即時定位系統(RTLS)正確安裝法

或許您未曾安裝或使用過RTLS(即時定位系統)吧! Convergence Systems Limited (CSL)公司宣稱，他們的CS5000系列即時定位設備，可在一個小時內安裝完成，並且距離差異約一公尺。最讓我們最無法置信的是，整個設備價格既然不到美金三千元，是一般市場價格的一半。The RFID Network測試團隊收到CSL所寄來的CS5000即時定位設備後，就迫不及待的捲起袖子地測試一番!

如無法欣賞影集? 請前往YouTube.

The CSL CS5000 榮獲 The RFID Network 2011最佳RTLS產品類別獎.

CSL CS5000 即時定位系統(RTLS)簡介

即時定位系統(RTLS)的原理是經由主動標籤(Tags)所發射出的訊號，藉由輔助讀寫器的架設區塊蒐集到主動標籤的訊號時，再傳遞給主機/讀寫器(Master Anchor)做資訊的整合。讀寫器主機將整合的資訊傳輸到電腦裡的軟件，經由軟件的運算呈現出人物的所在位置。CSL的即時定位設備是由以下設備所組成的，(詳細規格，請點閱參考)。

錨(Anchors)視同為讀寫器(Readers) ，在執行範圍內提供已知的標籤定位。CSL 於2011年四月份，推出180度及360度廣角讀寫主機 (Master anchors)及輔助機 (Slave anchors)。

主機(讀寫器/錨)

主機(讀寫器/錨)主要功能是將輔助機(讀寫器/錨)所蒐集到的資料彙整到一台位置搜尋引擎軟件的電腦主機上。此讀寫主機的DC電源是來至乙太網路的乙太電源線(POE)。三款主動式讀寫器，(請參考詳細規格)；

• 80度 主機(讀寫器/錨) 型號 CS5113
• 180度 主機(讀寫器/錨) 型號 CS5114
• 360度 主機(讀寫器/錨) 型號 CS5115

輔助機(讀寫器/錨)

輔助機 (讀寫器/錨)偵測主動標籤所發射的訊號並利用無線方式與讀寫主機溝通。僅供DC電源，三款輔助讀寫機，請參考詳細規格；

• 80度 輔助機(讀寫器/錨) 型號 CS5111
• 180度 輔助機(讀寫器/錨) 型號 CS5112
• 360度 輔助機(讀寫器/錨) 型號 CS5116

RTLS主動標籤

資產標籤 (CS3151-AAA Active Tag)

員工手環式標籤 (CS3151BB2 Active Tag)

手持式射頻辨識器裡的RTLS模組 (型號#CS506) 可將CS101被動手持式射頻辨識器(ISO-18000-6C/EPCglobal Class 1, Generation 2)轉換成RTLS辨識設備。

在影集中所測試的設備如下； RTLS入門套件 設備如下；

• 一台 CS5113LP 讀寫主機含乙太網路
• 五台CS5111LP輔助讀寫器
• 十個CS3151資產標籤
• 三腳架及其他器具
• 定位鎖定引擎軟件
• 簡易應用工具，產品資料，開發軟件，及原始碼可按此下載.
• 提供技術支援，票務系統及論壇

室內測試時，測試團隊多安裝了兩台 CS 5111LP 輔助機設備。

2011年四月份，我們再次的測試RTLS系統，這次的測試增加了180度及360度的廣角設備各一台以及定位鎖定引擎軟件。在設備的功能上也增強了兩倍的輸出功率，才能符合(室內)複雜環境下的要求。如果在同一塊區域裡可從8台讀寫器增加到256台，並容易的偵測到65,000特殊標籤。藉由RTLS的讀寫器的組合運用，功能明顯增強許多，在偵測面積也擴大為900x600公尺。

在測試入門套件時，以下為必備器具The RFID Network建議您使用；

• 雷射或一般用的量尺，測量每台讀寫器的間距；
• 利用網路方式將讀寫主機連接到定點鎖定軟件的電腦伺服器上；
• 具備延長線，以防架設輔助的讀寫器時周圍沒有電源插座；
• 準備最少30顆的AAA電池(10組主動標籤，每組主動標籤需3顆AAA電池)。

RTLS操作原理

CSL CS5000 為2.4G ISM頻率系統，此頻率不但不需執照，而且還使用抵達定點(True Time-Of-Arrival)技術確認鎖定實際定位。在RTLS定點偵測技術可分兩大類型。 Received Signal Strength Index (RSSI) and Time Difference Of Arrival (TDOA), 詳細資訊請參考: Wi-Fi ID: How it Works.最大的好處為；

• 當區域內有液體以及人員走動時，對TOA影響並不大。融通歸納2.45GHz的頻率，如遇到液體時，射頻的能量很容易被水分吸收，藉此在RSSI的定位準確度就較為劣勢；
• TOA系統非常容易架設與安裝。如果需要架設RSSI的系統時，需要專業人員數禮拜的時間以及針對週遭環境做調整與校正；
• 在偵測的區域內，如有設備或家具被搬動時，TOA系統不需要做任何的校正動作；
• TOA系統可在戶外架設使用，而RSSI 802.11的RTLS僅供於室內應用。

賴博士在影集提到，定點搜尋引擎是採用TOA簡易運算法，利用讀寫器所蒐集到的資料以X,Y軸的原理換算出可分析的數據。再藉由分析的數據轉換成正確位置，此技術術語統稱為”三角”或”三邊”運算法。”三角”或”三邊”是利用三端已知的數據及主動標籤的訊號作為交錯對比。 簡易的”三邊”運算法的缺點為，當有一端的訊號被擋住或折射掉時，定位準確度會大受影響，甚至無法偵測到定位所在。因此，CSL在技術上克服了簡易”三邊”運算法的缺陷。以下為技術詳解，提供給專業人士參考。

即時定位系統定點搜尋及軟件測試

市面上所銷售的設備系統與軟件幾乎是分開購買，在即時定位系統軟件的授權費用約在美金5,000至10,000之間。當購買CS5000系統時，不但不需要額外購買軟件，還可立即享用軟件的超強功能。

圖下，為CSL的即時定位系統軟件，CSL可提供完整的原始碼讓整合商因專案需求可在微軟.NET Framwork 3.5的C#進行客製化。

其中的軟件功能，可顯示整體的偵測區平面圖，容易掌控人員動態，設備資產，以及流動機械等物品。

CSL 即時定位系統可讓您輕易的平面圖區隔版圖，簡稱”隔間”。每一個”隔間”是由最少四台定位讀寫器形成的，有些隔間需要六台，甚至八台的定位讀寫器以達到更精確的定位搜尋。每一個隔間最大的範圍為一百平方公尺。如果隔間的面積不夠大，可串連好幾個隔間以配合專案需求。

測試軟件，提供自動最佳化等工具應用選項；

• Anchor Network Optimization – 測試主機及輔助機的讀寫器定位，在隔間裡是否能夠直接或間接互通，並確認可否搜尋到主動標籤所發出的訊號；
• Ranging Accuracy Analysis分析偵測與實際物品所在位置的距離差異；
• Location Accuracy Analysis在平面圖上，利用靶心標示顯示正確位置；
• Multi-path Characterization
• Anchor Tag Performance Optimization
• Anchor Configuration Optimization

以上自動分析與設定最佳化等工具，僅供參考。

系統測試結果

CS5000 RTLS使用於戶外環境

CS5000設備具有防水等級 IP65 。在架設方面，不但方便安裝，也不必擔心設備淋雨。在影片中，可以看到我們先架設讀寫主機 (Master Anchor)，然後將乙太網路電源(POE)連接在讀寫主機上。連線後，軟體立即顯示所偵測到的讀寫器主機。輔助讀寫器(Slave Anchor)插上電源後，須確認主機及輔助讀寫器是否溝通無礙。每一組讀寫主機及輔助讀寫器的間隔距離，是使用雷射量尺方式設定距離與定位，並將讀寫器的間隔距離的數據資料輸進軟體做進一步的實際測試。當所有的設備及軟件安裝後，即時定位系統馬上偵測到我們所放置的標籤。更驚訝的是，軟件所呈現的位置與實際的位置差距不到一公尺。

CS5000 RTLS使用於室內環境

在室內架設RTLS設備是件具有挑戰性的任務，況且測試團隊將測試環境選在繁雜的倉庫裡，不但員工動態頻繁，而且物品及金屬設備，如；鐵櫃，鐵架及電腦設備堆積如山。(參考右平面圖)

在測試的過程中，測試方式與戶外的方式並沒有不同。但為了應付繁雜的倉庫環境，我們多架了兩台輔助讀寫器(Slave anchor)，在準確度的方面，與實際距離差不到兩公尺。在這樣的繁雜的環境下有此突出的表現，真的出乎意料。

標籤與電池耗電量

CS3151-AAA防水等級為 IP68 的資產標籤，使用三顆AAA型電池；

• 內附電池 (鹼性電池) 或
• 低耗電量 鎳氫電池 (Rayovac, Sanyo, GP), 或
• AAA鋰離子電池(300 mAh)

所有主動標籤都需要安裝電池，也是訊號主動傳輸的電力來源。因此在主動標籤的電池持久性，會因為主動標籤的使用性而定。在及時的追蹤下，主動標籤如果不停的移動，電池的耗電量將會比固定式的主動標籤以及設有時段性訊號發射的標籤在耗電量來的大。CSL在設計CS5000產品時，已顧慮到電池購買方便性，所以採用市面上，購買普遍的AAA型號電池，並且提供應用模式的耗電量數據作為參考； 電池種類: 鹼性電池 電池容量:1250 mAh 品牌: Energizer。

• 以每2秒鐘做時段性訊號發射，電池壽命約六個月 (10%的移動率)；
• 以每5秒鐘做時段性訊號發射，電池壽命約十五個月 (10%的移動率)；
• 以每10秒鐘做時段性訊號發射，電池壽命約兩年 (10%的移動率)；

有關Convergence Systems Limited (CSL)

Convergence Systems Limited (CSL) 創辦於西元2000年，現為RFID (射頻辨識) 技術領導製造商，所有UHF等產品，如；讀寫器，天線及標籤全部符合EPC Gen2規格。RTLS(即時定位系統)設備方案，在規格上，價格上兼具競爭力。CSL為全球經銷商及整合商精心設計一系列的RFID設備；專注於後勤管理，連鎖店，工廠，製藥業，門禁監控，運輸及零售業界等應用。www.convergence.com.hk

感謝以下亞洲贊助廠商: