实时定位技术介绍

实时定位技术（real time location system，RTLS）是指在一个指定的空间内，通过采集目标物体的相关信息，按照约定的协议与后台或服务器进行信息交换或通信，并采用AOA、A、TOA、TDOA及RSSI等算法实现对目标物体的智能化识别、定位、跟踪和管理的一种无线实时定位技术。作为一门综合射频识别、计算、通信、信息处理、人工智能等众多学科交叉技术，无论是在军事还是在民用方面有着十分广泛的应用。在不同的应用环境下，RTLS技术按照定位精度划分可分为区域性定位和精确定位两类，区域性定位仅要求确定目标物体的大致范围。精确定位精度一般要求在1～3 m，有效范围大约在1 000 m2之内。

目前的RTLS有两种模式，一部分采用专用的RFID标签与读写器搭建实时定位系统，另一部分则使用现成的WLAN，并将网络技术运用于RTLS中。

1）基于RFID的RTLS系统

基于RFID的RTLS系统是一种特殊的RFID系统，它的电子标签信号被系统中至少3个天线接收，并利用那些信号数据计算出标签的具体位置。RFID和RTLS之间的差别是RFID标签是在移动经过固定的某点时被读出，而RTLS标签被自动连续地不断读出，不论标签是否移动，连续读取的间隔时间由用户确定，RTLS在确定货物的位置时，不需要进行干涉或处理。

（1）系统组成。基于RFID的实时定位系统由电子标签、读写器、中间件、应用系统4部分组成。系统模型如图9-3所示。

图9-3　基于RFID的RTLS系统模型

（2）通信机制。基于RFID的RTLS中读写器与电子标签之间的通信机制需要兼顾空中协议、通信模式、数据帧结构以及数据传输安全4个方面的问题。空中协议：指读写器与电子标签间的通信协议，采用开发商自定义的私有协议能有效避免信息非法截获、冒名顶替；通信模式：处于主动发送态的电子标签按照预约数据帧格式向格式向外发送数据信息，当检测到有效信号，响应该命令，并与读写器进入通信状态，若未与其他电子标签发生信息碰撞，则进入监听状态，要求误差率在极小范围内；数据帧结构：包括前导码、数据长度、数据负荷和校验码四部分，前导码作用是让读写器作同步使用，接下来为数据部分，数据负荷对读写器而言是状态、命令和相应的参数，对电子标签而言是其存储的信息；数据传输安全：主要由外界干扰和多个电子标签同时占用信道发送数据造成碰撞引起，常用的应对方法有校验和多路存取法。(www.xing528.com)

2）基于Wi-Fi的RTLS系统

基于Wi-Fi的实时定位结合无线网络、射频技术和实时定位等技术，在Wi-Fi覆盖的范围，能够随时跟踪监控资产和人员，实现实时定位和监控管理，通过优化资产的能见度，实现利用率和投资回报率的最大化。基于Wi-Fi的RTLS系统主要应用在公共场所人员定位跟踪、智能安防、智能家居、环境安全检测以及重要物资监管等。

（1）系统组成。基于Wi-Fi的实时定位系统由Wi-Fi终端程序、无线局域网接入点（AP）、定位服务器组成。网络拓扑结构如图9-4所示。

图9-4　基于Wi-Fi的RTLS网络拓扑结构

终端包括移动智能设备、PC或Wi-Fi定位标签，要求有Wi-Fi发射器并能安装软件或配置有浏览器的设备。Wi-Fi接入点提供地址码信息，对传输数据进行加密。定位服务器保存AP注册的数据，各个移动终端的接入位置信息也要实时更新，定位计算也在服务器上进行。

（2）工作原理。在Wi-Fi覆盖区，标签在工作时发出周期性信号，发射周期可由用户根据实际需要自行设置，每个定位标签具有与相应人员和物品信息相关联的电子编码。AP接收到信号后，将信号传送至定位服务器。服务器识别RSSI值，根据信号的强弱或到达时差计算出定位标签的位置，并在二维电子地图上显示位置信息。定位标签可以佩戴在人员身上或安装在物品或车辆上，通常基于Wi-Fi的RTLS对资产和人员定位精度最高可达1 m，视现场环境一般可到3 m左右。