실시간 위치 확인 시스템

Real-time locating system

실시간 추적 시스템이라고도 하는 실시간 위치 확인 시스템(RTLS)은 일반적으로 건물이나 기타 수용 영역 내에서 실시간으로 물체 또는 사람의 위치를 자동으로 식별하고 추적하기 위해 사용됩니다.무선 RTLS 태그는 물체에 부착되거나 사람이 착용합니다.대부분의 RTLS에서는 고정 참조 포인트가 태그로부터 무선 신호를 수신하여 위치를 [1]판별합니다.실시간 위치 확인 시스템의 예로는 조립 라인을 통해 자동차를 추적하거나, 창고에서 상품의 팔레트를 찾거나, 병원에서 의료 장비를 찾는 것이 포함됩니다.

RTLS 테크놀로지의 물리층은 많은 경우 Radio Frequency(RF; 무선 주파수) 통신입니다.일부 시스템에서는 RF 태그와 고정 기준점이 송신기, 수신기, 또는 그 둘 다 또는 그 대신 광학(보통 적외선) 또는 음향(보통 초음파) 기술을 사용합니다.RTLS 태그와 고정 기준점은 다양한 기술 조합이 가능합니다.

RTLS는 로컬 포지셔닝 시스템의 한 형태이며 일반적으로 GPS나 휴대폰 추적을 지칭하지 않습니다.일반적으로 위치 정보에는 속도, 방향 또는 공간 방향은 포함되지 않습니다.

기원.

RTLS라는 용어는 팀 해링턴(WhereNet), 제이 워브(PinPoint) 및 버트 무어(Automatic Identification Manufacturers, Inc., AIM)에 의해 ID EXPO 무역 박람회에서 만들어졌습니다(1998년경).액티브 RFID 태그의 자동 식별 기능을 제공할 뿐만 아니라 컴퓨터 화면에서 위치를 볼 수 있는 기능을 추가한 새로운 기술을 기술하고 차별화하기 위해 만들어졌습니다.PinPoint와 WhereNet은 상용 무선 기반 RTLS 시스템의 첫 번째 예를 제시하였습니다.이 기능은 이전까지 군과 정부 기관에 의해 사용되었지만, 상업적인 목적으로는 너무 비쌌다.1990년대 초, 최초의 상용 RTLS는 미국의 3개 의료 시설에 설치되었으며, 능동적으로 전송되는 태그로부터 적외선 신호를 전송 및 디코딩하는 것을 기반으로 했습니다.그 후 패시브태그 애플리케이션에도 RTLS를 적용할 수 있는 새로운 기술이 등장했습니다.

개념의 위치 지정

RTLS는 일반적으로 건물과 같은 실내 및/또는 제한 구역에서 사용되며 GPS와 같은 글로벌 커버리지는 제공하지 않습니다.RTLS 태그는 추적 또는 관리하는 모바일 항목에 부착됩니다.송신기 또는 수신기로 사용할 수 있는 RTLS 참조점은 원하는 태그 커버리지를 제공하기 위해 건물 전체(또는 유사한 관심 영역)에서 간격을 두고 배치됩니다.대부분의 경우 RTLS 참조 포인트가 많이 설치될수록 기술 제한에 도달할 때까지 로케이션 정확도가 향상됩니다.

많은 상이한 시스템 설계를 모두 "실시간 위치 확인 시스템"이라고 합니다.2개의 주요 시스템 설계 요소는 초크 포인트와 상대 좌표에 위치하는 것입니다.

초크 포인트로의 위치 설정

가장 간단한 초크 포인트 위치 지정 형식은 이동 태그로부터의 단거리 ID 신호가 감지 네트워크 내의 단일 고정 리더에 의해 수신되는 것입니다.따라서 리더와 태그의 위치가 일치함을 나타냅니다.또는 초크 포인트 식별자를 이동태그에 의해 수신하여 통상 제2의 무선채널을 통해 로케이션 프로세서에 중계할 수 있다.정확도는 보통 초크 포인트 송신기 또는 수신기의 도달 범위에 걸쳐 있는 구에 의해 정의됩니다.지향성 안테나 또는 적외선이나 초음파 등의 기술을 사용하면 [2]다양한 구조의 초크 포인트를 지원할 수 있습니다.

상대 좌표에 위치 지정

태그로부터의 ID 신호는 감각 네트워크 내의 복수의 판독기에 의해 수신되며, 위치는 삼변측정, 다변측정 또는 삼각측량 등의 1개 이상의 위치알고리즘을 사용하여 추정된다.마찬가지로 여러 RTLS 기준점으로부터의 ID 신호를 태그로 수신하여 위치 프로세서에 중계할 수 있다.복수의 기준점을 사용한 국부화는 태그를 정확하게 찾기 위해 감각 네트워크 내의 기준점 사이의 거리를 알 필요가 있으며, 이를 거리 측정이라고 한다.

상대 위치를 계산하는 또 다른 방법은 서로 통신하는 모바일 태그를 사용하는 것입니다.태그는 이 정보를 로케이션프로세서에 중계합니다.

위치 정밀도

RF 삼변측정 기능은 여러 수신기의 추정 범위를 사용하여 태그의 위치를 추정합니다.RF 삼각측정은 RF 신호가 여러 수신기에 도달하는 각도를 사용하여 태그의 위치를 추정합니다.벽이나 가구와 같은 많은 장애물은 추정 범위와 각도 측정값을 왜곡하여 다양한 위치 추정 품질을 초래할 수 있습니다.추정 기반 로케이션은 종종 10미터 범위의 90% 정확도와 같이 주어진 거리에 대한 정확도로 측정됩니다.

적외선이나 초음파처럼 벽을 통과할 수 없는 위치 확인 기술을 사용하는 시스템도 있습니다.이러한 장치들은 올바르게 통신하기 위해 시선(또는 시선 근처)이 필요합니다.그 결과, 그들은 실내 환경에서 더 정확해지는 경향이 있다.

적용들

RTLS는 다음과 같은 다양한 물류 및 운용 영역에서 사용할 수 있습니다.

  • 창고나 병원의 의료기기 등에서 잘못 배치된 도구 카트를 찾는 등 시설 내에서 자산을 찾아 관리합니다.
  • 개체가 이동할 때 알림 생성(예: 도구 카트가 시설을 빠져나갔을 때 알림)
  • 팔레트 등 하나의 장소에 배치된 여러 항목의 동일성을 결합하는
  • 예를 들어 음식이나 서비스를 배달하기 위해 레스토랑에서 고객을 찾는다.
  • 교정시설 내 적절한 장소에 경비원을 배치하는 등 운영 영역의 적절한 인력 수준을 유지한다.
  • 긴급 대피 후 또는 긴급 대피 중에 모든 직원을 신속하고 자동으로 계산한다.
  • 토론토 종합병원은 전염병 [3]발생 후 격리 시간을 줄이기 위해 RTLS를 검토하고 있다.최근 사스 발병 이후 전체 직원의 1%가 격리되었다.RTLS를 사용하면 누가 바이러스에 노출되었는지에 대한 보다 정확한 데이터를 얻을 수 있으므로 격리 필요성이 [3]줄어들 수 있습니다.
  • 환자의 응급실 대기시간, 수술실에서의 소요시간, 퇴원까지의 총시간 등 프로세스를 통해 사람 또는 자산의 경과를 자동으로 추적하고 타임스탬프를 찍음으로써 프로세스 개선 노력을 돕는다.
  • 직원과 환자의 감시와 특정 상황에서 사용하기 위한 적절한 기기의 제공을 통한 의료 제공 지원.이 테크놀로지에 의해, 수동 리포트, 전화, 스탭의 소재[4] 파악, 및 기기의 장기 보존이 불필요하게 됩니다.
  • 임상 진료 위치 파악을 통한 급성 치료 능력 관리 지원
  • 병원이나 경기장과 같은 시설에서 손님에게 길찾기를 제공한다.
  • 유아가 병원 출산센터 경계를 벗어날 경우 경보나 경보를 울려 어린이 유괴를 방지한다.

프라이버시 문제

RTLS는 사람의 위치를 판별하는 데 사용될 경우 사생활에 대한 위협으로 간주될 수 있습니다.새롭게 선언된 정보자기결정권은 자신의 신원과 개인정보가 타인에게 공개되는 것을 막을 권리를 부여하고 지역공개를 포함하지만 일반적으로 직장에는 해당되지 않는다.

몇몇 쟁쟁한 노조들은 노동자들을 추적하기 위해 RTLS 시스템을 사용하는 것을 반대하며 "빅 브라더의 시작"과 "사생활 [5]침해"라고 목소리를 높였다.

현재의 위치 추적 기술을 사용하여 여러 가지 방법으로 모바일 기기 사용자를 정확히 파악할 수 있습니다.우선, 서비스 프로바이더는 네트워크 베이스 및 핸드셋 베이스의 테크놀로지에 액세스 할 수 있습니다.이 테크놀로지는, 긴급용으로 전화기의 위치를 특정할 수 있습니다.둘째, 과거 위치는 서비스 프로바이더의 레코드에서 자주 식별할 수 있습니다.셋째, Wi-Fi 핫스팟이나 IMSI 캐처와 같은 다른 기기를 사용하여 인근 모바일 기기를 실시간으로 추적할 수 있습니다.마지막으로, 하이브리드 포지셔닝 시스템은 각각의 개별 방법의 [6]단점을 극복하기 위해 서로 다른 방법을 결합한다.

사용되는 테크놀로지의 종류

실시간 [7]위치 파악을 위해 다양한 시스템 개념과 설계가 있습니다.

위치 파악 문제에 대한 최적의 해법을 선택하기 위한 일반 모델이 Nijmegen의 [22]Radboud University에서 구축되었습니다.이러한 참고문헌의 대부분은 ISO/IEC[23] 19762-5 및 ISO/IEC 24730-1의 [24]국제표준화에 제시된 정의를 준수하지 않는다.그러나 실시간 성능의 일부 측면이 제공되며 위치 파악 측면은 절대 좌표의 맥락에서 다루어진다.

범위 설정 및 각도 설정

사용되는 물리적 기술에 따라 적어도 하나 이상의 범위 지정 및/또는 각도 조정 방법을 조합하여 위치를 결정합니다.

오류와 정확성

실시간 검색은 다양한 오류의 영향을 받습니다.주요 이유의 대부분은 로케이팅 시스템의 물리학과 관련되어 있으며, 기술 장비를 개선해도 줄어들지 않을 수 있습니다.

직접 응답 없음 또는 없음

많은 RTLS 시스템은 직접적이고 명확한 가시성을 필요로 합니다.모바일 태그에서 고정 노드까지 가시성이 없는 시스템의 경우 엔진 위치 확인 결과나 유효하지 않은 결과가 없습니다.이는 위성 위치 확인뿐만 아니라 도착 각도 및 도착 시간과 같은 다른 RTLS 시스템에 적용됩니다.지문 채취는 가시성 문제를 해결하는 방법입니다.추적 영역의 위치에 다른 측정 지문이 포함되어 있는 경우, 반드시 조준선이 필요하지 않습니다.예를 들어, 각 위치에 송신기의 신호 강도 판독값의 고유한 조합이 포함되어 있으면 위치 시스템이 제대로 작동합니다.예를 들어 일부 Wi-Fi 기반 RTLS 솔루션에서는 이 문제가 발생합니다.다만, 각 장소에 다른 신호 강도의 지문이 있는 경우는, 통상, 송신기의 포화도가 꽤 높아야 합니다.

잘못된 위치

측정된 위치에 완전히 결함이 있는 것으로 나타날 수 있습니다.이것은 일반적으로 복수의 에러 소스를 보정하기 위한 단순한 운용 모델의 결과입니다.오류를 무시한 후 적절한 장소에서 서비스를 제공하는 것은 불가능하다는 것이 입증되었습니다.

밀린 로그 찾기

실시간은 등록된 브랜딩이 아니며 고유의 품질도 없습니다.이 조건에서는 다양한 오퍼들이 돛을 달고 있다.모션이 위치 변경을 일으키기 때문에 불가피하게 새로운 위치를 계산하기 위한 지연 시간이 모션과 관련하여 우세할 수 있습니다.새로운 결과를 기다려야 하는 RTLS 시스템은 비용이 들지 않거나 보다 빠른 위치 갱신을 요구하는 운영 개념이 선택된 시스템의 접근방식을 따르지 않습니다.

일시적 위치 오류

측정 이론의 측면에서는 실시간이라는 용어와 정밀도라는 용어가 직접적으로 모순되며, 경제 측면에서는 정밀도라는 용어와 비용이라는 용어가 모순되기 때문에 위치는 결코 정확하게 보고되지 않을 것이다.정확성의 예외는 아니지만 속도가 더 빨라야 하는 한계도 피할 수 없다.

정상 위치 오류

물리적 존재와는 별도로 보고된 위치를 꾸준히 인식하는 것은 일반적으로 거주 앵커에서 이동식 트랜스폰더에 이르는 최소 1개의 링크를 따라 가시성이 부족하고 과잉 결정의 문제를 나타낸다.이러한 효과는 또한 교정의 필요성을 보상할 수 있는 개념이 부족하기 때문에 발생합니다.

로케이션 지터

다양한 소스의 노이즈는 결과의 안정성에 불규칙한 영향을 미칩니다.안정된 외관을 제공하기 위한 목적은 실시간 요건에 반하는 지연 시간을 증가시킵니다.

로케이션 점프

질량이 포함된 물체는 점프하는 데 한계가 있기 때문에 이러한 효과는 대부분 물리적 현실을 벗어난다.오브젝트 자체에 표시되지 않는 보고된 로케이션의 점프는 일반적으로 로케이션엔진을 사용한 부적절한 모델링을 나타냅니다.이러한 효과는 다양한 2차 반응의 지배력 변화에 의해 발생한다.

위치 크리프

시간이 지남에 따라 가중치가 증가하는 보조 경로 반사에 의해 측정이 편향되면 상주 객체의 위치가 이동하는 것으로 보고됩니다.이러한 영향은 단순한 평균화에 의해 발생하며, 효과는 첫 번째 에코의 식별이 불충분함을 나타냅니다.

표준

ISO/IEC

RTLS의 기본적인 문제는 ISO/IEC 24730 시리즈에 따라 국제표준화기구와 국제전기기술위원회에 의해 표준화되었습니다.이 일련의 표준에서 기본 표준 ISO/IEC 24730-1은 일련의 벤더에 의해 사용되는 RTLS 형식을 기술하는 용어를 식별하지만 RTLS 기술의 전체 범위를 망라하지는 않습니다.

현재 다음과 같은 표준이 공개되어 있습니다.

  • ISO/IEC 19762-5:2008 정보기술 - 자동식별 및 데이터캡처(AIDC) 기술 - 통일된 어휘 - Part 5: 시스템 위치 확인
  • ISO/IEC 24730-1:2014 정보기술 - 실시간 위치 확인 시스템(RTLS) - 파트 1: 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)
  • ISO/IEC 24730-2:2012 정보기술 - 실시간 위치 확인 시스템(RTLS) - Part 2: DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 2,4GHz 무선 인터페이스 프로토콜
  • ISO/IEC 24730-5:2010 정보기술 - 실시간 위치 확인 시스템(RTLS) - Part 5: 2,4GHz 무선 인터페이스에서의 Chirp Spread Spectrum(CSS; 채프확산 스펙트럼)
  • ISO/IEC 24730-21:2012 정보기술 - 실시간 위치 확인 시스템 (RTLS) - Part 21: DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) 2,4GHz 무선 인터페이스 프로토콜:DBPSK 데이터 인코딩 및 BPSK 확산 방식을 채택한 단일 확산 코드로 작동하는 송신기
  • ISO/IEC 24730-22:2012 정보기술 - 실시간 위치 확인 시스템 (RTLS) - Part 22: DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) 2,4GHz 무선 인터페이스 프로토콜:복수의 확산 코드로 동작하는 송신기와 QPSK 데이터 부호화와 Walsh Offset QPSK(WOQPSK) 확산 방식을 채용한 송신기
  • ISO/IEC 24730-61:2013 정보기술 - 실시간 위치 확인 시스템(RTLS) - Part 61: 저율 펄스 반복 주파수 UWB(Ultra Wide Band) 무선 인터페이스
  • ISO/IEC 24730-62:2013 정보기술 - 실시간 위치 확인 시스템(RTLS) - Part 62: 고속 펄스 반복 주파수 UWB(Ultra Wide Band) 무선 인터페이스

이 규격은 특별한 위치 계산 방법이나 위치 측정 방법을 규정하지 않는다.이는 지상 영역의 평면 또는 구형 모델에 대한 삼각측량, 삼각측량 또는 삼각연산에 대한 하이브리드 접근법에 대한 규격에 정의될 수 있다.

틈새

  • INCITS 371.1:2003, 정보기술 - 실시간 위치 확인 시스템 - Part 1: 2.4GHz 무선 인터페이스 프로토콜
  • INCITS 371.2:2003, 정보기술 - 실시간 위치 확인 시스템 - Part 2: 433-MHz 무선 인터페이스 프로토콜
  • INCITS 371.3:2003, 정보기술 - 실시간 위치 확인 시스템 - Part 3: 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스

제한 사항 및 추가 검토

의료 산업에서의 RTLS 적용에서, 현재 채택된 RTLS의 한계에 대한 다양한 연구가 발표되었습니다.RFID, Wi-Fi, UWB 등 현재 사용되고 있는 테크놀로지에서는 RFID 기반의 모든 RFID는 민감한 기기에 대한 간섭이라는 점에서 위험합니다.JAMA(Journal of the American Medical Equipment)[27]에서 발행된 암스테르담 대학 학술 의료 센터의 에릭 얀 반 리슈우트 박사가 수행한 연구는 "RFID와 UWB는 환자가 의존하는 장비를 정지시킬 수 있다"며 "RFID가 수행한 123개 검사 중 34개를 방해했다"고 주장했다.의료업계 최초의 Bluetooth RTLS 프로바이더는 "RFID를 민감한 기기 근처에서 사용할 수 없다는 사실 자체가 의료업계에 적신호가 될 것입니다."[28]라는 기사에서 이를 지원하고 있습니다.RFID 저널은 이 연구에 대해 부정하는 것이 아니라 실제 해결책을 설명했습니다. "퍼듀 연구는 초고주파(UHF) 시스템을 의료 장비로부터 적당한 거리에 두었을 때 효과가 나타나지 않았습니다.따라서 자산을 추적하기 위해 병원 건물이나 부서 사이의 다용도실, 엘리베이터 근처 및 문 위에 독자를 배치하는 것은 문제가 되지 않습니다."[29]그러나 "합리적인 거리를 유지하는" 사례는 의료 시설의 RTLS 기술 채택자와 제공자에게 여전히 미해결 문제일 수 있다.

많은 어플리케이션에서 RTLS에 포함되는 다양한 통신 테크놀로지(RFID, WiFi 등) 중에서 적절한 선택을 하는 것은 매우 어려운 일입니다.초기 단계에서 잘못된 설계 결정을 내리면 시스템에 치명적인 결과가 초래되고 수리 및 재설계에 상당한 비용이 손실될 수 있습니다.이 문제를 해결하기 위해 RTLS 설계 공간 탐사를 위한 특별한 방법론이 개발되었습니다.이는 모델링, 요구사항 지정 및 검증과 같은 단계로 구성되어 하나의 효율적인 [30]프로세스로 구성됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "International Organization for Standardization". ISO. Retrieved 2016-04-28.
  2. ^ Vessel cargo monitoring system, 2015-04-27, retrieved 2019-04-05
  3. ^ a b Swedberg, Claire (2012-02-28). "Toronto General Hospital Uses RTLS to Reduce Infection Transmission". RFID Journal. Archived from the original on 2012-06-26. Retrieved 2016-04-28.
  4. ^ "How to Improve Efficiency in Healthcare thanks to RTLS Technology". ELMENS.com. Retrieved 6 June 2022.
  5. ^ Coren, Michael J. (2011-12-05). "VA's Real-Time Location System: A way to improve patient safety, or Big Brother?". Nextgov.com. Retrieved 2016-04-28.
  6. ^ "EPIC - Locational Privacy". epic.org. Electronic Privacy Information Center. Retrieved 2021-04-01.
  7. ^ Malik, Ajay (2009). RTLS For Dummies. Wiley. p. 336. ISBN 978-0-470-39868-5.
  8. ^ "Laserscanner zur Navigation Götting KG". Goetting.de (in German). 2015-04-17. Retrieved 2016-04-28.
  9. ^ "HG 73840 Götting KG". Goetting.de (in German). Retrieved 2016-04-28.
  10. ^ "How RF Controls Technology Paves the Way for the "Internet of Everything."". Rfctrls.com. 2014-05-07. Archived from the original on 2014-11-20. Retrieved 2016-04-28.
  11. ^ "RFID Technology from Texas Instruments and RF Code Brings Service and Safety to Guests at Steamboat Ski Resort" (PDF). Rfidjournalevents.com. 2005-04-05. Archived from the original (PDF) on 2011-07-15. Retrieved 2016-04-28.
  12. ^ "A Positioning System That Goes Where GPS Can't - Scientific American". Sciam.com. Retrieved 2016-04-28.
  13. ^ "Sonitor® Set to Participate in the Virtual Cerner Healthcare Conference (CHC2020) and Deliver Live Demonstrations of its Flagship Sense™ Ultrasound-Based RTLS". sonitor.com. 2020-10-12. Retrieved 2021-07-20.
  14. ^ "UWB RTLS Vendor Improves Sensitivity, Lowers Cost" (PDF). Archived from the original (PDF) on July 5, 2011. Retrieved March 31, 2009.
  15. ^ "Real Time Location System by Essensium". Retrieved October 15, 2021.
  16. ^ "Product Brief: Ekahau RTLS" (PDF). Archived from the original (PDF) on December 6, 2008. Retrieved March 31, 2009.
  17. ^ Son, Le Thanh; Orten, Po (2007-03-15). "Enhancing Accuracy Performance of Bluetooth Positioning". 2007 IEEE Wireless Communications and Networking Conference. Ieeexplore.ieee.org. pp. 2726–2731. doi:10.1109/WCNC.2007.506. ISBN 978-1-4244-0658-6.
  18. ^ "Real-Time Location Systems" (PDF). clarinox. Retrieved 2010-08-04.
  19. ^ "Collaborative Localization: Enhancing WiFi-Based Position Estimation with Neighborhood Links in Clusters" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2010-01-08. Retrieved March 31, 2009.
  20. ^ Youssef, M.A.; Agrawala, A.; Udaya Shankar, A. (2003-03-26). "WLAN location determination via clustering and probability distributions". Proceedings of the First IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications, 2003. (Per Com 2003). Ieeexplore.ieee.org. pp. 143–150. doi:10.1109/PERCOM.2003.1192736. ISBN 978-0-7695-1893-0.
  21. ^ "Citation". Portal.acm.org. Retrieved 2016-04-28.
  22. ^ "Positioning techniques : A general model". Radboud University of Nijmegen.
  23. ^ "ISO/IEC 19762-5:2008 - Information technology - Automatic identification and data capture (AIDC) techniques - Harmonized vocabulary - Part 5: Locating systems". Iso.org. Retrieved 2016-04-28.
  24. ^ "ISO/IEC 24730-1:2006 - Information technology - Real-time locating systems (RTLS) - Part 1: Application program interface (API)". Iso.org. Retrieved 2016-04-28.
  25. ^ "direction_finding [Bluetooth® LE Wiki]". bluetoothle.wiki. Retrieved 2020-01-23.
  26. ^ "Quuppa's Role Regarding the New Bluetooth SIG Direction Finding Feature Real-Time Locating System (RTLS)". Quuppa. 2019-02-14. Retrieved 2020-01-23.
  27. ^ "JAMA Network JAMA Electromagnetic Interference From Radio Frequency Identification Inducing Potentially Hazardous Incidents in Critical Care Medical Equipment". Jama.jamanetwork.com. Retrieved 2016-04-28.
  28. ^ "RFID Dead in the Medical Industry? ". Locatible.com. Retrieved 2016-04-28.
  29. ^ "Good and Bad News About RFID in Hospitals". RFID Journal. Retrieved 2016-04-28.
  30. ^ Kirov D.A.; Passerone R.; Ozhiganov A.A. (2015). "A methodology for design space exploration of real-time location systems". Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 15 (4): 551–567. doi:10.17586/2226-1494-2015-15-4-551-567.

추가 정보