Wie man RF-Störungen und Signalausbreitungs-probleme in einem RTLS löst

Funkfrequenzen (RF) spielen eine zentrale Rolle bei der Ortung, da sie in der Lage sind, Standort, Geschwindigkeit und Entfernung eines Objekts genau zu bestimmen. Verschiedene Funkfrequenzen wie Ultrabreitband (UWB), Bluetooth Low Energy (BLE) und Chirp werden oft als das GPS der Innenräume bezeichnet und liefern wertvolle Daten über die Bewegung von Personen, Objekten und Fahrzeugen, die zur Information und Optimierung verschiedener Geschäftsabläufe in unterschiedlichen Branchen beitragen. Im Gegensatz zur kabelgebundenen Kommunikation sind drahtlose Funksysteme flexibel und bieten vor allem die Blue-Dot-Ortungserfahrung mit Zuverlässigkeit und Sichtbarkeit unter verschiedenen physikalischen Bedingungen und Geräten.

Das bedeutet jedoch nicht, dass RF nicht gestört werden kann - tatsächlich gibt es mehrere Möglichkeiten, RF-Signale zu stören. Wir gehen auf die drei häufigsten Möglichkeiten ein, wie Ihre RF-Signale gestört werden, und - was noch wichtiger ist - wie Sie diese Probleme lösen können.

Wie kommt es überhaupt zu RF-Störungen?

Da RF-Signale unsichtbar sind, kann es schwierig sein, jede Art von Störung ohne eine starke Analogie zu erklären. Glücklicherweise gibt es eine Analogie, die leicht zu erklären und für uns zugänglich ist - Schall. Schallwellen funktionieren ähnlich wie Radiowellen - sie schwingen bei höheren und niedrigeren Frequenzen und erzeugen unterschiedliche Ergebnisse. Um besser erklären zu können, wie die einzelnen Arten von Signalausbreitungsproblemen entstehen und wie sie behoben werden können, wollen wir den Schall als Metapher verwenden.

Was sind die Drei Haupttypen von Signalausbreitungsproblemen?

Es gibt drei Hauptarten von Problemen bei der Ausbreitung von RF-Signalen: Datenkollisionen, Dämpfung und Mehrwegeausbreitung. Jedes dieser Probleme führt zu einer Unterbrechung der RF-Signale, was bedeutet, dass die sendenden und empfangenden Sensoren nicht in der Lage sind, miteinander zu kommunizieren und den Standort der zu verfolgenden Objekte wie geplant zu erkennen.

Was sind Datenkollisionen?

Datenkollisionen treten auf, wenn zwei oder mehr Sensoren Signale zur gleichen Zeit und mit der gleichen Frequenz an einen Empfänger senden. Da der Empfänger Signale von beiden empfängt, ist er nicht in der Lage, die von einem der beiden ausgesandten Signale richtig zu interpretieren und zu verstehen. Dies ist vergleichbar mit zwei Personen, die gleichzeitig mit einer Person sprechen, die zwischen ihnen steht. Da sie gleichzeitig versuchen, in der gleichen Sprache (Frequenz) zu kommunizieren, übersprechen sie sich gegenseitig.

Ebenso können Geräte, die nicht richtig konfiguriert oder eingerichtet sind, einander übersprechen, wenn sie Signale an einen Empfänger senden. Man stelle sich vor, zwei markierte Objekte versuchen, denselben Empfänger zu erreichen - da sie beide Signale mit derselben Frequenz aussenden, kann der Empfänger ihre Signale nicht richtig empfangen und verarbeiten.

Die Lösung? Stellen Sie sicher, dass Ihre Geräte "zuhören", bevor sie "sprechen", sodass sie erst dann beginnen, Signale an einen Empfänger zu senden, wenn noch keine andere Anlage sendet. Dies ist in den meisten Fällen die beste Lösung, um zu verhindern, dass sich die Sensoren gegenseitig "übersprechen". In Computernetzwerken wird dies als Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) bezeichnet.

Was ist die sog. "Dämpfung"?

Dämpfung ist der Energieverlust eines Signals, der dadurch entsteht, dass es ein Medium durchqueren muss. Es ist, als würde man durch ein Kissen oder eine dicke Wand sprechen - man weiß, dass etwas gesagt wird, aber bestimmte Materialien blockieren den Weg und machen es unmöglich zu hören, was die Person einem sagen möchte. Kabel, Luft und Wasser zwischen einem HF-Signal und dem Empfänger gelten alle als potenzielle Dämpfungsbarrieren.

So können beispielsweise markierte Objekte in einem Lagerhaus näher an der Decke gestapelt sein, während die Empfänger auf Bodenhöhe platziert sind, wodurch die Luft, Objekte und Kabel zwischen ihnen unmittelbare Barrieren für die von den Objekten ausgesendeten RF-Signale darstellen. Wenn sich eine Anlage zu weit von den Empfängern des Bereichs entfernt, kann ihr Signal aufgrund neuer Barrieren zwischen ihr und dem Empfänger, den sie zu erreichen versucht, zu schwach werden, um erkannt zu werden, was zu einem Signalverlust führt.

Auch wenn dies nach einem beängstigenden Problem klingt, ist die Lösung dieses Problems einfach eine Frage der richtigen Planung und des Bewusstseins, wie die Anlagen und Empfänger in einer bestimmten Einrichtung zu montieren und zu platzieren sind. Bei einer intelligenten Installation in Innenbereichen können die Tags ihre Empfänger trotz möglicher Dämpfungsbarrieren problemlos erreichen. Und noch ein weiterer Aspekt ist zu beachten: Jedes RF-Signal hat seine eigenen Fähigkeiten, wenn es darum geht, welche Materialien es problemlos durchdringen kann. Wenn Sie den richtigen RF-Signaltyp auf der Grundlage der in Ihrer Einrichtung vorhandenen Barrieren auswählen, können Sie die Wahrscheinlichkeit von Signalverlusten aufgrund von Dämpfungen erheblich verringern.

Was ist die sog. "Mehrwegeausbreitung"?

Mehrwegeausbreitung ist eine Art von Interferenz, die auftritt, wenn das von einem Sender ausgestrahlte Originalsignal über zwei oder mehr Pfade zur Empfangsantenne geleitet wird. Um auf unsere Analogie des Schalls zurückzukommen: Es funktioniert genau wie ein Echo. Wenn Sie klatschen, wird der Schall durch mehrere reflektierende Oberflächen (Wand, Boden, flache Gegenstände) zu Ihnen zurückkommen, was zu einem Echo führt. Die Mehrwegeausbreitung ist die RF-Version eines Echos, nur dass es sich hier nicht um Schall, sondern um ein RF-Signal handelt, das von derselben Antenne mehrfach reflektiert und empfangen wird.

Die Mehrwegeausbreitung verhindert zwar nicht unbedingt, dass das RF-Signal einer Anlage einen Empfänger in einer Einrichtung erreicht, aber sie kann zu Ungenauigkeiten bei der Lokalisierung der Anlage führen, da der Empfänger ein reflektiertes Signal anstelle eines direkten Signals erhält. Aus diesem Grund ist es sehr wichtig, bei der Implementierung Ihrer RF-Lösung das Potenzial der Mehrwegeausbreitung zu berücksichtigen.

Je nach Szenario kann die Ausbreitung von Mehrwegeffekten sogar hilfreich und nicht hinderlich für Ihre RF-Einrichtung sein. Wenn jedoch die Mehrwegeausbreitung Ihre Empfänger daran hindert, die erforderliche Genauigkeit zu erzielen, ist es wichtig, die Empfängerantennen in direkter Sichtlinie (LOS) zu den markierten Objekten zu platzieren und sicherzustellen, dass alles, was das RF-Signal reflektieren könnte, entweder blockiert oder aus dem Weg geräumt wird.

Kurz und bündig - Lösungen für RF-Interferenzen, die durch Datenkollisionen, Dämpfung und Mehrwegeausbreitung verursacht werden

Problem	Lösung
Datenkollisionen	Geräte, die erst zuhören, bevor sie sprechen, auch bekannt als CSMA/CA, können automatisch verhindern, dass sie sich gegenseitig übersprechen Umschalten von Geräten, die gleichzeitig feuern könnten, auf eine andere RF-Technologie, um Frequenzstörungen zu vermeiden, wenn sie versuchen, die gleiche Antenne zu erreichen
Dämpfung	Fügen Sie weitere Empfänger in Ihrer Einrichtung hinzu, damit bewegliche Objekte nicht nur an eine, sondern an mehrere Empfangsantennen senden können. Passen Sie den Einsatz auf Ihre Umgebung an, um eine Signalabschwächung gezielt zu vermeiden.
Mehrwegeausbreitung	Optimieren Sie die Signalerkennungslogik und die Signalauswahl eines Szenarios, um die Mehrwegeausbreitung zu berücksichtigen. Erhöhen Sie die Anzahl der eingesetzten Sender und Empfänger, um die Chance zu erhöhen, dass zumindest einer ein direktes Line of Sight (LOS) RF-Signal erhält Auswahl des kürzest möglichen Abstands zwischen Sendern und Empfängern - maßgeschneiderte Logik zur Signalerkennung

Die richtige RTLS-Technologie sollte die verschiedenen Arten von RF-Störungen, einschließlich der oben genannten, berücksichtigen und Störungen der RF-Signale und des Empfangs verhindern.

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