RTLS é a abreviatura de Sistemas de Localização em Tempo Real.
RTLS é um método de radiolocalização baseado em sinal que pode ser ativo ou passivo. Entre eles, o ativo é dividido em AOA (posicionamento em ângulo de chegada) e TDOA (posicionamento com diferença de tempo de chegada), TOA (tempo de chegada), TW-TOF (tempo de voo bidirecional), NFER (alcance eletromagnético de campo próximo) e assim sobre.
Falando em posicionamento, todos vão pensar primeiro no GPS, baseado no GNSS (Global Navigation Satellite System), o posicionamento por satélite está em toda parte, mas o posicionamento por satélite tem suas limitações: o sinal não pode penetrar no edifício para obter o posicionamento interno.
Então, como resolver o problema de posicionamento interno?
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de comunicação sem fio e impulsionada pela demanda do mercado de posicionamento interno, tecnologia de identificação de sensores e tecnologia de interconexão de big data, a Internet das Coisas e outras tecnologias, esse problema foi gradualmente resolvido e a cadeia industrial foi continuamente enriquecida e madura.
Tecnologia de posicionamento interior Bluetooth
A tecnologia interna Bluetooth consiste em usar vários pontos de acesso LAN Bluetooth instalados na sala, manter a rede como um modo de conexão de rede básica baseado em multiusuário e garantir que o ponto de acesso LAN Bluetooth seja sempre o dispositivo principal da micro-rede, e em seguida, triangule o nó cego recém-adicionado medindo a intensidade do sinal.
Atualmente, existem duas maneiras principais de localizar o Bluetooth iBeacon: com base no RSSI (indicação de intensidade do sinal recebido) e com base no posicionamento da impressão digital, ou uma combinação de ambos.
O maior problema com base na distância é que o ambiente interno é complexo e o Bluetooth, como um sinal de alta frequência de 2.4 GHz, sofrerá grande interferência. Além de várias reflexões e refrações internas, os valores RSSI obtidos por telefones celulares não são muitos valores de referência; Ao mesmo tempo, para melhorar a precisão do posicionamento, o valor RSSI deve ser obtido várias vezes para suavizar os resultados, o que significa que o atraso aumenta. O maior problema com base no posicionamento de impressões digitais é que o custo de mão de obra e o tempo de obtenção de dados de impressões digitais no estágio inicial são muito altos e a manutenção do banco de dados é difícil. E se a loja adicionar uma nova estação base ou fizer outras modificações, os dados originais da impressão digital poderão não ser mais aplicáveis. Portanto, como pesar e escolher entre precisão de posicionamento, atraso e custo tornou-se a principal questão do posicionamento Bluetooth.
Desvantagens: a transmissão Bluetooth não é afetada pela linha de visão, mas para ambientes espaciais complexos, a estabilidade do sistema Bluetooth é um pouco fraca, interferida por sinais de ruído e o preço dos dispositivos e equipamentos Bluetooth é relativamente caro;
Aplicação: O posicionamento interno Bluetooth é usado principalmente para localizar pessoas em uma área pequena, como um salão ou loja de um andar.
Tecnologia de localização Wi-Fi
Existem dois tipos de tecnologia de posicionamento WiFi, um é através da intensidade do sinal sem fio de dispositivos móveis e três pontos de acesso à rede sem fio, através do algoritmo diferencial, para triangular com mais precisão a localização de pessoas e veículos. A outra é registrar antecipadamente a intensidade do sinal de um grande número de pontos determinados pela localização, comparando a intensidade do sinal do equipamento recém-adicionado com um grande banco de dados de dados para determinar a localização.
Vantagens: alta precisão, baixo custo de hardware, alta taxa de transmissão; Ele pode ser aplicado para realizar tarefas complexas de posicionamento, monitoramento e rastreamento em grande escala.
Desvantagens: Curta distância de transmissão, alto consumo de energia, geralmente topologia em estrela.
Aplicação: O posicionamento WiFi é adequado para posicionamento e navegação de pessoas ou carros, podendo ser utilizado em instituições médicas, parques temáticos, fábricas, shoppings e outras ocasiões que necessitem de posicionamento e navegação.
Tecnologia de posicionamento interno RFID
A tecnologia de posicionamento interno de identificação por radiofrequência (RFID) usa o modo de radiofrequência, a antena fixa para ajustar o sinal de rádio no campo eletromagnético, a etiqueta anexada ao item no campo magnético após a corrente de indução gerada para transmitir os dados, a fim de trocar dados em comunicação bidirecional múltipla para atingir o propósito de identificação e triangulação.
A identificação por radiofrequência (RFID) é uma tecnologia de comunicação sem fio que pode identificar um alvo específico por sinais de rádio e ler e escrever dados relacionados sem a necessidade de estabelecer contato mecânico ou óptico entre o sistema de identificação e o alvo específico.
Os sinais de rádio transmitem dados de uma etiqueta anexada a um item por meio de um campo eletromagnético sintonizado em uma frequência de rádio para identificar e rastrear automaticamente o item. Quando algumas etiquetas são reconhecidas, a energia pode ser obtida a partir do campo eletromagnético emitido pelo identificador, não sendo necessárias baterias; Existem também tags que possuem fonte de energia própria e podem emitir ativamente ondas de rádio (campos eletromagnéticos sintonizados em frequências de rádio). As tags contêm informações armazenadas eletronicamente que podem ser identificadas em poucos metros. Ao contrário dos códigos de barras, as etiquetas RF não precisam estar na linha de visão do identificador e também podem ser incorporadas no objeto que está sendo rastreado.
Vantagens: A tecnologia de posicionamento interno RFID é muito próxima, mas pode obter informações de precisão de posicionamento em nível centimétrico em alguns milissegundos; O tamanho da etiqueta é relativamente pequeno e o custo é baixo.
Desvantagens: nenhuma capacidade de comunicação, baixa capacidade anti-interferência, difícil integração em outros sistemas e a segurança e proteção da privacidade do usuário e a padronização internacional não são perfeitas.
Aplicação: O posicionamento interno RFID tem sido amplamente utilizado em armazéns, fábricas, shopping centers no fluxo de mercadorias e posicionamento de mercadorias.
Tecnologia de posicionamento interno Zigbee
A tecnologia de posicionamento interno ZigBee (protocolo LAN de baixo consumo baseado no padrão IEEE802.15.4) forma uma rede entre vários nós a serem testados e nós de referência e o gateway. Os nós a serem testados na rede enviam informações de transmissão, coletam dados de cada nó de referência adjacente e selecionam as coordenadas X e Y do nó de referência com o sinal mais forte. Em seguida, são calculadas as coordenadas dos demais nós associados ao nó de referência. Finalmente, os dados no mecanismo de posicionamento são processados e o valor de deslocamento do nó de referência mais próximo é considerado para obter a posição real do nó em teste na grande rede.
A camada de protocolo ZigBee de baixo para cima é a camada física (PHY), camada de acesso à mídia (MAC), camada de rede (NWK), camada de aplicação (APL) e assim por diante. Os dispositivos de rede têm três funções: Coordenador ZigBee, Roteador ZigBee e Dispositivo final ZigBee. As topologias de rede podem ser estrela, árvore e rede.
Vantagens: baixo consumo de energia, baixo custo, curto atraso, alta capacidade e alta segurança, longa distância de transmissão; Ele pode suportar a topologia de rede, topologia em árvore e estrutura de topologia em estrela, a rede é flexível e pode realizar transmissão multi-hop.
Desvantagens: A taxa de transmissão é baixa e a precisão do posicionamento requer algoritmos mais elevados.
Aplicação: o posicionamento do sistema zigbee tem sido amplamente utilizado em posicionamento interno, controle industrial, monitoramento ambiental, controle residencial inteligente e outros campos.
Tecnologia de posicionamento UWB
A tecnologia de posicionamento de banda ultra larga (UWB) é uma tecnologia nova, muito diferente da tecnologia de posicionamento de comunicação tradicional. Ele usa nós de âncora pré-organizados e nós de ponte com posições conhecidas para se comunicar com nós cegos recém-adicionados e usa triangulação ou posicionamento de "impressão digital" para determinar a posição.
A tecnologia sem fio de banda ultralarga (UWB) é uma tecnologia de posicionamento sem fio interno de alta precisão proposta nos últimos anos, com um alto nível de resolução de tempo de danosegundo, combinada com o algoritmo de alcance baseado em tempo de chegada, teoricamente pode atingir precisão de posicionamento em nível de centímetro, que pode atender às necessidades de posicionamento de aplicações industriais.
Todo o sistema é dividido em três camadas: camada de gerenciamento, camada de serviço e camada de campo. A hierarquia do sistema está claramente dividida e a estrutura é clara.
A camada de campo é composta pelo ponto âncora de posicionamento e Tag de posicionamento:
· Localize a âncora
A âncora de localização calcula a distância entre o Tag e ela mesma e envia pacotes de volta para o mecanismo de cálculo de localização no modo com fio ou WLAN.
· Etiqueta de localização
A tag é associada à pessoa e ao objeto localizado, comunica-se com o Anchor e transmite sua própria localização.
Vantagens: largura de banda em GHz, alta precisão de posicionamento; Penetração forte, bom efeito anti-multipercurso, alta segurança.
Desvantagens: Como o nó cego recém-adicionado também precisa de comunicação ativa, o consumo de energia é alto e o custo do sistema é alto.
Aplicação: A tecnologia de banda ultralarga pode ser usada para detecção de radar, bem como posicionamento e navegação precisos em ambientes internos em vários campos.
Sistema de posicionamento ultrassônico
A tecnologia de posicionamento ultrassônico é baseada no sistema de medição ultrassônica e desenvolvida por vários transponders e telêmetros principais: o telêmetro principal é colocado no objeto a ser medido, o transponder transmite o mesmo sinal de rádio para a posição fixa do transponder, o O transponder transmite o sinal ultrassônico para o telêmetro principal após receber o sinal e usa o método de alcance de reflexão e o algoritmo de triangulação para determinar a localização do objeto.
Vantagens: A precisão geral do posicionamento é muito alta, atingindo o nível centimétrico; A estrutura é relativamente simples, tem uma certa penetração e o próprio ultrassom tem uma forte capacidade anti-interferência.
Desvantagens: grande atenuação no ar, não adequada para grandes ocasiões; O alcance da reflexão é muito afetado pelo efeito multipercurso e pela propagação fora da linha de visão, o que causa o investimento em instalações de hardware subjacentes que exigem análise e cálculo precisos, e o custo é muito alto.
Aplicação: A tecnologia de posicionamento ultrassônico tem sido amplamente utilizada em canetas digitais, e essa tecnologia também é usada na prospecção offshore, e a tecnologia de posicionamento interno é usada principalmente para posicionamento de objetos em oficinas não tripuladas.
