RTLS — это аббревиатура от «Системы определения местоположения в реальном времени».
RTLS — это метод радиолокации на основе сигналов, который может быть активным или пассивным. Среди них актив делится на AOA (позиционирование угла прибытия) и TDOA (позиционирование разницы во времени прибытия), TOA (время прибытия), TW-TOF (время двустороннего полета), NFER (электромагнитная дальность ближнего поля) и т. д. на.
Говоря о позиционировании, каждый в первую очередь думает о GPS, основанном на спутниковом позиционировании GNSS (глобальной навигационной спутниковой системе). Однако спутниковое позиционирование имеет свои ограничения: сигнал не может проникнуть в здание для достижения позиционирования внутри помещения.
Итак, как решить проблему позиционирования в помещении?
Благодаря постоянному развитию спроса на рынке внутреннего позиционирования и технологий беспроводной связи, технологий идентификации датчиков и технологий соединения больших данных, Интернета вещей и других технологий, эта проблема постепенно была решена, а промышленная цепочка постоянно обогащалась и развивалась.
Технология внутреннего позиционирования Bluetooth
Внутренняя технология Bluetooth заключается в использовании нескольких точек доступа Bluetooth LAN, установленных в комнате, поддержании сети в качестве базового режима многопользовательского сетевого подключения и обеспечении того, чтобы точка доступа Bluetooth LAN всегда была основным устройством микросети, и затем триангулируйте вновь добавленный слепой узел, измерив уровень сигнала.
В настоящее время существует два основных способа обнаружения Bluetooth iBeacon: на основе RSSI (индикация уровня полученного сигнала) и на основе позиционирования отпечатка пальца или их комбинации.
Самая большая проблема, связанная с расстоянием, заключается в том, что внутренняя среда сложна, и Bluetooth, как высокочастотный сигнал 2.4 ГГц, будет сильно мешать. Помимо различных отражений и преломлений в помещении, значения RSSI, полученные с помощью мобильных телефонов, не являются эталонными значениями; При этом для повышения точности позиционирования значение RSSI приходится получать несколько раз для сглаживания результатов, а это значит, что задержка увеличивается. Самая большая проблема, связанная с позиционированием отпечатков пальцев, заключается в том, что трудозатраты и временные затраты на получение данных отпечатков пальцев на ранней стадии очень высоки, а ведение базы данных затруднено. А если магазин добавит новую базовую станцию или внесет другие изменения, исходные данные отпечатка пальца могут оказаться неприменимыми. Поэтому, как взвесить и выбрать между точностью позиционирования, задержкой и стоимостью, стало основным вопросом позиционирования Bluetooth.
Недостатки: на передачу Bluetooth не влияет прямая видимость, но в сложных космических условиях стабильность системы Bluetooth немного плохая, ей мешают шумовые сигналы, а цена устройств и оборудования Bluetooth относительно высока;
Применение: позиционирование в помещении по Bluetooth в основном используется для определения местоположения людей на небольшой территории, например, в одноэтажном зале или магазине.
Технология определения местоположения Wi-Fi
Существует два типа технологии позиционирования Wi-Fi: один — по уровню беспроводного сигнала мобильных устройств, а три точки доступа к беспроводной сети — по дифференциальному алгоритму для более точной триангуляции местоположения людей и транспортных средств. Другой заключается в предварительной записи уровня сигнала большого количества точек с определением местоположения путем сравнения уровня сигнала вновь добавленного оборудования с большой базой данных данных для определения местоположения.
Преимущества: высокая точность, низкая стоимость оборудования, высокая скорость передачи; Его можно применять для решения сложных крупномасштабных задач позиционирования, мониторинга и отслеживания.
Недостатки: Короткое расстояние передачи, высокое энергопотребление, топология, как правило, звезда.
Применение: позиционирование Wi-Fi подходит для позиционирования и навигации людей или автомобилей и может использоваться в медицинских учреждениях, тематических парках, фабриках, торговых центрах и других местах, где требуется позиционирование и навигация.
Технология внутреннего позиционирования RFID
Технология радиочастотной идентификации (RFID) в помещении использует радиочастотный режим, фиксированную антенну для настройки радиосигнала в электромагнитном поле, этикетку, прикрепленную к предмету, в магнитное поле после генерации индукционного тока для передачи данных, чтобы обмениваться данными при многократной двусторонней связи для достижения цели идентификации и триангуляции.
Радиочастотная идентификация (RFID) — это технология беспроводной связи, которая позволяет идентифицировать конкретную цель с помощью радиосигналов, а также считывать и записывать соответствующие данные без необходимости установления механического или оптического контакта между системой идентификации и конкретной целью.
Радиосигналы передают данные с метки, прикрепленной к предмету, через электромагнитное поле, настроенное на радиочастоту для автоматической идентификации и отслеживания предмета. При распознавании некоторых меток энергию можно получить из электромагнитного поля, излучаемого идентификатором, и батарейки не требуются; Также существуют метки, которые имеют собственный источник питания и могут активно излучать радиоволны (электромагнитные поля, настроенные на радиочастоты). Метки содержат информацию, хранящуюся в электронном виде, которую можно идентифицировать на расстоянии нескольких метров. В отличие от штрих-кодов, радиочастотные метки не обязательно должны находиться в зоне прямой видимости идентификатора, а также могут быть встроены в отслеживаемый объект.
Преимущества: технология внутреннего позиционирования RFID очень близка, но она может получить информацию о точности позиционирования на уровне сантиметра за несколько миллисекунд; Размер этикетки сравнительно небольшой, а стоимость невысокая.
Недостатки: отсутствие возможности связи, плохая защита от помех, непростая интеграция в другие системы, безопасность пользователя и защита конфиденциальности, а также международная стандартизация не идеальны.
Применение: Внутреннее позиционирование RFID широко используется на складах, фабриках, торговых центрах при движении товаров, позиционировании товаров.
Технология внутреннего позиционирования Zigbee
Технология позиционирования внутри помещений ZigBee (протокол локальной сети с низким энергопотреблением на основе стандарта IEEE802.15.4) формирует сеть между несколькими узлами, подлежащими тестированию, и эталонными узлами, а также шлюзом. Узлы, подлежащие тестированию в сети, рассылают широковещательную информацию, собирают данные от каждого соседнего опорного узла и выбирают координаты X и Y опорного узла с самым сильным сигналом. Затем вычисляются координаты других узлов, связанных с опорным узлом. Наконец, данные в механизме позиционирования обрабатываются, и значение смещения от ближайшего опорного узла учитывается для получения фактического положения тестируемого узла в большой сети.
Уровень протокола ZigBee снизу вверх: физический уровень (PHY), уровень доступа к среде передачи (MAC), сетевой уровень (NWK), уровень приложений (APL) и так далее. Сетевые устройства имеют три роли: координатор ZigBee, маршрутизатор ZigBee и конечное устройство ZigBee. Топологии сети могут быть звездообразными, древовидными и сетевыми.
Преимущества: низкое энергопотребление, низкая стоимость, короткая задержка, высокая емкость и высокая безопасность, большое расстояние передачи; Он может поддерживать топологию сети, древовидную топологию и звездообразную топологию, сеть является гибкой и может осуществлять многоскачковую передачу.
Недостатки: Скорость передачи низкая, а точность позиционирования требует более высоких алгоритмов.
Применение: система позиционирования zigbee широко используется в позиционировании внутри помещений, промышленном контроле, мониторинге окружающей среды, управлении умным домом и других областях.
Технология позиционирования СШП
Технология сверхширокополосного позиционирования (UWB) — это новая технология, которая сильно отличается от традиционной технологии коммуникационного позиционирования. Он использует заранее подготовленные якорные узлы и узлы-мосты с известными позициями для связи с вновь добавленными слепыми узлами, а также использует триангуляцию или позиционирование по «отпечаткам пальцев» для определения положения.
Технология сверхширокополосной беспроводной связи (UWB) представляет собой высокоточную технологию беспроводного позиционирования в помещении, предложенную в последние годы, с высоким даносекундным уровнем временного разрешения в сочетании с алгоритмом определения дальности на основе времени прибытия, теоретически может достигать точности позиционирования на уровне сантиметра. который может удовлетворить потребности позиционирования промышленных приложений.
Вся система разделена на три уровня: уровень управления, уровень обслуживания и полевой уровень. Иерархия системы четко разделена, а структура понятна.
Слой поля состоит из опорной точки позиционирования и тега позиционирования:
· Найдите якорь
Привязка местоположения вычисляет расстояние между тегом и самим собой и отправляет пакеты обратно в механизм расчета местоположения в проводном режиме или в режиме WLAN.
· Тег местоположения
Тег связывается с обнаруживаемым человеком и объектом, связывается с Anchor и передает свое собственное местоположение.
Преимущества: полоса пропускания ГГц, высокая точность позиционирования; Сильное проникновение, хороший эффект защиты от многолучевого распространения, высокая безопасность.
Недостатки: поскольку вновь добавленный слепой узел также требует активной связи, потребление энергии велико, а стоимость системы высока.
Применение: Сверхширокополосная технология может использоваться для обнаружения радаров, а также для точного позиционирования и навигации внутри помещений в различных областях.
Ультразвуковая система позиционирования
Технология ультразвукового позиционирования основана на системе ультразвуковой локации и разработана рядом транспондеров и основного дальномера: основной дальномер размещается на измеряемом объекте, транспондер передает тот же радиосигнал в фиксированное положение транспондера, Транспондер передает ультразвуковой сигнал на основной дальномер после получения сигнала и использует метод дальности отражения и алгоритм триангуляции для определения местоположения объекта.
Преимущества: Общая точность позиционирования очень высокая, достигающая сантиметрового уровня; Структура относительно проста, имеет определенную проникающую способность, а сам ультразвук обладает сильной помехоустойчивостью.
Недостатки: большое затухание в воздухе, не подходит для больших мероприятий; На дальность отражения сильно влияют эффект многолучевости и распространение вне прямой видимости, что приводит к инвестициям в базовое оборудование, требующее точного анализа и расчетов, а стоимость слишком высока.
Применение: Технология ультразвукового позиционирования широко используется в цифровых ручках, такая технология также используется при разведке на море, а технология позиционирования в помещении в основном используется для позиционирования объектов в беспилотных мастерских.
