RTLS הוא קיצור של Real Time Location Systems.
RTLS היא שיטת רדיו-מיקום מבוססת אותות שיכולה להיות אקטיבית או פסיבית. ביניהם, האקטיבי מחולק ל-AOA (מיקום זווית הגעה) ו-TDOA (מיקום הבדלי זמן הגעה), TOA (זמן הגעה), TW-TOF (זמן טיסה דו-כיווני), NFER (טווח אלקטרומגנטי לשדה קרוב) וכן הלאה. עַל.
אם מדברים על מיקום, כולם יחשבו תחילה על GPS, המבוסס על GNSS (Global Navigation Satellite System) מיקום לווייני היה בכל מקום, אבל למיצוב לווייני יש מגבלות: האות לא יכול לחדור לבניין כדי להשיג מיקום פנימי.
אז איך לפתור את בעיית המיקום הפנימי?
עם הפיתוח המתמשך של טכנולוגיית תקשורת אלחוטית מונעת ביקוש בשוק המיצוב בתוך הבית, טכנולוגיית זיהוי חיישנים וטכנולוגיית חיבורי נתונים גדולים, האינטרנט של הדברים וטכנולוגיות אחרות, בעיה זו נפתרה בהדרגה, והשרשרת התעשייתית הועשרה והבשילה ללא הרף.
טכנולוגיית מיקום פנימית של בלוטות'
טכנולוגיית Bluetooth מקורה היא להשתמש במספר נקודות גישה Bluetooth LAN המותקנות בחדר, לשמור על הרשת כמצב חיבור רשת בסיסי מבוסס רב-משתמשים, ולהבטיח שנקודת הגישה Bluetooth LAN היא תמיד ההתקן הראשי של המיקרו-רשת, וכן לאחר מכן משולשים את הצומת העיוור החדש שנוסף על ידי מדידת עוצמת האות.
נכון לעכשיו, ישנן שתי דרכים עיקריות לאתר Bluetooth iBeacon: מבוססת על RSSI (אינדיקציית עוצמת האות שהתקבלה) ומבוססת על מיקום טביעת אצבע, או שילוב של שניהם.
הבעיה הגדולה ביותר בהתבסס על מרחק היא שהסביבה הפנימית מורכבת, ו-Bluetooth, בתור אות בתדר גבוה של 2.4GHZ, יופרע מאוד. בנוסף להשתקפויות ושבירות פנים שונות, ערכי RSSI המתקבלים על ידי טלפונים ניידים אינם ערכים ייחוסים רבים; יחד עם זאת, על מנת לשפר את דיוק המיקום, יש לקבל את ערך ה-RSSI מספר פעמים כדי להחליק את התוצאות, מה שאומר שההשהייה גדלה. הבעיה הגדולה ביותר המבוססת על מיקום טביעות אצבע היא שעלות העבודה ועלות הזמן של קבלת נתוני טביעות אצבע בשלב מוקדם היא גבוהה מאוד, ותחזוקת מסד הנתונים היא קשה. ואם החנות תוסיף תחנת בסיס חדשה או תבצע שינויים אחרים, ייתכן שנתוני טביעת האצבע המקוריים לא יהיו ישימים יותר. לכן, כיצד לשקול ולבחור בין דיוק מיקום, עיכוב ועלות הפך לנושא המרכזי של מיקום בלוטות'.
חסרונות: שידור בלוטות' אינו מושפע מקו הראייה, אך בסביבות חלל מורכבות, יציבות מערכת הבלוטות' מעט ירודה, מופרעת מאותות רעש, ומחיר מכשירי וציוד בלוטות' יקר יחסית;
יישום: מיקום Bluetooth מקורה משמש בעיקר לאיתור אנשים באזור קטן, כגון אולם חד-קומתי או חנות.
טכנולוגיית מיקום Wi-Fi
ישנם שני סוגים של טכנולוגיית מיקום WiFi, האחד הוא באמצעות עוצמת האות האלחוטית של מכשירים ניידים ושלוש נקודות גישה לרשת אלחוטית, באמצעות האלגוריתם הדיפרנציאלי, כדי לשלש בצורה מדויקת יותר את מיקומם של אנשים וכלי רכב. השני הוא להקליט את עוצמת האות של מספר רב של נקודות שנקבעו במיקום מראש, על ידי השוואת עוצמת האות של הציוד החדש שנוסף עם מסד נתונים גדול של נתונים כדי לקבוע את המיקום.
יתרונות: דיוק גבוה, עלות חומרה נמוכה, קצב שידור גבוה; ניתן ליישם אותו כדי להשיג משימות מיקום, ניטור ומעקב מורכבות בקנה מידה גדול.
חסרונות: מרחק שידור קצר, צריכת חשמל גבוהה, טופולוגיית כוכבים בדרך כלל.
יישום: מיקום WiFi מתאים למיקום וניווט של אנשים או מכוניות, וניתן להשתמש בו במוסדות רפואיים, פארקי שעשועים, מפעלים, קניונים ואירועים אחרים הזקוקים למיקום וניווט.
טכנולוגיית מיקום RFID בתוך הבית
טכנולוגיית זיהוי תדר רדיו (RFID) משתמשת במצב תדר רדיו, האנטנה הקבועה כדי להתאים את אות הרדיו לשדה האלקטרומגנטי, התווית המחוברת לפריט לתוך השדה המגנטי לאחר זרם אינדוקציה שנוצר כדי להעביר את הנתונים החוצה, על מנת החלפת נתונים בתקשורת דו-כיוונית מרובת כדי להשיג את מטרת הזיהוי והטריאנגולציה.
זיהוי תדרי רדיו (RFID) היא טכנולוגיית תקשורת אלחוטית שיכולה לזהות מטרה ספציפית על ידי אותות רדיו ולקרוא ולכתוב נתונים קשורים ללא צורך ביצירת מגע מכני או אופטי בין מערכת הזיהוי למטרה הספציפית.
אותות רדיו משדרים נתונים מתג המחובר לפריט באמצעות שדה אלקטרומגנטי המכוון לתדר רדיו כדי לזהות ולעקוב אחר הפריט באופן אוטומטי. כאשר כמה תוויות מזוהות, ניתן לקבל אנרגיה מהשדה האלקטרומגנטי הנפלט על ידי המזהה, ואין צורך בסוללות; ישנם גם תגים בעלי מקור כוח משלהם ויכולים לפלוט באופן פעיל גלי רדיו (שדות אלקטרומגנטיים המכוונים לתדרי רדיו). התגים מכילים מידע מאוחסן אלקטרונית הניתן לזיהוי תוך מטרים ספורים. בניגוד לברקודים, תגי RF אינם צריכים להיות בקו הראייה של המזהה וניתן גם להטביע אותם באובייקט שאחריו עוקבים.
יתרונות: טכנולוגיית המיקום הפנימי RFID קרובה מאוד, אך היא יכולה לקבל מידע על דיוק מיקום ברמת סנטימטר תוך מספר אלפיות שניות; גודל התווית קטן יחסית, והעלות נמוכה.
חסרונות: אין יכולת תקשורת, יכולת אנטי-הפרעות ירודה, אינטגרציה קלה במערכות אחרות, והגנת המשתמש והפרטיות והתקינה הבינלאומית אינם מושלמים.
יישום: מיקום RFID מקורה היה בשימוש נרחב במחסנים, מפעלים, קניונים בזרימת סחורות, מיקום סחורות.
טכנולוגיית מיקום פנימי של Zigbee
טכנולוגיית מיקום פנימית של ZigBee (פרוטוקול LAN בעל הספק נמוך המבוסס על תקן IEEE802.15.4) יוצרת רשת בין מספר צמתים לבדיקה וצמתי ייחוס והשער. הצמתים שייבדקו ברשת שולחים מידע שידור, אוספים נתונים מכל צומת התייחסות סמוך ובוחרים את קואורדינטות ה-X וה-Y של צומת הייחוס עם האות החזק ביותר. לאחר מכן, מחושבות הקואורדינטות של הצמתים האחרים המשויכים לצומת הייחוס. לבסוף, הנתונים במנוע המיקום מעובדים, וערך ההיסט מצומת הייחוס הקרוב נחשב לקבלת המיקום בפועל של הצומת הנבדק ברשת הגדולה.
שכבת פרוטוקול ZigBee מלמטה למעלה הן שכבה פיזית (PHY), שכבת גישה למדיה (MAC), שכבת רשת (NWK), שכבת יישומים (APL) וכן הלאה. למכשירי רשת שלושה תפקידים: ZigBee Coordinator, ZigBee Router ו-ZigBee End Device. טופולוגיות רשת יכולות להיות כוכב, עץ ורשת.
יתרונות: צריכת חשמל נמוכה, עלות נמוכה, עיכוב קצר, קיבולת גבוהה ואבטחה גבוהה, מרחק שידור ארוך; זה יכול לתמוך בטופולוגיית הרשת, טופולוגיית העצים ומבנה טופולוגיית הכוכבים, הרשת גמישה ויכולה לממש שידור מרובה הופ.
חסרונות: קצב השידור נמוך, ודיוק המיקום דורש אלגוריתמים גבוהים יותר.
יישום: מיקום מערכת zigbee נמצא בשימוש נרחב במיקום פנימי, בקרה תעשייתית, ניטור סביבתי, בקרת בית חכם ותחומים אחרים.
טכנולוגיית מיקום UWB
טכנולוגיית מיקום אולטרה רחב (UWB) היא טכנולוגיה חדשה, השונה מאוד מטכנולוגיית מיקום התקשורת המסורתית. היא משתמשת בצמתי עוגן וצמתי גשר מסודרים מראש עם מיקומים ידועים כדי לתקשר עם צמתים עיוורים שנוספו לאחרונה, ומשתמשת בטריאנגולציה או במיקום "טביעת אצבע" כדי לקבוע את המיקום.
טכנולוגיית Ultra-Wideband Wireless (UWB) היא טכנולוגיית מיקום אלחוטית פנימית בעלת דיוק גבוה שהוצעה בשנים האחרונות, עם רמת דנושניה גבוהה של רזולוציית זמן, בשילוב עם אלגוריתם טווח המבוסס על זמן הגעה, תיאורטית יכולה להגיע לדיוק מיקום ברמת סנטימטר, שיכול לענות על צורכי המיקום של יישומים תעשייתיים.
המערכת כולה מחולקת לשלושה שכבות: שכבת ניהול, שכבת שירות ושכבת שטח. היררכיית המערכת מחולקת בצורה ברורה והמבנה ברור.
שכבת השדה מורכבת ממיקום נקודת עוגן ותג מיקום:
· אתר עוגן
עוגן המיקום מחשב את המרחק בין התג לעצמו, ושולח מנות בחזרה למנוע חישוב המיקום במצב קווי או WLAN.
· תג מיקום
התגית משויכת לאדם ולאובייקט שנמצאים, מתקשרת עם עוגן ומשדרת מיקום משלו.
יתרונות: רוחב פס גיגה-הרץ, דיוק מיקום גבוה; חדירה חזקה, אפקט אנטי-רב-נתיב טוב, בטיחות גבוהה.
חסרונות: מכיוון שהצומת העיוור החדש שנוסף זקוק גם לתקשורת פעילה, צריכת החשמל גבוהה ועלות המערכת גבוהה.
יישום: ניתן להשתמש בטכנולוגיית פס רחב במיוחד לזיהוי מכ"ם, כמו גם מיקום מדויק וניווט פנימי בתחומים שונים.
מערכת מיקום אולטרסאונד
טכנולוגיית המיקום האולטראסוני מבוססת על מערכת הטווח האולטרסאונד ומפותחת על ידי מספר משדרים וממד טווח ראשי: מד הטווח הראשי ממוקם על האובייקט המיועד למדידה, המשדר משדר את אותו אות רדיו למיקום הקבוע של המשדר. המשדר משדר את האות האולטראסוני לממד הטווח הראשי לאחר קבלת האות, ומשתמש בשיטת טווח ההשתקפות ובאלגוריתם הטריאנגולציה כדי לקבוע את מיקומו של האובייקט.
יתרונות: דיוק המיקום הכולל גבוה מאוד, מגיע לרמת הסנטימטר; המבנה פשוט יחסית, בעל חדירה מסוימת והאולטרסוני עצמו בעל יכולת אנטי-הפרעות חזקה.
חסרונות: הנחתה גדולה באוויר, לא מתאימה לאירועים גדולים; טווח ההשתקפות מושפע מאוד מהשפעת ריבוי נתיבים ומהתפשטות ללא קו ראייה, מה שגורם להשקעה של מתקני חומרה בסיסיים הדורשים ניתוח וחישוב מדויקים, והעלות גבוהה מדי.
יישום: טכנולוגיית מיקום אולטרסאונד הייתה בשימוש נרחב בעטים דיגיטליים, וטכנולוגיה כזו משמשת גם בחיפושים ימיים, וטכנולוגיית מיקום פנימי משמשת בעיקר למיקום עצמים בסדנאות בלתי מאוישות.
