RTLS

RTLS (förkortat från engelska  Real-time Locating Systems  - realtidspositioneringssystem) är ett automatiserat system som tillhandahåller identifiering, bestämning av koordinater, visning på planen av platsen för kontrollerade objekt inom det territorium som täcks av den nödvändiga infrastrukturen. RTLS ackumulerar, bearbetar och lagrar information om plats och rörelse för personer, föremål, mobila mekanismer och fordon för att övervaka tekniska och affärsmässiga processer, signalera avvikelser från regelverk och även i retrospektiv analys av vissa processer och situationer.

Nyckelfunktioner

De viktigaste egenskaperna hos RTLS inkluderar:

• Positioneringsnoggrannhet är noggrannheten för att bestämma koordinaterna för det kontrollerade objektet. För olika RTLS-tekniker sträcker sig den karakteristiska positioneringsnoggrannheten från flera tiotals meter (för WiFi) till flera centimeter (för ultraljud).
• Positioneringsnoggrannhet - i verkliga förhållanden är positioneringsnoggrannheten till stor del beroende av påverkan av interferens och flervägsdämpning (reflekterade signaler), därför, när man talar om RTLS-positioneringsnoggrannhet, indikeras vanligtvis också sannolikhetsegenskapen för tillförlitlighet. Till exempel, "positioneringsnoggrannhet 1 meter med 90% konfidens", det vill säga noggrannheten för ett fel på 1 m kommer att uppnås i 90% av mätningarna.
• Pollingfrekvens - för att säkerställa realtidspositionering bör tidsintervallet mellan mätningarna vara sådant att objektet, som rör sig med sin karakteristiska hastighet, hinner tillryggalägga ett avstånd som inte är mer än två gånger positioneringsnoggrannheten. Till exempel, för att ge realtidspositionering med en noggrannhet på en meter av en person med en karakteristisk rörelsehastighet på 1,5 meter per sekund (5,4 km/h), måste mätningar göras minst en gång var 1,3:e sekund. Detta gör det möjligt att bygga banor för ett föremål som är tillräckligt noggranna för praktiska ändamål även vid plötsliga förändringar i hastighet och rörelseriktning.

Viktiga är också:

• tillförlitlighet och överlevnadsförmåga (förmågan att självreparera i händelse av fel på någon nod);
• små dimensioner och vikt, samt låg strömförbrukning av taggar (för att spara batteri).

Komposition

De flesta typer av RTLS inkluderar vanligtvis:

• En aktiv RTLS-tagg är en radio-elektronisk enhet som är fäst vid kontrollerade objekt och interagerar med RTLS-läsare. Läsare får en signal från aktiva taggar och bestämmer genom att lösa ett trianguleringsproblem koordinaterna för ett objekt.
• RTLS-infrastruktur - basstationsutrustning som tillhandahåller referenspunkter med fasta koordinater, förenade av ett dataöverföringsnätverk och, i vissa typer av RTLS, av ett synkroniseringsnätverk. Basstation (BS) är en enhet som interagerar med taggar i processen att bestämma koordinaterna för de senare. Basstationer har fasta koordinater, i förhållande till vilka etikettkoordinaterna bestäms. Basstationerna är placerade så att taggen när som helst i det kontrollerade området kan "se" minst tre basstationer.
• Serverprogramvara - programvara som ger kontroll över mätprocessen, beräkning av objektkoordinater, bearbetning och ackumulering av data.

Positioneringsmetoder

Etiketter i RTLS är placerade i förhållande till basstationer med kända koordinater. Koordinaterna beräknas av:

• trilateration  - beräkning av koordinater baserat på resultaten av mätning av avståndet från märket till tre BS,
• multilateration (även känd som hyperbolisk positionering) - beräkning av koordinater baserat på resultaten av mätning av avstånden från märket till tre eller fler BS
• triangulering  - beräkning av koordinater genom att mäta riktningsvinklarna från märket till tre BS.

För att förbättra noggrannheten och tillförlitligheten av positionering används komplexa algoritmer som tar hänsyn till förekomsten av hinder, rörelsebegränsare (väggar, barriärer), atttraktorer (bekväma vägar som ger minst motstånd) och ett tröghetsnavigeringssystem kan också integreras in i märkena.

Kärnan i processen

Objekt som kontrolleras av systemet - människor, utrustning, fordon, mobila mekanismer, verktyg, last, värdefulla och farliga föremål etc. är försedda med RTLS-taggar. Det territorium som kontrolleras av systemet är utrustat med RTLS-infrastruktur. Under driften byts taggarna ut med datapaketen som ingår i BS-infrastrukturen och under utbytet mäter de avstånden till dem (eller riktningsvinklarna på BS). Serverprogramvara:

• beräknar koordinaterna för märkena;
• ackumulerar mottagna data;
• signaler om förekomsten av föremål i specificerade eller förbjudna zoner, förflyttning av föremål längs specificerade rutter eller avvikelser från dem, överträdelser av hastighetsgränsen;
• visar visuellt på operatörernas skärmar platsen för de valda objekten och banan för deras rörelse under en given tidsperiod.

Applikationer

RTLS används inom en mängd olika sektorer av ekonomin och verksamhetsområden. Från att övervaka patienter, personal, mediciner och utrustning på kliniker till att spåra platsen för verktyg, monteringsenheter och arbetare på löpande band. Från att söka efter offer i akuta situationer till att övervaka djur i deras gratisinnehåll för att identifiera sjuka människor. Den mest använda RTLS som finns inom medicin, industri, gas- och oljeproduktion, energi, konstruktion, transport och logistik. Den huvudsakliga användningsriktningen är optimering och kontroll av tekniska och affärsprocesser. Mångfalden av applikationer och användningar har gett upphov till en mängd olika RTLS-teknologier.

RTLS-teknologier

Bland de använda teknologierna kan följande huvudgrupper särskiljas:

• radiofrekvensteknik,
• satellitnavigering och positioneringsteknik ( GNSS ),
• lokal positioneringsteknik (infraröd och ultraljud),
• radiofrekvenstaggar - RFID

Radiofrekvensteknologier är i sin tur uppdelade i standarddataöverföringstekniker som på något sätt är anpassade för att mäta avstånd ( Wi-Fi , Bluetooth ) och specialiserade, som baserat på moduleringens fysiska egenskaper är bäst lämpade för att mäta avstånd ( CSS /ISO24730-5, UWB , ISO24730-2, NFER och andra). Positioneringstekniker inkluderar också rankningen av mobilnätsabonnenter genom att de är anslutna till en specifik basstation för att tillhandahålla "zonade" tjänster och specialiserad positioneringsteknik i cellulära nätverk som använder specialutrustade basstationer.