RTLS - це абревіатура від Real Time Location Systems.
RTLS — це метод радіолокації на основі сигналу, який може бути активним і пасивним. Серед них активні поділяються на AOA (позиціонування за кутом прибуття) і TDOA (позиціонування за різницею в часі прибуття), TOA (час прибуття), TW-TOF (час двостороннього польоту), NFER (діапазон електромагнітного діапазону ближнього поля) тощо. на.
Говорячи про позиціонування, кожен спочатку подумає про GPS, засноване на GNSS (Глобальна навігаційна супутникова система). Супутникове позиціонування було скрізь, але супутникове позиціонування має свої обмеження: сигнал не може проникнути в будівлю для досягнення внутрішнього позиціонування.
Отже, як вирішити проблему розміщення в приміщенні?
З безперервним розвитком технології бездротового зв’язку, керованої ринковим попитом позиціонування в приміщенні, технології ідентифікації датчиків і технології взаємозв’язку великих даних, Інтернету речей та інших технологій ця проблема поступово вирішується, а промисловий ланцюг постійно збагачується та розвивається.
Технологія внутрішнього позиціонування Bluetooth
Технологія Bluetooth для приміщень полягає у використанні кількох точок доступу Bluetooth LAN, встановлених у кімнаті, підтримці мережі як багатокористувацького базового режиму підключення до мережі та гарантії, що точка доступу Bluetooth LAN завжди є основним пристроєм мікромережі, і потім тріангуляйте щойно доданий сліпий вузол, вимірявши силу сигналу.
Наразі існує два основних способи визначення місцезнаходження Bluetooth iBeacon: на основі RSSI (індикатор потужності отриманого сигналу) і на основі позиціонування відбитка пальця або їх комбінація.
Найбільша проблема, пов’язана з відстанню, полягає в тому, що середовище в приміщенні є складним, і Bluetooth, як високочастотний сигнал 2.4 ГГц, зазнає значних перешкод. На додаток до різноманітних відображень і заломлень у приміщенні, значення RSSI, отримані мобільними телефонами, не є еталонним значенням; У той же час, щоб підвищити точність позиціонування, значення RSSI потрібно отримати кілька разів, щоб згладити результати, що означає, що затримка збільшується. Найбільша проблема, пов’язана з позиціонуванням відбитків пальців, полягає в тому, що вартість праці та часу для отримання даних відбитків пальців на ранній стадії є дуже високою, а обслуговування бази даних є складним. І якщо магазин додає нову базову станцію або вносить інші зміни, вихідні дані відбитків пальців можуть більше не використовуватися. Таким чином, як зважити та вибрати між точністю позиціонування, затримкою та вартістю, стало головним питанням позиціонування Bluetooth.
Недоліки: передача Bluetooth не залежить від прямої видимості, але для складних космічних середовищ стабільність системи Bluetooth дещо низька, заважають сигнали шуму, а ціна пристроїв і обладнання Bluetooth відносно висока;
Застосування: Bluetooth-позиціонування в приміщенні в основному використовується для визначення місцезнаходження людей на невеликій території, наприклад, в одноповерховому залі чи магазині.
Технологія локації Wi-Fi
Існує два типи технології позиціонування Wi-Fi: один – за допомогою потужності бездротового сигналу мобільних пристроїв і трьох точок доступу до бездротової мережі за допомогою диференціального алгоритму для більш точного тріангуляції розташування людей і транспортних засобів. Інший полягає в записі потужності сигналу великої кількості точок, визначених місцезнаходженням, наперед, порівнюючи потужність сигналу щойно доданого обладнання з великою базою даних для визначення місцезнаходження.
Переваги: висока точність, низька вартість обладнання, висока швидкість передачі; Його можна застосовувати для виконання складних великомасштабних завдань позиціонування, моніторингу та відстеження.
Недоліки: коротка відстань передачі, високе енергоспоживання, загалом зіркоподібна топологія.
Застосування: позиціонування по Wi-Fi підходить для позиціонування та навігації людей або автомобілів і може використовуватися в медичних установах, тематичних парках, на фабриках, торгових центрах та в інших випадках, де потрібні позиціонування та навігація.
Технологія внутрішнього позиціонування RFID
Технологія радіочастотної ідентифікації (RFID) у приміщенні використовує радіочастотний режим, фіксовану антену для налаштування радіосигналу в електромагнітному полі, етикетку, прикріплену до предмета, у магнітне поле після генерації індукційного струму для передачі даних, щоб обмінюватися даними в множинному двосторонньому зв'язку для досягнення мети ідентифікації та тріангуляції.
Радіочастотна ідентифікація (RFID) — це технологія бездротового зв’язку, яка може ідентифікувати конкретну ціль за допомогою радіосигналів, а також зчитувати та записувати пов’язані дані без необхідності встановлення механічного чи оптичного контакту між системою ідентифікації та конкретною ціллю.
Радіосигнали передають дані з мітки, прикріпленої до предмета, за допомогою електромагнітного поля, налаштованого на радіочастоту, для автоматичної ідентифікації та відстеження предмета. Коли деякі мітки розпізнаються, можна отримати енергію від електромагнітного поля, випромінюваного ідентифікатором, і батареї не потрібні; Існують також мітки, які мають власне джерело живлення і можуть активно випромінювати радіохвилі (електромагнітні поля, налаштовані на радіочастоти). Мітки містять збережену в електронному вигляді інформацію, яку можна ідентифікувати за кілька метрів. На відміну від штрих-кодів, радіочастотні мітки не обов’язково повинні знаходитися в зоні прямої видимості ідентифікатора, а також можуть бути вбудовані в об’єкт, який відстежується.
Переваги: RFID-технологія позиціонування в приміщенні дуже близька, але вона може отримати інформацію про точність позиціонування на рівні сантиметра за кілька мілісекунд; Розмір етикетки порівняно невеликий, а вартість невисока.
Недоліки: відсутність комунікаційних можливостей, погана здатність протидіяти перешкодам, нелегка інтеграція в інші системи, безпека та захист конфіденційності користувача та міжнародна стандартизація не ідеальні.
Застосування: RFID-позиціонування в приміщенні широко використовується на складах, фабриках, торгових центрах у потоці товарів, позиціонуванні товарів.
Технологія внутрішнього позиціонування Zigbee
Технологія внутрішнього позиціонування ZigBee (протокол локальної мережі з низьким енергоспоживанням на основі стандарту IEEE802.15.4) формує мережу між кількома вузлами, що підлягають тестуванню, і опорними вузлами та шлюзом. Вузли, які підлягають перевірці в мережі, надсилають широкомовну інформацію, збирають дані з кожного сусіднього опорного вузла та вибирають координати X і Y опорного вузла з найсильнішим сигналом. Потім обчислюються координати інших вузлів, пов’язаних з опорним вузлом. Нарешті, дані в механізмі позиціонування обробляються, і значення зміщення від найближчого опорного вузла розглядається для отримання фактичного положення тестованого вузла у великій мережі.
Рівень протоколу ZigBee знизу вгору - це фізичний рівень (PHY), рівень доступу до медіа (MAC), мережевий рівень (NWK), прикладний рівень (APL) і так далі. Мережеві пристрої виконують три ролі: координатор ZigBee, маршрутизатор ZigBee та кінцевий пристрій ZigBee. Топології мережі можуть бути зіркоподібними, деревовидними та мережевими.
Переваги: низьке енергоспоживання, низька вартість, коротка затримка, висока ємність і висока безпека, велика відстань передачі; Він може підтримувати топологію мережі, топологію дерева та структуру топології зірки, мережа є гнучкою та може реалізувати передачу з кількома стрибками.
Недоліки: низька швидкість передачі, точність позиціонування вимагає більш високих алгоритмів.
Застосування: система позиціонування zigbee широко використовується для позиціонування всередині приміщень, промислового контролю, моніторингу навколишнього середовища, управління розумним будинком та інших сферах.
Технологія позиціонування UWB
Технологія ультраширокосмугового позиціонування (UWB) є новою технологією, яка сильно відрізняється від традиційної технології позиціонування зв’язку. Він використовує попередньо організовані опорні вузли та мостові вузли з відомими позиціями для зв’язку з нещодавно доданими сліпими вузлами та використовує тріангуляцію або позиціонування за «відбитками пальців» для визначення позиції.
Технологія надширокосмугового бездротового зв’язку (UWB) — це високоточна технологія бездротового позиціонування в приміщенні, запропонована останніми роками, з високим даносекундним рівнем часової роздільної здатності в поєднанні з алгоритмом визначення дальності на основі часу прибуття, теоретично може досягти точності позиціонування на сантиметровому рівні, які можуть задовольнити потреби позиціонування промислових застосувань.
Вся система розділена на три рівні: рівень управління, рівень обслуговування та рівень поля. Ієрархія системи чітко розділена, а структура зрозуміла.
Рівень поля складається з опорної точки позиціонування та тегу позиціонування:
· Знайти прив’язку
Прив’язка розташування обчислює відстань між тегом і собою та надсилає пакети назад до механізму обчислення розташування в дротовому або WLAN режимі.
· Тег розташування
Тег пов’язується з особою та об’єктом, який знаходиться, зв’язується з Anchor і передає власне місцезнаходження.
Переваги: смуга пропускання ГГц, висока точність позиціонування; Сильне проникнення, хороший анти-багатопроменевий ефект, висока безпека.
Недоліки: Оскільки нещодавно доданий сліпий вузол також потребує активного зв’язку, споживання енергії є високим, а вартість системи – високою.
Застосування: ультраширокосмугову технологію можна використовувати для виявлення радарів, а також для точного позиціонування та навігації всередині приміщень у різних областях.
Ультразвукова система позиціонування
Технологія ультразвукового позиціонування базується на ультразвуковій системі визначення дальності та розроблена низкою транспондерів і головним далекоміром: основний далекомір розміщується на об’єкті вимірювання, транспондер передає той самий радіосигнал до фіксованої позиції транспондера, транспондер передає ультразвуковий сигнал на головний далекомір після отримання сигналу та використовує метод відбиття дальності та алгоритм тріангуляції для визначення місцезнаходження об'єкта.
Переваги: Загальна точність позиціонування дуже висока, досягає рівня сантиметра; Структура відносно проста, має певне проникнення, а сам ультразвук має сильну здатність проти перешкод.
Недоліки: велике загасання в повітрі, не підходить для великих заходів; На дальність відбиття значною мірою впливає ефект багатопроменевості та поширення поза межами прямої видимості, що спричиняє інвестиції в основні апаратні засоби, що вимагають точного аналізу та розрахунків, а вартість занадто висока.
Застосування: Ультразвукова технологія позиціонування широко використовується в цифрових ручках, і така технологія також використовується в офшорних пошуках, а технологія внутрішнього позиціонування в основному використовується для позиціонування об’єктів у безлюдних майстернях.
