Ortung vs. Entfernungsmessung: Wie sie sich unterscheiden und warum das wichtig ist

Die wachsende Nachfrage nach Transparenz im Betrieb führt zum Einsatz von Echtzeit-Ortungssystemen (Real Time Location Systems, RTLS), um Geschäftsziele zu erreichen. Die Ortungstechnologie hat eine Vielzahl von Anwendungsfällen in verschiedenen Branchen, insbesondere in der Fertigung, im Gesundheitswesen und im Transportwesen. RTLS verwendet Radiofrequenztechnologie (RF), um den Standort von Objekten in einem bestimmten Raum zu bestimmen. Unternehmen bringen Tags an den Objekten an, die sie lokalisieren möchten, und diese Tags übermitteln Standortinformationen an denselben Ort. Die gesammelten Daten werden mit einer Software verbunden und können dann für wichtige Entscheidungen in Ihrer Einrichtung verwendet werden.

Welchen Ansatz Sie bei der Einführung von RTLS wählen, hängt vom Gesamtziel ab - manche brauchen RTLS, um die Sicherheit in ihren Einrichtungen zu gewährleisten, andere wollen durch die erhöhte Transparenz ihre Abläufe effizienter gestalten. Ortung (Location Tracking) und Entfernungsmessung (Ranging) sind die beiden Hauptansätze - aber welcher Ansatz ist für Sie der richtige?

Was ist Ortung?

Der erste Ansatz ist die Lokalisierung, auch bekannt als echtzeitnahe Ortung, die darin besteht, die absolute Position von mit Tags versehenen Objekten zu bestimmen. Ein Ortungsansatz für RTLS wird durch drei Hauptkomponenten angetrieben: Tags, Anker und eine Ortungs-Engine. Die Tags werden an den zu verfolgenden Objekten (Vermögenswerten oder Personen) angebracht, und ihre Standortinformationen werden von den Ankern mittels RF-Technologie erfasst.

Wie Ortung funktioniert

Der effizienteste und genaueste Mechanismus für die Funktionsweise dieses Systems heißt Zeitdifferenz der Ankunft (Time Difference of Arrival, TDoA). Ultrabreitband (UWB) und Chirp Spread Spectrum (CSS), beides RF-Technologien, können TDoA nutzen, um Standortinformationen zu erzeugen. Die Tags senden in regelmäßigen Abständen Signale aus, die als Blinksignale bezeichnet werden. Da das gesendete Signal ausgestrahlt wird, empfängt selbst in einem Gebiet mit mehreren Ankern und einem Tag jeder Anker in Reichweite die Blinksignale von diesem Tag. Da danach keine weitere Kommunikation mit dem Tag erforderlich ist, eignet sich dieser Ansatz sehr gut für den Einsatz in großem Umfang und für die Massenortung von Objekten.

Sobald das Signal von den Ankern in diesem bestimmten Raum empfangen wird, wird es von den Ankern mit einem Zeitstempel versehen und von der Ortungs-Engine ausgewertet. Die Ortungs-Engine berechnet die x-, y- und z-Koordinaten des Tags, indem sie die Zeitunterschiede der Ankunft der Blinksignale des Tags zwischen jedem Ankerpaar, das dasselbe Blinksignal empfängt, analysiert. Diese Schätzungen geben Aufschluss über die Entfernung zwischen dem Tag und dem Anker sowie über die Multilateration. Diese Daten werden dann an das zentrale Indoor-Positionierungssystem (IPS) oder RTLS gesendet.

Anwendungsbereiche für Ortung

Die Koordinaten können auf einer Einrichtungskarte visuell dargestellt werden, sodass die Betreiber kontrollieren können, was in ihrem Bereich passiert. Es gibt zahllose Vorteile, den Standort von Objekten nahezu in Echtzeit zu kennen, von der Überwachung der Ein- und Ausgänge bis hin zur Rationalisierung des Betriebs. Bei jeder Interaktion mit den Tags muss der Server zurück zu den Tags kommunizieren, um den Benutzer zu warnen oder zu informieren. Typische Anwendungsbereiche für die Ortung sind daher Prozessoptimierung, Musterung, Evakuierung, Tiergesundheit oder jede industrielle Anwendung (z. B. Lagerhaltung oder Produktion), die von RTLS profitieren.

Was die RF-Technologie betrifft, so bietet Chirp eine große und zuverlässige Reichweite für den Innen- und Außenbereich, während UWB in Innenbereichen eine zentimetergenaue Ergänzung darstellt. Die Möglichkeit, Objekte zu verfolgen, erhöht nachweislich den ROI und verbessert die Produktionsqualität und -geschwindigkeit durch die Identifizierung von Engpässen. RTLS-Daten lassen sich außerdem problemlos in bestehende IoT-Plattformen (Internet of Things) wie Manufacturing Execution Systems (MES) oder Enterprise Resource Planning (ERP) integrieren.

Was ist Entfernungsmessung?

Ein weiterer Ansatz ist die Entfernungsmessung in zwei Richtungen, die eine relative Abstandsüberwachung nahezu in Echtzeit ermöglicht. Einfach ausgedrückt, bestimmt die Entfernungsmessung den Abstand zwischen zwei markierten Objekten. Da die Entfernungsmessung zwischen den Tags erfolgt, ist keine Infrastruktur (wie z. B. Verankerungen) erforderlich.

Wie funktioniert Entfernungsmessung?

Der zentrale Mechanismus der Entfernungsmessung heißt Laufzeitverfahren (Time-of-Flight, ToF) und setzt voraus, dass die Tags über eine genaue interne Uhr verfügen. Die Tags senden sich gegenseitig Signale durch Blinken, und der Tag zeichnet dann die Zeit auf, zu der das Signal ankommt.

Die Flugzeit wird dann aus der Ankunftszeit (ToA) und der Abflugszeit (ToD) abgeleitet. Diese Reisezeit kann zur Berechnung der Entfernung auf Grundlage der Lichtgeschwindigkeit verwendet werden. Die Standortinformationen sind dann beiden beteiligten Transpondern bekannt, und die Mitteilung an den Benutzer des Transponders kann über Display, LED, Vibration oder Ton erfolgen. Wenn beispielsweise ein mit einem Tag versehener Lkw über einen Warnton benachrichtigt wird, dass er sich in Reichweite einer mit einem Tag versehenen Person befindet, kann der Fahrzeugführer seine Geschwindigkeit verringern, bevor es zu einer Kollision kommt.

Anwendungsbereiche für Entfernungsmessungen

Da Tags an Objekten, Personen oder Fahrzeugen angebracht werden können, bietet die Zwei-Wege-Entfernungsmessung viele Vorteile. Einer der wichtigsten Anwendungsfälle ist, wie oben erwähnt, die Kollisionsvermeidung, da die Tags Warnungen senden können, wenn sie sich zu nahe kommen. Die geringen Kosten und die einfache Erstellung einer Lösung, die Kollisionen verhindert, machen die Entfernungsmessung zu einer sehr überzeugenden Lösung. Da das Ergebnis der Entfernungsmessung (Reichweite) nicht an einen Server gesendet werden muss, erreicht das potenzielle Feedback den Benutzer nahezu in Echtzeit.

Dies ermöglicht selbst die spezifischsten Sicherheitsanwendungen, wie z. B. den Schutz von Arbeitern in Recyclinganlagen und die Kollisionsvermeidung bei Fahrzeug-zu-Fahrzeug- und Fahrzeug-zu-Person-Szenarien. Es kann sogar Unfälle mit Gabelstaplern, Bandverlegesystemen, Schreddern, Ballenpressen und Laborwalzwerken verhindern. Je nach erforderlicher Zuverlässigkeit, Reichweite und Genauigkeit empfiehlt sich der Einsatz von Chirp-, UWB- oder beiden RF-Technologien. Entfernungsmessungen sind auch nützlich, um Sicherheitszonen zu schaffen oder den Zugang zu bestimmten Bereichen durch Geofencing zu kontrollieren. Diese Sicherheitsfunktionen sind der Grund dafür, dass die Entfernungsmessung häufig von Unternehmen eingesetzt wird, um gesetzliche Vorschriften einzuhalten.

Hauptunterschiede zwischen Ortung & Entfernungsmessung

Es gibt viele Unterschiede zwischen Ortung und Entfernungsmessung, vom Kernmechanismus bis zur erforderlichen Infrastruktur. Der Hauptunterschied besteht in der Methode zur Ortung von Objekten.

Für die Ortung gibt es ein ganzes System von Tags, die mit Ankern und Ortungs-Engines kommunizieren. Die Entfernungsmessung besteht jedoch aus einer Zwei-Wege-Kommunikation zwischen zwei Geräten. Dies wird auch durch die verwendeten Kernmechanismen verdeutlicht: Die Ortung verwendet TDoA, die Entfernungsmessung ToF. Für beide Verfahren werden unterschiedliche Komponenten benötigt: Während für die Ortung Tags erforderlich sind, die Informationen an die Infrastruktur wie z. B. Anker übermitteln, ist für die Entfernungsmessung keine Infrastruktur erforderlich.

Da die Entfernungsmessung eine ständige Live-Überwachung der Entfernung zwischen zwei Geräten erfordert, verbraucht sie mehr Sendezeit und Energie als die Ortung und TDoA. Da für die Entfernungsmessung mehr Kommunikation erforderlich ist, ist die Skalierbarkeit im Vergleich zur Ortung, bei der die Anzahl der Tags unbegrenzt ist, begrenzt. Da die Entfernungsmessung jedoch eine geringere Infrastruktur benötigt und auf Peer-to-Peer-Basis arbeitet, hat sie eine viel schnellere Reaktionszeit, weshalb sie für die Sicherheit nützlich ist.

Ein weiterer wesentlicher Unterschied besteht darin, dass man bei der Ortung eine genaue Position des Tags erhält, während man bei der Entfernungsmessung keine Position, sondern einen Bereich erhält. Anhand dieser Entfernungsmessung kann das Personal Entscheidungen treffen, wie z. B. das Verlangsamen oder Abbremsen eines Fahrzeugs oder das Abbiegen, wenn es sich einer verbotenen Zone nähert. Entfernungsmessungen können auch im Transportwesen, in Lagerhallen und Produktionsstätten eingesetzt werden, um Kollisionen zu vermeiden und Vorschriften einzuhalten. Dazu gehört auch die Kontrolle des Zugangs zu gefährlichen oder hochsicheren Bereichen, um die Sicherheit zu erhöhen. Mit der Ortung können Sie unter anderem die Position wichtiger Geräte in einem Krankenhaus lokalisieren, Diebstähle in Ihrem Lager verhindern und sogar eine optimalere Route für die Fahrzeuge in Ihrer Einrichtung finden.

Überblick - Hauptunterschiede Zwischen Ortung und Entfernungsmessung

RTLS und Inpixon

Viele Unternehmen nutzen Entfernungsmessungen zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften, möchten aber ihr System um die Ortung erweitern, um ihre Geschäftsziele zu erreichen. Inpixon bietet die einzigartige Möglichkeit, mit der gleichen Technologie gleichzeitig Ortungs- und Entfernungsmessungen durchzuführen. So können unsere Kunden mit der Entfernungsmessung beginnen und später ihre Lösungen um Verankerungen erweitern, die eine Verfolgung ermöglichen.

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