Los sistemas de localización en tiempo real ( RTLS ), también conocidos como sistemas de seguimiento en tiempo real , se utilizan para identificar y rastrear automáticamente la ubicación de objetos o personas en tiempo real , generalmente dentro de un edificio u otra área contenida. Las etiquetas RTLS inalámbricas se adhieren a objetos o las usan personas y, en la mayoría de RTLS, los puntos de referencia fijos reciben señales inalámbricas de las etiquetas para determinar su ubicación. [1] Ejemplos de sistemas de localización en tiempo real incluyen el seguimiento de automóviles a través de una línea de montaje, la localización de palés de mercancías en un almacén o la búsqueda de equipos médicos en un hospital.
La capa física de la tecnología RTLS suele ser comunicación por radiofrecuencia (RF). Algunos sistemas utilizan tecnología óptica (generalmente infrarroja ) o acústica (generalmente ultrasonido ) con etiquetas RTLS de RF o en lugar de ellas. Y los puntos de referencia fijos pueden ser transmisores , receptores o ambos, lo que da lugar a numerosas combinaciones tecnológicas posibles.
RTLS es una forma de sistema de posicionamiento local y normalmente no se refiere al GPS ni al seguimiento de teléfonos móviles . La información de ubicación generalmente no incluye velocidad, dirección u orientación espacial.
El término RTLS fue creado (alrededor de 1998) en la feria comercial ID EXPO por Tim Harrington (WhereNet), Jay Werb (PinPoint) y Bert Moore (Automatic Identification Manufacturers, Inc., AIM). Fue creado para describir y diferenciar una tecnología emergente que no solo proporcionaba capacidades de identificación automática de etiquetas RFID activas , sino que también agregaba la capacidad de ver la ubicación en una pantalla de computadora. Fue en esta feria donde PinPoint y WhereNet mostraron los primeros ejemplos de un sistema RTLS basado en radio comercial. Aunque esta capacidad había sido utilizada anteriormente por agencias militares y gubernamentales, la tecnología había sido demasiado cara para fines comerciales. A principios de la década de 1990, se instalaron los primeros RTLS comerciales en tres centros sanitarios de Estados Unidos y se basaban en la transmisión y decodificación de señales de luz infrarroja procedentes de etiquetas que se transmitían activamente. Desde entonces, ha surgido una nueva tecnología que también permite aplicar RTLS a aplicaciones de etiquetas pasivas.
Los RTLS se utilizan generalmente en áreas interiores y/o confinadas, como edificios, y no brindan cobertura global como el GPS . Las etiquetas RTLS se colocan en elementos móviles, como equipos o personal, para su seguimiento o gestión. Los puntos de referencia RTLS, que pueden ser transmisores o receptores, están espaciados a lo largo de un edificio (o área de interés similar) para proporcionar la cobertura de etiquetas deseada. En la mayoría de los casos, cuantos más puntos de referencia RTLS se instalen, mejor será la precisión de la ubicación, hasta que se alcancen las limitaciones de la tecnología.
Varios diseños de sistemas dispares se denominan "sistemas de localización en tiempo real". Dos elementos principales del diseño del sistema son la ubicación en puntos de estrangulamiento y la ubicación en coordenadas relativas.
La forma más simple de localización de puntos de estrangulamiento es cuando las señales de identificación de corto alcance de una etiqueta en movimiento son recibidas por un único lector fijo en una red sensorial, indicando así la coincidencia de ubicación del lector y la etiqueta. Alternativamente, la etiqueta móvil puede recibir un identificador de punto de estrangulamiento y luego transmitirlo, generalmente a través de un segundo canal inalámbrico, a un procesador de ubicación. La precisión generalmente se define por la esfera que abarca el alcance del transmisor o receptor del punto de estrangulamiento. El uso de antenas direccionales, o tecnologías como las de infrarrojos o ultrasonidos que están bloqueadas por tabiques de la habitación, pueden soportar puntos de estrangulamiento de diversas geometrías. [2]
Las señales de identificación de una etiqueta son recibidas por una multiplicidad de lectores en una red sensorial , y una posición se estima utilizando uno o más algoritmos de localización, como trilateración , multilateración o triangulación . De manera equivalente, las señales de identificación de varios puntos de referencia RTLS pueden recibirse mediante una etiqueta y transmitirse a un procesador de ubicación. La localización con múltiples puntos de referencia requiere que se conozcan las distancias entre puntos de referencia en la red sensorial para poder ubicar con precisión una etiqueta, y la determinación de distancias se llama rango .
Otra forma de calcular la ubicación relativa es mediante etiquetas móviles que se comunican entre sí. Las etiquetas luego transmitirán esta información a un procesador de ubicación.
La trilateración de RF utiliza rangos estimados de múltiples receptores para estimar la ubicación de una etiqueta. La triangulación de RF utiliza los ángulos en los que las señales de RF llegan a múltiples receptores para estimar la ubicación de una etiqueta. Muchas obstrucciones, como paredes o muebles, pueden distorsionar las lecturas estimadas de alcance y ángulo, lo que da lugar a distintas calidades de estimación de ubicación. La localización basada en estimaciones a menudo se mide con precisión para una distancia determinada, como una precisión del 90% para un rango de 10 metros.
Algunos sistemas utilizan tecnologías de localización que no pueden atravesar las paredes, como los infrarrojos o los ultrasonidos. Estos requieren línea de visión (o cerca de la línea de visión) para comunicarse correctamente. Como resultado, tienden a ser más precisos en ambientes interiores.
RTLS se puede utilizar en numerosas áreas logísticas u operativas para:
RTLS puede verse como una amenaza a la privacidad cuando se utiliza para determinar la ubicación de personas. El derecho humano recientemente declarado de autodeterminación informativa otorga el derecho a evitar que la identidad y los datos personales de uno sean revelados a otros y también cubre la divulgación de la localidad, aunque esto generalmente no se aplica al lugar de trabajo .
Varios sindicatos destacados se han pronunciado en contra del uso de sistemas RTLS para rastrear a los trabajadores, llamándolos "el comienzo del Gran Hermano " y "una invasión de la privacidad ". [5]
Las tecnologías actuales de seguimiento de ubicación se pueden utilizar para localizar a los usuarios de dispositivos móviles de varias maneras. En primer lugar, los proveedores de servicios tienen acceso a tecnologías basadas en redes y teléfonos móviles que pueden localizar un teléfono en caso de emergencia. En segundo lugar, la ubicación histórica frecuentemente puede discernirse a partir de los registros de los proveedores de servicios. En tercer lugar, se pueden utilizar otros dispositivos, como puntos de acceso Wi-Fi o receptores IMSI, para rastrear dispositivos móviles cercanos en tiempo real. Finalmente, los sistemas de posicionamiento híbridos combinan diferentes métodos en un intento de superar las deficiencias de cada método individual. [6]
Existe una amplia variedad de conceptos y diseños de sistemas para proporcionar localización en tiempo real. [7]
En la Universidad Radboud de Nijmegen se ha construido un modelo general para la selección de la mejor solución para un problema de localización . [22] Muchas de estas referencias no cumplen con las definiciones dadas en la normalización internacional con ISO/IEC 19762-5 [23] e ISO/IEC 24730-1. [24] Sin embargo, se atienden algunos aspectos del rendimiento en tiempo real y aspectos de localización se abordan en el contexto de coordenadas absolutas.
Dependiendo de la tecnología física utilizada, se utiliza al menos uno y, a menudo, alguna combinación de métodos de medición y/o angulación para determinar la ubicación:
La localización en tiempo real se ve afectada por una variedad de errores. Muchas de las razones principales se relacionan con la física del sistema de localización y no pueden reducirse mejorando el equipo técnico.
Muchos sistemas RTLS requieren una línea de visión directa y clara. Para aquellos sistemas donde no hay visibilidad desde las etiquetas móviles hasta los nodos fijos, no habrá ningún resultado o un resultado no válido del motor de localización . Esto se aplica a la localización por satélite, así como a otros sistemas RTLS, como el ángulo de llegada y la hora de llegada. La toma de huellas dactilares es una forma de superar el problema de la visibilidad: si las ubicaciones en el área de seguimiento contienen huellas dactilares de medición distintas, no necesariamente es necesaria la línea de visión. Por ejemplo, si cada ubicación contiene una combinación única de lecturas de intensidad de señal de los transmisores, el sistema de ubicación funcionará correctamente. Esto es cierto, por ejemplo, con algunas soluciones RTLS basadas en Wi-Fi. Sin embargo, tener huellas dactilares de intensidad de señal distintas en cada ubicación generalmente requiere una saturación bastante alta de los transmisores.
La ubicación medida puede parecer completamente defectuosa. Este es generalmente el resultado de modelos operativos simples para compensar la pluralidad de fuentes de error. Resulta imposible ofrecer una ubicación adecuada después de ignorar los errores.
El tiempo real no es una marca registrada y no tiene ninguna calidad inherente. Una variedad de ofertas navegan bajo este término. Como el movimiento provoca cambios de ubicación, inevitablemente el tiempo de latencia para calcular una nueva ubicación puede ser dominante con respecto al movimiento. O un sistema RTLS que requiere esperar nuevos resultados no vale la pena o el concepto operativo que exige actualizaciones de ubicación más rápidas no cumple con el enfoque del sistema elegido.
La ubicación nunca se informará exactamente , ya que el término tiempo real y el término precisión se contradicen directamente en aspectos de la teoría de la medición, así como el término precisión y el término costo se contradicen en aspectos de la economía. Esto no excluye la precisión, pero las limitaciones con una mayor velocidad son inevitables.
El reconocimiento constante de una ubicación notificada aparte de la presencia física generalmente indica el problema de una sobredeterminación insuficiente y de falta de visibilidad a lo largo de al menos un enlace desde los anclajes residentes hasta los transpondedores móviles. Este efecto también se debe a conceptos insuficientes para compensar las necesidades de calibración.
El ruido de diversas fuentes tiene una influencia errática en la estabilidad de los resultados. El objetivo de proporcionar una apariencia estable aumenta la latencia en contradicción con los requisitos de tiempo real.
Como los objetos que contienen masa tienen limitaciones para saltar, tales efectos están en su mayoría más allá de la realidad física. Los saltos de una ubicación informada que no son visibles con el objeto en sí generalmente indican un modelado inadecuado con el motor de ubicación. Este efecto es causado por el cambio de dominio de varias respuestas secundarias.
La ubicación de los objetos residentes se informa en movimiento, tan pronto como las medidas tomadas se ven sesgadas por reflexiones de trayectoria secundaria con peso creciente con el tiempo. Este efecto es causado por un simple promedio y el efecto indica una discriminación insuficiente de los primeros ecos.
Las cuestiones básicas de RTLS están estandarizadas por la Organización Internacional de Normalización y la Comisión Electrotécnica Internacional bajo la serie ISO/IEC 24730. En esta serie de estándares, el estándar básico ISO/IEC 24730-1 identifica los términos que describen una forma de RTLS utilizada por un conjunto de proveedores, pero no abarca el alcance completo de la tecnología RTLS.
Actualmente se publican varias normas:
Estas normas no estipulan ningún método especial para calcular ubicaciones ni el método para medir ubicaciones. Esto puede definirse en especificaciones para trilateración, triangulación o cualquier enfoque híbrido de computación trigonométrica para modelos planos o esféricos de un área terrestre.
En la aplicación RTLS en la industria de la salud, se publicaron varios estudios que analizan las limitaciones del RTLS actualmente adoptado. Las tecnologías utilizadas actualmente RFID, Wi-Fi, UWB, todas basadas en RFID, son peligrosas en el sentido de que interfieren con equipos sensibles. Un estudio realizado por el Dr. Erik Jan van Lieshout del Centro Médico Académico de la Universidad de Ámsterdam publicado en JAMA ( Journal of the American Medical Equipment ) [27] afirmó que "RFID y UWB podrían apagar los equipos en los que confían los pacientes", ya que "RFID provocó interferencias en 34 de las 123 pruebas que realizaron". El primer proveedor de Bluetooth RTLS en la industria médica lo respalda en su artículo: "El hecho de que RFID no pueda usarse cerca de equipos sensibles debería ser en sí mismo una señal de alerta para la industria médica". [28] El RFID Journal respondió a este estudio sin negarlo, sino explicando la solución de un caso real: "El estudio de Purdue no mostró ningún efecto cuando los sistemas de frecuencia ultraalta (UHF) se mantuvieron a una distancia razonable de los equipos médicos. Por lo tanto, colocar lectores en utilidad habitaciones, cerca de ascensores y encima de puertas entre alas o departamentos de hospitales para rastrear activos no es un problema". [29] Sin embargo, el caso de "mantenerse a una distancia razonable" podría ser todavía una cuestión abierta para los adoptantes y proveedores de tecnología RTLS en instalaciones médicas.
En muchas aplicaciones es muy difícil y al mismo tiempo importante hacer una elección adecuada entre varias tecnologías de comunicación (por ejemplo, RFID, WiFi, etc.) que RTLS puede incluir. Las decisiones de diseño incorrectas tomadas en las primeras etapas pueden generar resultados catastróficos para el sistema y una pérdida significativa de dinero por reparaciones y rediseño. Para resolver este problema se desarrolló una metodología especial para la exploración espacial de diseño RTLS. Consta de pasos como el modelado, la especificación de requisitos y la verificación en un único proceso eficiente. [30]