KINEXON Glossary

Real-Time Location System (RTLS): 
Was es ist und wie es funktioniert

Ein ausführlicher Glossareintrag zur Erklärung von Real-Time Locating Systems (RTLS), auch bekannt als Echtzeit-Ortungssysteme, einschließlich technischer Definition und Funktionsweise.

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Was ist RTLS?

RTLS, was Real-Time Location System bedeutet und manchmal auch als RTLS-Systeme oder Echtzeit-Ortungssysteme bezeichnet wird, ist eine Schlüsseltechnologie für die automatische Lokalisierung und Verfolgung von Objekten in Echtzeit, in der Regel innerhalb eines bestimmten Geschäftsbereichs, z. B. in der industriellen Produktion oder im Lager. Das RTLS-System kombiniert drahtlose Kommunikation, Lokalisierungsalgorithmen und zentrale Überwachung und bietet:

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genaue Echtzeitdaten über die Positionen markierter Objekte
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ermöglicht es Unternehmen, ihre Anlagen und Prozesse effektiv zu verfolgen und zu verwalten
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Dienstleistungen als wichtige Voraussetzung für industrielle Prozess- und Lieferkettenoptimierung sowie Automatisierung

Wie funktioniert RTLS?

Ein RTLS-System verwendet typischerweise Hochfrequenzsignale wie BLE, GPS, RFID, UWB oder WLAN Technologien zur Ortung von Objekten in einem definierten Bereich. Jedes Objekt, das verfolgt werden soll, ist mit einem Sensor ausgestattet, der Funksignale aussendet. Diese Signale werden von einer Reihe von Empfängern erfasst, die sich im gesamten Überwachungsbereich befinden. Die Empfänger triangulieren eingehende Signale, um mithilfe von Lokalisierungsalgorithmen die genaue Position jedes Objekts zu bestimmen. Je nach Geschäftsanforderungen kann die Position jedes markierten Objekts präzise berechnet werden.

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RTLS-Tracking mit Bluetooth/BLE, GPS, RFID, UWB, WLAN

Je nach den spezifischen Anforderungen stehen verschiedene Technologien zur Verfügung, um eine effektive Kommunikation zwischen Hardware- und Softwarekomponenten in industriellen RTLS-Trackingsystemen zu ermöglichen. Ob eine Technologie für eine bestimmte Anwendung geeignet ist, hängt vor allem davon ab, ob Objekte kontinuierlich oder nur gelegentlich erfasst werden müssen. Ebenso wichtig sind der Grad der Automatisierung und die erforderliche Lokalisierungsgenauigkeit.

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BLE

bietet Kommunikation mit geringem Stromverbrauch über kurze Entfernungen und wird normalerweise in Innenräumen verwendet. Es eignet sich sehr gut für häufige Updates, ohne die Akkulaufzeit zu verkürzen, und eignet sich daher für Lagerhäuser und Fabriken.

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GPS

ermöglicht eine genaue Ortung im Freien mithilfe von Satellitensignalen. Es eignet sich besonders für die Überwachung von Fahrzeugen und Sendungen in großen Gebieten, ist jedoch in Innenräumen aufgrund von Signalhindernissen weniger effektiv.

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RFID

verwendet elektromagnetische Felder, um Markierungen auf Objekten zu verfolgen. Aktive RFID-Tags verfügen über eine eigene Stromquelle für die Kommunikation über größere Entfernungen, während passive Tags auf Signale von angeschlossenen Lesegeräten angewiesen sind.

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UWB

bietet hochpräzises Indoor-Tracking mit hoher Genauigkeit. Sein breiter Frequenzbereich minimiert Interferenzen und ist somit die ideale Wahl für die Fertigung, die Anlagenverfolgung und die automatische Fahrzeugnavigation.

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WiFi

verwendet die vorhandene WiFi-Infrastruktur, um Geräte und Objekte zu verfolgen. Es bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Genauigkeit und Kosten und eignet sich für industrielle Umgebungen mit umfassender, nahtloser WLAN-Abdeckung.

Ultra-Wideband (UWB): Eine der am häufigsten verwendeten RTLS-Lokalisierungstechnologien

UWB kombiniert kurze Lichtgeschwindigkeitsimpulse und misst präzise die Signalankunftszeit über eine große Bandbreite, um eine hochpräzise Senderpositionierung zu ermöglichen und Entfernungen von bis zu 200 Metern in Sichtlinie zu erreichen. Um dies zu ermöglichen, stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, die sich in ihrer Genauigkeit, ihrem Energieverbrauch und ihrer Eignung für dynamische Umgebungen mit einer großen Anzahl von Objekten, die verfolgt werden müssen, unterscheiden. Die gängigsten Methoden werden hier vorgestellt.

TWR-, TDoA-, PDoA- und AoA-Definition

Moderne Echtzeit-Ortungssysteme kombinieren mehrere Lokalisierungstechnologien, um hochpräzises Tracking in industriellen Umgebungen zu ermöglichen.

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Wechselseitige Reichweitenmessung (TWR): Mit TWR kann höchste Präzision und Positionsstabilität erreicht werden. Diese Methode wird für die Lokalisierung von Personen und Werkzeugen bevorzugt. Es ist außerdem das Standardverfahren für die Navigation von fahrerlosen fahrerlosen Transportsystemen (FTS).
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Zeitunterschied der Ankunft (TDoA): Die Lokalisierung mit TDoA zeichnet sich im Vergleich zu den anderen Methoden durch den niedrigsten Stromverbrauch aus. In einer industriellen Umgebung wird TDoA hauptsächlich bei einer größeren Anzahl von Objekten verwendet.
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Phasenunterschied der Ankunft (PDoA): Die Bestimmung der Sensorposition auf der Grundlage der Phasendifferenz zwischen den empfangenen Signalen an beiden Ankerantennen und des Winkels des Signals relativ zum Anker ermöglicht die Implementierung des RTLS in eingeschränkten Infrastrukturen.
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Anreisewinkel (AoA): Die Berechnung der Position auf der Grundlage des Ankunftswinkels, der Richtung des Signals relativ zum Anker und der Signalstärke ermöglicht eine höhere Präzision bei minimaler Infrastruktur.
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RTLS Hardware: Tags und Anker

Zu den Hardwarekomponenten eines industriellen RTLS gehören Tags und Anker — mobile Geräte, die an zu verfolgenden Objekten befestigt sind und Signale übertragen, und statische Geräte, die diese Signale empfangen, die Positionierung von Anlagen in Echtzeit bestimmen und sie zur Verarbeitung weiterleiten.

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RTLS-Tags: Mobile Sensoren, die an den zu verfolgenden Objekten angebracht sind. Tags senden Signale aus, die von den sogenannten Ankern empfangen werden. Es gibt verschiedene Arten von Tags, darunter aktive Tags mit einer eigenen Stromquelle, z. B. einer Batterie, die Signale über große Entfernungen übertragen können, und passive Tags, die auf eine externe Stromquelle angewiesen sind, z. B. ein Lesegerät. Es gibt auch Tags mit und ohne Benutzeroberfläche, z. B. einen kleinen Bildschirm, auf dem der aktuelle Anlagenstatus angezeigt wird.
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RTLS-Anker: Stationäre Empfänger, die überall in der industriellen Umgebung platziert werden, um Signale von den installierten Tags zu empfangen. Diese Anker sammeln Daten über die Ankunftszeit, die Stärke und den Winkel des Signals und übertragen diese Informationen dann zur zentralen Verarbeitung und Steuerung an die RTLS-Software. RTLS-Anker verfügen in der Regel über eine eigene Stromversorgung, z. B. durch Integration in eine Power-over-Ethernet-Infrastruktur (POE) oder ein reguläres Stromnetz.

RTLS Software: Kontrollzentrum und Koordinator

Hardware, Anker und Tags sind zwar ein wesentlicher Bestandteil von RTLS-Systemen, aber jede intelligente Lösung erfordert eine leistungsstarke Software, um den wahren Wert der standortbasierten Prozessautomatisierung auszuschöpfen — unabhängig von der Technologie, die zur Generierung von Standortdaten in Echtzeit verwendet wird. Eine ausgeklügelte RTLS-Softwareplattform integriert Tracking-Technologien und Standortdaten und ermöglicht es Betreibern und Entscheidungsträgern gleichermaßen, Abläufe zu automatisieren und aus Standortdaten verwertbare Erkenntnisse zu gewinnen.

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Koordinator: Software, die auf einem Server oder auf einer virtuellen Maschine (VM) ausgeführt wird, mit der die Anker verbunden sind. Der Koordinator steuert die Synchronisation von Ankern und Tags und verarbeitet die Ankerdaten, um Positionsdaten in Echtzeit zu erstellen.
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Kontrollzentrum: Benutzeroberfläche für das RTLS, das in modernen Systemen eine webbasierte Anwendung ist. Alle relevanten Informationen, wie der aktuelle Systemstatus, die verfügbaren Geräte oder die aktuellen Systemeinstellungen, werden im Control Center angezeigt.
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Was Sie mitnehmen sollten

Die Verfolgung von mobilen und stationären Anlagen wie Industriegütern, Transportfahrzeugen, Maschinen, Werkzeugen oder Behältern ist eine wichtige Voraussetzung für die Automatisierung und Optimierung von Logistik- und Produktionsprozessen in der Industrie 4.0. Um komplexe Abläufe in diesen industriellen Umgebungen zuverlässig zu orchestrieren, müssen Standort und Status der beteiligten Objekte kontinuierlich verfolgt werden. Real-Time Locating Systems (RTLS), bestehend aus Sensoren, Empfängern, Netzwerk- und Steuerungssystemen, bieten die technische Infrastruktur für eine automatisierte, kontinuierliche Überwachung.

KINEXON RTLS Produkte - auch für Anwendungen im Außenbereich

Erweitern Sie bestehende RTLS-Indoor-Installationen und erschließen Sie neue Outdoor-Anwendungsfälle. Eine neue EU-weite Regelung erlaubt jetzt den Einsatz von Ultra-Wideband (UWB)-Technologie im Außenbereich.

Bekannt für Präzision, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit in komplexen Indoor-Umgebungen, kann UWB seine Stärken nun auch im Freien ausspielen. So wird die lückenlose Verfolgung von Aufträgen und Produktionsprozessen möglich – und neue Use Cases für das Asset Tracking im Außenbereich eröffnet.

Erfahren Sie mehr über Echtzeit-Ortungssysteme und wie sie dazu beitragen, die digitale Transformation voranzutreiben

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