نظرية تحديد المواقع البصرية: إذا أمكن قياس المسافة، يُمكن تحديد الموقع. كما يُمكن استخدام الضوء المرئي، والأشعة تحت الحمراء، والليزر، ومصادر الضوء الأخرى التي تُمكّن من قياس المسافة بين مصدر الضوء والمُستقبِلات، لأغراض تحديد المواقع. ولها تطبيقات عملية مُتنوعة.

تقنية تحديد موقع الضوء المرئي

تُمكّن تقنية الاتصال بالضوء المرئي (VLC) من نقل معلومات الإنترنت. وبوجه عام، تعتمد تقنية Light Fidelity على جميع أنواع الضوء المرئي كمصدر للإشارة. يُشغّل جهاز التحكم الضوء ويُطفئه للتحكم في الاتصال بين مصدر الضوء وجهاز الاستقبال الطرفي. ومن بين هذه التقنيات، تُستخدم على نطاق واسع تقنية تحديد موقع الضوء المرئي القائمة على مصابيح LED.

• طريقة تحديد موقع LED-ID
• طريقة تحديد موقع TOF (وقت الرحلة)
• طريقة تحديد المواقع RSSI (مؤشر قوة الإشارة المستلمة)

تُعيّن طريقة تحديد موقع LED-ID مُعرِّفًا ثابتًا لكل LED. ثم يُحدِّد المُستقبِل موقعه من خلال الحصول على معلومات المُعرِّف في الإشارة. تعتمد دقة هذه الطريقة بشكل أساسي على تصميم مصابيح LED. زيادة عدد مصابيح LED تُحسِّن الدقة بشكل كبير، ولكن سيزداد تعقيد الخوارزمية المُقابلة أيضًا. يُمكن استخدامها لتحديد موقع التواجد، مثل التحقق من وجود مُستقبِل في غرفة.

تستخدم طريقة تحديد موقع TOF معلومات التوقيت المُرسلة من خلال مؤشر LED إلى جهاز الاستقبال، ويتيح فرق التوقيت قياس المسافة، ثم استخدام التثليث وطرق أخرى لتحديد الموقع. تكمن الصعوبة الرئيسية في هذه الطريقة في ضرورة محاذاة كرونومتر جهاز الإرسال والاستقبال بدقة، حيث قد تصل الدقة إلى سنتيمتر واحد.

تقيس طريقة تحديد المواقع RSSI المسافة بين نقطة الكشف ومصباح LED من خلال استقبال قوة الإشارة المُستقبَلة. ويمكنها تحقيق دقة أكبر في تحديد المواقع دون الحاجة إلى كرونومتر للمرسل والمستقبل. تتميز هذه الطريقة بهيكل بسيط وسهولة في التنفيذ، وهي تُستخدم على نطاق واسع في الإضاءة المرئية الداخلية.

المشكلة الرئيسية في تحديد موضع الضوء المرئي هي أنه يمكن حجب الضوء بسهولة، وهناك العديد من القيود في الاستخدام العملي.

تقنية تحديد المواقع بالأشعة تحت الحمراء

هناك نوعان من تقنية تحديد المواقع بالأشعة تحت الحمراء:

الأول هو أن الهدف المراد تحديد موقعه يستخدم جهاز تحديد موقع بالأشعة تحت الحمراء، الذي يُصدر شعاعًا مُعدّلًا من الأشعة تحت الحمراء. يستقبل جهاز استشعار تحديد المواقع المُركّب في الغرفة هذا الشعاع.

الطريقة الثانية هي تغطية المساحة المراد قياسها بعدة أزواج من أجهزة الإرسال والاستقبال. تنسج أجهزة الإرسال والاستقبال شبكةً من الأشعة تحت الحمراء لتحديد موقع هدف متحرك.

في الوقت الحاضر، هو مناسب فقط لتحديد المواقع الدقيقة وتسجيل مسار الأشياء البسيطة في المختبر وتتبع الروبوتات ذاتية الدفع الداخلية.

تحديد المواقع البصرية بواسطة الكمبيوتر

ينقسم نظام تحديد المواقع البصري إلى فئتين. الأولى هي تحديد موقع المستشعر من خلال جمع صور المستشعرات المتحركة. بناءً على اختيار نقاط مرجعية مختلفة، يمكن تقسيمه إلى: الرجوع إلى نموذج مبنى ثلاثي الأبعاد، أو صورة، أو هدف مُنشر مسبقًا، أو إسقاط الهدف، أو الرجوع إلى مستشعرات أخرى، أو بدون مرجع، وهو ما يُسمى SLAM (التحديد المتزامن ورسم الخرائط). كما يمكن استخدامه لتحديد موقع هدف في صورة باستخدام مستشعر موضع ثابت.

يُقصد بالرجوع إلى نماذج وصور المباني ثلاثية الأبعاد مقارنتها بقاعدة بيانات هياكل المباني الحالية والصور المُعايرة مسبقًا. لتحسين المتانة، يُستخدم في الرجوع إلى الهدف المُنشَأ مسبقًا رمز صورة مُحدد (مثل رمز الاستجابة السريعة QR) كنقطة مرجعية. أما الرجوع إلى هدف الإسقاط، فيعني إسقاط نقطة المرجع في البيئة الداخلية بناءً على مرجع الهدف المُنشَأ مسبقًا. ويتيح الرجوع إلى أجهزة استشعار أخرى دمج بيانات أجهزة الاستشعار الأخرى لتحسين الدقة والتغطية والمتانة.

أما النوع الآخر فهو استخدام تقنية التعرف على الصور لمقارنة معلومات الصورة اللحظية بقاعدة البيانات، ثم تحديد الموقع. لكن عيبها هو أن معالجة الصور تستغرق وقتًا طويلاً، وأدائها اللحظي ضعيف.

تُستخدم تقنية SLAM على نطاق واسع في القيادة الذاتية والتحكم في الروبوت.

مزايا تحديد المواقع بالأشعة تحت الحمراء

• دقة عالية نسبيا
• تحديد الهدف المتحرك

عيوب تحديد المواقع بالأشعة تحت الحمراء

• مسافة نقل قصيرة
• قدرة اختراق ضعيفة
• تخطيط معقد
• تكلفة عالية

استكشف الكتاب الأبيض: مقدمة إلى المبادئ الأساسية لتكنولوجيا تحديد المواقع

ورقة بيضاء من Lansitec مقدمة للمبادئ الأساسية لتكنولوجيا تحديد المواقع - Lansitec

يمكنك إلغاء الاشتراك في هذه الرسائل في أي وقت. لمزيد من المعلومات حول كيفية إلغاء الاشتراك، وممارسات الخصوصية لدينا، وكيفية التزامنا