμάται μέσω του roundtrip χρόνου ανταλλαγής μηνυμάτων μεταξύ σταθμού λήψης και φορητής συσκευής. 

Παρουσιάστηκαν  επίσης αλγόριθμοι και τεχνικές σχετικές με τη βελτίωση της ακρίβειας του εντοπισμού θέσης και σχετίζονται με την επιλογή των κατάλληλων σταθμών λήψης από το σύνολο των σταθμών που «ακούνε» τη φορητή συσκευή βασισμένοι σε μετρικές αξιολόγησης των σταθμών λήψης και συνδυασμό λύσεων για εύρεση της καλύτερης. Τέλος για την επίλυση του προβλήματος του εντοπισμού της θέσης μιας φορητής συσκευής σε ένα δίκτυο LPWAN παρουσιάστηκαν και πιθανοτικοί αλγόριθμοι όπως το Particle Filter και το Particle Swarm Optimization. 

Με την ραγδαία ανάπτυξη της τεχνολογίας, τις καινοτομίες στον τομέα της πληροφορικής και την εγκαθίδρυση του διαδικτύου στην καθημερινή μας ζωή, έχει αναδυθεί το Internet of Things ως ένας νέος τρόπος για την περαιτέρω αυτοματοποίηση διάφορων ενεργειών αλλά και την προσφορά λύσεων σε διάφορα προβλήματα που απασχολούν την σημερινή κοινωνία. Ένα από αυτά τα προβλήματα που προσπαθεί το IoT να λύσει είναι η εύρεση ατόμων που έχουν χαθεί, ειδικά αν αυτά τα άτομα ανήκουν σε κάποια ευπαθή ομάδα και χρήζουν συνεχή παρακολούθηση.

Ένα σύστημα αναζήτησης και διάσωσης βασισμένο σε φορητές συσκευές, όπως τα wearables, αποτελεί ένα ρηξικέλευθο μέσο, το οποίο μπορεί να βοηθήσει με διάφορους τρόπους την σημερινή κοινωνία. Αρχικά, η χρήση wearables σε άτομα με διαταραχές αυτισμού, άτομα με άνοια ή ανήλικα μικρά παιδιά που με μεγάλη πιθανότητα μπορούν να χαθούν μπορεί να βοηθήσει τις οικογένειες τους για άμεση εύρεση τους. Ένα τέτοιο πόνημα, ωστόσο θέλει ένα σύστημα το οποίο θα μπορεί να είναι σε χρήση για μεγάλο διάστημα, με άλλα λόγια τα wearables, οφείλουν να μπορούν να χρησιμοποιούνται για αρκετές ημέρες ή και εβδομάδες. Έτσι καθίσταται ιδιαίτερα σημαντική με μεγάλη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Για αυτό τον λόγο στο έργο WeSAR έχει δοθεί μεγάλη σημασία στην διαχείριση της ενέργειας των συσκευών.

Η διαχείριση της ενέργειας θέλει πολύπλευρη αντιμετώπιση καθώς δεν επηρεάζεται μόνο από το υλικό αλλά και από το λογισμικό. Γνωρίζουμε ότι υπάρχουν παράμετροι που επηρεάζουν την διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Η ενεργοποίηση και η απενεργοποίηση διάφορων αισθητήρων είναι ένας τρόπος που προσπαθεί να επιλύσει το πρόβλημα της ενέργειας, καθώς όσο περισσότεροι αισθητήρες λειτουργούν τόσο μεγαλύτερη είναι η κατανάλωση ενέργειας. Ακόμη, η συχνότητα συλλογής των δεδομένων από την συσκευή είναι ένας άλλος παράγοντας, μιας και όσο συχνότερη είναι η συλλογή τόσο μεγαλύτερη είναι η κατανάλωση. Επιπλέον, μια άλλη προσέγγιση είναι ο ορισμός κάποιων καταστάσεων όπου θα μεταβάλλεται η ισχύς της ασύρματης επικοινωνίας, από αδρανής για παράδειγμα σε κατάσταση ενεργή, αλλά δεν γίνεται κάποια μετάδοση και κατάσταση όπου γίνεται μετάδοση δεδομένων. Τέτοιες καταστάσεις δεν υπάρχουν μόνο όσον αφορά την μετάδοση, αλλά και μπορεί να αναφέρονται και στην λειτουργεία του μικροεπεξεργαστή ή άλλων συστατικών του υλικού. Πολλοί σύγχρονοι μικροεπεξεργαστές υποστηρίζουν διάφορες ενδιάμεσες καταστάσεις με μεταβλητή κατανάλωση ανάλογα του φορτίου.

Εν κατακλείδι, ο στόχος στα πλαίσια του WeSAR, είναι η ανάπτυξη ενός πλήρους συστήματος αναζήτησης και διάσωσης βασισμένο στα wearables. Για την επίτευξη αυτού του σκοπού όπως περιγράψαμε παραπάνω, η διαχείριση της ενέργειας αποτελεί ένα κομβικό κομμάτι που απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή.

 

Η πόλη της Πάτρας επιλέχθηκε από το Υπουργείο Ψηφιακής Πολιτικής, Τηλεπικοινωνιών και Μέσων Μαζικής Ενημέρωσης ως μια από τις δύο πρώτες πόλεις στην Ελλάδα για πιλοτική εφαρμογή του 5G. Σύμφωνα με αυτό το σχέδιο, η υποδομή 5G θα αναπτυχθεί σε όλη την πόλη για να διευκολυνθούν οι δοκιμές 5G και να επικυρωθεί η αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης αρχιτεκτονικής.

Το Πανεπιστήμιο Πατρών, και συγκεκριμένα το Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών / Ομάδα Αρχιτεκτονικής και Διαχείρισης Δικτύων, συμμετέχει στο έργο 5G Verticals INNovation Infrastructure (5GVINNI) με φορέα χρηματοδότησης την E.E

Στόχος του 5G-VINNI είναι η κατασκευή και λειτουργία μιας ανοιχτής, και επεκτάσιμης 5G NFV αρχιτεκτονικής (Open5G-NFV). Στο πλαίσιο του έργου θα εγκατασταθεί πιλοτική υποδομή 5G στην ευρύτερη περιοχή της Πάτρας.

Στην ευρύτερη περιοχή της Πάτρας θα υπάρχουν 2-3 σταθμοί βάσης μαζί με συσκευές MEC, τοποθετημένοι σε κατάλληλα επιλεγμένους χώρους για να διευκολυνθεί η εκτέλεση των δοκιμαστικών σχεδίων μαζί με περίπου 6 UEs.

Οι υποδομές αυτές είναι πολύ χρήσιμες για το έργο WeSAR καθώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πραγματοποίηση πειραμάτων εντοπισμού θέσης φορητών συσκευών

Περισσότερες πληροφορίες στη σελίδα του έργου για την ελληνική εγκατάσταση καθώς και στη σχετική σελίδα της Ομάδας Αρχιτεκτονικής και Διαχείρισης Δικτύων.