การเปรียบเทียบ 6 RTLS ในร่ม (ระบบระบุตำแหน่งแบบเรียลไทม์) เทคโนโลยี

RTLS เป็นตัวย่อของระบบระบุตำแหน่งแบบเรียลไทม์.

RTLS เป็นวิธีการระบุตำแหน่งด้วยสัญญาณแบบอิงสัญญาณซึ่งสามารถเป็นแบบแอ็กทีฟหรือแบบพาสซีฟได้. ในหมู่พวกเขา, แอคทีฟแบ่งออกเป็น AOA (มาถึงการวางตำแหน่งมุม) และ TDOA (ตำแหน่งความแตกต่างของเวลามาถึง), ทีโอเอ(เวลามาถึง), TW-TOF(เวลาบินสองทาง), การเดินเรือ(ช่วงแม่เหล็กไฟฟ้าใกล้สนาม) และอื่น ๆ.

พูดถึงการวางตำแหน่ง, ทุกคนจะนึกถึง GPS ก่อน, ขึ้นอยู่กับ GNSS(ระบบดาวเทียมนำทางทั่วโลก) ตำแหน่งดาวเทียมมีอยู่ทุกที่, แต่การวางตำแหน่งดาวเทียมก็มีข้อจำกัด: สัญญาณไม่สามารถเจาะอาคารเพื่อให้ได้ตำแหน่งในอาคาร.

ดังนั้น, วิธีแก้ปัญหาการวางตำแหน่งในอาคาร?

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของความต้องการของตลาดการวางตำแหน่งในอาคารและเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สาย, เทคโนโลยีการระบุเซ็นเซอร์และเทคโนโลยีการเชื่อมต่อโครงข่ายข้อมูลขนาดใหญ่, Internet of Things และเทคโนโลยีอื่นๆ, ปัญหานี้ค่อยๆได้รับการแก้ไข, และห่วงโซ่อุตสาหกรรมได้รับการเสริมสร้างและเติบโตอย่างต่อเนื่อง.

เทคโนโลยีการระบุตำแหน่งในร่ม Bluetooth

เทคโนโลยีบลูทูธภายในอาคารคือการใช้จุดเชื่อมต่อ Bluetooth LAN หลายจุดที่ติดตั้งไว้ในห้อง, รักษาเครือข่ายให้เป็นโหมดการเชื่อมต่อเครือข่ายพื้นฐานแบบผู้ใช้หลายราย, และตรวจสอบให้แน่ใจว่าจุดเข้าใช้งาน Bluetooth LAN นั้นเป็นอุปกรณ์หลักของเครือข่ายไมโครเสมอ, จากนั้นจึงปรับสามเหลี่ยมโหนดบอดที่เพิ่งเพิ่มเข้ามาใหม่โดยการวัดความแรงของสัญญาณ.

ในปัจจุบัน, มีสองวิธีหลักในการค้นหา Bluetooth iBeacon: ขึ้นอยู่กับ RSSI(ได้รับการบ่งชี้ความแรงของสัญญาณ) และขึ้นอยู่กับการวางตำแหน่งลายนิ้วมือ, หรือทั้งสองอย่างรวมกัน.

ปัญหาใหญ่ที่สุดเมื่อพิจารณาจากระยะทางคือสภาพแวดล้อมภายในอาคารมีความซับซ้อน, และบลูทูธ, เป็นสัญญาณความถี่สูง 2.4GHZ, จะถูกรบกวนอย่างมาก. นอกเหนือจากการสะท้อนและการหักเหของแสงในร่มต่างๆ, ค่า RSSI ที่ได้รับจากโทรศัพท์มือถือไม่ใช่ค่าอ้างอิงมากนัก; ในเวลาเดียวกัน, เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของตำแหน่ง, ต้องได้รับค่า RSSI หลายครั้งเพื่อให้ผลลัพธ์ราบรื่น, ซึ่งหมายความว่าความล่าช้าจะเพิ่มขึ้น. ปัญหาใหญ่ที่สุดจากการวางตำแหน่งลายนิ้วมือคือต้นทุนแรงงานและเวลาในการรับข้อมูลลายนิ้วมือในระยะเริ่มแรกนั้นสูงมาก, และการดูแลรักษาฐานข้อมูลก็ทำได้ยาก. และหากร้านค้าเพิ่มสถานีฐานใหม่หรือทำการดัดแปลงอื่นๆ, ข้อมูลลายนิ้วมือเดิมอาจไม่สามารถใช้ได้อีกต่อไป. ดังนั้น, วิธีชั่งน้ำหนักและเลือกระหว่างความแม่นยำของตำแหน่ง, ความล่าช้าและต้นทุนกลายเป็นปัญหาหลักของการวางตำแหน่ง Bluetooth.

ข้อเสีย: การส่งผ่านบลูทูธไม่ได้รับผลกระทบจากแนวสายตา, แต่สำหรับสภาพแวดล้อมในพื้นที่ที่ซับซ้อน, ความเสถียรของระบบ Bluetooth ค่อนข้างแย่, ถูกรบกวนด้วยสัญญาณรบกวน, และราคาของอุปกรณ์และอุปกรณ์บลูทูธก็ค่อนข้างแพง;

แอปพลิเคชัน: การระบุตำแหน่งภายในอาคารด้วยบลูทูธส่วนใหญ่จะใช้เพื่อค้นหาผู้คนในพื้นที่ขนาดเล็ก, เช่นห้องโถงชั้นเดียวหรือร้านค้า.

เทคโนโลยีระบุตำแหน่ง Wi-Fi

เทคโนโลยีการระบุตำแหน่ง WiFi มีสองประเภท, หนึ่งคือผ่านความแรงของสัญญาณไร้สายของอุปกรณ์มือถือและจุดเชื่อมต่อเครือข่ายไร้สายสามจุด, ผ่านอัลกอริธึมดิฟเฟอเรนเชียล, เพื่อระบุตำแหน่งของผู้คนและยานพาหนะได้แม่นยำยิ่งขึ้น. อีกประการหนึ่งคือการบันทึกความแรงของสัญญาณของจุดกำหนดตำแหน่งจำนวนมากไว้ล่วงหน้า, โดยการเปรียบเทียบความแรงของสัญญาณของอุปกรณ์ที่เพิ่มใหม่กับฐานข้อมูลขนาดใหญ่เพื่อระบุตำแหน่ง.

ข้อดี: ความแม่นยำสูง, ต้นทุนฮาร์ดแวร์ต่ำ, อัตราการส่งผ่านสูง; สามารถใช้เพื่อให้ได้ตำแหน่งขนาดใหญ่ที่ซับซ้อน, การติดตามและติดตามงาน.

ข้อเสีย: ระยะการส่งข้อมูลสั้น, การใช้พลังงานสูง, โดยทั่วไปโทโพโลยีแบบดาว.

แอปพลิเคชัน :การกำหนดตำแหน่ง WiFi เหมาะสำหรับการกำหนดตำแหน่งและการนำทางผู้คนหรือรถยนต์, และสามารถนำมาใช้ในสถาบันทางการแพทย์ได้, สวนสนุก, โรงงาน, ห้างสรรพสินค้าและโอกาสอื่น ๆ ที่ต้องการตำแหน่งและการนำทาง.

เทคโนโลยีการระบุตำแหน่งในร่ม RFID

การระบุความถี่วิทยุ (RFID) เทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งในอาคารใช้โหมดความถี่วิทยุ, เสาอากาศคงที่เพื่อปรับสัญญาณวิทยุเข้าสู่สนามแม่เหล็กไฟฟ้า, ป้ายที่ติดอยู่กับรายการเข้าไปในสนามแม่เหล็กหลังจากกระแสเหนี่ยวนำที่สร้างขึ้นเพื่อส่งข้อมูลออกไป, เพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลในการสื่อสารสองทางหลายทางเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการระบุตัวตนและรูปสามเหลี่ยม.

การระบุความถี่วิทยุ (RFID) เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายที่สามารถระบุเป้าหมายเฉพาะด้วยสัญญาณวิทยุและอ่านและเขียนข้อมูลที่เกี่ยวข้องได้โดยไม่จำเป็นต้องสร้างการสัมผัสทางกลหรือทางแสงระหว่างระบบระบุตัวตนและเป้าหมายเฉพาะ.

สัญญาณวิทยุส่งข้อมูลจากแท็กที่ติดอยู่กับรายการผ่านสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปรับเป็นความถี่วิทยุเพื่อระบุและติดตามรายการโดยอัตโนมัติ. เมื่อบางป้ายได้รับการยอมรับ, พลังงานสามารถรับได้จากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากตัวระบุ, และไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่; นอกจากนี้ยังมีแท็กที่มีแหล่งพลังงานของตัวเองและสามารถปล่อยคลื่นวิทยุได้ (สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปรับตามความถี่วิทยุ). แท็กประกอบด้วยข้อมูลที่จัดเก็บทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งสามารถระบุได้ภายในไม่กี่เมตร. ต่างจากบาร์โค้ด, แท็ก RF ไม่จำเป็นต้องอยู่ในแนวสายตาของตัวระบุ และยังสามารถฝังอยู่ในวัตถุที่กำลังติดตามได้.

ข้อดี: เทคโนโลยีการระบุตำแหน่งในร่ม RFID นั้นใกล้เคียงกันมาก, แต่สามารถรับข้อมูลความแม่นยำของตำแหน่งระดับเซนติเมตรได้ภายในเวลาไม่กี่มิลลิวินาที; ขนาดของฉลากค่อนข้างเล็ก, และต้นทุนก็ต่ำ.

ข้อเสีย: ไม่มีความสามารถในการสื่อสาร, ความสามารถในการป้องกันการรบกวนไม่ดี, ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะรวมเข้ากับระบบอื่น, และการรักษาความปลอดภัยและความเป็นส่วนตัวของผู้ใช้และมาตรฐานสากลยังไม่สมบูรณ์แบบ.

แอปพลิเคชัน: การวางตำแหน่งภายในอาคารด้วย RFID ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในคลังสินค้า, โรงงาน, ห้างสรรพสินค้าในการไหลเวียนของสินค้า, การวางตำแหน่งสินค้า.

เทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งในร่มของ Zigbee

ซิกบี (โปรโตคอล LAN พลังงานต่ำตามมาตรฐาน IEEE802.15.4) เทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งในอาคารจะสร้างเครือข่ายระหว่างโหนดจำนวนหนึ่งที่จะทดสอบกับโหนดอ้างอิงและเกตเวย์. โหนดที่จะทดสอบในเครือข่ายจะส่งข้อมูลการออกอากาศ, รวบรวมข้อมูลจากแต่ละโหนดอ้างอิงที่อยู่ติดกัน, และเลือกพิกัด X และ Y ของโหนดอ้างอิงที่มีสัญญาณแรงที่สุด. แล้ว, คำนวณพิกัดของโหนดอื่นที่เกี่ยวข้องกับโหนดอ้างอิง. ในที่สุด, ข้อมูลในกลไกการกำหนดตำแหน่งได้รับการประมวลผล, และค่าออฟเซ็ตจากโหนดอ้างอิงที่ใกล้ที่สุดจะถือว่าได้ตำแหน่งจริงของโหนดที่ทดสอบในเครือข่ายขนาดใหญ่.

เลเยอร์โปรโตคอล ZigBee จากล่างขึ้นบนเป็นเลเยอร์ทางกายภาพ (พี.วาย), เลเยอร์การเข้าถึงสื่อ (แม็ค), เลเยอร์เครือข่าย (นว), ชั้นแอปพลิเคชัน (เอพีแอล) และอื่น ๆ. อุปกรณ์เครือข่ายมีบทบาทสามประการ: ผู้ประสานงาน ZigBee, เราเตอร์ ZigBee, และอุปกรณ์ปลายทาง ZigBee. โทโพโลยีเครือข่ายสามารถเป็นแบบดาวได้, ต้นไม้, และเครือข่าย.

ข้อดี: การใช้พลังงานต่ำ, ต้นทุนต่ำ, ความล่าช้าสั้น ๆ, ความจุสูงและมีความปลอดภัยสูง, ระยะการส่งข้อมูลที่ยาวนาน; สามารถรองรับโทโพโลยีเครือข่ายได้, โทโพโลยีแบบต้นไม้และโครงสร้างโทโพโลยีแบบดาว, เครือข่ายมีความยืดหยุ่น, และสามารถรับส่งข้อมูลแบบมัลติฮอปได้.

ข้อเสีย: อัตราการส่งข้อมูลต่ำ, และความแม่นยำของตำแหน่งต้องใช้อัลกอริธึมที่สูงกว่า.

แอปพลิเคชัน: การวางตำแหน่งระบบ zigbee ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวางตำแหน่งในอาคาร, การควบคุมอุตสาหกรรม, การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม, การควบคุมบ้านอัจฉริยะและสาขาอื่นๆ.

เทคโนโลยีการวางตำแหน่ง UWB

อัลตร้าไวด์แบนด์ (UWB) เทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งเป็นเทคโนโลยีใหม่, ซึ่งแตกต่างจากเทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งการสื่อสารแบบเดิมอย่างมาก. โดยจะใช้โหนดพุกที่จัดเรียงไว้ล่วงหน้าและโหนดบริดจ์ที่มีตำแหน่งที่ทราบเพื่อสื่อสารกับโหนดตาบอดที่เพิ่มเข้ามาใหม่, และใช้รูปสามเหลี่ยมหรือ “ลายนิ้วมือ” ตำแหน่งเพื่อกำหนดตำแหน่ง.

อัลตร้าไวด์แบนด์ไร้สาย (UWB) เทคโนโลยีเป็นเทคโนโลยีระบุตำแหน่งไร้สายในร่มที่มีความแม่นยำสูงที่นำเสนอในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา, ด้วยความละเอียดของเวลาระดับดาโนวินาทีสูง, รวมกับอัลกอริธึมการกำหนดตามเวลาที่มาถึง, ในทางทฤษฎีสามารถเข้าถึงความแม่นยำของตำแหน่งระดับเซนติเมตร, ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการด้านการวางตำแหน่งของงานอุตสาหกรรม.

ระบบทั้งหมดแบ่งออกเป็นสามชั้น: ชั้นการจัดการ, ชั้นบริการและชั้นสนาม. มีการแบ่งลำดับชั้นของระบบอย่างชัดเจนและมีโครงสร้างที่ชัดเจน.

เลเยอร์ฟิลด์ประกอบด้วยจุดยึดตำแหน่งและแท็กตำแหน่ง:

· ค้นหาจุดยึด

จุดยึดตำแหน่งจะคำนวณระยะห่างระหว่างแท็กและตัวมันเอง, และส่งแพ็กเก็ตกลับไปยังกลไกการคำนวณตำแหน่งในโหมดมีสายหรือ WLAN.

· แท็กสถานที่

แท็กนี้เชื่อมโยงกับบุคคลและวัตถุที่อยู่, สื่อสารกับ Anchor และถ่ายทอดตำแหน่งของตัวเอง.

ข้อดี: แบนด์วิธ GHz, ความแม่นยำของตำแหน่งสูง; การเจาะที่แข็งแกร่ง, ผลต่อต้านหลายทางที่ดี, ความปลอดภัยสูง.

ข้อเสีย: เนื่องจาก blind node ที่เพิ่มเข้ามาใหม่ยังต้องการการสื่อสารที่แอคทีฟด้วย, การใช้พลังงานสูง, และต้นทุนระบบก็สูง.

แอปพลิเคชัน: เทคโนโลยีอัลตร้าไวด์แบนด์สามารถใช้ในการตรวจจับเรดาร์ได้, รวมถึงการวางตำแหน่งและการนำทางภายในอาคารที่แม่นยำในด้านต่างๆ.

ระบบกำหนดตำแหน่งอัลตราโซนิก

เทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งอัลตราโซนิกมีพื้นฐานมาจากระบบกำหนดระยะอัลตราโซนิกและพัฒนาโดยทรานสปอนเดอร์และเรนจ์ไฟนเดอร์หลักจำนวนหนึ่ง: เครื่องวัดระยะหลักวางอยู่บนวัตถุที่จะวัด, ทรานสปอนเดอร์จะส่งสัญญาณวิทยุเดียวกันไปยังตำแหน่งคงที่ของทรานสปอนเดอร์, ทรานสปอนเดอร์จะส่งสัญญาณอัลตราโซนิคไปยังเรนจ์ไฟนเดอร์หลักหลังจากรับสัญญาณแล้ว, และใช้วิธีการกำหนดระยะการสะท้อนและอัลกอริธึมรูปสามเหลี่ยมเพื่อกำหนดตำแหน่งของวัตถุ.

ข้อดี: ความแม่นยำของตำแหน่งโดยรวมนั้นสูงมาก, ถึงระดับเซนติเมตร; โครงสร้างค่อนข้างง่าย, มีการเจาะทะลุและอัลตราโซนิกเองก็มีความสามารถในการป้องกันการรบกวนที่แข็งแกร่ง.

ข้อเสีย: การลดทอนขนาดใหญ่ในอากาศ, ไม่เหมาะสำหรับโอกาสใหญ่ๆ; ช่วงการสะท้อนได้รับผลกระทบอย่างมากจากเอฟเฟกต์แบบหลายเส้นทางและการแพร่กระจายที่ไม่อยู่ในแนวสายตา, ซึ่งทำให้การลงทุนด้านฮาร์ดแวร์พื้นฐานต้องอาศัยการวิเคราะห์และการคำนวณที่แม่นยำ, และต้นทุนก็สูงเกินไป.

แอปพลิเคชัน: เทคโนโลยีการวางตำแหน่งอัลตราโซนิคถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในปากกาดิจิทัล, และเทคโนโลยีดังกล่าวยังใช้ในการสำรวจแร่นอกชายฝั่งด้วย, และเทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งในอาคารส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการวางตำแหน่งวัตถุในเวิร์กช็อปไร้คนขับ.