RTLS is de afkorting voor Real Time Location Systems.
RTLS is een op signalen gebaseerde radiolocatiemethode die actief of passief kan zijn. Onder hen is de actieve verdeeld in AOA (aankomsthoekpositionering) en TDOA (aankomsttijdsverschilpositionering), TOA (aankomsttijd), TW-TOF (tweerichtingsvluchttijd), NFER (near-field elektromagnetische bereik) enzovoort. op.
Over positionering gesproken, iedereen zal in de eerste plaats denken aan GPS, gebaseerd op GNSS (Global Navigation Satellite System). Satellietpositionering is overal geweest, maar satellietpositionering heeft zijn beperkingen: het signaal kan het gebouw niet binnendringen om indoor positionering te bereiken.
Dus, hoe los je het indoor positioneringsprobleem op?
Met de voortdurende ontwikkeling van marktvraaggestuurde en draadloze communicatietechnologie voor indoor positionering, sensoridentificatietechnologie en big data-interconnectietechnologie, het internet der dingen en andere technologieën, is dit probleem geleidelijk opgelost en is de industriële keten voortdurend verrijkt en volwassen geworden.
Bluetooth indoor positioneringstechnologie
Bluetooth-binnentechnologie is bedoeld om meerdere Bluetooth LAN-toegangspunten te gebruiken die in de kamer zijn geïnstalleerd, het netwerk te onderhouden als een op meerdere gebruikers gebaseerde basisnetwerkverbindingsmodus en ervoor te zorgen dat het Bluetooth LAN-toegangspunt altijd het hoofdapparaat van het micronetwerk is, en trianguleer vervolgens de nieuw toegevoegde blinde knoop door de signaalsterkte te meten.
Momenteel zijn er twee manieren om Bluetooth iBeacon te lokaliseren: op basis van RSSI (indicatie van ontvangen signaalsterkte) en op basis van positioneringsvingerafdruk, of een combinatie van beide.
Het grootste probleem op basis van afstand is dat het binnenmilieu complex is en dat Bluetooth, als een hoogfrequent signaal van 2.4 GHz, ernstig verstoord zal worden. Naast verschillende reflecties en brekingen binnenshuis zijn RSSI-waarden verkregen door mobiele telefoons niet echt een referentiewaarde; Tegelijkertijd moet, om de positioneringsnauwkeurigheid te verbeteren, de RSSI-waarde verschillende keren worden verkregen om de resultaten glad te strijken, wat betekent dat de vertraging toeneemt. Het grootste probleem bij het positioneren van vingerafdrukken is dat de arbeids- en tijdkosten voor het verkrijgen van vingerafdrukgegevens in een vroeg stadium zeer hoog zijn en dat het onderhoud van de database moeilijk is. En als de winkel een nieuw basisstation toevoegt of andere wijzigingen aanbrengt, zijn de oorspronkelijke vingerafdrukgegevens mogelijk niet langer van toepassing. Daarom is het afwegen en kiezen tussen positioneringsnauwkeurigheid, vertraging en kosten de belangrijkste kwestie geworden van Bluetooth-positionering.
Nadelen: Bluetooth-transmissie wordt niet beïnvloed door de gezichtslijn, maar voor complexe ruimteomgevingen is de stabiliteit van het Bluetooth-systeem enigszins slecht, verstoord door ruissignalen, en is de prijs van Bluetooth-apparaten en -apparatuur relatief duur;
Toepassing: Bluetooth-binnenpositionering wordt voornamelijk gebruikt om mensen in een kleine ruimte, zoals een hal of winkel met één verdieping, te lokaliseren.
Wi-Fi-locatietechnologie
Er zijn twee soorten WiFi-positioneringstechnologie: één via de draadloze signaalsterkte van mobiele apparaten en drie draadloze netwerktoegangspunten, via het differentiële algoritme, om de locatie van mensen en voertuigen nauwkeuriger te trianguleren. De andere is om vooraf de signaalsterkte van een groot aantal locatiebepaalde punten vast te leggen, door de signaalsterkte van de nieuw toegevoegde apparatuur te vergelijken met een grote database met gegevens om de locatie te bepalen.
Voordelen: hoge nauwkeurigheid, lage hardwarekosten, hoge transmissiesnelheid; Het kan worden toegepast om complexe grootschalige positionerings-, monitoring- en trackingtaken uit te voeren.
Nadelen: korte transmissieafstand, hoog stroomverbruik, over het algemeen stertopologie.
Toepassing: WiFi-positionering is geschikt voor de positionering en navigatie van mensen of auto's, en kan worden gebruikt in medische instellingen, themaparken, fabrieken, winkelcentra en andere gelegenheden die positionering en navigatie nodig hebben.
RFID-technologie voor indoor positionering
Radiofrequentie-identificatie (RFID) technologie voor binnenpositionering maakt gebruik van de radiofrequentiemodus, de vaste antenne om het radiosignaal aan te passen aan het elektromagnetische veld, het label dat aan het item is bevestigd, in het magnetische veld nadat de inductiestroom is gegenereerd om de gegevens uit te zenden, om gegevens uitwisselen in meervoudige tweerichtingscommunicatie om het doel van identificatie en triangulatie te bereiken.
Radio Frequency Identification (RFID) is een draadloze communicatietechnologie die een specifiek doel kan identificeren door middel van radiosignalen en gerelateerde gegevens kan lezen en schrijven zonder de noodzaak om mechanisch of optisch contact tot stand te brengen tussen het identificatiesysteem en het specifieke doel.
Radiosignalen verzenden gegevens van een label dat aan een item is bevestigd via een elektromagnetisch veld dat is afgestemd op een radiofrequentie om het item automatisch te identificeren en te volgen. Wanneer sommige labels worden herkend, kan energie worden verkregen uit het elektromagnetische veld dat door de identificatie wordt uitgezonden, en zijn batterijen niet nodig; Er zijn ook tags die een eigen stroombron hebben en actief radiogolven kunnen uitzenden (elektromagnetische velden afgestemd op radiofrequenties). De tags bevatten elektronisch opgeslagen informatie die binnen enkele meters kan worden geïdentificeerd. In tegenstelling tot streepjescodes hoeven RF-tags zich niet in de zichtlijn van de identificatie te bevinden en kunnen ze ook worden ingebed in het te volgen object.
Voordelen: RFID-technologie voor indoor positionering komt heel dichtbij, maar kan binnen enkele milliseconden positioneringsnauwkeurigheidsinformatie op centimeterniveau verkrijgen; De maat van het label is relatief klein en de kosten zijn laag.
Nadelen: geen communicatievermogen, slecht anti-interferentievermogen, niet gemakkelijk te integreren in andere systemen, en de veiligheid en privacybescherming van de gebruiker en internationale standaardisatie zijn niet perfect.
Toepassing: RFID-binnenpositionering wordt veel gebruikt in magazijnen, fabrieken, winkelcentra in de goederenstroom, positionering van grondstoffen.
Zigbee indoor positioneringstechnologie
ZigBee (low-power LAN-protocol gebaseerd op de IEEE802.15.4-standaard) indoor positioning-technologie vormt een netwerk tussen een aantal te testen knooppunten en referentieknooppunten en de gateway. De te testen knooppunten in het netwerk zenden uitzendingsinformatie uit, verzamelen gegevens van elk aangrenzend referentieknooppunt en selecteren de X- en Y-coördinaten van het referentieknooppunt met het sterkste signaal. Vervolgens worden de coördinaten van de andere knooppunten die bij het referentieknooppunt horen, berekend. Ten slotte worden de gegevens in de positioneringsengine verwerkt en wordt aangenomen dat de offsetwaarde van het dichtstbijzijnde referentieknooppunt de werkelijke positie van het geteste knooppunt in het grote netwerk verkrijgt.
ZigBee-protocollaag van onder naar boven zijn fysieke laag (PHY), mediatoegangslaag (MAC), netwerklaag (NWK), applicatielaag (APL) enzovoort. Netwerkapparaten hebben drie rollen: ZigBee-coördinator, ZigBee-router en ZigBee-eindapparaat. Netwerktopologieën kunnen ster, boom en netwerk zijn.
Voordelen: laag stroomverbruik, lage kosten, korte vertraging, hoge capaciteit en hoge veiligheid, lange transmissieafstand; Het kan de netwerktopologie, boomtopologie en stertopologiestructuur ondersteunen, het netwerk is flexibel en kan multi-hop-transmissie realiseren.
Nadelen: De transmissiesnelheid is laag en de positioneringsnauwkeurigheid vereist hogere algoritmen.
Toepassing: Zigbee-systeempositionering wordt veel gebruikt bij positionering binnenshuis, industriële controle, omgevingsmonitoring, smart home-controle en andere gebieden.
UWB-positioneringstechnologie
Ultrawideband (UWB) positioneringstechnologie is een nieuwe technologie die heel anders is dan de traditionele communicatiepositioneringstechnologie. Het maakt gebruik van vooraf afgesproken ankerknooppunten en brugknooppunten met bekende posities om te communiceren met nieuw toegevoegde blinde knooppunten, en maakt gebruik van triangulatie of "vingerafdruk"-positionering om de positie te bepalen.
Ultrabreedband draadloze (UWB) technologie is een zeer nauwkeurige draadloze positioneringstechnologie voor binnenshuis die de afgelopen jaren is voorgesteld, met een hoge tijdresolutie van danoseconden, gecombineerd met het op aankomsttijd gebaseerde bereikalgoritme, kan theoretisch positioneringsnauwkeurigheid op centimeterniveau bereiken. die kan voldoen aan de positioneringsbehoeften van industriële toepassingen.
Het hele systeem is verdeeld in drie lagen: de managementlaag, de servicelaag en de veldlaag. De systeemhiërarchie is duidelijk verdeeld en de structuur is duidelijk.
De veldlaag bestaat uit positioneringsankerpunt en positioneringstag:
· Zoek het anker
Het locatie-anker berekent de afstand tussen de tag en zichzelf, en stuurt pakketten terug naar de locatieberekeningsengine in bekabelde of WLAN-modus.
· Locatietag
De tag wordt gekoppeld aan de persoon en het object dat wordt gelokaliseerd, communiceert met Anchor en zendt zijn eigen locatie uit.
Voordelen: GHz-bandbreedte, hoge positioneringsnauwkeurigheid; Sterke penetratie, goed anti-multipath-effect, hoge veiligheid.
Nadelen: Omdat het nieuw toegevoegde blinde knooppunt ook actieve communicatie nodig heeft, is het stroomverbruik hoog en zijn de systeemkosten hoog.
Toepassing: Ultrabreedbandtechnologie kan worden gebruikt voor radardetectie, maar ook voor nauwkeurige positionering en navigatie binnenshuis op verschillende gebieden.
Ultrasoon positioneringssysteem
De ultrasone positioneringstechnologie is gebaseerd op het ultrasone bereiksysteem en ontwikkeld door een aantal transponders en hoofdafstandsmeter: de hoofdafstandsmeter wordt op het te meten object geplaatst, de transponder zendt hetzelfde radiosignaal uit naar de vaste positie van de transponder, de transponder zendt het ultrasone signaal naar de hoofdafstandsmeter na ontvangst van het signaal, en gebruikt de reflectiebereikmethode en triangulatie-algoritme om de locatie van het object te bepalen.
Voordelen: De algehele positioneringsnauwkeurigheid is zeer hoog en reikt tot op centimeterniveau; De structuur is relatief eenvoudig, heeft een bepaalde penetratie en het ultrasone geluid zelf heeft een sterk anti-interferentievermogen.
Nadelen: grote demping in de lucht, niet geschikt voor grote gelegenheden; Het reflectiebereik wordt sterk beïnvloed door multipath-effect en niet-zichtlijnvoortplanting, waardoor investeringen in onderliggende hardwarefaciliteiten nauwkeurige analyse en berekening vereisen, en de kosten te hoog zijn.
Toepassing: Ultrasone positioneringstechnologie wordt veel gebruikt in digitale pennen, en dergelijke technologie wordt ook gebruikt bij offshore prospectie, en indoor positioneringstechnologie wordt voornamelijk gebruikt voor objectpositionering in onbemande werkplaatsen.
