RTLS مخفف Real Time Location Systems است.
RTLS یک روش مکان یابی رادیویی مبتنی بر سیگنال است که می تواند فعال یا غیرفعال باشد. در میان آنها، اکتیو به AOA (موقعیت یابی زاویه ورود) و TDOA (موقعیت یابی اختلاف زمان رسیدن)، TOA (زمان رسیدن)، TW-TOF (زمان پرواز دو طرفه)، NFER (محدوده الکترومغناطیسی میدان نزدیک) و غیره تقسیم می شود. بر.
صحبت در مورد موقعیت یابی، همه در ابتدا به GPS فکر می کنند، بر اساس GNSS (سیستم ناوبری ماهواره ای جهانی) موقعیت یابی ماهواره ای در همه جا وجود داشته است، اما موقعیت یابی ماهواره ای محدودیت هایی دارد: سیگنال نمی تواند برای رسیدن به موقعیت یابی داخلی به ساختمان نفوذ کند.
بنابراین، چگونه می توان مشکل موقعیت داخلی را حل کرد؟
با توسعه مداوم تقاضای بازار موقعیت یابی داخلی و فناوری ارتباطات بی سیم، فناوری شناسایی حسگر و فناوری اتصال داده های بزرگ، اینترنت اشیا و سایر فناوری ها، این مشکل به تدریج حل شده است و زنجیره صنعتی به طور مداوم غنی و بالغ شده است.
فناوری موقعیت یابی داخلی بلوتوث
فناوری بلوتوث داخلی برای استفاده از چندین نقطه دسترسی LAN بلوتوث نصب شده در اتاق، حفظ شبکه به عنوان یک حالت اتصال اولیه شبکه مبتنی بر چند کاربر، و اطمینان از اینکه نقطه دسترسی بلوتوث LAN همیشه دستگاه اصلی میکرو شبکه است، و سپس با اندازه گیری قدرت سیگنال، گره کور جدید اضافه شده را مثلث کنید.
در حال حاضر، دو راه اصلی برای تعیین مکان بلوتوث iBeacon وجود دارد: بر اساس RSSI (نشان دهنده قدرت سیگنال دریافتی) و بر اساس اثر انگشت موقعیت یاب یا ترکیبی از هر دو.
بزرگترین مشکل بر اساس فاصله این است که محیط داخلی پیچیده است و بلوتوث به عنوان یک سیگنال فرکانس بالا 2.4 گیگاهرتز، تداخل زیادی با آن خواهد داشت. علاوه بر انعکاس‌ها و انکسارهای مختلف داخل ساختمان، مقادیر RSSI بدست‌آمده توسط تلفن‌های همراه، مقدار مرجع زیادی ندارند. در عین حال، برای بهبود دقت موقعیت یابی، مقدار RSSI باید چندین بار به دست آید تا نتایج صاف شود، به این معنی که تاخیر افزایش می یابد. بزرگترین مشکل بر اساس مکان یابی اثر انگشت این است که هزینه کار و هزینه زمان برای به دست آوردن داده های اثر انگشت در مراحل اولیه بسیار زیاد است و نگهداری پایگاه داده دشوار است. و اگر فروشگاه یک ایستگاه پایه جدید اضافه کند یا تغییرات دیگری انجام دهد، داده‌های اثر انگشت اصلی ممکن است دیگر قابل استفاده نباشند. بنابراین، نحوه وزن کردن و انتخاب بین دقت موقعیت یابی، تاخیر و هزینه به موضوع اصلی موقعیت یابی بلوتوث تبدیل شده است.
معایب: انتقال بلوتوث تحت تأثیر خط دید قرار نمی گیرد، اما برای محیط های فضایی پیچیده، پایداری سیستم بلوتوث اندکی ضعیف است، سیگنال های نویز تداخل دارند و قیمت دستگاه ها و تجهیزات بلوتوث نسبتاً گران است.
کاربرد: موقعیت یابی داخلی بلوتوث عمدتاً برای مکان یابی افراد در یک منطقه کوچک مانند سالن یا فروشگاه یک طبقه استفاده می شود.
فناوری مکان یابی وای فای
دو نوع فناوری موقعیت یابی WiFi وجود دارد، یکی از طریق قدرت سیگنال بی سیم دستگاه های تلفن همراه و سه نقطه دسترسی شبکه بی سیم، از طریق الگوریتم دیفرانسیل، برای مثلث سازی دقیق تر مکان افراد و وسایل نقلیه. مورد دیگر، ثبت قدرت سیگنال تعداد زیادی از نقاط تعیین شده توسط مکان از قبل، با مقایسه قدرت سیگنال تجهیزات جدید اضافه شده با پایگاه داده بزرگی از داده ها برای تعیین مکان است.
مزایا: دقت بالا، هزینه سخت افزار کم، نرخ انتقال بالا. می توان از آن برای دستیابی به وظایف موقعیت یابی، نظارت و ردیابی در مقیاس بزرگ استفاده کرد.
معایب: فاصله انتقال کوتاه، مصرف انرژی بالا، توپولوژی ستاره به طور کلی.
کاربرد: موقعیت یابی WiFi برای موقعیت یابی و ناوبری افراد یا اتومبیل ها مناسب است و می تواند در موسسات پزشکی، پارک های موضوعی، کارخانه ها، مراکز خرید و سایر مواردی که نیاز به موقعیت یابی و ناوبری دارند استفاده شود.
فناوری موقعیت یابی داخلی RFID
فناوری موقعیت یابی داخلی با شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) از حالت فرکانس رادیویی، آنتن ثابت برای تنظیم سیگنال رادیویی در میدان الکترومغناطیسی، برچسب متصل به مورد در میدان مغناطیسی پس از جریان القایی تولید شده برای انتقال داده ها به بیرون استفاده می کند. تبادل داده ها در ارتباطات دو طرفه چندگانه برای دستیابی به هدف شناسایی و مثلث سازی.
شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) یک فناوری ارتباطی بی‌سیم است که می‌تواند هدف خاصی را با سیگنال‌های رادیویی شناسایی و داده‌های مرتبط را بدون نیاز به برقراری تماس مکانیکی یا نوری بین سیستم شناسایی و هدف خاص بخواند و بنویسد.
سیگنال های رادیویی داده ها را از یک برچسب متصل به یک آیتم از طریق یک میدان الکترومغناطیسی تنظیم شده روی یک فرکانس رادیویی برای شناسایی و ردیابی خودکار مورد ارسال می کنند. هنگامی که برخی از برچسب ها شناسایی می شوند، انرژی را می توان از میدان الکترومغناطیسی ساطع شده توسط شناسه به دست آورد، و نیازی به باتری نیست. همچنین برچسب هایی وجود دارند که منبع تغذیه خود را دارند و می توانند به طور فعال امواج رادیویی (میدان های الکترومغناطیسی تنظیم شده با فرکانس های رادیویی) را ساطع کنند. برچسب ها حاوی اطلاعات ذخیره شده الکترونیکی هستند که در چند متری قابل شناسایی هستند. برخلاف بارکدها، تگ‌های RF نیازی به قرار گرفتن در خط دید شناسه ندارند و می‌توانند در شیئی که ردیابی می‌شوند نیز تعبیه شوند.
مزایا: فناوری موقعیت یابی داخلی RFID بسیار نزدیک است، اما می تواند اطلاعات دقت موقعیت یابی در سطح سانتی متر را در چند میلی ثانیه بدست آورد. اندازه برچسب نسبتا کوچک است و هزینه آن کم است.
معایب: عدم توانایی ارتباطی، توانایی ضد تداخل ضعیف، ادغام آسان در سیستم های دیگر، و امنیت و حفاظت از حریم خصوصی کاربر و استانداردسازی بین المللی کامل نیست.
کاربرد: موقعیت یابی داخلی RFID به طور گسترده در انبارها، کارخانه ها، مراکز خرید در جریان کالاها، موقعیت یابی کالا استفاده شده است.
فناوری موقعیت یابی داخلی Zigbee
فناوری موقعیت یابی داخلی ZigBee (پروتکل LAN کم مصرف بر اساس استاندارد IEEE802.15.4) شبکه ای را بین تعدادی از گره های مورد آزمایش و گره های مرجع و دروازه تشکیل می دهد. گره هایی که در شبکه مورد آزمایش قرار می گیرند، اطلاعات پخش را ارسال می کنند، داده ها را از هر گره مرجع مجاور جمع آوری می کنند و مختصات X و Y گره مرجع با قوی ترین سیگنال را انتخاب می کنند. سپس مختصات سایر گره های مرتبط با گره مرجع محاسبه می شود. در نهایت، داده‌ها در موتور موقعیت‌یابی پردازش می‌شوند و مقدار افست از نزدیک‌ترین گره مرجع برای به دست آوردن موقعیت واقعی گره تحت آزمایش در شبکه بزرگ در نظر گرفته می‌شود.
لایه پروتکل ZigBee از پایین به بالا عبارتند از لایه فیزیکی (PHY)، لایه دسترسی رسانه (MAC)، لایه شبکه (NWK)، لایه کاربردی (APL) و غیره. دستگاه های شبکه سه نقش دارند: هماهنگ کننده ZigBee، ZigBee Router و ZigBee End Device. توپولوژی های شبکه می توانند ستاره، درخت و شبکه باشند.
مزایا: مصرف برق کم، هزینه کم، تاخیر کوتاه، ظرفیت بالا و امنیت بالا، فاصله انتقال طولانی. این می تواند توپولوژی شبکه، توپولوژی درختی و ساختار توپولوژی ستاره را پشتیبانی کند، شبکه انعطاف پذیر است و می تواند انتقال چند هاپ را تحقق بخشد.
معایب: سرعت انتقال پایین است و دقت موقعیت یابی به الگوریتم های بالاتری نیاز دارد.
کاربرد: موقعیت یابی سیستم zigbee به طور گسترده در موقعیت یابی داخلی، کنترل صنعتی، نظارت بر محیط زیست، کنترل خانه هوشمند و سایر زمینه ها استفاده شده است.
فناوری موقعیت یابی UWB
فناوری موقعیت یابی فوق پهن باند (UWB) یک فناوری جدید است که بسیار متفاوت از فناوری موقعیت یابی سنتی ارتباطات است. از گره های لنگر از پیش تنظیم شده و گره های پل با موقعیت های شناخته شده برای برقراری ارتباط با گره های کور جدید اضافه شده استفاده می کند و از موقعیت یابی مثلثی یا "اثر انگشت" برای تعیین موقعیت استفاده می کند.
فناوری بی‌سیم فوق‌باند (UWB) یک فناوری موقعیت‌یابی بی‌سیم داخلی با دقت بالا است که در سال‌های اخیر پیشنهاد شده است، با سطح تفکیک زمانی دانثانیه‌ای بالا، همراه با الگوریتم محدوده مبتنی بر زمان رسیدن، از نظر تئوری می‌تواند به دقت موقعیت‌یابی در سطح سانتی‌متر برسد. که می تواند نیازهای موقعیت یابی کاربردهای صنعتی را برآورده کند.
کل سیستم به سه لایه تقسیم می شود: لایه مدیریت، لایه سرویس و لایه زمینه. سلسله مراتب سیستم به وضوح تقسیم شده است و ساختار آن مشخص است.
لایه میدان از نقطه لنگر و برچسب موقعیت یابی تشکیل شده است:
· محل لنگر
لنگر مکان فاصله بین Tag و خودش را محاسبه می کند و بسته ها را در حالت سیمی یا WLAN به موتور محاسبه موقعیت مکانی باز می فرستد.
· برچسب مکان
تگ با شخص و شی مورد نظر مرتبط است، با Anchor ارتباط برقرار می کند و مکان خود را پخش می کند.
مزایا: پهنای باند گیگاهرتز، دقت موقعیت یابی بالا. نفوذ قوی، اثر ضد چند مسیری خوب، ایمنی بالا.
معایب: از آنجایی که گره کور جدید اضافه شده نیز به ارتباط فعال نیاز دارد، مصرف برق زیاد است و هزینه سیستم نیز بالا است.
کاربرد: فناوری فوق پهن باند را می توان برای تشخیص رادار و همچنین موقعیت یابی دقیق و ناوبری داخل ساختمان در زمینه های مختلف مورد استفاده قرار داد.
سیستم موقعیت یابی اولتراسونیک
فناوری موقعیت یابی اولتراسونیک مبتنی بر سیستم محدوده اولتراسونیک است و توسط تعدادی فرستنده و فاصله یاب اصلی توسعه یافته است: فاصله یاب اصلی بر روی جسم مورد اندازه گیری قرار می گیرد، فرستنده همان سیگنال رادیویی را به موقعیت ثابت ترانسپوندر ارسال می کند. ترانسپوندر سیگنال اولتراسونیک را پس از دریافت سیگنال به مسافت یاب اصلی ارسال می کند و از روش محدوده بازتابی و الگوریتم مثلث بندی برای تعیین مکان جسم استفاده می کند.
مزایا: دقت موقعیت یابی کلی بسیار بالا است و به سطح سانتی متر می رسد. ساختار نسبتا ساده است، دارای نفوذ خاصی است و خود اولتراسونیک دارای توانایی ضد تداخل قوی است.
معایب: تضعیف زیاد در هوا، مناسب برای مواقع بزرگ نیست. محدوده بازتاب تا حد زیادی تحت تأثیر اثر چند مسیری و انتشار غیرخط دید قرار می‌گیرد، که باعث سرمایه‌گذاری امکانات سخت‌افزاری زیربنایی می‌شود که نیاز به تجزیه و تحلیل و محاسبه دقیق دارند و هزینه آن بسیار زیاد است.
کاربرد: فناوری موقعیت یابی اولتراسونیک به طور گسترده در قلم های دیجیتال مورد استفاده قرار گرفته است و چنین فناوری در اکتشاف دریایی نیز استفاده می شود و فناوری موقعیت یابی داخلی عمدتاً برای موقعیت یابی اشیا در کارگاه های بدون سرنشین استفاده می شود.
