Внутренние системы позиционирования Wi-Fi:хорошее, плохое и альтернативы

Wi-Fi - популярная технология для расчета положения тега актива для системы определения местоположения в реальном времени (RTLS). Использование систем позиционирования внутри помещений Wi-Fi имеет преимущества и ограничения по сравнению с другими технологиями определения местоположения, такими как Bluetooth, сверхширокополосный (UWB) или ультразвук. Некоторые клиенты, особенно пользователи RTLS в сфере здравоохранения, обнаружили, что использование существующих систем Wi-Fi затруднительно для достижения желаемых целей точности для их решения RTLS. Wi-Fi используется четырьмя различными способами для определения местоположения, и каждый из них имеет свой набор преимуществ и проблем.

Связано:вот обзор различных систем позиционирования в помещении.

Отпечатки Wi-Fi - это подход к отслеживанию объектов внутри помещений, при котором местоположение и идентификатор базовой станции (BSSID) каждой точки доступа Wi-Fi (AP) в здании записываются как часть опроса. Затем метка ресурса сканирует среду Wi-Fi и сообщает список точек доступа Wi-Fi и связанных с ними уровней сигнала. База данных из опроса затем используется для оценки вероятного положения тега. Таким же образом смартфоны часто оценивают свое местоположение, когда они находятся в местах, где не работает GPS, например, внутри зданий. Существует множество баз данных точек доступа Wi-Fi, в том числе https://wigle.net/.

Проверьте это и посмотрите, есть ли там у вас дома или в офисе Wi-Fi. На этом снимке вы видите офис Link Labs, но на самом деле мы на другой стороне улицы.

Обеспечение Точность системы позиционирования Wi-Fi

(Спойлер:это сложно)

Преимущество снятия отпечатков пальцев состоит в том, что это дешевый и простой способ получить информацию о местоположении из существующей инфраструктуры Wi-Fi. Однако, чтобы получить любую точность на уровне помещения, обследование должно проводиться с использованием специального оборудования. Компании RTLS, использующие дактилоскопию, обычно предлагают это как часть подготовки системы. Однако при замене или перемещении оборудования опрос становится недействительным, и в конечном итоге это станет проблемой постоянного обслуживания системы RTLS.

Усовершенствованием по сравнению с простым снятием отпечатков пальцев является использование мультилатерации на основе RSSI . , который использует мощность сигнала всех обнаруживаемых точек доступа Wi-Fi вместе со знанием их местоположения для расчета местоположения. В большинстве случаев это точность до 4 м или на уровне комнаты, если имеется достаточное количество точек доступа. В частях зданий с меньшим покрытием точек доступа (особенно, например, в конце коридора) данных просто не хватает для определения местоположения. Поэтому в этих местах часто возникают ошибки при определении комнаты или этажа.

Более продвинутые системы RTLS на основе Wi-Fi используют триангуляцию на основе времени пролета (ToF) , то есть когда пакеты, отправляемые в теги ресурсов и обратно (или другие устройства, например телефоны сотрудников), получают отметки времени от нескольких точек доступа Wi-Fi. Если точки доступа имеют плотно синхронизированные часы, разницу во времени можно использовать для расчета положения. Эти системы требуют специализированной инфраструктуры Wi-Fi, которая должна быть установлена ​​в достаточно плотных схемах для поддержки RTLS. Эти системы являются одними из самых точных, но требуют дорогостоящих систем Wi-Fi. Необходимо установить больше точек доступа, чем требуется только для использования данных. Стены (особенно в больших зданиях, таких как больницы) могут усугубить проблему многолучевого распространения, что может снизить точность RTLS на основе ToF.

Аналогичный подход к ToF - это угол прихода (AoA) . , где угол, под которым была принята данная передача Wi-Fi, вычисляется с использованием так называемой антенны с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO), которая объединяет антенны в кластеры для увеличения дальности и пропускной способности. Антенные системы MIMO широко распространены в некоторых корпоративных средах. Иногда системы используют комбинацию ToF и AoA, что может привести к очень точному местоположению. У систем AoA есть дополнительная проблема, заключающаяся в том, что они должны быть установлены в определенной ориентации для правильной работы. Они страдают от того же шума, артефактов дискретизации и эффектов многолучевого распространения, что и TOF, но требование синхронизации часов не является проблемой.

Еще одна проблема для систем позиционирования внутри помещений Wi-Fi, как правило, заключается в том, что в тегах должен быть установлен приемопередатчик Wi-Fi внутри . их, что делает их более дорогими (и громоздкими), чем Bluetooth, ИК или ультразвук. Система AirFinder RTLS компании Link Lab использует комбинацию Bluetooth и ультразвука вместо Wi-Fi, но для клиентов важно понимать альтернативы RTLS.

Если у вас есть вопросы, мы всегда готовы помочь.

Узнайте больше о Wi-Fi и других технологиях определения местоположения объектов внутри помещений в этом техническом документе