RTLS

Az RTLS (rövidítve az angol  Real-time Locating Systems  - valós idejű helymeghatározó rendszerből) egy olyan automatizált rendszer, amely a szükséges infrastruktúra által lefedett területen belül azonosítja, koordinátáit meghatározza, és a tervrajzon megjeleníti az ellenőrzött objektumok elhelyezkedését. Az RTLS információkat gyűjt, dolgoz fel és tárol az emberek, tárgyak, mobil mechanizmusok és járművek elhelyezkedéséről, mozgásáról a technológiai és üzleti folyamatok, az előírásoktól való eltérések jelzése, valamint egyes folyamatok és helyzetek visszamenőleges elemzése céljából.

Főbb jellemzők

Az RTLS főbb jellemzői a következők:

• A pozicionálási pontosság a vezérelt objektum koordinátáinak meghatározásának pontossága. A különböző RTLS technológiáknál a jellemző helymeghatározási pontosság több tíz métertől (WiFi esetén) több centiméterig (ultrahang esetén) terjed.
• Helymeghatározási pontosság - valós körülmények között a pozicionálási pontosság nagymértékben függ az interferencia és a többutas csillapítás (visszavert jelek) hatásától, ezért ha RTLS helymeghatározási pontosságról beszélünk, általában a megbízhatóságra jellemző valószínűséget is feltüntetik. Például: „1 méteres pozicionálási pontosság 90%-os biztonsággal”, vagyis a mérések 90%-ában az 1 m-es hibára vonatkozó pontosság érhető el.
• Lekérdezési frekvencia - a valós idejű helymeghatározás érdekében a mérések közötti időintervallumnak olyannak kell lennie, hogy a jellemző sebességgel mozgó objektumnak legyen ideje megtenni a helymeghatározási pontosság kétszeresénél nagyobb távolságot. Például egy 1,5 méter/másodperc (5,4 km/h) jellemző mozgási sebességű személy egy méteres pontosságú valós idejű helymeghatározása érdekében a méréseket legalább 1,3 másodpercenként kell elvégezni. Ez lehetővé teszi a gyakorlati célokhoz kellő pontosságú objektum röppályáinak felépítését a mozgás sebességének és irányának hirtelen megváltozása esetén is.

Fontosak még:

• megbízhatóság és túlélés (az önjavítás képessége bármely csomópont meghibásodása esetén);
• a címkék kis méretei és súlya, valamint alacsony energiafogyasztása (az akkumulátor kímélése érdekében).

Összetétel

Az RTLS legtöbb típusa általában a következőket tartalmazza:

• Az aktív RTLS címke egy rádióelektronikus eszköz, amely vezérelt objektumokhoz van csatlakoztatva, és kölcsönhatásba lép az RTLS olvasókkal. Az olvasók jelet kapnak az aktív címkéktől, és egy háromszögelési feladat megoldásával meghatározzák az objektum koordinátáit.
• RTLS infrastruktúra - rögzített koordinátákkal kiindulási pontokat biztosító bázisállomások, amelyeket adatátviteli hálózat és egyes RTLS típusok esetén szinkronizációs hálózat egyesít. A bázisállomás (BS) egy olyan eszköz, amely kölcsönhatásba lép a címkékkel az utóbbi koordinátáinak meghatározása során. A bázisállomások rögzített koordinátákkal rendelkeznek, amelyekhez viszonyítva a címkekoordinátákat meghatározzák. A bázisállomások úgy helyezkednek el, hogy az ellenőrzött terület bármely pontján a címke legalább három bázisállomást „láthasson”.
• Szerver szoftver - szoftver, amely a mérési folyamat vezérlését, az objektum koordináták kiszámítását, az adatok feldolgozását és felhalmozását biztosítja.

Helymeghatározási módszerek

Az RTLS címkéi az ismert koordinátákkal rendelkező bázisállomásokhoz viszonyítva vannak elhelyezve. A koordináták kiszámítása:

• trilateráció  - a koordináták kiszámítása a jel és a három BS közötti távolság mérésének eredményei alapján,
• multilateráció (más néven hiperbolikus pozicionálás) – a koordináták kiszámítása a jeltől három vagy több BS-ig terjedő távolságok mérési eredményei alapján
• háromszögelés  - a koordináták kiszámítása a jeltől három BS-ig terjedő irányszögek mérésével.

A helymeghatározás pontosságának és megbízhatóságának javítására komplex algoritmusokat alkalmaznak, amelyek figyelembe veszik az akadályok jelenlétét, mozgáskorlátozókat (falak, sorompók), attraktorokat (kényelmes, a legkisebb ellenállást biztosító utak), valamint inerciális navigációs rendszer is integrálható. a jelekbe.

A folyamat lényege

A rendszer által vezérelt tárgyak - emberek, berendezések, járművek, mobil mechanizmusok, szerszámok, rakomány, értékes és veszélyes tárgyak stb. - RTLS címkékkel vannak ellátva. A rendszer által felügyelt terület RTLS infrastruktúrával van felszerelve. A működés során a címkék cseréje megtörténik a BS infrastruktúrájában található adatcsomagokkal, és a csere során mérik a távolságukat (illetve a BS-en az irányszögeket). Szerver szoftver:

• kiszámítja a jelek koordinátáit;
• összegyűjti a kapott adatokat;
• jelzések tárgyak meghatározott vagy tiltott zónákban való jelenlétéről, tárgyak meghatározott útvonalon történő mozgásáról vagy az azoktól való eltérésről, a sebességkorlátozás megsértéséről;
• vizuálisan megjeleníti a kezelők képernyőjén a kiválasztott objektumok elhelyezkedését és mozgásuk pályáját egy adott ideig.

Alkalmazások

Az RTLS-t a gazdaság számos ágazatában és tevékenységi területen használják. A betegek, a személyzet, a gyógyszerek és berendezések megfigyelésétől a klinikákon a szerszámok, összeszerelő egységek és dolgozók elhelyezkedésének nyomon követéséig a futószalagon. Az áldozatok vészhelyzetekben való keresésétől kezdve az állatok ingyenes tartalommal történő megfigyeléséig a beteg emberek azonosítása érdekében. A legszélesebb körben használt RTLS az orvostudományban, az iparban, a gáz- és olajtermelésben, az energetikában, az építőiparban, a szállításban és a logisztikában. A fő felhasználási irány a technológiai és üzleti folyamatok optimalizálása, ellenőrzése. Az alkalmazások és felhasználások sokfélesége sokféle RTLS-technológiát eredményezett.

RTLS technológiák

Az alkalmazott technológiák közül a következő fő csoportokat lehet megkülönböztetni:

• rádiófrekvenciás technológia,
• műholdas navigációs és helymeghatározó technológiák ( GNSS ),
• helyi helymeghatározó technológiák (infravörös és ultrahang),
• rádiófrekvenciás címkék - RFID

A rádiófrekvenciás technológiákat pedig szabványos adatátviteli technológiákra osztják, amelyek valamilyen módon alkalmasak a távolságok mérésére ( Wi-Fi , Bluetooth ) és speciális technológiákra, amelyek a moduláció fizikai tulajdonságai alapján a távolságmérésre a legalkalmasabbak ( CSS /ISO24730-5, UWB , ISO24730-2, NFER és mások). A helymeghatározási technológiák magukban foglalják a mobilhálózati előfizetők rangsorolását is egy adott bázisállomáshoz való csatlakozás ténye alapján, hogy speciálisan felszerelt bázisállomásokat használó mobilhálózatokban „zónás” szolgáltatásokat és speciális helymeghatározási technológiákat tudjanak nyújtani.