موضوع مقاله: سامانه مکان‌یابی آنی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # سامانه مکان‌یابی آنی | مقدمه: سامانه مکانیابی بی‌درنگ (RTLS) سیستمی است برای یافتن موقعیت و ردگیری اشیاء یا افراد در زمان واقعی که عمدتاً در خصوص محدوده‌های مشخص و داخل ساختمان‌ها استفاده می‌شود. | ## بخش 1: سامانه مکان‌یابی آنی | Tag (برچسب)های وایر-لِس به شی یا فرد مورد نظر متصل شده و سیگنال‌های ارسالی از آن‌ها توسط Reader قرائت‌گر هایی با محل ثابت و از پیش تعیین شده دریافت و موقعیت آن‌ها محاسبه می‌گردد.ISO/IEC 19762-5 به عنوان نمونه‌هایی از این‌گونه سیستم‌ها می‌توان به سیستم‌های ردیابی خودروها در پارکینگ، سیستم مکانیابی اشیاء در انبار و سیستم مکانیابی افراد و تجهیزات در بیمارستان‌ها اشاره نمود. لایه فیزیکی مورد استفاده در سیستم معمولاً برپایه تکنولوژی فرکانس رادیویی ایجاد می‌شود، ولی در برخی موارد این سیستم در بسترهایی مانند فروسرخ یا فراصوت نیز به صورت مستقل یا در کنار RF پیاده‌سازی شده‌است. تگ‌ها و نقاط مرجع (قرائت‌گر های) ثابت می‌توانند بسته به مدل سیستم، فرستنده، گیرنده یا هردو حالت را دارا باشند. این سامانه در حالت کلی، زیرمجموعه‌ای از سامانه موقعیت‌یاب محلی بوده و ارتباطی با سامانه موقعیت‌یاب جهانی (GPS) ندارد. همچنین اطلاعات مکانی به‌دست آمده برای تگ‌ها اغلب دربرگیرنده شاخصه‌هایی مانند سرعت یا جهت در فضای سه بعدی نمی‌باشد. مفهوم موقعیت‌یابی همان‌طور که اشاره شد این سامانه اغلب در فضاهای داخلی یا محدوده‌های از پیش تعریف شده مورد استفاده قرار می‌گیرد و پوشش فراگیر در سطح جهانی مانند سیستم جی پی اس ندارد. تگ‌های RTLS به شیء / فردی که قرار است ردیابی گردد متصل شده و نقاط مرجع ثابت (قرائتگرها)، که هم می‌توانند نقش پل ارتباطی داشته باشند و هم به عنوان گیرنده سیگنال باشند، در محدوده ساختمان / فضای مورد نظر برای ردیابی تگ‌ها بگونه‌ای نصب می‌شوند که پوشش کاملی در محدوده ایجاد نمایند. در اغلب موارد افزایش تعداد نقاط مرجع (قرائت‌گر) سبب بالارفتن دقت در تعیین مکان تگ‌ها خواهد شد. امروزه سیستم‌های مختلفی با نام «سامانه موقعیت‌یابی بی‌درنگ» طراحی و پیاده‌سازی شده‌اند، اما دو مدل طراحی اصلی برای این سیستم‌ها وجود دارد: موقعیت‌یابی برپایه نقاط خاص (کلیدی) ساده‌ترین حالت پیاده‌سازی موقعیت‌یابی نقاط کلیدی، دریافت سیگنال‌های برد کوتاه از تگ‌های در حال حرکت توسط یک قرائت‌گر (reader) مشخص در شبکه است؛ بنابراین تعیین موقعیت با نزدیک شدن تگ و قرائت‌گر اتفاق می‌افتد. یا در حالتی دیگر، سیگنال شاخص دریافتی از فرستنده‌ای که وظیفه نشان دادن نقطه‌ای خاص را دارد به وسیلهٔ تگ در حال حرکت دریافت شده و از طریق یک کانال ارتباطی به پردازشگر تعیین موقعیت ارسال گردد. میزان دقت در این حالت به صورت یک کره محاط بر نقطه کلیدی، که ابعاد آن با برد دریافتی گیرنده/فرستنده مشخص می‌شود، تعریف می‌شود. | ## بخش 2: سامانه مکان‌یابی آنی | استفاده از آنتن‌های جهت دار یا به‌کارگیری تکنولوژیهایی مانند فروسرخ و فراصوت که محدود به دیوارهای اتاق می‌شوند، در تعیین موقعیت در فضایی با اشکال هندسی مختلف کمک خواهد کرد. یا در حالتی مشابه، سیگنال‌های شاخص از نقاط مرجع سیستم به وسیلهٔ تگ در حال حرکت دریافت و از آنجا به یک کانال ارتباطی با پردازنده تعیین موقعیت رله می‌شود. در موقعیت‌یابی برپایه نقاط مرجع چندگانه به منظور تخمین دقیق موقعیت تگ‌ها، لازم است فاصله نقاط مرجع در شبکه به‌درستی تعیین شده باشد. روش دیگر برای محاسبه موقعیت نسبی اینست که چنانچه تگ‌ها امکان برقراری ارتباط مستقیم با یکدیگر را دارند، این اطلاعات به طریقی به پردازشگر موقعیت ارسال گردد. عوامل متعددی مانند دیوارها، مبلمان و غیره می‌توانند روی محدوده برد و زاویه دریافتی سیگنال اخلال ایجاد کنند که موجب کاهش کیفیت تخمین خواهد شد. در چنین وضعیتهایی استفاده از آنتن‌های جهت دار، کالیبراسیون قرائتگرها و افزایش تعداد آنها، به عنوان راهکار افزایش دقت کمک مؤثری خواهد بود. درحالت کلی در سیستم‌های تخمین موقعیت، برای یک محدوده ۱۰ متری دقت تخمین ۹۰٪ (خطای یک متر) به عنوان دقتی مناسب مدنظر قرار گرفته‌است. گرچه تکنولوژی‌های فروسرخ و فراصوت ، به دلیل عدم گذر از موانعی مانند دیوار، می‌تواند منجر به تولید دقت بیشتر شود، ولی همین نکته نقطه ضعفی نیز برای آن‌ها به‌شمار رفته و به عنوان مثال چنانچه فرستنده سیگنال در خط دید (line of sight) گیرنده قرار نگرفته باشد به‌طور کلی ناپدید خواهد شد. از دیگر سوءاستفاده از این تکنولوژی‌ها در برخی اماکن مانند محیط‌های بیمارستانی به دلیل اختلال با سیستم‌های فراصوت استفاده شده، کمتر مورد توجه است. کاربردها از راهکار RTLS می‌توان در بسیاری از حوزه‌های کاری و تدارکی استفاده نمود: مکانیابی تجهیزات در یک مرکز، مانند یافتن محل اشتباه بار در یک انبار اخطار برای موقعیت جدید، به عنوان مثال وقتی یک جعبه بار در محلی نامناسب رها شده تجمیع مشخصات تعدادی از اشیاء که در یک محل قرار گرفته‌اند، مانند اجناس روی یک پالت موقعیت‌یابی مشتریان، مثلاً در یک رستوران، به منظور تحویل صحیح سفارش مدیریت صحیح پرسنل، مثلاً کنترل محل مناسب نیروهای حفاظتی در یک محیط امنیتی آمارگیری خودکار و سریع افراد هنگام رخداد یک حادثه ردیابی خودکار و نظارت بر زمان مورد نیاز برای انجام فرایندها، مثلاً یافتن و محاسبه زمان انتظار یک بیمار در اورژانس، مدت زمان بستری یا رسیدگی به وی و زمان ترخیص. دیدگاهی که در برخورد نخست به وجود می‌آید کنترل افراد و یافتن موقعیت آن‌ها به منظور کنترل ساعت کاری و میزان کارکرد آن‌ها است. | ## بخش 3: سامانه مکان‌یابی آنی | اما از دیگر سو به دلیل کاربردها و مزایای فراوان به‌کارگیری چنین راهکاری مطالعاتی انجام شد که نتایج آن جالب توجه بود. به عنوان مثال پس از شیوع گسترده بیماری سارس در آمریکای شمالی، بیمارستان عمومی تورنتو کانادا که از RTLS بهره می‌برد، طی مطالعه‌ای مشاهده کرد که زمان قرنطینه افراد در این بیمارستان به دلیل کنترل صحیح رفت‌وآمدها و نظارت بر روند کار بمیزان قابل توجهی کاهش داشته‌است. انواع تکنولوژیهای مورد استفاده دامنه وسیعی از بسترهای ارتباطی به منظور تولید سیستم‌های موقعیت‌یابی بی‌درنگ مورد استفاده و توجه قرار گرفته‌اند. تعدادی از مهم‌ترین آن‌ها مرتبط با ماهیت سیستم موقعیت‌یابی می‌یاشد و نمی‌توان با بهبود تجهیزات فنی آن‌ها را برطرف کرد. عدم پاسخ‌دهی یا پاسخ غیرمستقیم در تعدادی از سیستم‌های RTLS قابلیت دید مستقیم، خطی و بدون مانع مورد نیاز است. در این سیستم‌ها هنگامی که دید مستقیمی بین تگ و قرائت‌گر وجود ندارد، پردازنده موقعیت‌یابی نمی‌تواند مکانی را تشخیص دهد. البته این مشکل در مورد سیستم‌های با متدولوژی محاسبه «زاویه ورود» و «زمان ورود» نیز مصداق دارد. یکی از روش‌های مؤثر برای غلبه بر این مشکل به‌کارگیری متد یافتن شاخص منحصربفرد است: چنانچه مکان‌ها در یک محدوده مورد ردیابی دارای شاخصه‌های قابل اندازه‌گیری مستقلی باشند، خط دید مستقیم دیگر مسئله مهمی نخواهد بود. به عنوان مثال اگر هر نقطه دارای ترکیب منحصربفردی از قدرت سیگنال قابل خواندن به وسیلهٔ قرائتگرها باشد، سیستم موقعیت‌یاب به خوبی عمل خواهد کرد. | ## جمع‌بندی | گرچه داشتن چنین وضعیتی بمعنی توزیع دقیق و مناسبی از قرائتگرها در محدوده مورد نظر است.