Das Prinzip der Positionsbestimmung mittels elektromagnetischer Wellen wird in Methoden wie Signalstärke, Einfallswinkel/Abgangswinkel und Flugzeit unterteilt. Dadurch erhöht sich die Positionsgenauigkeit.

Signalstärke elektromagnetischer Wellen

Typische Technologien, die die Signalstärke zur Entfernungsmessung und Positionsbestimmung nutzen, sind BLE und WLAN-Positionierung. Beispielsweise sendet der Bluetooth-Tag Informationen, die vom Bluetooth-Gateway empfangen werden. Anschließend sendet das Gateway die Daten an den Server zurück, der die Position des Beacons oder Trackers berechnet. Mögliche Methoden sind Punktortung (Anwesenheitserkennung) oder Triangulation. Alternativ kann ein Signal über einen Bluetooth-Tag gesendet werden, das von einem Tracker empfangen und weitergeleitet wird.

Unser Unternehmen B-Mobile Und B-Fest Systeme übernehmen dieses Schema. Das Bluetooth-Gateway kann LoRa Bluetooth-Gateway, NB-IoT Bluetooth-Gateway.

Technologie	Genauigkeit	Distanz	Energieaufnahme
BLE	1~3 m	< 150 m	5 mA
W-lan	10~15 m	< 100 m	100~200 mA

AoA- und AoD-Positionstechnologie

Je nach Uplink- und Downlink-Modus des zu ortenden Endgeräts kann die hochpräzise Bluetooth-Positionierung in zwei technische Prinzipien unterteilt werden: den Anflugwinkel (AoA) und den Abflugwinkel (AoD). Das technische Prinzip besteht darin, dass beim Anflugwinkel eine einzelne Antenne zur Übertragung eines Peilsignals verwendet wird und das Empfangsgerät über ein integriertes Antennenarray verfügt. Beim Durchlauf des Signals entsteht aufgrund der unterschiedlichen Entfernungen im Array eine Phasendifferenz. Anschließend wird die relative Signalrichtung berechnet.

AoD ist das Gegenteil von AoD. Das Gerät mit einem Antennenarray wird an einer festen Position installiert. Es überträgt ein Signal an ein Einzelantennenterminal. Anschließend kann das Einzelantennenterminal die Signalrichtung erkennen und den Standort berechnen.

AoA- und AoD-Vorteile

• Niedrige Terminalkosten
• Für eine Genauigkeit im Submeterbereich ist nur ein Gateway erforderlich

Nachteile von AoA und AoD

• Eingeschränkte Reichweite •
• Das Gateway muss präzise an einem Ort befestigt werden, der keinen Vibrationen ausgesetzt ist. •
• Gateway muss mit Strom versorgt und mit dem Netzwerk verbunden sein

ToF (Time-of-Flight)-Positionierungstechnologie

Die ToF-Positionierung erfolgt durch separate Messung der Signallaufzeit zwischen dem mobilen Endgerät und drei oder mehr Basisstationen und basiert auf der Triangulationspositionierung. Beträgt die geradlinige Entfernung vom mobilen Endgerät zur Basisstation R (Radius), muss sich die Position des mobilen Endgeräts nach geometrischen Prinzipien auf einem Kreis befinden, dessen Mittelpunkt die Basisstation i und dessen Radius R ist. Ebenso ergibt der gemeinsame Schnittpunkt mehrerer Kreise die Position des mobilen Endgeräts.

Die typische TOF-Ortung erfolgt per Satellit. Darüber hinaus können Mobilfunkanbieter Telefone auch auf diese Weise oder durch Messung der Signalstärke orten, bekannt als LBS (Location Based Service). LoRaWAN unterstützt auch die Time-of-Flight-Ortung, hierfür müssen jedoch drei oder mehr LoRa-Gateways installiert werden. Die Ortungsgenauigkeit liegt je nach Gateway-Entfernung und Anzahl der umliegenden Gebäude zwischen einigen zehn und mehreren hundert Metern.

UWB-Positionierungstechnologie

Die Ultra-Wide-Band (UWB)-Technologie ist eine kabellos Kommunikationstechnologie, die Frequenzbänder über 1 GHz nutzt. Anstelle einer Sinuswelle nutzt UWB zur Datenübertragung einen schmalen Impuls einer nicht-sinusförmigen Welle im Nanosekundenbereich. Daher deckt es ein breites Frequenzspektrum ab.

Die UWB-Technologie bietet die Vorteile einer geringen Systemkomplexität, einer geringen spektralen Leistungsdichte des übertragenen Signals und ist unempfindlich gegenüber Kanalschwund. Sie ist zudem kaum abhörbar und bietet eine hohe Positionsgenauigkeit, wodurch sie sich besonders für den drahtlosen Hochgeschwindigkeitszugang in dicht besiedelten Bereichen wie Innenräumen eignet. Da sie ein breites Spektrum abdeckt, kann sie durch drahtlose Kommunikation Daten mit einer Geschwindigkeit von Hunderten von Megabit pro Sekunde oder mehr übertragen. UWB kann Signale über eine ultrabreite Bandbreite übertragen. Laut der Federal Communications Commission (FCC) belegt UWB mehr als 500 MHz Bandbreite im Frequenzband von 3,1 bis 10,6 GHz.

Vorteile der UWB-Positionierung

• Starke Durchdringungsfähigkeit
• Geringer Stromverbrauch
• Guter Anti-Multipath-Effekt
• Sehr sicheres und einfaches System
• Hohe Genauigkeit

Nachteile der UWB-Positionierung

• Hohe Bereitstellungskosten
• Eingeschränkte Reichweite

Anwendbarkeit der UWB-Positionierung

• Verfolgen Sie stillstehende oder sich bewegende Objekte in Innenräumen
• Personenverfolgung und Navigation

Einseitige Zweiwege-Entfernungsmessung

Das Grundprinzip der einseitigen Zweiwege-Entfernung wird in

Abbildung: Prinzip der SS-TWR-Entfernungsmessung: Gerät A sendet einen Impuls an Gerät B und nach einer Zeitspanne t empfängt Gerät A den von Gerät B zurückgesendeten Impuls. Wenn die Flugzeit tp beträgt, lässt sich grob berechnen:

2t p =troundA – treplyB

Die beiden Zeitdifferenzen werden basierend auf dem lokalen Chronometer berechnet. Der lokale Zeitfehler kann ausgeglichen werden, es wird jedoch einen leichten Zeitversatz zwischen verschiedenen Geräten geben.

Mit der Erhöhung von TreplyB und Taktversatz erhöht sich gleichzeitig der Flugzeitfehler.

Doppelseitige Zweiwege-Entfernungsmessung

Beidseitiges Two-Way-Ranging ist eine erweiterte Entfernungsmessmethode, die Zeitstempel für zwei Hin- und Rückflüge aufzeichnet, um die Flugzeit zu berechnen. Obwohl es die Reaktionszeit erhöht, reduziert es Messfehler. Wenn Sie an dieser Lösung interessiert sind, kontaktieren Sie uns bitte und wir geben Ihnen eine detaillierte Einführung.

Die UWB-Positionierungsgenauigkeit beträgt bis zu 30 cm oder sogar mehr. Der Stromverbrauch ist relativ gering. UWB wird häufig in unbemannten Fahrzeugen im Bergbau, bei der Positionierung wertvoller Fracht und in anderen Bereichen eingesetzt. Derzeit benötigt der Anker des gängigen UWB-Positionierungsschemas einen Taktkanal und eine Stromversorgung, was zu einem hohen Konstruktionsaufwand führt.

Wir verfügen über ein hochpräzises Positionierungssystem und ein Antikollisionssystem auf Basis von LoRa- und UWB-Technologien. Das System bietet die Vorteile hoher Präzision, geringen Stromverbrauch und keinen Verkabelungsaufwand.

RFID (Radiofrequenz-Identifikationstechnologie zur Positionierung in Innenräumen)

Das RFID-Ortungssystem wird auf Parkplätzen, in Skigebieten, auf Golfplätzen, an Kais und an anderen Orten eingesetzt. Benutzer können das System in einem bestimmten Bereich zur Ortung einsetzen. Nachdem RFID-Tag-Lesegeräte an bestimmten Stellen, beispielsweise an wichtigen Ein- und Ausgängen, platziert wurden, kann das System den Standort von Objekten mit RFID-Geräten in Echtzeit erfassen.

Die RFID-Indoor-Positionierungstechnologie funktioniert über kurze Distanzen, kann aber innerhalb von Millisekunden Positionsdaten mit einer Genauigkeit von einem Meter erfassen. Dank des elektromagnetischen Feldes ohne Sichtverbindung ist die Übertragungsreichweite zudem groß. Die Tags sind relativ klein und kostengünstig.

RFID-Indoor-Positionierung wird häufig in Lagerhallen, Fabriken und Einkaufszentren eingesetzt, um die Position des Warenumlaufs zu ermitteln. Derzeit gibt es eine Vielzahl ausgereifter kommerzieller Positionierungslösungen auf Basis der RFID-Technologie. Sie wird auch häufig in der Notfallrettung, im Asset Management, bei der Personenverfolgung und in anderen Bereichen eingesetzt.

Der RFID-Tag ist ein passives Kommunikationsmittel. Seine Entstörungsfähigkeit ist gering.

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