آشنایی با سامانه‌‌های موقعیت‌یابی بی‌درنگ (RTLS) - بخش اول

در انتهای دهه‌ی دوم قرن بیست و یکم میلادی، تکنولوژی در حال اثرگذاری در بخش‌های زیادی از زندگی ما هست، به طوری که احتمالا «اینترنت اشیاء»، «پردازش ابری»، «هوش مصنوعی» و این قبیل عبارات مفاهیم آشنایی را در ذهن شما تداعی کنند. سامانه‌های موقعیت‌یابی بی‌درنگ (سامانه‌ی مکان‌یابی بلادرنگ، Real-Time Locating System - به اختصار RTLS) به عنوان یکی از سرویس‌های پرکاربرد در حوزه‌ی اینترنت اشیاء، در چند سال اخیر توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند به طوری که از این سامانه‌ها به عنوان یکی از عوامل تاثیرگذار در انقلاب صنعتی چهارم یاد می‌شود. با توجه به این موضوع، در این سری مقالات سامانه‌های مذکور را از جنبه‌های مختلف مورد بررسی قرار خواهم داد.

یک سامانه‌ی موقعیت‌یابی بی‌درنگ امکان پیداکردن، ردیابی، مدیریت، تحلیل و نیز استفاده از اطلاعات مرتبط با موقعیت مکانی دارایی‌ها و افراد را فراهم می‌کند. فرض کنید امکان ردیابی دارایی‌ها و یا افراد در سطوح مختلف محلی، ملی و یا بین‌المللی وجود داشت؛ در این صورت خرده‌فروشان، ارتش‌ها، گروه‌های کمک‌های اولیه، خدمات بهداشتی و درمانی، آموزش و پرورش و تقریبا همه‌ی مشاغل (حتی خانه‌ها) همه می‌توانستند از مزایای سامانه‌ی موقعیت‌یابی بی‌درنگ سود ببرند.

نحوه‌ی کار سامانه‌ی موقعیت‌یابی بی‌درنگ

در سامانه‌ی موقعیت‌یابی بی‌درنگ، موقعیت‌یابی و ردیابی افراد و دارایی‌ها با تخصیص دادن یک برچسب (یک دستگاه با ارتباط بی‌سیم کوچک) به آن‌ها امکان‌پذیر می‌شود. در این تعریف «دارایی» می‌تواند شامل لپتاپ، پروژکتور، تجهیزات و نیز ماشین‌آلات باشد. به عنوان مثال شما می‌توانید یک برچسب را به تجهیزات اداری خود (یک دارایی‌) وصل کنید تا بتوانید آن را درون ساختمان اداری خود موقعیت‌یابی کنید و یا می‌توانید یک نشان شناسایی (یک برچسب) به همراه داشته باشید و شخص دیگری بتواند شما را در محیط ساختمان موقعیت‌یابی کند.

بخش‌های مختلف یک سامانه‌ی موقعیت‌یابی بی‌درنگ عبارت‌اند از:

• برچسب‌ها: یک دستگاه قابل حمل که با فناوری موقعیت‌یابی مربوطه سازگاری دارد، این دستگاه باید به قدری کوچک باشد که بتوان آن را به دارایی‌های مختلف وصل کرد یا توسط افراد حمل شود.
• حسگر‌های موقعیت: این دستگاه‌ها معمولا جایگاه ثابتی داشته و موقعیت برچسب‌هایی که به افراد و دارایی‌ها تخصیص داده شده را مشخص می‌کنند. به عنوان مثال، در سامانه‌ی موقعیت‌یاب جهانی (GPS)، ماهواره‌های موجود در مدار کره‌ی زمین به عنوان حسگرهای موقعیت عمل می‌کنند و موقعیت برچسب‌ها (به عنوان مثال گیرنده‌های GPS تلفن‌های همراه) با استفاده از سیگنال دریافتی از این ماهواره‌ها به دست می‌آید.
• موتور موقعیت‌یابی: نرم‌افزاری که وظیفه‌ی برقراری و مدیریت ارتباط بین برچسب و حسگر جهت تشخیص موقعیت را بر عهده دارد. موتور موقعیت‌یابی این اطلاعات را به میان‌افزار و برنامه‌ی کاربردی گزارش می‌دهد.
• میان‌افزار: نرم‌افزاری که در کنار اجزای سامانه‌ی موقعیت‌یابی بی‌درنگ (برچسب‌ها، حسگرهای موقعیت، موتور موقعیت‌یابی) و نرم‌افزار کاربردی تجاری (که وظیفه‌ی استخراج دانش و ارزش‌آوری از فناوری موقعیت‌یابی را برعهده دارد) قرار می‌گیرد. اطلاعات موقعیتی به دست آمده از سامانه‌های موقعیت‌یابی بی‌درنگ محدود به نرم‌افزار کاربردی مخصوص همان سامانه نبوده و می‌توانند در بهبود کارایی تمامی نرم‌افزارهای کاربردی مورد استفاده توسط کسب و کارها موثر باشند.
• نرم‌افزار کاربردی: نرم‌افزار کاربردی با ایجاد تعامل با میان‌افزار، خدمات مورد نیاز کاربر را ارائه می‌دهد. به عنوان مثال می‌توان به یک نرم‌افزار اشاره کرد که همواره در حال بررسی موقعیت کودکان در یک شهربازی بوده و از طریق یک وب‌سایت، امکان مشاهده‌ی موقعیت کودکان را برای والدین فراهم می‌کند.

مدل‌های اعلام موقعیت

سامانه‌های موقعیت‌یابی بی‌درنگ، موقعیت فیزیکی محاسبه‌شده برای افراد یا دارایی‌ها را در مدل‌های مختلفی شامل موقعیت دقیق، موقعیت نسبی و موقعیت نمادین است.

• موقعیت دقیق به معنای موقعیت جغرافیایی دقیق هر نقطه از نظر طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا است. به عنوان مثال برج آزادی در طول جغرافیایی 51.3380272 و عرض جغرافیایی 35.6997311 قرار دارد.
• موقعیت نسبی به معنای فاصله‌ی سه‌بعدی نسبت به یک نقطه‌ی مشخص در هر محیط است. به عنوان مثال، مامور حراست در فاصله‌ی ده متری جنوب درب ورودی ایستاده است.
• موقعیت نمادین به حضور در یک محدوده‌ی خاص (به عنوان مثال، پزشک در اتاق عمل حضور دارد) و یا مجاورت با یک شخص یا یک چیز (کودک در مجاورت مادرش حضور دارد) اشاره می‌کند.

روش‌های ارائه‌ی گزارش

با توجه به تفاوت نیازها در حوزه‌های مختلف کاربری سامانه‌های موقعیت‌یابی بی‌درنگ، گزارش حاصل از موقعیت‌های محاسبه شده به روش‌های مختلفی ارائه می‌شوند؛ از نمونه‌های مرسوم این روش‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• موقعیت‌یابی مبتنی بر حضور: در این مدل، موقعیت برچسب بر حسب حضور یا عدم حضور در یک محدوده‌ی خاص باز گردانده می‌شود. به عنوان مثال در صورتی که یکی از کارکنان یک برچسب موقعیت‌یابی به همراه داشته باشد، طریق سامانه می‌توان حضور یا عدم حضور او در ساحتمان اداری را بررسی کرد.
• موقعیت‌یابی در سطح اتاق‌ها: در این مدل، موقعیت برچسب بر حسب حضور یا عدم حضور در یک اتاق خاص باز گردانده می‌شود. به عنوان مثال در صورتی که کلید هشدار آتش‌سوزی توسط یکی از کارکنان فشرده شود، موتور موقعیت‌یابی موقعیت دقیق اتاقی که کارمند مربوطه در ان حضور داشته را به نیروهای امدادی گزاش می‌دهد.
• موقعیت‌یابی در سطح درون اتاق‌ها: در این مدل، موقعیت برچسب بر حسب حضور در یک نقطه‌ی خاص از اتاق بازگردانده می‌شود. به عنوان مثال، در اتاق‌های بیمارستانی که دارای چندین بیمار است، مانند اتاق‌های دو تخته، اگر یک پرستار برچسب موقعیت‌یابی به همراه داشته باشد، موتور موقعیت‌یابی می‌تواند گزارش کند که پرستار چه مدت در کنار هر یک از بیماران بوده است.
• موقعیت‌یابی در سطح نقاط ورودی: در این مدل، موقعیت برچسب بر حسب عبور در یک ورودی یا خروجی (به عنوان مثال درب‌ها) بازگردانده می‌شود. در این مدل فرض می‌شود که افراد و دارایی‌ها از طریق این ورودی‌ها بین محدوده‌های مختلف تردد می‌کنند و با بررسی زمان حضور افراد در این نقاط می‌توان جهت حرکت آن‌ها را نیز تشخیص داد؛ به این ترتیب می‌توان دریافت که برچسب در یک محدوده‌ی مشخص حضور دارد یا خیر و یا اینکه در حال ورود یا خروج به یک محدوده‌ی از پیش تعیین‌شده است. به عنوان مثال، اگر تمام مراجعه‌کنندگان به یک مجموعه‌ی خاص برچسبی به همراه داشته باشند، می‌توانید تعیین کنید که هر مراجعه‌کننده در حال حاضر در کدام طبقه یا ساختمان حضور دارد.
• موقعیت‌یابی از طریق ایجاد ارتباط: در این مدل، موقعیت برچسب بر حسب مجاورت با یک برچسب دیگر بازگردانده می‌شود. به عنوان مثال اگر هر بیمار یک برچسب به همراه داشته باشد و به هر ویلچر یک برچسب اختصاص دهیم، موقعیت ویلچر بر حسب مجاورت با یک بیمار بازگردانده می‌شود؛ در این صورت امور مالی می‌تواند از این اطلاعات (که مشخص می‌کند هربیمار برای چه مدت از ویلچر استفاده کرده) برای محاسبه‌ی صورت‌حساب بیماران استفاده کند. این مدل اعلام موقعیت می‌تواند برای خدمات امنیتی، مالی و سایر سرویس‌های مبتنی بر موقعیت مفید باشد.
• موقعیت‌یابی دقیق: در این مدل، موقعیت برچسب دقیقاً مشخص می‌شود. موقعیت مربوطه به صورت مطلق یا نسبی (همان‌طور که پیش‌تر توضیح داده شد) گزارش داده می‌شود. موقعیت‌یابی دقیق را می‌توان شکل اصلی یک سامانه‌ی موقعیت‌یابی بی‌درنگ دانست که بر اساس میزان دقت در موقعیت‌یابی، اطلاعات به دست آمده را می‌توان با سایر مدل‌های اعلام موقعیت (در سطح اتاق، سطح درون اتاق و...) مقایسه کرد.

سکوی هوشمند ترکولا، ارائه‌دهنده‌ی خدمات موقعیت‌یابی و ردیابی در محیط‌های داخلی و فضاهای محلی، با بررسی نیازمندی‌های کسب و کارها، امکان مشاهده‌ی موقعیت لحظه‌ای دارایی‌ها با هر یک از مدل‌ها و روش‌های ذکرشده را فراهم می‌کند؛ رویکرد اصلی ترکولا سازگاری و هماهنگی خدمات با نیازمندی‌های کسب و کارها است به نحوی که با کمترین پیچیدگی و صرف کمترین هزینه، بیش‌ترین بازدهی برای کاربران حاصل شود.

در بخش‌های بعد، سامانه‌های موقعیت‌یابی بی‌درنگ را از جنبه‌های دیگری بررسی کرده و تکنولوژی‌ها و کاربردهای مختلف این سامانه‌ها را مقایسه می‌کنم.