Hệ thống định vị Active Badge được phát triển bởi nhóm Want thuộc trung
tâm nghiên cứu Olivetti (nay là AT&T Cambridge). Hệ thống này sử dụng công
nghệ hồng ngoại kết hợp với phương pháp định vị tiệm cận trong cấu trúc thiết kế
Hình 5-1 Hệ thống định vị Active badge của hãng Olivetti, hình nhỏ bên phải là thẻ Active badge được mang theo bên người sử dụng, bên trái là bộ cảm biến
hồng ngoại của hệ thống. Nguồn [6]
Người sử dụng trong dự án này được đeo một thẻ gọi là thẻ Badge, những
chiếc thẻ này có khả năng thu phát hồng ngoại và có kích thước khoảng 55mm
x55mm x7mm và nặng chừng 40g (xem hình 5-1). Cứ sau 15s thẻ sẽ phát một tín
hiệu hồng ngoại trong thời gian 0.1s, tín hiệu này đã được điều chế và chứa thông tin nhận dạng về cá nhân đang sử dụng chiếc thẻđó. Các bộ cảm biến lắp đặt trong toà nhà sẽ thu các thông tin gửi chúng tới các máy chủ xử lý bên trong hệ thống.
Cấu trúc thiết kế của hệ thống Active Badge dựa trên một trong những đặc
điểm cơ bản của tia hồng ngoại đó là cự ly truyền của chúng ngắn và chúng không thể xuyên lẫn qua các vật cản thông thường chẳng hạn như các bức tường trong một tòa nhà. Đồng thời những vật chắn trong một căn phòng như các bức tường, bàn ghế… có thể phản xạ tín hiệu hồng ngoại do đó các bộ cảm biến và các thẻ badge
hoàn toàn có thể nhận được tín hiệu của nhau cả khi chúng không trực tiếp nhìn
Hình 5-2 Sơ đồ khối của Active Badge
Hình 5-2 mô tả sơ đồ khối đơn giản của thẻ badge, về cơ bản thẻ badge có thể chia làm ba phần chính: phần tạo các tín hiệu, phần điều chế tín hiệu và phần phát sóng hồng ngoại.
Hình 5-3 Cấu trúc bộ cảm biến và sơđồ kết nối mạng trong hệ thống Active badge
Sơ đồ khối của bộ cảm biến hồng ngoại và kết nối giữa các cảm biến này
được mô tả trên hình 5-3, cấu tạo của chúng bao gồm mắt thu được đấu nối với bộ
phận phát hiện tín hiệu (Detector) để thu tín hiệu hồng ngoại sau đó các thông tin
hệ thống còn có bộ phận giao tiếp mạng để cho phép chúng liên kết với hệ thống máy chủ qua mạng sử dụng dây cáp.
Khoảng thời gian phát xung của thẻ badge là 0.1s được xem là rất ngắn nếu ta so sánh với thời gian chờ, chính điều này đã mang lại hai thuận lợi cơ bản, thứ
nhất do việc phát các xung hồng ngoại là nguyên nhân chính dẫn đến vấn đề tiêu
hao năng lượng nên với thời lượng phát xung như vậy sẽ làm mức tiêu hao năng lượng của thẻ badge giảm đi rất nhiều, hệ thống có thể sử dụng tới một năm mới phải thay nguồn pin cung cấp, thuận lợi thứ hai đó là khi có nhiều người sử dụng trong cùng một phòng sẽ hạn chế được tình trạng xung đột bởi hiếm khi có tới 02
thẻ badge đồng thời phát các xung như vậy trong cùng một khoảng thời gian 15s,
xác suất để hai bộ Active badge phát xung đồng thời chỉ là 2/150 cơ hội. Ở đây chúng ta cũng cần lưu ý rằng hệ thống vẫn có thể hoạt động nếu một số thông tin truyền đi bị mất do hiện tượng xung đột.
Một trong những mục tiêu ban đầu của các nhà thiết kế hệ thống Active badge đó là chúng phải có cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, thời gian sử dụng pin lâu do đó khi mới ra đời hệ thống không được thiết kế để nhận được các thông tin gửi ngược lại từ mạng cảm ứng, tuy nhiên nhu cầu trao đổi thông tin hai chiều trong hệ thống ngày càng tăng trong nhiều trường hợp nên dẫn tới khả năng một cá nhân nào đó không có thẩm quyền hoàn toàn có thể mô phỏng tín hiệu giả của một người khác hoặc trong một số phiên bản sau này hệ thống Active badge đã sử dụng một khoá mật mã để kiểm chứng tuỳ theo yêu cầu của cơ chế đáp ứng do đó cần có sự
trao đổi thông tin hai chiều để có thể trao đổi các thông tin chứng thực này, ngoài ra tại thời điểm thiết kế hệ thống Active Badge (năm 1992) nhóm nghiên cứu gặp nhiều khó khăn trong mục đích tạo ra các thiết bị tính toán di động có mức tiêu hao năng lượng thấp, hệ quả là dữ liệu định vị chỉ được xử lý tại các máy chủ mà không phải tại chính các thiết bị đầu cuối. Trong giai đoạn đầu của dự án nghiên cứu, các thiết bị cảm biến trong toà nhà được liên kết với nhau thông qua cáp nối tiếp sử
dụng bốn dây nối, trong giai đoạn thứ hai hệ thống cảm ứng đã được kết nối thông qua các mạng cục bộ LAN. Các máy chủ tập hợp tất cả các thông tin cảm biến để
phục vụ cho các ứng dụng khác chẳng hạn như các trình ứng dụng có thể truy vấn
được các thông tin như một người sử dụng nào đó hiện đang trong hay ngoài tòa
nhà, phòng nào bên trong tòa nhà, có cạnh ai hay không… trong dự án mở rộng sau
này hệ thống gồm các máy chủ như sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Máy chủđịnh vịđể thu nhập thông tin từ các cảm biến.
- Máy chủ quản lý tên chứa CSDL của tất cả tên người sử dụng tương ứng với các
địa chỉ của thẻ Active badge.
- Máy chủ chuyển tiếp bản tin: máy chủ này chuyển trực tiếp các bản tin tới các Active Badges.
- Máy chủ trao đổi (Exchange servers) có thể kết hợp các phân cấp khác nhau để
tạo nên một hệ thống lớn hơn.
Các thẻ Badge có thể được sử dụng để hiển thị thông tin, để thực hiện mục
đích này một số phiên bản mở rộng của thẻ Active badge được trang bị thêm 02 đèn LED và một bộ phận phát âm nhỏ, tổ hợp các tình trạng sáng tắt của các LED cùng với âm thanh phát ra có thể biểu thị thông tin theo một định nghĩa từ trước nào đó.