即时定位系统(RTLS)正确安装法

或许您未曾安装或使用过RTLS(即时定位系统)吧! Convergence Systems Limited (CSL)公司宣称，他们的CS5000系列即时定位设备，可在一个小时内安装完成，并且距离差异约一公尺。最让我们最无法置信的是，整个设备价格既然不到美金三千元，是一般市场价格的一半。The RFID Network测试团队收到CSL所寄来的CS5000即时定位设备后，就迫不及待的卷起袖子地测试一番!

如无法欣赏影集? 请前往YouTube.

The CSL CS5000 荣获 The RFID Network 2011最佳RTLS产品类别奖.

CSL CS5000 即时定位系统(RTLS)简介

即时定位系统(RTLS)的原理是经由主动标签(Tags)所发射出的讯号，藉由辅助读写器的架设区块搜集到主动标签的讯号时，再传递给主机/读写器(Master Anchor)做资讯的整合。读写器主机将整合的资讯传输到电脑里的软件，经由软件的运算呈现出人物的所在位置。CSL的即时定位设备是由以下设备所组成的，(详细规格，请点阅参考)。

锚(Anchors)视同为读写器(Readers) ，在执行范围内提供已知的标签定位。CSL 于2011年四月份，推出180度及360度广角读写主机 (Master anchors)及辅助机 (Slave anchors)。

主机(读写器/锚)

主机(读写器/锚)主要功能是将辅助机(读写器/锚)所搜集到的资料汇整到一台位置搜寻引擎软件的电脑主机上。此读写主机的DC电源是来至乙太网路的乙太电源线(POE)。三款主动式读写器，(请参考详细规格)；

• 80度 主机(读写器/锚) 型号 CS5113
• 180度 主机(读写器/锚) 型号 CS5114
• 360度 主机(读写器/锚) 型号 CS5115

辅助机(读写器/锚)

辅助机 (读写器/锚)侦测主动标签所发射的讯号并利用无线方式与读写主机沟通。仅供DC电源，三款辅助读写机，请参考详细规格；

• 80度 辅助机(读写器/锚) 型号 CS5111
• 180度 辅助机(读写器/锚) 型号 CS5112
• 360度 辅助机(读写器/锚) 型号 CS5116

RTLS主动标签

资产标签 (CS3151-AAA Active Tag)

员工手环式标签 (CS3151BB2 Active Tag)

手持式射频辨识器里的RTLS模组 (型号#CS506) 可将CS101被动手持式射频辨识器(ISO-18000-6C/EPCglobal Class 1, Generation 2)转换成RTLS辨识设备。

在影集中所测试的设备如下； RTLS入门套件 设备如下；

• 一台 CS5113LP 读写主机含乙太网路
• 五台CS5111LP辅助读写器
• 十个CS3151资产标签
• 三脚架及其他器具
• 定位锁定引擎软件
• 简易应用工具，产品资料，开发软件，及原始码可按此下载.
• 提供技术支援，票务系统及论坛

室内测试时，测试团队多安装了两台 CS 5111LP 辅助机设备。

2011年四月份，我们再次的测试RTLS系统，这次的测试增加了180度及360度的广角设备各一台以及定位锁定引擎软件。在设备的功能上也增强了两倍的输出功率，才能符合(室内)复杂环境下的要求。如果在同一块区域里可从8台读写器增加到256台，并容易的侦测到65,000特殊标签。藉由RTLS的读写器的组合运用，功能明显增强许多，在侦测面积也扩大为900x600公尺。

在测试入门套件时，以下为必备器具The RFID Network建议您使用；

• 雷射或一般用的量尺，测量每台读写器的间距；
• 利用网路方式将读写主机连接到定点锁定软件的电脑伺服器上；
• 具备延长线，以防架设辅助的读写器时周围没有电源插座；
• 准备最少30颗的AAA电池(10组主动标签，每组主动标签需3颗AAA电池)。

RTLS操作原理

CSL CS5000 为2.4G ISM频率系统，此频率不但不需执照，而且还使用抵达定点(True Time-Of-Arrival)技术确认锁定实际定位。在RTLS定位侦测技术可分两大类型。 Received Signal Strength Index (RSSI) and Time Difference Of Arrival (TDOA), 详细资讯请参考: Wi-Fi ID: How it Works.最大的好处为；

• 当区域内有液体以及人员走动时，对TOA影响并不大。融通归纳2.45GHz的频率，如遇到液体时，射频的能量很容易被水分吸收，藉此在RSSI的定位准确度就较为劣势；
• TOA系统非常容易架设与安装。如果需要架设RSSI的系统时，需要专业人员数礼拜的时间以及针对周遭环境做调整与校正；
• 在侦测的区域内，如有设备或家具被搬动时，TOA系统不需要做任何的校正动作；
• TOA系统可在户外架设使用，而RSSI 802.11的RTLS仅供于室内应用。

赖博士在影集提到，定点搜寻引擎是采用TOA简易运算法，利用读写器所搜集到的资料以X,Y轴的原理换算出可分析的数据。再藉由分析的数据转换成正确位置，此技术术语统称为”三角”或”三边”运算法。”三角”或”三边”是利用三端已知的数据及主动标签的讯号作为交错对比。 简易的”三边”运算法的缺点为，当有一端的讯号被挡住或折射掉时，定位准确度会大受影响，甚至无法侦测到定位所在。因此，CSL在技术上克服了简易”三边”运算法的缺陷。以下为技术详解，提供给专业人士参考。

即时定点系统定点搜寻及软件测试

市面上所销售的设备系统与软件几乎是分开购买，在即时定位系统软件的授权费用约在美金5,000至10,000之间。当购买CS5000系统时，不但不需要额外购买软件，还可立即享用软件的超强功能。

图下，为CSL的即时定位系统软件，CSL可提供完整的原始码让整合商因专案需求可在微软.NET Framwork 3.5的C#进行客制化。

其中的软件功能，可显示整体的侦测区平面图，容易掌控人员动态，设备资产，以及流动机械等物品。

CSL 即时定位系统可让您轻易的平面图区隔版图，简称”隔间”。每一个”隔间”是由最少四台定位读写器形成的，有些隔间需要六台，甚至八台的定位读写器以达到更精确的定位搜寻。每一个隔间最大的范围为一百平方公尺。如果隔间的面积不够大，可串连好几个隔间以配合专案需求。

测试软件，提供自动最佳化等工具应用选项；

• Anchor Network Optimization – 测试主机及辅助机的读写器定位，在隔间里是否能够直接或间接互通，并确认可否搜寻到主动标签所发出的讯号；
• Ranging Accuracy Analysis分析侦测与实际物品所在位置的距离差异；
• Location Accuracy Analysis在平面图上，利用靶心标示显示正确位置；
• Multi-path Characterization
• Anchor Tag Performance Optimization
• Anchor Configuration Optimization

以上自动分析与设定最佳化等工具，仅供参考。

系统测试结果

CS5000 RTLS使用于户外环境

CS5000设备具有防水等级 IP65 。在架设方面，不但方便安装，也不必担心设备淋雨。在影片中，可以看到我们先架设读写主机 (Master Anchor)，然后将乙太网路电源(POE)连接在读写主机上。连线后，软体立即显示所侦测到的读写器主机。辅助读写器(Slave Anchor)插上电源后，须确认主机及辅助读写器是否沟通无碍。每一组读写主机及辅助读写器的间隔距离，是使用雷射量尺方式设定距离与定位，并将读写器的间隔距离的数据资料输进软体做进一步的实际测试。当所有的设备及软件安装后，即时定位系统马上侦测到我们所放置的标签。更惊讶的是，软件所呈现的位置与实际的位置差距不到一公尺。

CS5000 RTLS使用于室内环境

在室内架设RTLS设备是件具有挑战性的任务，况且测试团队将测试环境选在繁杂的仓库里，不但员工动态频繁，而且物品及金属设备，如；铁柜，铁架及电脑设备堆积如山。(参考右平面图)

在测试的过程中，测试方式与户外的方式并没有不同。但为了应付繁杂的仓库环境，我们多架了两台辅助读写器(Slave anchor)，在准确度的方面，与实际距离差不到两公尺。在这样的繁杂的环境下有此突出的表现，真的出乎意料。

标签与电池耗电量

CS3151-AAA防水等级为 IP68 的资产标签，使用三颗AAA型电池；

• 内附电池 (碱性电池) 或
• 低耗电量 镍氢电池 (Rayovac, Sanyo, GP), 或
• AAA锂离子电池(300 mAh)

所有主动标签都需要安装电池，也是讯号主动传输的电力来源。因此在主动标签的电池持久性，会因为主动标签的使用性而定。在及时的追踪下，主动标签如果不停的移动，电池的耗电量将会比固定式的主动标签以及设有时段性讯号发射的标签在耗电量来的大。CSL在设计CS5000产品时，已顾虑到电池购买方便性，所以采用市面上，购买普遍的AAA型号电池，并且提供应用模式的耗电量数据作为参考； 电池种类: 碱性电池 电池容量:1250 mAh 品牌: Energizer。

• 以每2秒钟做时段性讯号发射，电池寿命约六个月 (10%的移动率)；
• 以每5秒钟做时段性讯号发射，电池寿命约十五个月 (10%的移动率)；
• 以每10秒钟做时段性讯号发射，电池寿命约两年 (10%的移动率)；

有关Convergence Systems Limited (CSL)

Convergence Systems Limited (CSL) 创办于西元2000年，现为RFID (射频辨识) 技术领导制造商，所有UHF等产品，如；读写器，天线及标签全部符合EPC Gen2规格。RTLS(即时定位系统)设备方案，在规格上，价格上兼具竞争力。CSL为全球经销商及整合商精心设计一系列的RFID设备；专注于后勤管理，连锁店，工厂，制药业，门禁监控，运输及零售业界等应用。www.convergence.com.hk

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