RTLS je okrajšava za Real Time Location Systems.
RTLS je radiolokacijska metoda na podlagi signala, ki je lahko aktivna ali pasivna. Med njimi je aktivno razdeljeno na AOA (pozicioniranje kota prihoda) in TDOA (pozicioniranje časovne razlike prihoda), TOA (čas prihoda), TW-TOF (čas dvosmernega letenja), NFER (elektromagnetno določanje razdalje bližnjega polja) itd. na.
Ko govorimo o določanju položaja, bodo vsi najprej pomislili na GPS, satelitsko določanje položaja, ki temelji na GNSS (Globalni navigacijski satelitski sistem), je povsod, vendar ima satelitsko določanje položaja svoje omejitve: signal ne more prodreti v zgradbo, da bi dosegel položaj v zaprtih prostorih.
Kako torej rešiti problem pozicioniranja v zaprtih prostorih?
Z nenehnim razvojem pozicioniranja v zaprtih prostorih, ki temelji na tržnem povpraševanju, in tehnologije brezžične komunikacije, tehnologije identifikacije senzorjev in tehnologije medsebojnega povezovanja velikih podatkov, interneta stvari in drugih tehnologij je bil ta problem postopoma rešen, industrijska veriga pa se nenehno bogati in zrela.
Bluetooth tehnologija za določanje položaja v zaprtih prostorih
Notranja tehnologija Bluetooth je uporaba več dostopnih točk Bluetooth LAN, nameščenih v sobi, vzdrževanje omrežja kot načina osnovne omrežne povezave, ki temelji na več uporabnikih, in zagotavljanje, da je dostopna točka Bluetooth LAN vedno glavna naprava mikro omrežja, in nato triangulirajte novo dodano slepo vozlišče z merjenjem moči signala.
Trenutno obstajata dva glavna načina za lociranje Bluetooth iBeacon: na podlagi RSSI (prikaz jakosti prejetega signala) in na podlagi prstnega odtisa pozicioniranja ali kombinacije obeh.
Največja težava glede na razdaljo je, da je notranje okolje zapleteno in bo Bluetooth kot visokofrekvenčni signal 2.4 GHz močno moten. Poleg različnih odbojev in lomov v zaprtih prostorih vrednosti RSSI, pridobljene z mobilnimi telefoni, niso ravno referenčne vrednosti; Hkrati je treba za izboljšanje natančnosti pozicioniranja vrednost RSSI pridobiti večkrat, da se zgladijo rezultati, kar pomeni, da se zakasnitev poveča. Največji problem, ki temelji na pozicioniranju prstnih odtisov, je, da so stroški dela in časa za pridobivanje podatkov o prstnih odtisih v zgodnji fazi zelo visoki, vzdrževanje baze podatkov pa je težavno. In če trgovina doda novo bazno postajo ali izvede druge spremembe, izvirni podatki o prstnem odtisu morda ne bodo več uporabni. Zato je glavno vprašanje določanja položaja Bluetooth postalo vprašanje, kako tehtati in izbirati med natančnostjo določanja položaja, zakasnitvijo in ceno.
Slabosti: na prenos Bluetooth ne vpliva vidna linija, vendar je za zapletena vesoljska okolja stabilnost sistema Bluetooth nekoliko slaba, motijo ga šumni signali, cena naprav in opreme Bluetooth pa je relativno draga;
Uporaba: pozicioniranje v zaprtih prostorih Bluetooth se uporablja predvsem za lociranje ljudi na majhnem območju, kot je enonadstropna dvorana ali trgovina.
Wi-Fi lokacijska tehnologija
Obstajata dve vrsti tehnologije določanja položaja WiFi, ena je prek moči brezžičnega signala mobilnih naprav in treh dostopnih točk do brezžičnega omrežja prek diferencialnega algoritma za natančnejšo triangulacijo lokacije ljudi in vozil. Drugi je vnaprejšnje beleženje moči signala velikega števila lokacijsko določenih točk s primerjavo moči signala na novo dodane opreme z veliko bazo podatkov za določitev lokacije.
Prednosti: visoka natančnost, nizki stroški strojne opreme, visoka hitrost prenosa; Uporablja se lahko za doseganje zapletenih obsežnih nalog določanja položaja, spremljanja in sledenja.
Slabosti: kratka razdalja prenosa, velika poraba energije, na splošno zvezdasta topologija.
Uporaba: Določanje položaja WiFi je primerno za določanje položaja in navigacijo ljudi ali avtomobilov in se lahko uporablja v zdravstvenih ustanovah, tematskih parkih, tovarnah, nakupovalnih centrih in drugih priložnostih, kjer je potrebno določanje položaja in navigacija.
RFID tehnologija pozicioniranja v zaprtih prostorih
Tehnologija za določanje položaja v zaprtih prostorih z radiofrekvenčno identifikacijo (RFID) uporablja radiofrekvenčni način, fiksno anteno za prilagoditev radijskega signala v elektromagnetno polje, nalepko, pritrjeno na predmet, v magnetno polje po ustvarjenem indukcijskem toku za prenos podatkov, da izmenjavo podatkov v večkratni dvosmerni komunikaciji za doseganje namena identifikacije in triangulacije.
Radiofrekvenčna identifikacija (RFID) je brezžična komunikacijska tehnologija, ki lahko identificira določeno tarčo z radijskimi signali ter bere in piše povezane podatke, ne da bi bilo treba vzpostaviti mehanski ali optični stik med identifikacijskim sistemom in določeno tarčo.
Radijski signali prenašajo podatke iz oznake, pritrjene na predmet, prek elektromagnetnega polja, nastavljenega na radijsko frekvenco, da samodejno prepoznajo in sledijo predmetu. Ko so nekatere oznake prepoznane, je mogoče pridobiti energijo iz elektromagnetnega polja, ki ga oddaja identifikator, baterije pa niso potrebne; Obstajajo tudi oznake, ki imajo lasten vir energije in lahko aktivno oddajajo radijske valove (elektromagnetna polja, uglašena na radijske frekvence). Oznake vsebujejo elektronsko shranjene informacije, ki jih je mogoče identificirati v nekaj metrih. V nasprotju s črtnimi kodami ni treba, da so oznake RF v vidnem polju identifikatorja in so lahko vdelane tudi v predmet, ki ga sledite.
Prednosti: tehnologija za določanje položaja v zaprtih prostorih RFID je zelo blizu, vendar lahko v nekaj milisekundah pridobi podatke o natančnosti položaja na ravni centimetrov; Velikost nalepke je relativno majhna, stroški pa nizki.
Slabosti: ni komunikacijske sposobnosti, slaba sposobnost zaščite pred motnjami, ni enostavna integracija v druge sisteme, varnost in zaščita zasebnosti uporabnika ter mednarodna standardizacija pa niso popolni.
Uporaba: RFID pozicioniranje v zaprtih prostorih se pogosto uporablja v skladiščih, tovarnah, nakupovalnih središčih pri pretoku blaga, pozicioniranju blaga.
Zigbee tehnologija pozicioniranja v zaprtih prostorih
Tehnologija za določanje položaja v zaprtih prostorih ZigBee (protokol LAN z nizko porabo energije, ki temelji na standardu IEEE802.15.4) tvori omrežje med številnimi vozlišči, ki jih je treba testirati, in referenčnimi vozlišči ter prehodom. Vozlišča, ki jih je treba testirati v omrežju, pošiljajo oddajne informacije, zbirajo podatke iz vsakega sosednjega referenčnega vozlišča in izberejo koordinate X in Y referenčnega vozlišča z najmočnejšim signalom. Nato se izračunajo koordinate drugih vozlišč, povezanih z referenčnim vozliščem. Nazadnje se podatki v mehanizmu za določanje položaja obdelajo in vrednost odmika od najbližjega referenčnega vozlišča se šteje za pridobitev dejanskega položaja testiranega vozlišča v velikem omrežju.
Plast protokola ZigBee od spodaj navzgor je fizična plast (PHY), plast za dostop do medija (MAC), omrežna plast (NWK), aplikacijska plast (APL) in tako naprej. Omrežne naprave imajo tri vloge: ZigBee koordinator, ZigBee usmerjevalnik in ZigBee končna naprava. Topologije omrežja so lahko zvezdaste, drevesne in omrežne.
Prednosti: nizka poraba energije, nizki stroški, kratka zakasnitev, visoka zmogljivost in visoka varnost, dolga razdalja prenosa; Podpira lahko omrežno topologijo, drevesno topologijo in zvezdno topološko strukturo, omrežje je prilagodljivo in lahko realizira prenos z več skoki.
Slabosti: Hitrost prenosa je nizka, natančnost pozicioniranja pa zahteva višje algoritme.
Uporaba: pozicioniranje sistema zigbee se pogosto uporablja pri pozicioniranju v zaprtih prostorih, industrijskem nadzoru, spremljanju okolja, nadzoru pametnega doma in na drugih področjih.
Tehnologija pozicioniranja UWB
Ultra širokopasovna (UWB) tehnologija določanja položaja je nova tehnologija, ki se zelo razlikuje od tradicionalne tehnologije komunikacijskega določanja položaja. Uporablja vnaprej urejena sidrna vozlišča in premostitvena vozlišča z znanimi položaji za komunikacijo z novo dodanimi slepimi vozlišči in uporablja triangulacijo ali pozicioniranje "prstnega odtisa" za določitev položaja.
Ultra širokopasovna brezžična tehnologija (UWB) je visoko natančna tehnologija za brezžično določanje položaja v zaprtih prostorih, predlagana v zadnjih letih, z visoko danosekundno stopnjo časovne ločljivosti v kombinaciji z algoritmom za določanje razdalje na podlagi časa prihoda, ki teoretično lahko doseže centimetrsko natančnost določanja položaja, ki lahko zadosti potrebam pozicioniranja industrijskih aplikacij.
Celoten sistem je razdeljen na tri plasti: plast upravljanja, plast storitev in plast polja. Sistemska hierarhija je jasno razdeljena in struktura je jasna.
Sloj polja je sestavljen iz sidrne točke za pozicioniranje in oznake za pozicioniranje:
· Poiščite sidro
Sidro lokacije izračuna razdaljo med oznako in samim seboj ter pošlje pakete nazaj mehanizmu za izračun lokacije v žičnem ali WLAN načinu.
· Lokacijska oznaka
Oznaka je povezana z osebo in predmetom, ki se nahaja, komunicira s sidrom in oddaja svojo lokacijo.
Prednosti: pasovna širina GHz, visoka natančnost pozicioniranja; Močna penetracija, dober anti-multipath učinek, visoka varnost.
Slabosti: ker na novo dodano slepo vozlišče potrebuje tudi aktivno komunikacijo, je poraba energije visoka in stroški sistema visoki.
Uporaba: Ultra širokopasovno tehnologijo je mogoče uporabiti za radarsko zaznavanje, pa tudi za natančno določanje položaja in navigacijo v zaprtih prostorih na različnih področjih.
Ultrazvočni sistem za določanje položaja
Tehnologija ultrazvočnega določanja položaja temelji na ultrazvočnem sistemu za določanje razdalje in je razvita s številnimi transponderji in glavnim daljinomerom: glavni daljinomer je nameščen na predmetu, ki ga želite izmeriti, transponder oddaja isti radijski signal do fiksnega položaja transponderja, transponder oddaja ultrazvočni signal glavnemu daljinomeru po prejemu signala in uporablja metodo določanja razdalje z refleksijo in algoritem triangulacije za določitev lokacije predmeta.
Prednosti: Skupna natančnost pozicioniranja je zelo visoka in dosega centimetrsko raven; Struktura je relativno preprosta, ima določeno penetracijo in sam ultrazvok ima močno sposobnost preprečevanja motenj.
Slabosti: veliko dušenje v zraku, ni primerno za velike dogodke; Na razpon refleksije močno vpliva učinek večpotja in širjenje brez vidnega polja, kar povzroči naložbo osnovnih strojnih zmogljivosti, ki zahtevajo natančno analizo in izračun, stroški pa so previsoki.
Uporaba: Ultrazvočna tehnologija pozicioniranja se pogosto uporablja v digitalnih peresih in taka tehnologija se uporablja tudi pri iskanju na morju, tehnologija pozicioniranja v zaprtih prostorih pa se uporablja predvsem za pozicioniranje predmetov v delavnicah brez posadke.
