RTLS to skrót od systemów lokalizacji w czasie rzeczywistym.
RTLS to metoda radiolokacji oparta na sygnale, która może być aktywna lub pasywna. Wśród nich aktywne są podzielone na AOA (pozycjonowanie kąta przylotu) i TDOA (pozycjonowanie różnicy czasu przylotu), TOA (czas przylotu), TW-TOF (czas lotu w obie strony), NFER (zakres elektromagnetyczny bliskiego pola) i tak dalej NA.
Mówiąc o pozycjonowaniu, każdy najpierw pomyśli o GPS, opartym na GNSS (Globalny System Nawigacji Satelitarnej). Pozycjonowanie satelitarne było już wszędzie, ale pozycjonowanie satelitarne ma swoje ograniczenia: sygnał nie może przedostać się przez budynek, aby uzyskać pozycjonowanie w pomieszczeniach zamkniętych.
Jak więc rozwiązać problem pozycjonowania w pomieszczeniach zamkniętych?
Dzięki ciągłemu rozwojowi technologii pozycjonowania wewnętrznego opartej na zapotrzebowaniu rynku i technologii komunikacji bezprzewodowej, technologii identyfikacji czujników i technologii łączenia dużych zbiorów danych, Internetu rzeczy i innych technologii, problem ten został stopniowo rozwiązany, a łańcuch przemysłowy był stale wzbogacany i dojrzały.
Technologia pozycjonowania w pomieszczeniach Bluetooth
Technologia wewnętrzna Bluetooth polega na korzystaniu z kilku punktów dostępowych Bluetooth LAN zainstalowanych w pomieszczeniu, utrzymywaniu sieci w trybie podstawowego połączenia sieciowego dla wielu użytkowników oraz zapewnianiu, że punkt dostępowy Bluetooth LAN jest zawsze głównym urządzeniem mikrosieci, oraz następnie dokonaj triangulacji nowo dodanego ślepego węzła, mierząc siłę sygnału.
Obecnie istnieją dwa główne sposoby lokalizacji Bluetooth iBeacon: w oparciu o RSSI (wskaźnik siły odbieranego sygnału) i w oparciu o położenie odcisku palca lub kombinację obu.
Największym problemem związanym z odległością jest to, że środowisko wewnętrzne jest złożone i Bluetooth, jako sygnał o wysokiej częstotliwości 2.4 GHz, będzie silnie zakłócany. Oprócz różnych odbić i załamań w pomieszczeniach, wartości RSSI uzyskane przez telefony komórkowe nie stanowią zbyt dużej wartości referencyjnej; Jednocześnie, aby poprawić dokładność pozycjonowania, należy kilkukrotnie uzyskać wartość RSSI w celu wygładzenia wyników, co oznacza zwiększenie opóźnienia. Największym problemem związanym z pozycjonowaniem odcisków palców jest to, że koszty pracy i czasu uzyskania danych odcisków palców na wczesnym etapie są bardzo wysokie, a utrzymanie bazy danych jest trudne. A jeśli sklep doda nową stację bazową lub dokona innych modyfikacji, oryginalne dane odcisków palców mogą już nie mieć zastosowania. Dlatego głównym problemem pozycjonowania Bluetooth stało się znaczenie i wybór pomiędzy dokładnością pozycjonowania, opóźnieniem i kosztem.
Wady: Linia wzroku nie ma wpływu na transmisję Bluetooth, ale w złożonych środowiskach kosmicznych stabilność systemu Bluetooth jest nieco słaba, zakłócana przez sygnały szumowe, a cena urządzeń i sprzętu Bluetooth jest stosunkowo wysoka;
Zastosowanie: Pozycjonowanie wewnętrzne Bluetooth wykorzystywane jest głównie do lokalizowania osób na małej powierzchni, takiej jak parterowa hala lub sklep.
Technologia lokalizacji Wi-Fi
Istnieją dwa rodzaje technologii pozycjonowania Wi-Fi, jedna opiera się na sile sygnału bezprzewodowego urządzeń mobilnych i trzech punktach dostępu do sieci bezprzewodowej, wykorzystując algorytm różnicowy, w celu dokładniejszej triangulacji lokalizacji ludzi i pojazdów. Drugim jest wcześniejsze zarejestrowanie siły sygnału dużej liczby punktów o określonej lokalizacji, poprzez porównanie siły sygnału nowo dodanego sprzętu z dużą bazą danych w celu ustalenia lokalizacji.
Zalety: wysoka dokładność, niski koszt sprzętu, wysoka szybkość transmisji; Można go zastosować do realizacji złożonych zadań pozycjonowania, monitorowania i śledzenia na dużą skalę.
Wady: krótka odległość transmisji, duże zużycie energii, ogólnie topologia gwiazdy.
Zastosowanie: Pozycjonowanie WiFi nadaje się do pozycjonowania i nawigacji osób lub samochodów i może być stosowane w placówkach medycznych, parkach tematycznych, fabrykach, centrach handlowych i przy innych okazjach wymagających pozycjonowania i nawigacji.
Technologia pozycjonowania wewnętrznego RFID
Technologia pozycjonowania wewnętrznego z identyfikacją częstotliwości radiowej (RFID) wykorzystuje tryb częstotliwości radiowej, stałą antenę do dostosowania sygnału radiowego do pola elektromagnetycznego, etykietę przymocowaną do przedmiotu do pola magnetycznego po wygenerowaniu prądu indukcyjnego w celu przesłania danych, w celu wymieniać dane w wielokrotnej komunikacji dwukierunkowej, aby osiągnąć cel identyfikacji i triangulacji.
Identyfikacja radiowa (RFID) to technologia komunikacji bezprzewodowej, która umożliwia identyfikację określonego celu za pomocą sygnałów radiowych oraz odczytywanie i zapisywanie powiązanych danych bez konieczności nawiązywania kontaktu mechanicznego lub optycznego pomiędzy systemem identyfikacji a konkretnym celem.
Sygnały radiowe przesyłają dane z zawieszki przymocowanej do przedmiotu za pośrednictwem pola elektromagnetycznego dostrojonego do częstotliwości radiowej w celu automatycznej identyfikacji i śledzenia przedmiotu. W przypadku rozpoznania niektórych etykiet energię można pozyskać z pola elektromagnetycznego emitowanego przez identyfikator i nie są wymagane baterie; Istnieją również tagi, które posiadają własne źródło zasilania i mogą aktywnie emitować fale radiowe (pola elektromagnetyczne dostrojone do częstotliwości radiowych). Tagi zawierają elektronicznie przechowywane informacje, które można zidentyfikować z odległości kilku metrów. W przeciwieństwie do kodów kreskowych, znaczniki RF nie muszą znajdować się w polu widzenia identyfikatora i mogą być również osadzone w śledzonym obiekcie.
Zalety: Technologia pozycjonowania wewnętrznego RFID jest bardzo blisko, ale może uzyskać informacje o dokładności pozycjonowania na poziomie centymetra w ciągu kilku milisekund; Rozmiar etykiety jest stosunkowo niewielki, a koszt niewielki.
Wady: brak możliwości komunikacji, słaba zdolność przeciwzakłóceniowa, niełatwa integracja z innymi systemami, a bezpieczeństwo użytkownika i ochrona prywatności oraz międzynarodowa standaryzacja nie są doskonałe.
Zastosowanie: Pozycjonowanie wewnętrzne RFID jest szeroko stosowane w magazynach, fabrykach, centrach handlowych w przepływie towarów, pozycjonowaniu towarów.
Technologia pozycjonowania wewnętrznego Zigbee
Technologia pozycjonowania wewnętrznego ZigBee (protokół LAN małej mocy oparty na standardzie IEEE802.15.4) tworzy sieć pomiędzy wieloma testowanymi węzłami a węzłami referencyjnymi i bramą. Testowane węzły w sieci wysyłają informacje rozgłoszeniowe, zbierają dane z każdego sąsiadującego węzła referencyjnego i wybierają współrzędne X i Y węzła referencyjnego z najsilniejszym sygnałem. Następnie obliczane są współrzędne pozostałych węzłów powiązanych z węzłem referencyjnym. Na koniec przetwarzane są dane w silniku pozycjonowania i uwzględniana jest wartość przesunięcia od najbliższego węzła referencyjnego, aby uzyskać rzeczywistą pozycję testowanego węzła w dużej sieci.
Warstwa protokołu ZigBee od dołu do góry to warstwa fizyczna (PHY), warstwa dostępu do mediów (MAC), warstwa sieciowa (NWK), warstwa aplikacji (APL) i tak dalej. Urządzenia sieciowe pełnią trzy role: koordynator ZigBee, router ZigBee i urządzenie końcowe ZigBee. Topologie sieci mogą być gwiazdą, drzewem i siecią.
Zalety: niskie zużycie energii, niski koszt, krótkie opóźnienie, duża pojemność i wysokie bezpieczeństwo, duża odległość transmisji; Może obsługiwać topologię sieci, topologię drzewa i strukturę topologii gwiazdy, sieć jest elastyczna i może realizować transmisję wieloskokową.
Wady: Szybkość transmisji jest niska, a dokładność pozycjonowania wymaga wyższych algorytmów.
Zastosowanie: pozycjonowanie systemu Zigbee jest szeroko stosowane w pozycjonowaniu wnętrz, sterowaniu przemysłowym, monitorowaniu środowiska, sterowaniu inteligentnym domem i innych dziedzinach.
Technologia pozycjonowania UWB
Ultraszerokopasmowa technologia pozycjonowania (UWB) to nowa technologia, która bardzo różni się od tradycyjnej technologii pozycjonowania komunikacyjnego. Wykorzystuje wcześniej ustawione węzły kotwiczące i węzły mostowe o znanych pozycjach do komunikacji z nowo dodanymi węzłami ślepymi, a do określenia położenia wykorzystuje triangulację lub pozycjonowanie „odcisku palca”.
Ultraszerokopasmowa technologia bezprzewodowa (UWB) to zaproponowana w ostatnich latach bardzo precyzyjna technologia bezprzewodowego pozycjonowania wnętrz, charakteryzująca się wysoką rozdzielczością czasową wynoszącą danosekundę, w połączeniu z algorytmem ustalania odległości opartym na czasie przybycia, teoretycznie może osiągnąć dokładność pozycjonowania na poziomie centymetra, które mogą zaspokoić potrzeby pozycjonowania w zastosowaniach przemysłowych.
Cały system podzielony jest na trzy warstwy: warstwę zarządzającą, warstwę usług i warstwę terenową. Hierarchia systemu jest wyraźnie podzielona, a struktura przejrzysta.
Warstwa pola składa się z pozycjonowania Punktu kontrolnego i pozycjonowania. Tag:
· Znajdź kotwicę
Kotwica lokalizacji oblicza odległość pomiędzy znacznikiem a samym sobą i wysyła pakiety z powrotem do silnika obliczania lokalizacji w trybie przewodowym lub WLAN.
· Oznaczenie lokalizacji
Tag wiąże się z lokalizowaną osobą i obiektem, komunikuje się z Anchorem i transmituje swoją lokalizację.
Zalety: szerokość pasma GHz, wysoka dokładność pozycjonowania; Silna penetracja, dobry efekt anty-multipath, wysokie bezpieczeństwo.
Wady: Ponieważ nowo dodany węzeł ślepy również wymaga aktywnej komunikacji, zużycie energii jest wysokie, a koszt systemu wysoki.
Zastosowanie: Technologia ultraszerokopasmowa może być wykorzystywana do wykrywania radarów, a także dokładnego pozycjonowania w pomieszczeniach i nawigacji w różnych dziedzinach.
Ultradźwiękowy system pozycjonowania
Technologia ultradźwiękowego pozycjonowania opiera się na ultradźwiękowym systemie ustalania odległości i jest rozwijana przez pewną liczbę transponderów i dalmierz główny: dalmierz główny umieszcza się na mierzonym obiekcie, transponder przesyła ten sam sygnał radiowy do ustalonej pozycji transpondera, Transponder przekazuje sygnał ultradźwiękowy do dalmierza głównego po odebraniu sygnału i wykorzystuje metodę pomiaru odległości odbicia oraz algorytm triangulacji do określenia lokalizacji obiektu.
Zalety: Ogólna dokładność pozycjonowania jest bardzo wysoka, sięgająca poziomu centymetra; Struktura jest stosunkowo prosta, ma pewną penetrację, a sam ultradźwięk ma silną zdolność przeciwzakłóceniową.
Wady: duże tłumienie w powietrzu, nie nadaje się na duże okazje; Na odległość odbicia duży wpływ ma efekt wielościeżkowy i propagacja niezgodna z linią wzroku, co powoduje, że inwestycja w sprzęt bazowy wymaga dokładnych analiz i obliczeń, a koszt jest zbyt wysoki.
Zastosowanie: Technologia pozycjonowania ultradźwiękowego jest szeroko stosowana w piórach cyfrowych i taka technologia jest również stosowana w poszukiwaniach na morzu, a technologia pozycjonowania w pomieszczeniach jest wykorzystywana głównie do pozycjonowania obiektów w warsztatach bezzałogowych.
