RTLS là viết tắt của Hệ thống định vị thời gian thực.
RTLS là phương pháp định vị vô tuyến dựa trên tín hiệu, có thể chủ động hoặc thụ động. Trong số đó, hoạt động được chia thành AOA (định vị góc đến) và TDOA (định vị chênh lệch thời gian đến), TOA (thời gian đến), TW-TOF (thời gian bay hai chiều), NFER (phạm vi điện từ trường gần), v.v. TRÊN.
Nói về định vị, đầu tiên mọi người sẽ nghĩ đến GPS, dựa trên định vị vệ tinh GNSS (Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu) đã có ở khắp mọi nơi, nhưng định vị vệ tinh có những hạn chế: tín hiệu không thể xuyên qua tòa nhà để đạt được định vị trong nhà.
Vậy làm thế nào để giải quyết bài toán định vị trong nhà?
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ truyền thông không dây và nhu cầu thị trường định vị trong nhà, công nghệ nhận dạng cảm biến và công nghệ kết nối dữ liệu lớn, Internet of Things và các công nghệ khác, vấn đề này đã dần được giải quyết và chuỗi công nghiệp đã liên tục được làm giàu và trưởng thành.
Công nghệ định vị trong nhà Bluetooth
Công nghệ Bluetooth trong nhà là sử dụng một số điểm truy cập mạng LAN Bluetooth được cài đặt trong phòng, duy trì mạng ở chế độ kết nối mạng cơ bản dựa trên nhiều người dùng và đảm bảo rằng điểm truy cập mạng LAN Bluetooth luôn là thiết bị chính của mạng vi mô và sau đó tam giác hóa nút mù mới được thêm vào bằng cách đo cường độ tín hiệu.
Hiện tại, có hai cách chính để định vị Bluetooth iBeacon: dựa trên RSSI (chỉ báo cường độ tín hiệu đã nhận) và dựa trên dấu vân tay định vị hoặc kết hợp cả hai.
Vấn đề lớn nhất dựa trên khoảng cách là môi trường trong nhà rất phức tạp và Bluetooth, với tư cách là tín hiệu tần số cao 2.4GHZ, sẽ bị nhiễu rất nhiều. Ngoài các phản xạ và khúc xạ trong nhà khác nhau, các giá trị RSSI thu được từ điện thoại di động không có nhiều giá trị tham khảo; Đồng thời, để cải thiện độ chính xác định vị, giá trị RSSI phải được lấy nhiều lần để làm mịn kết quả, đồng nghĩa với việc độ trễ tăng lên. Vấn đề lớn nhất dựa trên dấu vân tay định vị là chi phí nhân công và thời gian để lấy dữ liệu dấu vân tay ở giai đoạn đầu là rất cao và việc bảo trì cơ sở dữ liệu rất khó khăn. Và nếu cửa hàng thêm trạm cơ sở mới hoặc thực hiện các sửa đổi khác, dữ liệu dấu vân tay ban đầu có thể không còn được áp dụng. Do đó, làm thế nào để cân nhắc và lựa chọn giữa độ chính xác, độ trễ và chi phí định vị đã trở thành vấn đề chính của định vị Bluetooth.
Nhược điểm: Đường truyền Bluetooth không bị ảnh hưởng bởi tầm nhìn, nhưng đối với môi trường không gian phức tạp, độ ổn định của hệ thống Bluetooth hơi kém, bị nhiễu bởi tín hiệu nhiễu và giá của các thiết bị, thiết bị Bluetooth tương đối đắt;
Ứng dụng: Định vị trong nhà Bluetooth chủ yếu được sử dụng để xác định vị trí của mọi người trong một khu vực nhỏ, chẳng hạn như hội trường hoặc cửa hàng một tầng.
Công nghệ định vị Wi-Fi
Có hai loại công nghệ định vị WiFi, một là thông qua cường độ tín hiệu không dây của thiết bị di động và ba điểm truy cập mạng không dây, thông qua thuật toán vi sai để xác định chính xác hơn vị trí của người và phương tiện. Cách thứ hai là ghi lại trước cường độ tín hiệu của một số lượng lớn các điểm được xác định theo vị trí, bằng cách so sánh cường độ tín hiệu của thiết bị mới được bổ sung với cơ sở dữ liệu lớn về dữ liệu để xác định vị trí.
Ưu điểm: độ chính xác cao, chi phí phần cứng thấp, tốc độ truyền cao; Nó có thể được áp dụng để thực hiện các nhiệm vụ định vị, giám sát và theo dõi phức tạp trên quy mô lớn.
Nhược điểm: Khoảng cách truyền ngắn, tiêu thụ điện năng cao, cấu trúc liên kết hình sao nói chung.
Ứng dụng: Định vị WiFi phù hợp để định vị và điều hướng người hoặc ô tô, đồng thời có thể được sử dụng trong các cơ sở y tế, công viên giải trí, nhà máy, trung tâm mua sắm và các dịp khác cần định vị và điều hướng.
Công nghệ định vị trong nhà RFID
Công nghệ định vị trong nhà nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) sử dụng chế độ tần số vô tuyến, ăng-ten cố định để điều chỉnh tín hiệu vô tuyến vào trường điện từ, nhãn gắn trên vật phẩm vào từ trường sau khi tạo ra dòng điện cảm ứng để truyền dữ liệu ra ngoài, nhằm trao đổi dữ liệu trong nhiều giao tiếp hai chiều để đạt được mục đích nhận dạng và tam giác.
Nhận dạng qua tần số vô tuyến (RFID) là công nghệ truyền thông không dây có thể xác định mục tiêu cụ thể bằng tín hiệu vô tuyến và đọc và ghi dữ liệu liên quan mà không cần thiết lập liên hệ cơ học hoặc quang học giữa hệ thống nhận dạng và mục tiêu cụ thể.
Tín hiệu vô tuyến truyền dữ liệu từ thẻ được gắn vào vật phẩm thông qua trường điện từ được điều chỉnh theo tần số vô tuyến để tự động nhận dạng và theo dõi vật phẩm. Khi một số nhãn được nhận dạng, năng lượng có thể được lấy từ trường điện từ do bộ nhận dạng phát ra và không cần dùng pin; Ngoài ra còn có các thẻ có nguồn điện riêng và có thể chủ động phát ra sóng vô tuyến (trường điện từ được điều chỉnh theo tần số vô tuyến). Các thẻ này chứa thông tin được lưu trữ điện tử có thể được xác định trong phạm vi vài mét. Không giống như mã vạch, thẻ RF không cần phải nằm trong tầm nhìn của bộ nhận dạng và cũng có thể được nhúng vào đối tượng đang được theo dõi.
Ưu điểm: Công nghệ định vị trong nhà RFID rất gần nhưng có thể lấy thông tin định vị chính xác đến từng centimet trong vài mili giây; Kích thước của nhãn tương đối nhỏ và chi phí thấp.
Nhược điểm: không có khả năng giao tiếp, khả năng chống nhiễu kém, không dễ tích hợp vào các hệ thống khác, bảo mật và quyền riêng tư của người dùng cũng như tiêu chuẩn hóa quốc tế chưa hoàn hảo.
Ứng dụng: Định vị trong nhà RFID đã được ứng dụng rộng rãi tại các nhà kho, nhà máy, trung tâm mua sắm trong việc luân chuyển hàng hóa, định vị hàng hóa.
Công nghệ định vị trong nhà Zigbee
Công nghệ định vị trong nhà ZigBee (giao thức LAN công suất thấp dựa trên tiêu chuẩn IEEE802.15.4) tạo thành một mạng giữa một số nút được kiểm tra và các nút tham chiếu và cổng. Các nút được kiểm tra trong mạng gửi thông tin phát sóng, thu thập dữ liệu từ mỗi nút tham chiếu liền kề và chọn tọa độ X và Y của nút tham chiếu có tín hiệu mạnh nhất. Sau đó, tọa độ của các nút khác được liên kết với nút tham chiếu sẽ được tính toán. Cuối cùng, dữ liệu trong công cụ định vị được xử lý và giá trị bù từ nút tham chiếu gần nhất được coi là có được vị trí thực tế của nút được thử nghiệm trong mạng lớn.
Lớp giao thức ZigBee từ dưới lên trên là lớp vật lý (PHY), lớp truy cập phương tiện (MAC), lớp mạng (NWK), lớp ứng dụng (APL), v.v. Các thiết bị mạng có ba vai trò: Điều phối viên ZigBee, Bộ định tuyến ZigBee và Thiết bị đầu cuối ZigBee. Cấu trúc liên kết mạng có thể là hình sao, cây và mạng.
Ưu điểm: tiêu thụ điện năng thấp, chi phí thấp, độ trễ ngắn, dung lượng cao và độ bảo mật cao, khoảng cách truyền dài; Nó có thể hỗ trợ cấu trúc liên kết mạng, cấu trúc liên kết cây và cấu trúc liên kết sao, mạng linh hoạt và có thể thực hiện truyền dẫn nhiều bước nhảy.
Nhược điểm: Tốc độ truyền thấp và độ chính xác định vị đòi hỏi thuật toán cao hơn.
Ứng dụng: hệ thống định vị zigbee đã được sử dụng rộng rãi trong định vị trong nhà, điều khiển công nghiệp, giám sát môi trường, điều khiển nhà thông minh và các lĩnh vực khác.
Công nghệ định vị UWB
Công nghệ định vị băng rộng siêu rộng (UWB) là một công nghệ mới, rất khác biệt so với công nghệ định vị truyền thông truyền thống truyền thống. Nó sử dụng các nút neo và nút cầu được sắp xếp trước với các vị trí đã biết để liên lạc với các nút mù mới được thêm vào và sử dụng định vị tam giác hoặc "dấu vân tay" để xác định vị trí.
Công nghệ không dây băng rộng siêu rộng (UWB) là công nghệ định vị không dây trong nhà có độ chính xác cao được đề xuất trong những năm gần đây, với độ phân giải thời gian danosecond cao, kết hợp với thuật toán phạm vi dựa trên thời gian đến, về mặt lý thuyết có thể đạt độ chính xác định vị ở mức centimet, có thể đáp ứng nhu cầu định vị của các ứng dụng công nghiệp.
Toàn bộ hệ thống được chia thành ba lớp: lớp quản lý, lớp dịch vụ và lớp hiện trường. Hệ thống phân cấp được phân chia rõ ràng và cấu trúc rõ ràng.
Lớp trường bao gồm điểm neo định vị và thẻ định vị:
· Xác định vị trí neo
Neo vị trí tính toán khoảng cách giữa Thẻ và chính nó, đồng thời gửi các gói trở lại công cụ tính toán vị trí ở chế độ có dây hoặc WLAN.
· Thẻ vị trí
Thẻ được liên kết với người và đối tượng được định vị, liên lạc với Anchor và phát sóng vị trí của chính nó.
Ưu điểm: Băng thông GHz, độ chính xác định vị cao; Khả năng xuyên thấu mạnh mẽ, tác dụng chống đa đường tốt, độ an toàn cao.
Nhược điểm: Do nút mù mới được thêm vào cũng cần liên lạc tích cực nên mức tiêu thụ điện năng cao và chi phí hệ thống cao.
Ứng dụng: Công nghệ băng thông siêu rộng có thể được sử dụng để phát hiện radar cũng như định vị và điều hướng chính xác trong nhà trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Hệ thống định vị siêu âm
Công nghệ định vị siêu âm dựa trên hệ thống đo cự ly siêu âm và được phát triển bởi một số bộ tiếp sóng và máy đo xa chính: máy đo xa chính được đặt trên đối tượng cần đo, bộ phát đáp truyền cùng một tín hiệu vô tuyến đến vị trí cố định của bộ phát đáp, bộ phát đáp truyền tín hiệu siêu âm đến máy đo khoảng cách chính sau khi nhận được tín hiệu và sử dụng phương pháp phạm vi phản xạ và thuật toán tam giác để xác định vị trí của vật thể.
Ưu điểm: Độ chính xác định vị tổng thể rất cao, đạt tới mức centimet; Cấu trúc tương đối đơn giản, có độ xuyên thấu nhất định và bản thân siêu âm có khả năng chống nhiễu mạnh.
Nhược điểm: độ suy giảm không khí lớn, không thích hợp cho những dịp lớn; Phạm vi phản xạ bị ảnh hưởng lớn bởi hiệu ứng đa đường và sự lan truyền không theo đường ngắm, khiến việc đầu tư vào cơ sở phần cứng cơ bản đòi hỏi phải phân tích và tính toán chính xác và chi phí quá cao.
Ứng dụng: Công nghệ định vị siêu âm đã được sử dụng rộng rãi trong bút kỹ thuật số và công nghệ này cũng được sử dụng trong khảo sát ngoài khơi và công nghệ định vị trong nhà chủ yếu được sử dụng để định vị đối tượng trong các xưởng không người lái.
