אם עדיין לא שמעתם על מערכות מיקום בזמן אמת (Real Time Location Systems) או RTLS או שאתם מתחבטים באיזו טכנולוגיה לבחור עבור אפליקציות איכון תוך מבני (Indoor Positioning System) או IPS, המאמר הזה פונה אליכם.
הטכנולוגיה היום מעניקה לנו נוחות, זמינות וכלים שלא היו נגישים עד לפני מספר שנים. מהפכת ה”אינטרנט של הדברים” (IoT) הביאה לכך שכבר בשנת 2008 היו יותר מכשירים המחוברים לרשת מאשר משתמשים אנושיים, ומאז מספר המכשירים המכוונים גדל בצורה מעריכית (Exponential). מדי שנה אנו נתקלים במכשירים ניידים יותר, חכמים יותר, ואוטונומיים יותר. חיישנים (סנסורים) שונים נותנים לנו מידע שוטף ויכולת בקרה מיידית על כמעט כל דבר. אחד הקשיים כיום הוא היכולת לשמור על מיקום ואיכון רציף במעבר בין אזורים שונים. “הניווט המשוער” (Dead Reckoning) עד היום לא הצליח לשמר דיוק גבוה לאורך זמן וכאשר מדובר על ניווט בתוך מבנים או מתחת לאדמה, אזי הפתרונות הקיימים היום מסורבלים, לא מדויקים או זללני הספק ולא מתאימים למכשירים ניידים, נישאים או לבישים.
כאשר מדברים כיום על איכון (והכוונה לא לביטחון פנים או גופים מיוחדים), קיימות מספר אופציות. המובילה שבהן הינה שימוש ב-GPS ו-GLONASS. עם זמינות בכל מכשיר סלולרי ובמכשירים ניידים שונים ועם כל האפליקציות המצוינות שלהם, החל ממכשירי ניווט ניידים ועד למכוניות אוטונומיות, מערכת האיכון הלווייני האמריקאית (GPS) והמערכת הרוסית (GLONASS) מגיעות עם חסרונות בולטים, כאשר החיסרון המשמעותי ביותר הינו המחויבות לקו ישיר עם הרקיע. לבסוף נוסיף גם רגישות לעננות, רגישות באזורים עירוניים צפופים וצריכת הספק גבוהה שהרי ככלות הכל, מדובר באות חלש המגיע מגובה של מעל 20 ק”מ. לאור כל זאת 
(וההרעשה המערכתית המכוונת) הדיוק המתקבל הינו כ-10 עד 25 מטרים.
אם כל זה לא מספיק, אז בעוד שה-GPS וה-GLONASS מיועדים לתת מענה לשלושה ממדים, הרי שלאור הדיוק הנמוך ניתן להתייחס לרוב האפליקציות ברמת שני ממדים בלבד. טכנולוגיה נפוצה נוספת כיום הינה ה-A-GPS המשתמשת ברשתות ה-3G ו-LTE. בעוד שהיא לא מחייבת שימוש במודול של GPS ולכן אינה סובלת מהקשיים שלו, הרי שגם לה ישנם חסרונות שונים כגון: תלות בתוואי השטח ובכיסוי המקומי, צריכת הספק ומחיר. כמו כן, לכשעצמו הדיוק של שיטה זו פחות ממקובל במרבית האפליקציות: 20 עד 100 מטר. כאשר נכנסים לשטחים בנויים (Indoor) אזי הבעיה מתעצמת, היות שכאן גם לרוב נזדקק לדיוק גבוה בהרבה ממה שהיינו מסתפקים בו בחוץ.
עוצמת אות נקלט (RSSI) – נפוץ בשימוש בטכנולוגיות של Wi-Fi וBluetooth. יתרונות: תאימות לטכנולוגיות זמינות, זמינות, עלות וצריכת הספק (ב-Bluetooth Low Energy בלבד). חסרונות: רגישות לריבוי נתיבים (multipath), רגישות להפרעות ושימוש בתחום תדרים בעלי ניחות גבוהה במעבר דרך גופים מימיים (תדרי תהודה של מים). הדיוק המתקבל בשיטה זו: מעל 5 מטרים באמינות של 70%.
Narrowband Time of Flight – בשימוש בתדרים מתחת ל-1 ג’יגה הרץ. יתרונות: עלות וצריכת הספק נמוכה. חסרונות: רגישות לריבוי נתיבים (multipath) ורגישות להפרעות. הדיוק המתקבל בשיטה זו: 2 מטרים באמינות של 70%.
UWB Time of Flight – מתבססת על תקן 802.15.4-2011, תקן בינ”ל המתבסס על התקן 802.15.4 עבור מוצרים בעלי סיבוכיות נמוכה (ultra-low complexity), צריכת הספק נמוכה (ultra-low power) ועלות נמוכה (ultra-low cost). תוך שימוש בתחום תדרים רחב הנע בין 3.5 ל-6.5 ג’יגה הרץ, שיטה זו מגיעה עם יתרונות רבים וביניהן חסינות לריבוי נתיבים (multipath), חסינות להפרעות, צריכת הספק נמוכה ועלות נמוכה יחסית. אם כל זה לא מספיק, הרי שהדיוק טוב יותר מ-30 ס”מ ובמצבים מסוימים ניתן להגיע לדיוק טוב יותר אף מ-10 ס”מ באמינות של למעלה מ-99%.
הערה: ברצוני להוסיף שקיימות שיטות איכון נוספות כמו איכון מגנטי, אופטי, אולטרה-סוני ואחרות שעליהן לא ארחיב במאמר זה ושאין לפסול אותן כלל. כמו כן, לרוב, שילוב של מספר שיטות יחד יגדיל את הדיוק והאמינות של האיכון עצמו תוך התחשבות באפליקציה עצמה ומגבלותיה – עלות, גודל פיזי, צריכת הספק, תקנים אזוריים, רגישות לציוד היקפי ועוד. חברת Decawave האירית הציגה לפני מספר שנים את ה-DW1000 המקלט-משדר (transceiver) השלם הראשון בעולם התומך בתקן 802.15.4-2011. זהו מהפך המאפשר שיפור של עד פי 100 מכל טכנולוגיה עכשווית אחרת קיימת.
ה-DW1000 הינו הראשון ממשפחת הפתרונות המכונה ScenSor, ומאפשר, במקביל לאיכון ועקיבה בדיוק של 10 ס”מ מטווח של 300 מטר בקו ראיה (Line of Site – LOS) או 30 מטר בתוך מבנה (Non Line of Site – NLOS), גם יצירת רשת מבוזרת (scatter net) והעברת נתונים במקצבים של 110 קילוביט לשנייה, 850 קילוביט לשנייה ו-6.8 מגהביט לשנייה. Decawave מספקת Echo System מלא המכיל ערכת פיתוח תוכנה מלאה, דוגמאות, דפי נתונים ותיעוד מלא ונגיש, תוך תמיכה בטופולוגיות שונות כגון: איכון המבוסס על עוגנים קבועים המתאים לאיכון ומעקב אחר תנועה של תכולה ו/או אנשים בתוך מבנה, טופולוגית איכון בתוך מבנה ללא עוגנים (מבוסס על Mesh networking משתנה) המתאים לאפליקציות כגון מיפוי ותקשורת בין רכבים, רשתות חיישנים אלחוטיים, נחיל רובוטי ובית מכוון, והשלישי – טופולוגיית כוכב (secure bubble) שמותאמת לאפליקציות כגון גישה מאובטחת, אפליקציות תשלום מאובטח ועוד.
DW1000 מציג מפרט מרשים עם 6 תחומי תדרים הניתנים לבחירה בהתאם לתוואי השטח והאפליקציה, שליטה על עוצמת השידור, מקלט קוהרנטי להשגת טווח ודיוק מקסימליים, צריכת הספק נמוכה עם צריכת זרם של 100nA במצב שינה עמוקה, תמיכה באיכון דו-כיווני לדיוק גבוה במיוחד ואיכון הפרש זמני הגעה (Time difference of arrival – TDOA) עבור אפליקציות דלות הספק. עם שחרור גירסת התוכנה הקרובה, יתמוך ה-DW1000 ב-IoT2.0.
ה-DW1000 יכול לשמש כעוגן, כ”תג” דל הספק וכן כמקמ”ש (transceiver) לאיכון דו-כיווני וכל זאת בשינויי תוכנה קלים הניתנים לביצוע בזמן אמת. ע”מ לקצר זמני הגעה לשוק, Decawave פיתחה מספר שיתופי פעולה למען לקוחותיה הכוללות שיתוף פעולה עם צד ג’ לפיתוח Middleware של ה-RTLS המאפשר ללקוח לעבוד עם API פשוטים התומכים בכל הפונקציונליות תוך קבלת קוד מקור לאיכון בזמן אמת.
כיום נמצא פתרון זה בפיתוח ובשימוש ע”י למעלה מ-18,000 לקוחות בעולם באפליקציות רבות כגון מעכב אחרי משק חי, זיהוי נהג ברכב, לוגיסטיקה ומעכב נכסים (Asset Tracking), רובוטיקה ורובוטים ביתיים, גילוי וזיהוי דפוסי התנהגות ועוד. בהמשך השנה אנו צפויים להכרזות מפתיעות, ובמקביל תשחרר Decawave את ה-DW1100 שהינו מקבילו של ה-DW1000, יכלול רק חלק מתחומי התדרים של ה-DW1000 וייועד לאפליקציות בהן המחיר הינו קריטי וייועד לשווקים כגון השוק הרפואי, השוק הצרכני ועוד.
לאחרונה הציגה מספר שיתופי פעולה מעניינים שהוצגו בתערוכת CES 2016. ביניהם שיתוף פעולה עם חברת הרכב יגואר, חברת הספורט ספולדינג ועוד.
אילן שרון, אבנט ישראל
