개발자는보다 정확한 RTLS에 대한 수요가 증가함에 따라 양방향 거리 측정 또는 도착 시간차 (TDOA) 현지화와 같은 고정밀 방법의 복잡성에 빠져 있음을 발견하게됩니다.
Decawave의 통합 모듈과 소프트웨어는 개발자들에게 최소한의 노력으로보다 정확한 현지화 결과를 제공 할 수있는보다 간단한 RTLS 솔루션을 개발자에게 제공합니다.
이 기사에서는 양방향 범위 지정 및 TDOA를 비롯한 RTLS 응용 프로그램 및 알고리즘을 검토하고 서로 다른 RTLS 방법과 관련된 구현 절충점에 대해 설명합니다. 이 기사에서는 Decawave UWB 트랜시버를 소개하고이를 사용하여 설계하기위한 특정 요구 사항을 강조합니다. 이 기사에서는 Decawave 플랫폼에서 사용자 애플리케이션을 개발하기위한 특정 기술을 설명하는 Decawave 소프트웨어 아키텍처 및 함께 제공되는 펌웨어 개발에 대해 설명합니다.
RTLS 시스템의 역할
Precision RTLS는 사무실 단지, 창고, 제조 공장 및 조립 라인에서 사람 또는 모바일 자산의 위치 또는 추적을 결정하는 효과적인 방법으로 부상했습니다. 이 접근법에서 모바일 객체 (태그)는 저속 무선 개인 영역 네트워크 (LR-WPAN) 용 IEEE 802.15.4-2011에 지정된 표준 형식 및 UWB 기술을 사용하여 고정 위치 장치 (앵커)와 정보를 교환합니다. 태그와 여러 앵커 사이의 거리를 결정함으로써 응용 프로그램은 알려진 앵커에 대한 태그의 상대적 위치를 결정할 수 있으며 따라서 태그의 절대 위치도 결정할 수 있습니다.
RTLS 방법
RTLS 어플리케이션은 거리를 결정하기 위해 다양한 기술을 사용합니다. 가장 간단한 접근법에서, 어플리케이션 또는 태그는 대부분의 송수신기에서 이용 가능한 RSSI (received signal strength indicator) 파라미터를 사용하여 송신 앵커에 상대적인 태그의 위치를 평가할 수있다. 링크 예산에 영향을 줄 수있는 많은 요소로 인해이 접근법은 최상의 위치 추정 만 제공 할 수 있습니다. 대조적으로, 떠오르는 RTLS 기반 애플리케이션은 수 센티미터 내에 절대 위치를 결정해야합니다.
고정밀 RTLS는 RF 신호 강도 변화의 큰 변화에 거의 영향을받지 않는 비행 시간 방법을 사용합니다. 이 접근법에서, 태그의 위치는 RF 신호가 태그에서 여러 앵커로 전달되는 데 필요한 시간을 측정하여 결정할 수 있습니다. RTLS 응용 프로그램은 전파를 통해 알려진 전파 지연을 사용하여 비행 시간을 거리에 맞게 변환 할 수 있습니다.
예를 들어, 태그와 3 개의 앵커 사이의 비행 시간이 정확히 동일하다면 이 상황은 태그가 해당 앵커에서 등거리에있는 경우에만 합리적으로 발생할 수 있습니다. 응용 프로그램은 각 앵커의 정확한 위치를 알고 있으므로 태그의 절대 위치를 결정할 수 있습니다.
그러나 태그 송신기에서 전파 시간을 측정하려면 앵커 수신기는 태그의 메시지에 포함 된 시간 정보를 올바르게 평가하기 위해 태그와 동일한 시간축을 사용해야합니다. 앵커의 시간 기준이 태그의 시간 기준보다 늦거나 앞선 경우 계산 거리는 실제 거리보다 짧거나 길어집니다.
하나의 RTLS 방법은 태그 송신기와 앵커 수신기를 시간 동기화하여이 문제를 해결하는 간단한 방법을 사용하여 각 앵커가 태그와 동일한 시간축을 갖는 메시지를 수신하도록합니다. 시간 동기화를 구현하는 것이 좋지 않을 수 있으며, 무선 태그가 움직이는 RTLS 애플리케이션에서는 비실용적입니다.
다른 방법 인 TDOA는 앵커 만 동기화하므로 모바일 태그를 동기화하는 것이 어렵습니다. RTLS 어플리케이션은 위치를 결정하기 위해 여러 앵커에서 측정 된 태그 신호의 도착 시간 차이를 사용합니다. 예를 들어 태그에 대해 등 간격으로 배열 된 3 개의 앵커 (A1, A2 및 A3)의 초기 예제를 생각해보십시오. 태그 이동 후 각 앵커의 TDOA가 각각 0, 1 나노초 (ns), 0 인 것으로 확인되면 태그가 앵커 A2에서 약 30 센티미터 (cm)만큼 직선으로 이동했다는 것을 의미합니다 (RF 빛의 속도로 번식). 앵커 동기화에 대한 TDOA의 요구 사항은 앵커와 태그를 동기화하는 것보다 훨씬 쉬운 문제입니다. 그렇더라도이 접근법의 정확성은 매우 정확한 동기화에 달려 있습니다. 동기화의 나노초 차이조차도 위치 측정의 센티미터 차이를 나타낼 수 있습니다.
양방향 범위 지정
양방향 범위 RTLS 방법은 정확한 시간 동기화에 대한 필요성을 완전히 제거하지만 태그에서 전송 기능에 대한 요구 사항을 도입합니다. 이 접근법은 태그와 앵커가 타이밍 정보를 서로 교환 할 수있게하여 서로 다른 시간축의 불확실성을 피합니다. 태그와 앵커는 시간 기반을 동기화하는 대신 짧은 양방향 메시징 프로토콜을 사용하여 비행 시간을 정확하게 결정하고 태그 위치를 정확하게 계산할 수 있습니다.
이 방법을 사용하면 태그가 간단한 식별 기호