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08 Jan 2022

RTLS 入门指南

用 6 分钟时间(或者,如果您想了解所有细节,则需要用稍微多一点的时间)解释 RTLS(实时定位系统)。

假设有两家相互竞争的企业。第一家企业有关于其移动部分的实时数据:人员、零件、产品等。第二家企业没有此类数据。我们不难猜测两者中的哪一家企业可以更有效地运营。

随着业务节奏的加快,了解人员和资产的实时位置变得越来越重要。与此同时,技术进步导致大小企业更容易获得越来越复杂的 RTLS 解决方案。

在本文中,我们将探讨什么是实时定位系统 (RTLS)、该系统带来的好处及其所依赖的技术。我们将探讨在实施 RTLS 系统时要考虑的要点。最后,我们将了解 u-blox 如何帮助您开始 RTLS 开发之旅。

什么是实时定位系统 (RTLS)?

实时定位服务使用传感、无线通信和云来确定带标签的“事物”(货物车辆人员、宠物和各类工业跟踪应用)的位置,并在本地计算机上或通过云平台向授权用户提供该数据。

RTLS 解决方案服务于一系列具有同样广泛限制的用例:

  • 精度:从邻里到厘米级
  • 更新速率:从每天到每秒几次
  • 覆盖范围:开阔天空?室内?地下?全球?
  • 带宽:从每天几个字节的数据到连续的数据流
  • 功耗:从几天到几年。
  • 安全:从初级到超可靠。
  • 部署架构:从一个跃点到互联网,再到两个或更多跃点(通过网关)。

举例来说,部署在偏远地区的解决方案可能需要长达数月的续航能力。另一方面,用于交通枢纽或快速移动的生产线中的解决方案可能会需要频繁的更新。当涉及高价值资产时,加强安全性可能变得不可或缺。

RTLS 用例

在许多用例中,实时定位服务都已经颇具规模,随着技术产品变得更小、更容易获得以及更紧密地集成到操作中,预计其应用范围将在未来几年得到进一步增长。

医疗保健中的 RTLS

在医院,工作人员要将相当大一部分工作时间花在寻找医疗设备上,这给本已紧张的系统带来了额外压力。医院中的 RTLS 可用于快速定位床位和医疗设备,甚至还能用于定位医生、员工和患者。

仓库自动化

在自动化库存管理、仓库管理和定位货架上的货物等方面,RTLS 系统可为仓库自动化提供帮助。 

运输和物流

实时定位服务可为相关公司提供了对供应和分销流程各个方面的重要洞察。除了改善供应链管理之外,相关公司还可以使用其 RTLS 系统提供的数据来缓解瓶颈、简化流程并远程监控其货物的搬运,从而提高产品质量。

车队管理

RTLS 系统可帮助车队经理跟踪其车辆,无论是卡车、出租车、租赁汽车还是共享车辆。微出行解决方案供应商(包括提供共享电动踏板车的供应商)越来越多地使用具有高精度定位的 RTLS 技术来强制用户遵守当地法规,包括人行道驶入禁令。

交通枢纽

RTLS 技术可以帮助机场和火车站等交通枢纽跟踪行李搬运拖车、有特殊需求的乘客、地勤人员和乘客。该技术可以分析收集到的数据,以检测和解决运营弱点,并全面改善旅行体验。

RTLS 技术

实时定位系统通常由三个组件组成:RTLS 标签、基础设施和软件。解决方案的性能和功能取决于在 RTLS 解决方案开发过程中做出的特定技术选择。

  • 当携带标签的“事物”从固定阅读器附近经过时,使用 RFID 技术的 RTLS 系统会对其进行定位,然后将有关事件的信息发送到服务器。
  • 蓝牙 RSSI(接收信号强度指示器)用于在室内环境中实施实时定位系统。部署在监控区域内的蓝牙信标“监听”蓝牙标签发出的信号,以确定带标签的物体或人是否在蓝牙信号的范围内,从而提供“房间级”定位精度。
  • 与蓝牙 RSSI 一样,Wi-Fi 信标可用于检测邻近的 Wi-Fi RTLS 标签,提供“房间级”精度。或者,该技术可以使用飞行时间测距法更准确地确定移动资产的位置。
  • 蜂窝 3G 和 4G LTE 技术使用蜂窝通信网指纹识别技术提供粗略的位置信息,其中设备检测其附近的蜂窝通信基站,并将基站与已映射到地理位置的全球指纹数据库进行比较。精度更高的 3G 和 4G LTE 实时跟踪解决方案依赖于固定和移动网络基础设施的不同组合,该方案现在也可用,随着 5G 部署的增加,还会有更多解决方案问世。
  • 基于 GNSS 的 RTLS 系统依赖于 GNSS 接收机,接收机通过测量 GNSS 卫星信号从轨道到达接收机所需的时间来确定自己的位置。由于 GNSS 信号太弱,无法穿透墙壁进入建筑物,因此该服务仅适合室外。
  • 超宽带技术和基于蓝牙寻向功能蓝牙高精度室内定位是两种能够提供亚米级定位精度的技术。
  • RTLS 标签可能包括用于收集有关被跟踪资产的附加信息的其他传感器。具有惯性传感器的定位模块可用于检测资产何时卸货,或在 GNSS 信号中断时补充卫星定位。同样,温度传感器可检测到可能会损害敏感货物的温度偏移。 

为了向用户提供位置数据,实时定位系统需要连接到互联网的数据管道。室外实时跟踪解决方案(包括基于 GNSS 的解决方案)最适合与针对低功耗和最大覆盖范围进行了优化的某种形式的蜂窝通信(包括 LTE Cat 1 或 LTE-M)配合工作。

与 u-blox 一起开始设计之旅

一开始,利用 RTLS 技术可为您的业务带来的好处可能具有挑战性。在 u-blox,我们的解决方案和服务组合涵盖构建 RTLS 系统所需的所有技术构建块。 

除了种类繁多的 GNSS 解决方案蜂窝通信模块之外,我们的产品还包括高性能组合模块,该模块可通过单个元器件提供不受限制的 GNSS 和蜂窝通信性能,是具有苛刻性能要求的紧凑型 RTLS 解决方案的理想之选。我们最近的一份白皮书中对该组合模块进行了更详细的介绍。

我们的短程通信解决方案包括构建基于蓝牙寻向功能高精度室内定位解决方案所需的元器件。有关蓝牙室内定位技术入门指南的专门白皮书提供了更多信息。

我们开发了一套定位服务,可为基于 GNSS 的 RTLS 部署带来更多好处。

  • AssistNow 可通过缩短使用 GNSS 实现定位所需的时间来节省电量。
  • 当 GNSS 不可用时,CellLocate 使用蜂窝通信网指纹识别进行粗略的位置估计。
  • CloudLocate 将 GNSS 接收机的位置估计委托给云端,用于不依赖于连续跟踪的超低功耗用例。
  • PointPerfect 集成 GNSS 增强数据,可在几秒钟内实现厘米级精度。

u-blox 通信服务以最小的开销将数据从物联网设备传送到企业云,因此是供电和带宽受限的物联网部署的理想选择。

而且,我们的 u-blox 物联网安全即服务产品可确保您的 RTLS 标签和其他基础设施仅运行可信的固件,并且仅其目标用户才能看到其生成的数据。

 

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Lee Stacey

物联网布道者 - u-blox 服务

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