RTLS は、Real Time Location Systems の略称です。
RTLS は、アクティブまたはパッシブの信号ベースの無線位置特定方法です。 このうち、アクティブなものは、AOA (到着角度測位) と TDOA (到着時間差測位)、TOA (到着時間)、TW-TOF (双方向飛行時間)、NFER (近接場電磁測距) などに分けられます。の上。
測位について話すと、誰もが最初に GNSS (Global Navigation Satellite System) に基づく GPS を思い浮かべるでしょう。衛星測位はどこでも利用されていますが、衛星測位には限界があります。屋内測位を達成するには信号が建物を通過できないということです。
では、屋内測位の問題を解決するにはどうすればよいでしょうか?
屋内測位市場の需要主導型および無線通信技術、センサー識別技術とビッグデータ相互接続技術、モノのインターネットおよびその他の技術の継続的な発展により、この問題は徐々に解決され、産業チェーンは継続的に充実し、成熟してきました。
Bluetooth 屋内測位技術
Bluetooth 屋内テクノロジは、室内に設置された複数の Bluetooth LAN アクセス ポイントを使用し、ネットワークをマルチユーザー ベースの基本ネットワーク接続モードとして維持し、Bluetooth LAN アクセス ポイントが常にマイクロネットワークのメイン デバイスであることを保証します。次に、信号強度を測定して、新しく追加されたブラインド ノードを三角測量します。
現在、Bluetooth iBeacon の位置を特定する主な方法は XNUMX つあります。RSSI (受信信号強度表示) に基づく方法と、測位フィンガープリントに基づく方法、またはその両方の組み合わせです。
距離による最大の問題は、屋内環境が複雑であり、Bluetooth は 2.4GHZ の高周波信号として大きな干渉を受けることです。 屋内のさまざまな反射や屈折に加え、携帯電話で取得される RSSI 値はあまり参考値ではありません。 同時に、測位精度を向上させるためには、RSSI 値を複数回取得して結果を平滑化する必要があり、遅延が増加します。 指紋の位置決めに基づく最大の問題は、初期段階で指紋データを取得するための人件費と時間コストが非常に高く、データベースのメンテナンスが難しいことです。 また、店舗が新しいベース ステーションを追加したり、その他の変更を加えたりすると、元の指紋データは適用できなくなる可能性があります。 したがって、測位精度、遅延、コストのいずれかをどのように比較検討して選択するかが、Bluetooth 測位の主な問題となっています。
短所: Bluetooth 伝送は見通し線の影響を受けませんが、複雑な宇宙環境では、Bluetooth システムの安定性がわずかに悪く、ノイズ信号によって干渉され、Bluetooth デバイスと機器の価格が比較的高価です。
用途: Bluetooth 屋内測位は、主に XNUMX 階建てのホールや店舗などの狭いエリアにいる人の位置を特定するために使用されます。
Wi-Fi位置情報テクノロジー
WiFi 測位技術には XNUMX 種類あり、XNUMX つはモバイル デバイスの無線信号強度と XNUMX つの無線ネットワーク アクセス ポイントを使用し、差分アルゴリズムを使用して人や車両の位置をより正確に三角測量するものです。 もう XNUMX つは、新しく追加された機器の信号強度を大規模なデータ データベースと比較して位置を特定することにより、位置が特定された多数の地点の信号強度を事前に記録することです。
利点: 高精度、低ハードウェアコスト、高伝送速度。 複雑な大規模な測位、監視、追跡タスクを実現するために適用できます。
短所: 伝送距離が短く、消費電力が高く、一般にスター型トポロジです。
用途：WiFi測位は人や車の測位とナビゲーションに適しており、医療機関、テーマパーク、工場、ショッピングモールなど測位とナビゲーションが必要な場面で使用できます。
RFID屋内測位技術
無線周波数識別 (RFID) 屋内測位技術は、無線周波数モードを使用し、固定アンテナで無線信号を電磁場に調整し、誘導電流を生成してデータを送信した後、アイテムに貼り付けられたラベルを磁場に送ります。識別と三角測量の目的を達成するために、複数の双方向通信でデータを交換します。
Radio Frequency Identification (RFID) は、識別システムと特定のターゲットとの間に機械的または光学的な接触を確立することなく、無線信号によって特定のターゲットを識別し、関連データの読み書きを行うことができる無線通信技術です。
無線信号は、無線周波数に調整された電磁場を介して、物品に取り付けられたタグからデータを送信し、物品を自動的に識別して追跡します。 いくつかのラベルが認識されると、識別子が発する電磁場からエネルギーを得ることができ、電池は必要ありません。 独自の電源を備え、積極的に電波 (無線周波数に調整された電磁場) を放射できるタグもあります。 タグには、数メートル以内で識別できる電子的に保存された情報が含まれています。 バーコードとは異なり、RF タグは識別子の視線内にある必要がなく、追跡対象のオブジェクトに埋め込むこともできます。
利点: RFID 屋内測位技術は非常に近いですが、センチメートルレベルの測位精度情報を数ミリ秒で取得できます。 ラベルのサイズは比較的小さく、コストは安価です。
短所: 通信能力がない、耐干渉能力が低い、他のシステムへの統合が容易ではない、ユーザーのセキュリティとプライバシー保護、および国際標準化が完全ではありません。
アプリケーション: RFID屋内測位は、倉庫、工場、ショッピングモールの商品の流れ、商品の測位で広く使用されています。
Zigbee屋内測位技術
ZigBee (IEEE802.15.4 標準に基づく低電力 LAN プロトコル) 屋内測位技術は、多数のテスト対象ノードおよび基準ノードとゲートウェイ間のネットワークを形成します。 ネットワーク内のテスト対象のノードは、ブロードキャスト情報を送信し、隣接する各基準ノードからデータを収集し、信号が最も強い基準ノードの X 座標と Y 座標を選択します。 次に、基準ノードに関連付けられた他のノードの座標が計算される。 最後に、測位エンジンのデータが処理され、最も近い参照ノードからのオフセット値が考慮されて、大規模ネットワーク内のテスト対象ノードの実際の位置が取得されます。
ZigBeeのプロトコル層は下から上に物理層（PHY）、メディアアクセス層（MAC）、ネットワーク層（NWK）、アプリケーション層（APL）などとなります。 ネットワーク デバイスには、ZigBee コーディネーター、ZigBee ルーター、ZigBee エンド デバイスの XNUMX つの役割があります。 ネットワーク トポロジには、スター、ツリー、ネットワークがあります。
利点: 低消費電力、低コスト、短い遅延、大容量および高セキュリティ、長い伝送距離。 ネットワークトポロジ、ツリートポロジ、スタートポロジ構造をサポートでき、ネットワークは柔軟で、マルチホップ伝送を実現できます。
短所: 伝送速度が低く、測位精度には高度なアルゴリズムが必要です。
アプリケーション: zigbee システム測位は、屋内測位、産業用制御、環境監視、スマート ホーム制御などの分野で広く使用されています。
UWB測位技術
超広帯域 (UWB) 測位技術は、従来の通信測位技術とは大きく異なる新しい技術です。 事前に配置された既知の位置のアンカー ノードとブリッジ ノードを使用して、新しく追加されたブラインド ノードと通信し、三角測量または「指紋」測位を使用して位置を決定します。
超広帯域無線（UWB）技術は、近年提案されている高精度屋内無線測位技術で、ダノ秒レベルの高い時間分解能を持ち、到着時間ベースの測距アルゴリズムと組み合わせることで、理論的にはセンチメートルレベルの測位精度に達することができます。産業用途の位置決めニーズを満たすことができます。
システム全体は、管理層、サービス層、フィールド層の XNUMX つの層に分かれています。 システムの階層が明確に分かれており、構造が明確です。
フィールド レイヤーは、位置決めアンカー ポイントと位置決めタグで構成されます。
· アンカーを見つける
ロケーション アンカーはタグとそれ自体の間の距離を計算し、有線または WLAN モードでパケットをロケーション計算エンジンに送り返します。
· ロケーションタグ
タグは、位置を特定されている人や物体に関連付けられ、アンカーと通信して、自身の位置をブロードキャストします。
利点: GHz 帯域幅、高い測位精度。 強力な浸透力、優れた抗マルチパス効果、高い安全性。
デメリット：新たに追加したブラインドノードもアクティブな通信を必要とするため、消費電力が高く、システムコストが高くなります。
用途: 超広帯域技術は、レーダー検出だけでなく、屋内の正確な測位やさまざまな分野でのナビゲーションにも使用できます。
超音波位置決めシステム
超音波測位技術は、超音波測距システムに基づいており、多数のトランスポンダーとメイン距離計によって開発されています。メイン距離計は測定対象物に設置され、トランスポンダーは同じ無線信号をトランスポンダーの固定位置に送信します。トランスポンダーは信号を受信した後、超音波信号をメイン距離計に送信し、反射測距法と三角測量アルゴリズムを使用して物体の位置を特定します。
利点: 全体的な位置決め精度は非常に高く、センチメートルレベルに達します。 構造は比較的単純で、ある程度の透過力があり、超音波自体は強力な抗干渉能力を持っています。
短所: 空中での減衰が大きいため、大規模な行事には適していません。 反射測距は、マルチパス効果と見通し外伝播によって大きく影響されるため、正確な分析と計算を必要とする基礎となるハードウェア設備への投資が発生し、コストが高くなりすぎます。
アプリケーション：超音波測位技術はデジタルペンで広く使用されており、そのような技術は海洋探査でも使用され、屋内測位技術は主に無人作業場での物体の位置決めに使用されます。
