RTLS เป็นตัวย่อของระบบระบุตำแหน่งแบบเรียลไทม์
RTLS เป็นวิธีการระบุตำแหน่งด้วยสัญญาณแบบอิงสัญญาณซึ่งสามารถเป็นแบบแอ็กทีฟหรือแบบพาสซีฟได้ ในหมู่พวกเขา แอคทีฟแบ่งออกเป็น AOA (การวางตำแหน่งมุมมาถึง) และ TDOA (การวางตำแหน่งความแตกต่างของเวลามาถึง), TOA (เวลาที่มาถึง), TW-TOF (เวลาบินสองทาง), NFER (ช่วงแม่เหล็กไฟฟ้าใกล้สนาม) และอื่น ๆ บน.
เมื่อพูดถึงการระบุตำแหน่ง ทุกคนจะนึกถึง GPS เป็นครั้งแรก ซึ่งใช้การระบุตำแหน่งผ่านดาวเทียม GNSS (Global Navigation Satellite System) ที่มีอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่ง แต่การระบุตำแหน่งผ่านดาวเทียมมีข้อจำกัด: สัญญาณไม่สามารถทะลุผ่านอาคารเพื่อให้ได้ตำแหน่งในอาคาร
แล้วจะแก้ปัญหาการวางตำแหน่งในอาคารได้อย่างไร?
ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของความต้องการของตลาดในอาคารที่ขับเคลื่อนด้วยความต้องการของตลาดและเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สาย เทคโนโลยีการระบุเซ็นเซอร์ และเทคโนโลยีการเชื่อมต่อโครงข่ายข้อมูลขนาดใหญ่ Internet of Things และเทคโนโลยีอื่น ๆ ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขอย่างค่อยเป็นค่อยไป และห่วงโซ่อุตสาหกรรมได้รับการเสริมสร้างและเติบโตอย่างต่อเนื่อง
เทคโนโลยีการระบุตำแหน่งในร่ม Bluetooth
เทคโนโลยี Bluetooth ภายในอาคารคือการใช้จุดเข้าใช้งาน Bluetooth LAN หลายจุดที่ติดตั้งในห้อง รักษาเครือข่ายเป็นโหมดการเชื่อมต่อเครือข่ายพื้นฐานแบบผู้ใช้หลายราย และตรวจสอบให้แน่ใจว่าจุดเข้าใช้งาน Bluetooth LAN นั้นเป็นอุปกรณ์หลักของเครือข่ายไมโครเสมอ และ จากนั้นจึงปรับสามเหลี่ยมโหนดบอดที่เพิ่งเพิ่มเข้ามาใหม่โดยการวัดความแรงของสัญญาณ
ปัจจุบัน มีสองวิธีหลักในการค้นหา Bluetooth iBeacon: ตาม RSSI (ตัวบ่งชี้ความแรงของสัญญาณที่ได้รับ) และตามลายนิ้วมือระบุตำแหน่ง หรือทั้งสองอย่างรวมกัน
ปัญหาใหญ่ที่สุดเมื่อพิจารณาจากระยะทางคือสภาพแวดล้อมภายในอาคารมีความซับซ้อน และบลูทูธซึ่งเป็นสัญญาณความถี่สูง 2.4GHZ จะถูกรบกวนอย่างมาก นอกเหนือจากการสะท้อนและการหักเหภายในอาคารต่างๆ แล้ว ค่า RSSI ที่ได้รับจากโทรศัพท์มือถือยังมีค่าอ้างอิงไม่มากนัก ในเวลาเดียวกัน เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของตำแหน่ง จะต้องได้รับค่า RSSI หลายครั้งเพื่อให้ผลลัพธ์ราบรื่น ซึ่งหมายความว่าความล่าช้าจะเพิ่มขึ้น ปัญหาใหญ่ที่สุดจากการระบุตำแหน่งลายนิ้วมือคือต้นทุนแรงงานและเวลาในการรับข้อมูลลายนิ้วมือในระยะแรกนั้นสูงมาก และการบำรุงรักษาฐานข้อมูลทำได้ยาก และหากร้านค้าเพิ่มสถานีฐานใหม่หรือทำการปรับเปลี่ยนอื่นๆ ข้อมูลลายนิ้วมือเดิมอาจไม่สามารถใช้ได้อีกต่อไป ดังนั้นวิธีการชั่งน้ำหนักและเลือกระหว่างความแม่นยำของตำแหน่ง ความล่าช้า และต้นทุน จึงกลายเป็นประเด็นหลักของการกำหนดตำแหน่ง Bluetooth
ข้อเสีย: การส่งผ่าน Bluetooth ไม่ได้รับผลกระทบจากแนวสายตา แต่สำหรับสภาพแวดล้อมในพื้นที่ที่ซับซ้อน ความเสถียรของระบบ Bluetooth ค่อนข้างต่ำ ถูกรบกวนจากสัญญาณเสียง และราคาของอุปกรณ์และอุปกรณ์ Bluetooth ค่อนข้างแพง
การประยุกต์ใช้: การระบุตำแหน่งภายในอาคารด้วยบลูทูธส่วนใหญ่จะใช้เพื่อค้นหาผู้คนในพื้นที่ขนาดเล็ก เช่น ห้องโถงหรือร้านค้าชั้นเดียว
เทคโนโลยีระบุตำแหน่ง Wi-Fi
เทคโนโลยีการระบุตำแหน่ง WiFi มีสองประเภท ประเภทแรกผ่านความแรงของสัญญาณไร้สายของอุปกรณ์มือถือและจุดเชื่อมต่อเครือข่ายไร้สายสามจุดผ่านอัลกอริธึมที่แตกต่าง เพื่อระบุตำแหน่งของผู้คนและยานพาหนะได้แม่นยำยิ่งขึ้น อีกประการหนึ่งคือการบันทึกความแรงของสัญญาณของจุดกำหนดตำแหน่งจำนวนมากไว้ล่วงหน้า โดยการเปรียบเทียบความแรงของสัญญาณของอุปกรณ์ที่เพิ่มใหม่กับฐานข้อมูลขนาดใหญ่เพื่อระบุตำแหน่ง
ข้อดี: ความแม่นยำสูง ต้นทุนฮาร์ดแวร์ต่ำ อัตราการส่งข้อมูลสูง สามารถนำไปใช้เพื่อให้บรรลุงานการวางตำแหน่ง การตรวจสอบ และการติดตามขนาดใหญ่ที่ซับซ้อน
ข้อเสีย: ระยะการส่งข้อมูลสั้น, ใช้พลังงานสูง, โดยทั่วไปเป็นโทโพโลยีแบบดาว
การประยุกต์ใช้: การกำหนดตำแหน่ง WiFi เหมาะสำหรับการวางตำแหน่งและการนำทางผู้คนหรือรถยนต์ และสามารถใช้ในสถาบันทางการแพทย์ สวนสนุก โรงงาน ห้างสรรพสินค้า และโอกาสอื่น ๆ ที่ต้องมีการวางตำแหน่งและการนำทาง
เทคโนโลยีการระบุตำแหน่งในร่ม RFID
เทคโนโลยีการระบุตำแหน่งในร่มด้วยความถี่วิทยุ (RFID) ใช้โหมดความถี่วิทยุ เสาอากาศคงที่เพื่อปรับสัญญาณวิทยุลงในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ป้ายที่แนบกับรายการลงในสนามแม่เหล็กหลังจากกระแสเหนี่ยวนำที่สร้างขึ้นเพื่อส่งข้อมูลออก เพื่อที่จะ แลกเปลี่ยนข้อมูลในการสื่อสารสองทางหลายทางเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการระบุตัวตนและรูปสามเหลี่ยม
การระบุความถี่วิทยุ (RFID) เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายที่สามารถระบุเป้าหมายเฉพาะด้วยสัญญาณวิทยุ และอ่านและเขียนข้อมูลที่เกี่ยวข้องโดยไม่จำเป็นต้องสร้างการสัมผัสทางกลหรือทางแสงระหว่างระบบระบุตัวตนและเป้าหมายเฉพาะ
สัญญาณวิทยุส่งข้อมูลจากแท็กที่ติดอยู่กับรายการผ่านสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปรับเป็นความถี่วิทยุเพื่อระบุและติดตามรายการโดยอัตโนมัติ เมื่อจดจำฉลากบางป้ายได้ พลังงานจะได้รับจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากตัวระบุ และไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ นอกจากนี้ยังมีแท็กที่มีแหล่งพลังงานของตัวเองและสามารถปล่อยคลื่นวิทยุได้ (สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปรับตามความถี่วิทยุ) แท็กประกอบด้วยข้อมูลที่จัดเก็บทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งสามารถระบุได้ภายในไม่กี่เมตร แท็ก RF ต่างจากบาร์โค้ดตรงที่ไม่จำเป็นต้องอยู่ในแนวสายตาของตัวระบุ และยังสามารถฝังอยู่ในวัตถุที่กำลังติดตามได้อีกด้วย
ข้อดี: เทคโนโลยีการระบุตำแหน่งในร่ม RFID นั้นใกล้เคียงกันมาก แต่สามารถรับข้อมูลความแม่นยำของตำแหน่งระดับเซนติเมตรได้ภายในเวลาไม่กี่มิลลิวินาที ขนาดของฉลากค่อนข้างเล็กและมีต้นทุนต่ำ
ข้อเสีย: ไม่มีความสามารถในการสื่อสาร ความสามารถในการป้องกันการรบกวนไม่ดี ไม่สามารถรวมเข้ากับระบบอื่นได้ง่าย และความปลอดภัยและการปกป้องความเป็นส่วนตัวของผู้ใช้และมาตรฐานสากลยังไม่สมบูรณ์แบบ
การประยุกต์ใช้: การวางตำแหน่งในร่ม RFID ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในคลังสินค้า, โรงงาน, ห้างสรรพสินค้าในการไหลของสินค้า, การวางตำแหน่งสินค้าโภคภัณฑ์
เทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งในร่มของ Zigbee
ZigBee (โปรโตคอล LAN พลังงานต่ำตามมาตรฐาน IEEE802.15.4) เทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งในอาคารจะสร้างเครือข่ายระหว่างโหนดจำนวนหนึ่งที่จะทดสอบกับโหนดอ้างอิงและเกตเวย์ โหนดที่จะทดสอบในเครือข่ายจะส่งข้อมูลการออกอากาศ รวบรวมข้อมูลจากแต่ละโหนดอ้างอิงที่อยู่ติดกัน และเลือกพิกัด X และ Y ของโหนดอ้างอิงที่มีสัญญาณแรงที่สุด จากนั้น พิกัดของโหนดอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับโหนดอ้างอิงจะถูกคำนวณ สุดท้าย ข้อมูลในกลไกการกำหนดตำแหน่งจะได้รับการประมวลผล และค่าออฟเซ็ตจากโหนดอ้างอิงที่ใกล้ที่สุดจะถือว่าได้รับตำแหน่งที่แท้จริงของโหนดที่ทดสอบในเครือข่ายขนาดใหญ่
เลเยอร์โปรโตคอล ZigBee จากล่างขึ้นบน ได้แก่ เลเยอร์ทางกายภาพ (PHY), เลเยอร์การเข้าถึงสื่อ (MAC), เลเยอร์เครือข่าย (NWK), เลเยอร์แอปพลิเคชัน (APL) เป็นต้น อุปกรณ์เครือข่ายมีบทบาทสามประการ: ผู้ประสานงาน ZigBee, เราเตอร์ ZigBee และอุปกรณ์ปลายทาง ZigBee โทโพโลยีเครือข่ายอาจเป็นแบบดาว แผนผัง และเครือข่าย
ข้อดี: ใช้พลังงานต่ำ ต้นทุนต่ำ หน่วงเวลาสั้น ความจุสูง และความปลอดภัยสูง ระยะการส่งข้อมูลยาว สามารถรองรับโทโพโลยีเครือข่าย โทโพโลยีแบบต้นไม้ และโครงสร้างโทโพโลยีแบบดาว เครือข่ายมีความยืดหยุ่น และสามารถรับส่งข้อมูลแบบมัลติฮอปได้
ข้อเสีย: อัตราการส่งข้อมูลต่ำ และความแม่นยำของตำแหน่งต้องใช้อัลกอริธึมที่สูงกว่า
การประยุกต์ใช้: การวางตำแหน่งระบบ zigbee ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวางตำแหน่งในร่ม การควบคุมอุตสาหกรรม การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม การควบคุมบ้านอัจฉริยะ และสาขาอื่นๆ
เทคโนโลยีการวางตำแหน่ง UWB
เทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งอัลตร้าไวด์แบนด์ (UWB) เป็นเทคโนโลยีใหม่ ซึ่งแตกต่างจากเทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งการสื่อสารแบบเดิมอย่างมาก โดยจะใช้โหนดสมอและโหนดบริดจ์ที่จัดไว้ล่วงหน้าพร้อมตำแหน่งที่ทราบเพื่อสื่อสารกับโหนดตาบอดที่เพิ่มใหม่ และใช้การวางตำแหน่งแบบสามเหลี่ยมหรือ "ลายนิ้วมือ" เพื่อกำหนดตำแหน่ง
เทคโนโลยีไร้สายอัลตร้าไวด์แบนด์ (UWB) เป็นเทคโนโลยีระบุตำแหน่งไร้สายในร่มที่มีความแม่นยำสูงที่เสนอในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยมีความละเอียดของเวลาระดับดาโนวินาทีสูง รวมกับอัลกอริธึมตามเวลาที่มาถึง ตามทฤษฎีแล้วสามารถเข้าถึงความแม่นยำของตำแหน่งระดับเซนติเมตร ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการด้านการวางตำแหน่งของงานอุตสาหกรรม
ระบบทั้งหมดแบ่งออกเป็นสามชั้น: ชั้นการจัดการ ชั้นบริการ และชั้นภาคสนาม มีการแบ่งลำดับชั้นของระบบอย่างชัดเจนและมีโครงสร้างที่ชัดเจน
เลเยอร์ฟิลด์ประกอบด้วยการวางตำแหน่งจุดยึดและแท็กการวางตำแหน่ง:
· ค้นหาจุดยึด
จุดยึดตำแหน่งจะคำนวณระยะห่างระหว่างแท็กและตัวมันเอง และส่งแพ็กเก็ตกลับไปยังกลไกการคำนวณตำแหน่งในโหมดใช้สายหรือ WLAN
· แท็กสถานที่
แท็กนี้เชื่อมโยงกับบุคคลและวัตถุที่อยู่ สื่อสารกับ Anchor และเผยแพร่ตำแหน่งของตัวเอง
ข้อดี: แบนด์วิธ GHz, ความแม่นยำของตำแหน่งสูง; การเจาะที่แข็งแกร่ง, ผลต่อต้านหลายทางที่ดี, ความปลอดภัยสูง
ข้อเสีย: เนื่องจาก blind node ที่เพิ่มเข้ามาใหม่ยังต้องการการสื่อสารที่ใช้งานอยู่ การใช้พลังงานจึงสูงและต้นทุนของระบบสูง
การประยุกต์ใช้: เทคโนโลยีอัลตร้าไวด์แบนด์สามารถใช้ในการตรวจจับเรดาร์ รวมถึงการระบุตำแหน่งและการนำทางในร่มที่แม่นยำในด้านต่างๆ
ระบบกำหนดตำแหน่งอัลตราโซนิก
เทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งแบบอัลตราโซนิกนั้นใช้ระบบกำหนดระยะแบบอัลตราโซนิกและพัฒนาโดยทรานสปอนเดอร์และเรนจ์ไฟนเดอร์หลักจำนวนหนึ่ง: เรนจ์ไฟนเดอร์หลักวางอยู่บนวัตถุที่จะวัด ทรานสปอนเดอร์จะส่งสัญญาณวิทยุเดียวกันไปยังตำแหน่งคงที่ของทรานสปอนเดอร์ ทรานสปอนเดอร์จะส่งสัญญาณอัลตราโซนิคไปยังเรนจ์ไฟนเดอร์หลักหลังจากรับสัญญาณแล้ว และใช้วิธีการกำหนดระยะการสะท้อนและอัลกอริธึมรูปสามเหลี่ยมเพื่อระบุตำแหน่งของวัตถุ
ข้อดี: ความแม่นยำของตำแหน่งโดยรวมนั้นสูงมากถึงระดับเซนติเมตร โครงสร้างค่อนข้างง่าย มีการเจาะทะลุ และอัลตราโซนิกเองก็มีความสามารถในการป้องกันการรบกวนที่แข็งแกร่ง
ข้อเสีย: การลดทอนในอากาศมาก ไม่เหมาะสำหรับโอกาสขนาดใหญ่ ช่วงการสะท้อนได้รับผลกระทบอย่างมากจากเอฟเฟกต์แบบหลายเส้นทางและการแพร่กระจายแบบไม่อยู่ในแนวสายตา ซึ่งทำให้การลงทุนด้านฮาร์ดแวร์พื้นฐานที่ต้องการการวิเคราะห์และการคำนวณที่แม่นยำ และต้นทุนสูงเกินไป
การประยุกต์ใช้: เทคโนโลยีการระบุตำแหน่งด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในปากกาดิจิทัล และเทคโนโลยีดังกล่าวยังใช้ในการสำรวจแร่นอกชายฝั่ง และเทคโนโลยีการระบุตำแหน่งในอาคารส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการวางตำแหน่งวัตถุในการประชุมเชิงปฏิบัติการไร้คนขับ
