Além da informação que consta no diagrama de contexto, um diagrama de casos de uso global do sistema procura adicionar mais informação resultante da fase de análise, ou seja, procura identificar e descrever todos os cenários de interação entre sistema, sensores/atuadores (como por exemplo display, ponto de acesso (AP), ou leitor de etiquetas RFID) e atores/sistemas externos (como por exemplo Segurança, Pessoa, Animal ou Bem). Numa perspetiva alargada, é necessário descrever todas as interações que ocorrem nas duas interfaces identificadas na Figura 12, mas em determinado projeto ou contexto podemos limitar-nos a modelar um subconjunto das interações relevantes nesse contexto. É o que faremos no presente trabalho, onde não nos iremos concentrar em modelar tudo, mas apenas o essencial de um sistema de deteção por RFID.
Tendo como objetivo monitorizar a entrada/saída em determinadas zonas de um edifício, é necessário instalar vários pontos de acesso que vão permitir localizar as etiquetas RFID transportadas pelos utilizadores. O princípio de funcionamento da localização terá por base o facto de haver uma correlação entre a distância, de um emissor de sinal RF a um dado AP, e a potência do sinal recebido nesse AP (RSSI) [27] [28]. O sistema central começa por receber os pacotes Pj,ide cada APi e insere-os na estrutura de dados D1 (Packet). De seguida armazena esses dados de forma permanente numa base de dados e finalmente processa os dados de cada pacote Pj,i para calcular a localização atual da etiqueta Tj que enviou o pacote. Para que a localização seja calculada com precisão exige-se medições da potência do sinal RF provenientes de pelo menos 3 APs. Com base na localização obtida, no tipo de utilizador da etiqueta detetada e no tipo de zona (permitida ou interdita) correspondente à localização, é possível emitir um alerta caso ocorra uma situação anómala.
A Figura 13 mostra-se um exemplo da arquitetura de um edifício e dos componentes físicos fundamentais do sistema de localização. O edifício é dividido em zonas (1 a 8 na Figura 13), às quais será atribuído um tipo de permissão de acesso para cada tipo de utilizador. Os componentes físicos fundamentais do sistema de localização serão (i) o sistema central, (ii) um conjunto de pontos de acesso (APs) colocados em zonas estratégicas para o processo de localização e (iii) as etiquetas RFID transportadas por cada utilizador. Convém referir que se decidiu que não se iria tentar localizar as etiquetas na totalidade do espaço do edifício, mas sim apenas nas áreas de acesso às
zonas críticas. Esta opção deve
obtenção de vantagens significativas, cobrir o espaço todo dum edifício.
Figura 13 - Arquitetura
Para ajudar à explicação do proce conceito de conjunto de APs
APs, afixados de forma correta
áreas críticas coincidirão com portas de acesso às zonas a monitorizar (ver
Cada conjunto de APs permitirá a localização de etiquetas RFID numa área crítica, aplicando o princípio de triangulação.
A distância entre um
de propagação que descreve a relação entre a potência do sinal RF recebido e a distância
[29]:
onde P representa a potência do sinal recebido a uma distância é uma constante que depende do meio de propagação.
Aplicar a Equação
zonas críticas. Esta opção deve-se ao facto de ser complicado e dispendioso, sem obtenção de vantagens significativas, cobrir o espaço todo dum edifício.
Arquitetura física do edifício e do sistema de localização
explicação do processo de localização seguido, introduziu conjunto de APs. Um conjunto de APs será composto normalmente por 3
correta numa área crítica para a monitorização. Na prática, as com portas de acesso às zonas a monitorizar (ver
Cada conjunto de APs permitirá a localização de etiquetas RFID numa área crítica, e triangulação.
A distância entre um recetor e um emissor RF é estimada com base num modelo de propagação que descreve a relação entre a potência do sinal RF recebido e a distância
(
representa a potência do sinal recebido a uma distância D é uma constante que depende do meio de propagação.
Equação 1 (a qual corresponde à lei do Inverso do Quadrado da e ao facto de ser complicado e dispendioso, sem obtenção de vantagens significativas, cobrir o espaço todo dum edifício.
e do sistema de localização.
sso de localização seguido, introduziu-se o . Um conjunto de APs será composto normalmente por 3 numa área crítica para a monitorização. Na prática, as com portas de acesso às zonas a monitorizar (ver Figura 14). Cada conjunto de APs permitirá a localização de etiquetas RFID numa área crítica,
e um emissor RF é estimada com base num modelo de propagação que descreve a relação entre a potência do sinal RF recebido e a distância
Equação 1 ) D do emissor e K
baseado na potência do sinal RF. Contudo, como o RSSI fornece normalmente uma estimativa da atenuação do sinal em vez da potência do sinal, o modelo descrito na Equação 1deve ser reescrito em termos das medições do RSSI:
10 ∗ ( ) ( Equação 2 ) onde RSSIdBm consiste na atenuação do sinal, em milidecibéis, de um sinal emitido com uma potência de 1mW.
No modelo de propagação de rádio que é usado em [29], a distância D é calculada pela Equação 3, obtida a partir daEquação 2 (a qual corresponde o modelo de Propagação de Rádio em termos de Milidecibéis).
10 ( /) ( Equação 3 )
Em ambientes reais existem múltiplas interferências e múltiplos caminhos, os quais dificultam a correlação entre os parâmetros do sinal RF e a distância. Utilizando um método empírico é possível estimar o valor de K. Para isso, divide-se o espaço em pequenas áreas, mede-se o valor de RSSI para várias distâncias e aplica-se um Método dos Mínimos Quadrados para ajustar o parâmetro K. A distância dpi entre cada uma destas áreas p e um recetor i é calculada com a Equação 4 (a qual corresponde à distância entre dois pontos num sistema cartesiano).
( − )+ (# − # ) ( Equação 4 )
Onde:
• (xmi , ymi) define a posição conhecida (por medição) do recetor i; • (xp , yp) define o centro da área de p (onde se encontra o emissor RF).
Figura 14 - Exemplo da planta de um piso d
funcionamento do método de localização.
Para calcular o valor de
sobre as medições do RSSI. O ponto de partida deste método é fazer com que o erro entre as medições (yi) e os valores calculados pela
derivada do erro deve ser nula:
$
$% &' (
em que os valores de medição de RSSI (yi) em dBm que é apresentada na Equação
)
Exemplo da planta de um piso de um edifício para ilustrar o princípio de funcionamento do método de localização.
Para calcular o valor de K pode aplicar-se o Método dos Mínimos Q
medições do RSSI. O ponto de partida deste método é fazer com que o erro ) e os valores calculados pela Equação 2 seja mínimo, ou seja, a derivada do erro deve ser nula:
' *+(− ,- ∗ ./0,-12% ( 345 3 6 (7, 8 ( Equação
em que os valores de xi (1≤i≤N) são as várias distâncias para as quais se possui ) em dBm. Manipulando esta derivada chega-se à expressão de
Equação 6.
) ,-∑A;B,:;<,-∗∑,-∗AA;B,=>?,-@;3 ( Equação
um edifício para ilustrar o princípio de
Mínimos Quadrados medições do RSSI. O ponto de partida deste método é fazer com que o erro seja mínimo, ou seja, a
Equação 5 )
ão as várias distâncias para as quais se possui se à expressão de K