RTLS je zkratka pro Real Time Location Systems.
RTLS je radiolokační metoda založená na signálu, která může být aktivní nebo pasivní. Mezi nimi se aktivní dělí na AOA (polohování úhlu příjezdu) a TDOA (polohování s rozdílem času příjezdu), TOA (čas příjezdu), TW-TOF (obousměrný letový čas), NFER (elektromagnetické dosahování blízkého pole) atd. na.
Když mluvíme o určování polohy, každého nejprve napadne GPS, založené na satelitním určování polohy GNSS (Global Navigation Satellite System) bylo všude, ale satelitní určování polohy má svá omezení: signál nemůže proniknout do budovy, aby se dosáhlo určování polohy uvnitř budovy.
Jak tedy vyřešit problém vnitřního polohování?
S neustálým vývojem vnitřních polohovacích technologií řízených poptávkou a bezdrátových komunikačních technologií, technologie identifikace senzorů a technologie propojení velkých dat, internetu věcí a dalších technologií se tento problém postupně vyřešil a průmyslový řetězec se neustále obohacoval a dospíval.
Technologie vnitřního určování polohy Bluetooth
Vnitřní technologie Bluetooth má používat několik přístupových bodů Bluetooth LAN nainstalovaných v místnosti, udržovat síť jako základní režim síťového připojení pro více uživatelů a zajistit, aby přístupový bod Bluetooth LAN byl vždy hlavním zařízením mikrosítě, a poté triangulujte nově přidaný slepý uzel měřením síly signálu.
V současné době existují dva hlavní způsoby, jak najít Bluetooth iBeacon: na základě RSSI (indikace síly přijímaného signálu) a na základě otisku prstu nebo kombinace obou.
Největší problém založený na vzdálenosti je, že vnitřní prostředí je složité a Bluetooth jako vysokofrekvenční signál 2.4 GHz bude značně rušen. Kromě různých vnitřních odrazů a lomů nejsou hodnoty RSSI získané mobilními telefony příliš referenční hodnotou; Současně, aby se zlepšila přesnost určování polohy, musí být hodnota RSSI získána několikrát, aby se výsledky vyhladily, což znamená, že se zvyšuje zpoždění. Největší problém založený na umístění otisků prstů spočívá v tom, že mzdové a časové náklady na získání dat o otiscích prstů v rané fázi jsou velmi vysoké a údržba databáze je obtížná. A pokud obchod přidá novou základnovou stanici nebo provede jiné úpravy, původní údaje o otiscích již nemusí být použitelné. Hlavním problémem určování polohy Bluetooth se proto stalo, jak vážit a vybírat mezi přesností určování polohy, zpožděním a cenou.
Nevýhody: Přenos Bluetooth není ovlivněn přímou viditelností, ale pro složitá vesmírná prostředí je stabilita systému Bluetooth mírně špatná, ruší ji šumové signály a cena zařízení a zařízení Bluetooth je poměrně drahá;
Použití: Bluetooth vnitřní polohování se používá hlavně k lokalizaci osob v malém prostoru, jako je jednopodlažní hala nebo obchod.
Technologie určování polohy Wi-Fi
Existují dva druhy technologie určování polohy WiFi, jedna je přes sílu bezdrátového signálu mobilních zařízení a tři přístupové body bezdrátové sítě pomocí diferenciálního algoritmu pro přesnější triangulaci polohy lidí a vozidel. Druhým je předem zaznamenat sílu signálu velkého počtu míst určených pro umístění, a to porovnáním síly signálu nově přidaného zařízení s velkou databází dat pro určení polohy.
Výhody: vysoká přesnost, nízké náklady na hardware, vysoká přenosová rychlost; Lze jej použít k dosažení složitých rozsáhlých úloh určování polohy, monitorování a sledování.
Nevýhody: Krátká přenosová vzdálenost, vysoká spotřeba energie, obecně hvězdicová topologie.
Použití: Polohování WiFi je vhodné pro určování polohy a navigaci lidí nebo automobilů a lze jej použít ve zdravotnických zařízeních, zábavních parcích, továrnách, nákupních centrech a dalších příležitostech, které vyžadují určování polohy a navigaci.
Technologie vnitřního určování polohy RFID
Technologie vnitřního určování polohy pomocí radiofrekvenční identifikace (RFID) využívá vysokofrekvenční režim, pevná anténa k nastavení rádiového signálu do elektromagnetického pole, štítek připevněný k předmětu do magnetického pole po vygenerování indukčního proudu pro přenos dat ven, aby vyměňovat data ve vícenásobné obousměrné komunikaci k dosažení účelu identifikace a triangulace.
Radio Frequency Identification (RFID) je bezdrátová komunikační technologie, která dokáže identifikovat konkrétní cíl pomocí rádiových signálů a číst a zapisovat související data, aniž by bylo nutné navazovat mechanický nebo optický kontakt mezi identifikačním systémem a konkrétním cílem.
Rádiové signály přenášejí data ze štítku připevněného k předmětu prostřednictvím elektromagnetického pole naladěného na rádiovou frekvenci pro automatickou identifikaci a sledování předmětu. Když jsou rozpoznány některé štítky, lze energii získat z elektromagnetického pole emitovaného identifikátorem a baterie nejsou potřeba; Existují také štítky, které mají vlastní zdroj energie a mohou aktivně vysílat rádiové vlny (elektromagnetická pole naladěná na rádiové frekvence). Štítky obsahují elektronicky uložené informace, které lze identifikovat na několik metrů. Na rozdíl od čárových kódů nemusí být RF tagy v zorném poli identifikátoru a mohou být také zabudovány do sledovaného objektu.
Výhody: Technologie vnitřního určování polohy RFID je velmi blízká, ale dokáže získat informace o přesnosti polohy na úrovni centimetrů během několika milisekund; Velikost štítku je relativně malá a cena je nízká.
Nevýhody: žádná komunikační schopnost, špatná schopnost proti rušení, nesnadná integrace do jiných systémů a bezpečnost a ochrana soukromí uživatele a mezinárodní standardizace nejsou dokonalé.
Použití: Vnitřní polohování RFID bylo široce používáno ve skladech, továrnách, nákupních centrech v toku zboží, polohování komodit.
Vnitřní polohovací technologie Zigbee
Technologie vnitřního určování polohy ZigBee (nízkoenergetický protokol LAN založený na standardu IEEE802.15.4) tvoří síť mezi řadou testovaných uzlů a referenčními uzly a bránou. Uzly, které mají být v síti testovány, vysílají informace o vysílání, shromažďují data z každého sousedního referenčního uzlu a vybírají souřadnice X a Y referenčního uzlu s nejsilnějším signálem. Poté se vypočítají souřadnice ostatních uzlů přidružených k referenčnímu uzlu. Nakonec se zpracují data v určovacím stroji a hodnota offsetu od nejbližšího referenčního uzlu se vezme v úvahu pro získání skutečné polohy testovaného uzlu ve velké síti.
Vrstvy protokolu ZigBee zdola nahoru jsou fyzická vrstva (PHY), vrstva přístupu k médiím (MAC), síťová vrstva (NWK), aplikační vrstva (APL) a tak dále. Síťová zařízení mají tři role: ZigBee Coordinator, ZigBee Router a ZigBee End Device. Síťové topologie mohou být hvězdicové, stromové a síťové.
Výhody: nízká spotřeba energie, nízké náklady, krátké zpoždění, vysoká kapacita a vysoká bezpečnost, dlouhá přenosová vzdálenost; Může podporovat topologii sítě, stromovou topologii a strukturu hvězdicové topologie, síť je flexibilní a může realizovat multi-hop přenos.
Nevýhody: Přenosová rychlost je nízká a přesnost určování polohy vyžaduje vyšší algoritmy.
Použití: Polohování systému zigbee bylo široce používáno ve vnitřním polohování, průmyslovém řízení, monitorování životního prostředí, inteligentním domácím ovládání a dalších oblastech.
Technologie určování polohy UWB
Ultra širokopásmová (UWB) technologie určování polohy je nová technologie, která se velmi liší od tradiční komunikační technologie určování polohy. Ke komunikaci s nově přidanými slepými uzly využívá předem uspořádané kotevní uzly a přemosťovací uzly se známými polohami a k určení polohy využívá triangulaci nebo polohování „otiskem prstu“.
Ultraširokopásmová bezdrátová technologie (UWB) je vysoce přesná vnitřní bezdrátová technologie určování polohy navržená v posledních letech, s vysokou úrovní časového rozlišení v danosekundách, v kombinaci s algoritmem určování vzdálenosti na základě času příjezdu, teoreticky může dosáhnout přesnosti určování polohy na úrovni centimetrů, které mohou splnit požadavky na polohování průmyslových aplikací.
Celý systém je rozdělen do tří vrstev: vrstva správy, vrstva služeb a vrstva pole. Hierarchie systému je jasně rozdělena a struktura je jasná.
Vrstva pole se skládá z pozičního kotevního bodu a pozičního tagu:
· Vyhledejte kotvu
Lokalizační kotva vypočítává vzdálenost mezi tagem a sebou samým a posílá pakety zpět do modulu pro výpočet polohy v drátovém nebo WLAN režimu.
· Značka umístění
Tag je spojen s osobou a objektem, který se nachází, komunikuje s Anchor a vysílá svou vlastní polohu.
Výhody: šířka pásma GHz, vysoká přesnost polohování; Silná penetrace, dobrý anti-multipath efekt, vysoká bezpečnost.
Nevýhody: Protože nově přidaný slepý uzel také potřebuje aktivní komunikaci, spotřeba energie je vysoká a náklady na systém jsou vysoké.
Použití: Ultraširokopásmovou technologii lze použít pro detekci radarů, stejně jako pro přesné určování polohy a navigaci v různých oblastech.
Ultrazvukový polohovací systém
Technologie ultrazvukového určování polohy je založena na systému ultrazvukového měření vzdálenosti a je vyvinuta řadou transpondérů a hlavního dálkoměru: hlavní dálkoměr je umístěn na měřeném objektu, transpondér vysílá stejný rádiový signál do pevné polohy transpondéru, transpondér přenáší ultrazvukový signál do hlavního dálkoměru po přijetí signálu a používá metodu měření vzdálenosti odrazem a triangulační algoritmus k určení polohy objektu.
Výhody: Celková přesnost polohování je velmi vysoká, dosahuje úrovně centimetrů; Struktura je poměrně jednoduchá, má určitou penetraci a samotný ultrazvuk má silnou schopnost proti rušení.
Nevýhody: velký útlum ve vzduchu, nehodí se pro velké příležitosti; Rozsah odrazu je značně ovlivněn vícecestným efektem a šířením nepřímé viditelnosti, což způsobuje investice do základního hardwarového vybavení vyžadujícího přesnou analýzu a výpočty a náklady jsou příliš vysoké.
Použití: Technologie ultrazvukového určování polohy byla široce používána v digitálních perech a tato technologie se také používá při průzkumu na moři a technologie vnitřního určování polohy se používá hlavně pro určování polohy objektů v bezobslužných dílnách.
