RTLS هو اختصار لأنظمة الموقع في الوقت الحقيقي.
RTLS هي طريقة لتحديد الموقع الراديوي تعتمد على الإشارة ويمكن أن تكون نشطة أو سلبية. من بينها، ينقسم النشاط إلى AOA (تحديد موضع زاوية الوصول) وTDOA (تحديد موضع فرق وقت الوصول)، وTOA (وقت الوصول)، وTW-TOF (زمن الطيران في اتجاهين)، وNFER (المدى الكهرومغناطيسي القريب من المجال) وما إلى ذلك. على.
عند الحديث عن تحديد المواقع، سيفكر الجميع أولاً في نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، استنادًا إلى تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية GNSS (النظام العالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية) الموجود في كل مكان، ولكن تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية له حدوده: لا يمكن للإشارة اختراق المبنى لتحقيق تحديد المواقع في الأماكن المغلقة.
إذن، كيفية حل مشكلة تحديد المواقع في الأماكن المغلقة؟
مع التطوير المستمر لتكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية والمدفوعة بالطلب في السوق لتحديد المواقع الداخلية، وتكنولوجيا تحديد أجهزة الاستشعار وتكنولوجيا الربط البيني للبيانات الكبيرة، وإنترنت الأشياء وغيرها من التقنيات، تم حل هذه المشكلة تدريجيًا، وتم إثراء السلسلة الصناعية ونضجها بشكل مستمر.
تقنية بلوتوث لتحديد المواقع الداخلية
تتمثل تقنية Bluetooth الداخلية في استخدام العديد من نقاط وصول Bluetooth LAN المثبتة في الغرفة، والحفاظ على الشبكة كوضع اتصال شبكة أساسي متعدد المستخدمين، والتأكد من أن نقطة وصول Bluetooth LAN هي دائمًا الجهاز الرئيسي للشبكة الصغيرة، و ثم قم بتثليث العقدة العمياء المضافة حديثًا عن طريق قياس قوة الإشارة.
في الوقت الحاضر، هناك طريقتان رئيسيتان لتحديد موقع Bluetooth iBeacon: استنادًا إلى RSSI (مؤشر قوة الإشارة المستلمة) واستنادًا إلى تحديد موضع بصمة الإصبع، أو مزيج من الاثنين معًا.
أكبر مشكلة تعتمد على المسافة هي أن البيئة الداخلية معقدة، وسيتم التدخل بشكل كبير في تقنية البلوتوث، كإشارة عالية التردد 2.4 جيجا هرتز. بالإضافة إلى الانعكاسات والانكسارات الداخلية المختلفة، فإن قيم RSSI التي يتم الحصول عليها بواسطة الهواتف المحمولة لا تمثل قيمة مرجعية كبيرة؛ وفي الوقت نفسه، من أجل تحسين دقة تحديد المواقع، يجب الحصول على قيمة RSSI عدة مرات لتسهيل النتائج، مما يعني زيادة التأخير. أكبر مشكلة تعتمد على تحديد موضع بصمات الأصابع هي أن تكلفة العمالة وتكلفة الوقت للحصول على بيانات بصمات الأصابع في المرحلة المبكرة مرتفعة جدًا، كما أن صيانة قاعدة البيانات صعبة. وإذا أضاف المتجر محطة أساسية جديدة أو أجرى تعديلات أخرى، فقد لا تكون بيانات بصمة الإصبع الأصلية قابلة للتطبيق. لذلك، أصبحت كيفية الوزن والاختيار بين دقة تحديد المواقع والتأخير والتكلفة هي المشكلة الرئيسية لتحديد المواقع عبر البلوتوث.
العيوب: لا يتأثر إرسال البلوتوث بخط البصر، ولكن بالنسبة للبيئات الفضائية المعقدة، يكون استقرار نظام البلوتوث ضعيفًا بعض الشيء، وتتداخل إشارات الضوضاء، كما أن أسعار أجهزة ومعدات البلوتوث باهظة الثمن نسبيًا؛
التطبيق: يستخدم تحديد المواقع الداخلي عبر البلوتوث بشكل أساسي لتحديد موقع الأشخاص في منطقة صغيرة، مثل قاعة أو متجر من طابق واحد.
تكنولوجيا تحديد المواقع واي فاي
هناك نوعان من تقنية تحديد المواقع عبر شبكة WiFi، أحدهما من خلال قوة الإشارة اللاسلكية للأجهزة المحمولة وثلاث نقاط وصول إلى الشبكة اللاسلكية، من خلال الخوارزمية التفاضلية، لتثليث موقع الأشخاص والمركبات بشكل أكثر دقة. والآخر هو تسجيل قوة الإشارة لعدد كبير من النقاط المحددة للموقع مسبقًا، من خلال مقارنة قوة الإشارة للمعدات المضافة حديثًا مع قاعدة بيانات كبيرة من البيانات لتحديد الموقع.
المزايا: دقة عالية، تكلفة منخفضة للأجهزة، معدل نقل مرتفع؛ يمكن تطبيقه لتحقيق مهام تحديد المواقع والمراقبة والتتبع المعقدة على نطاق واسع.
العيوب: مسافة نقل قصيرة، استهلاك مرتفع للطاقة، طوبولوجيا النجمة بشكل عام.
التطبيق: يعد تحديد المواقع عبر WiFi مناسبًا لتحديد المواقع والتنقل للأشخاص أو السيارات، ويمكن استخدامه في المؤسسات الطبية والمتنزهات والمصانع ومراكز التسوق وغيرها من المناسبات التي تحتاج إلى تحديد المواقع والملاحة.
تكنولوجيا تحديد المواقع في الأماكن المغلقة RFID
تستخدم تقنية تحديد المواقع الداخلية لتحديد تردد الراديو (RFID) وضع التردد الراديوي، والهوائي الثابت لضبط إشارة الراديو في المجال الكهرومغناطيسي، والملصق المرفق بالعنصر في المجال المغناطيسي بعد توليد التيار التعريفي لنقل البيانات للخارج، من أجل تبادل البيانات في اتصالات متعددة ثنائية الاتجاه لتحقيق غرض التحديد والتثليث.
تعريف الترددات الراديوية (RFID) هو تقنية اتصالات لاسلكية يمكنها تحديد هدف محدد عن طريق إشارات الراديو وقراءة وكتابة البيانات ذات الصلة دون الحاجة إلى إنشاء اتصال ميكانيكي أو بصري بين نظام التعريف والهدف المحدد.
تنقل إشارات الراديو البيانات من علامة مرفقة بعنصر ما عبر مجال كهرومغناطيسي مضبوط على تردد راديوي لتحديد العنصر وتتبعه تلقائيًا. عندما يتم التعرف على بعض الملصقات، يمكن الحصول على الطاقة من المجال الكهرومغناطيسي المنبعث من المعرف، ولا يلزم وجود بطاريات؛ هناك أيضًا علامات لها مصدر طاقة خاص بها ويمكنها بث موجات الراديو (المجالات الكهرومغناطيسية المضبوطة على ترددات الراديو). تحتوي العلامات على معلومات مخزنة إلكترونيًا يمكن التعرف عليها على بعد بضعة أمتار. على عكس الرموز الشريطية، لا يلزم أن تكون علامات التردد اللاسلكي في خط رؤية المعرف ويمكن أيضًا تضمينها في الكائن الذي يتم تعقبه.
المزايا: تقنية تحديد المواقع الداخلية RFID قريبة جدًا، ولكن يمكنها الحصول على معلومات دقة تحديد المواقع على مستوى السنتيمتر في بضعة أجزاء من الثانية؛ حجم الملصق صغير نسبيًا، والتكلفة منخفضة.
العيوب: عدم وجود قدرة على الاتصال، وضعف القدرة على مكافحة التدخل، وليس من السهل الاندماج في الأنظمة الأخرى، وأمن المستخدم وحماية الخصوصية والتوحيد القياسي الدولي ليسا مثاليين.
التطبيق: تم استخدام تحديد المواقع الداخلية RFID على نطاق واسع في المستودعات والمصانع ومراكز التسوق في تدفق البضائع وتحديد مواقع السلع.
تقنية تحديد المواقع زيجبي في الأماكن المغلقة
ZigBee (بروتوكول LAN منخفض الطاقة يعتمد على معيار IEEE802.15.4) تشكل تقنية تحديد المواقع الداخلية شبكة بين عدد من العقد التي سيتم اختبارها والعقد المرجعية والبوابة. ترسل العقد التي سيتم اختبارها في الشبكة معلومات البث، وتجمع البيانات من كل عقدة مرجعية مجاورة، وتحدد إحداثيات X وY للعقدة المرجعية ذات الإشارة الأقوى. ثم يتم حساب إحداثيات العقد الأخرى المرتبطة بالعقدة المرجعية. أخيرًا، تتم معالجة البيانات الموجودة في محرك تحديد المواقع، ويتم أخذ قيمة الإزاحة من أقرب عقدة مرجعية بعين الاعتبار للحصول على الموضع الفعلي للعقدة قيد الاختبار في الشبكة الكبيرة.
طبقة بروتوكول ZigBee من الأسفل إلى الأعلى هي الطبقة المادية (PHY)، وطبقة الوصول إلى الوسائط (MAC)، وطبقة الشبكة (NWK)، وطبقة التطبيق (APL) وما إلى ذلك. تحتوي أجهزة الشبكة على ثلاثة أدوار: منسق ZigBee، وZigBee Router، وZigBee End Device. يمكن أن تكون طبولوجيا الشبكة نجمة وشجرة وشبكة.
المزايا: استهلاك منخفض للطاقة، تكلفة منخفضة، تأخير قصير، قدرة عالية وأمان عالي، مسافة نقل طويلة؛ يمكنها دعم طوبولوجيا الشبكة، وبنية الشجرة، وبنية طوبولوجيا النجمة، والشبكة مرنة، ويمكنها تحقيق النقل متعدد القفزات.
العيوب: معدل النقل منخفض، ودقة تحديد المواقع تتطلب خوارزميات أعلى.
التطبيق: تم استخدام نظام تحديد المواقع زيجبي على نطاق واسع في تحديد المواقع في الأماكن المغلقة، والتحكم الصناعي، والرصد البيئي، والتحكم في المنزل الذكي وغيرها من المجالات.
تكنولوجيا تحديد المواقع UWB
تعد تقنية تحديد المواقع ذات النطاق العريض للغاية (UWB) تقنية جديدة، وهي مختلفة تمامًا عن تقنية تحديد المواقع التقليدية عبر الاتصالات. ويستخدم العقد المثبتة مسبقًا وعقد الجسر ذات المواضع المعروفة للتواصل مع العقد العمياء المضافة حديثًا، ويستخدم التثليث أو تحديد موضع "بصمة الإصبع" لتحديد الموضع.
تقنية النطاق اللاسلكي فائق الاتساع (UWB) هي تقنية تحديد المواقع اللاسلكية الداخلية عالية الدقة تم اقتراحها في السنوات الأخيرة، مع مستوى عالٍ من دقة الوقت بالدانوثانية، جنبًا إلى جنب مع خوارزمية النطاق المستندة إلى وقت الوصول، يمكن نظريًا الوصول إلى دقة تحديد المواقع على مستوى السنتيمتر، والتي يمكن أن تلبي احتياجات تحديد المواقع للتطبيقات الصناعية.
ينقسم النظام بأكمله إلى ثلاث طبقات: طبقة الإدارة وطبقة الخدمة وطبقة المجال. ينقسم التسلسل الهرمي للنظام بشكل واضح والهيكل واضح.
تتكون طبقة الحقل من تحديد موضع نقطة الربط وعلامة تحديد الموضع:
· تحديد موقع مرساة
يقوم مرساة الموقع بحساب المسافة بين العلامة ونفسها، ويرسل الحزم مرة أخرى إلى محرك حساب الموقع في الوضع السلكي أو WLAN.
· علامة الموقع
ترتبط العلامة بالشخص والكائن الذي يتم تحديد موقعه، وتتواصل مع Anchor وتبث موقعها الخاص.
المزايا: عرض النطاق الترددي جيجاهرتز، دقة تحديد المواقع العالية؛ اختراق قوي، تأثير جيد مضاد لتعدد المسارات، سلامة عالية.
العيوب: نظرًا لأن العقدة العمياء المضافة حديثًا تحتاج أيضًا إلى اتصال نشط، فإن استهلاك الطاقة مرتفع، وتكلفة النظام مرتفعة.
التطبيق: يمكن استخدام تكنولوجيا النطاق العريض للغاية للكشف عن الرادار، بالإضافة إلى تحديد المواقع والملاحة الدقيقة في الأماكن المغلقة في مختلف المجالات.
نظام تحديد المواقع بالموجات فوق الصوتية
تعتمد تقنية تحديد المواقع بالموجات فوق الصوتية على نظام تحديد المدى بالموجات فوق الصوتية وتم تطويره بواسطة عدد من أجهزة الإرسال والاستقبال وجهاز تحديد المدى الرئيسي: يتم وضع جهاز تحديد المدى الرئيسي على الكائن المراد قياسه، ويرسل جهاز الإرسال والاستقبال نفس إشارة الراديو إلى الموضع الثابت لجهاز الإرسال والاستقبال، ينقل جهاز الإرسال والاستقبال إشارة الموجات فوق الصوتية إلى جهاز تحديد المدى الرئيسي بعد تلقي الإشارة، ويستخدم طريقة نطاق الانعكاس وخوارزمية التثليث لتحديد موقع الكائن.
المزايا: دقة تحديد المواقع الإجمالية عالية جدًا، حيث تصل إلى مستوى السنتيمتر؛ الهيكل بسيط نسبيًا، وله اختراق معين، والموجات فوق الصوتية نفسها لديها قدرة قوية ضد التداخل.
العيوب: توهين كبير في الهواء، غير مناسب للمناسبات الكبيرة؛ يتأثر نطاق الانعكاس بشكل كبير بتأثير المسارات المتعددة والانتشار خارج خط البصر، مما يتسبب في استثمار مرافق الأجهزة الأساسية التي تتطلب تحليلًا وحسابًا دقيقًا، وتكون التكلفة مرتفعة للغاية.
التطبيق: تم استخدام تقنية تحديد المواقع بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع في الأقلام الرقمية، وتستخدم هذه التكنولوجيا أيضًا في التنقيب البحري، وتستخدم تقنية تحديد المواقع الداخلية بشكل أساسي لتحديد موضع الأشياء في ورش العمل غير المأهولة.
