Как работает система позиционирования в помещении

Практически каждый знаком с Глобальной системой позиционирования или GPS, которая может определять точное положение любого человека или объекта на Земле на основе спутниковых сигналов. Но как насчет отслеживания местоположения в помещении? GPS не работает внутри зданий - вот тут-то и пригодится система внутреннего позиционирования (IPS) или отслеживание местоположения внутри помещения.

Что такое система позиционирования в помещении?

Как и GPS для помещений, IPS относится к технологии, помогающей определять местонахождение людей и объектов в помещении. Эта информация о местоположении затем вводится в какое-то прикладное программное обеспечение, чтобы сделать эту информацию полезной. Например, технологии IPS позволяют использовать ряд решений для отслеживания в помещении на основе определения местоположения, включая системы определения местоположения в реальном времени (RTLS), поиск пути, управление запасами и системы определения местоположения первого респондента.

Существует ряд различных технологий, которые можно использовать для позиционирования внутри помещений, пять из которых мы подробно рассмотрим в этой статье:

• Системы на основе близости
• Системы на базе Wi-Fi
• Сверхширокополосные системы
• Акустические системы
• Инфракрасные системы

Пока вы читаете, имейте в виду следующее: Хорошо разбираться в различных типах технологий внутреннего слежения, но сама технология позиционирования не должна быть вашей главной заботой - настоящая ценность заключается в программном обеспечении, подключенном к конкретному технологии.

Знать, как работают теги местоположения, все равно, что знать, что происходит «под капотом IPS». Это здорово, но именно то, как вы используете эту информацию о местоположении, дает реальную ценность - как это повлияет на ваш бизнес? Программное обеспечение, в которое оно загружается, играет большую роль в создании этой ценности, поэтому важно оценивать систему в целом. Если вы только начинаете с отслеживания местоположения внутри помещений и у вас ограниченный бюджет для экспериментов, покупка системы, которая является дорогой, сложной в использовании и трудно масштабируемой, может свести на нет преимущества, которые вы получите от собранных данных. С другой стороны, экономичное и простое в использовании решение поможет вам максимально эффективно использовать инвестиции в IPS и в результате создать реальную ценность для бизнеса.

Ниже я отметил наиболее распространенные варианты использования каждой технологии внутреннего слежения, а также некоторые недостатки и преимущества каждой из них.

5 типов технологий внутреннего слежения

1. Системы на основе близости

Системы на основе близости могут определять общее местоположение человека или объекта на уровне комнаты в пределах объекта. (В этом отличие от высокоточной системы, такой как сверхширокая полоса частот, названная ниже, которая определяет точное и точное местоположение чего-либо с точностью до «точки на карте».) Системы на основе приближения используют теги и маяки для определения местоположения внутри помещений, а также они основаны либо на читателях, либо на контрольных точках.

В системе на основе считывателя простые и недорогие метки («немые» метки) постоянно передают свою идентификацию на ряд устройств считывания. Эти считывающие устройства затем передают идентификаторы тегов и уровень сигнала в серверную систему, которая затем вычисляет позиции каждого тега.

Система на основе контрольных точек, хорошим примером которой является AirFinder, использует стандартные радиомаяки Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE) в качестве контрольных точек вместе с «умными» тегами, учитывающими местоположение. Теги вычисляют свое собственное местоположение на основе местоположения контрольных точек, а затем подключаются к центральной точке доступа для передачи этой информации. Точки доступа BLE, расположенные примерно через каждые 100 футов на объекте, получают зашифрованные данные о местоположении от тега и отправляют их на сервер.

Оба типа систем на основе близости могут выполнять простую локализацию в помещении с минимальными затратами. Они повсеместны как в здравоохранении, так и на производстве, а также в некоторых других отраслях. Однако системы на основе опорных точек являются самыми недорогими из решений бесконтактного доступа из-за своей архитектуры - им не нужно столько подключенных считывателей из-за их недорогих опорных точек. Они также продлевают срок службы батареи и предоставляют более точную информацию о местоположении, чем системы на основе считывателей.

Узнайте больше о решениях для точного, близкого и наружного слежения, а также о том, как выбрать подходящее решение для своих нужд.

2. Системы на базе Wi-Fi

В системе позиционирования WiFi метки представляют собой передатчики WiFi, которые отправляют простые пакеты в несколько точек доступа WiFi на объекте. Эти точки доступа сообщают время и силу этого чтения бэкэнду, который использует алгоритмы для вычисления положения. Затем информация о местоположении отправляется в облако.

Системы позиционирования WiFi внутри помещений обеспечивают довольно высокий уровень точности - от трех до пяти метров - потому что они используют измерения разницы во времени прибытия (TDOA) с широкой полосой пропускания. Но для достижения такого уровня точности вам необходимо как минимум три точки доступа, чтобы «слышать» каждую передачу тега. Если у вас еще нет точек доступа Wi-Fi для его поддержки, это может быть дорогостоящим решением. Теги WiFi также довольно дороги (40-60 долларов за тег) и обычно менее энергоэффективны, чем их альтернативы.

Тем не менее, Wi-Fi обычно используется как в здравоохранении, так и на производстве.

3. Сверхширокополосные (СШП) системы

UWB - классная технология. Три или более сверхширокополосных считывателя передают очень широкий импульс в диапазоне ГГц. Затем читатели прислушиваются к щебетанию сверхширокополосных тегов. Эти метки имеют возбудитель в виде искрового промежутка, который генерирует внутри них небольшой импульс, который создает короткий кодированный, очень широкий, почти мгновенный всплеск. Затем считыватели сообщают очень точные измерения времени от тегов до центрального сервера.

Поскольку сигнал СШП чрезвычайно широк, точность информации о местоположении очень хорошая - вероятно, самая точная из всех доступных систем. Однако недостатком является то, что СШП - самая дорогая в установке система. Несмотря на то, что СШП-теги недороги, в каждом месте должно быть как минимум три (дорогих) считывателя из-за ограниченного диапазона тегов.

Одна вещь, которую я заметил в обсуждениях с людьми, которые используют UWB, заключается в том, что, даже несмотря на то, что они купили его из-за высокой точности, которую он обеспечивает, они на самом деле не ценят знание того, где что-то, вплоть до фактического XY должность. (« Мне не нужно знать, на какой стороне кровати стоит медсестра, мне просто нужно знать, что она в комнате. В результате они часто реализуют его таким образом, чтобы «заглушать» его - поэтому он предоставляет только информацию о местоположении на уровне близости. В этом случае технология на основе близости дешевле. Обратите внимание, что там есть ситуации, в которых точное определение местоположения полезно, например, при управлении запасами или отслеживании движения материалов на производственном предприятии. (СШП вообще не используется в больницах, но широко используется на складах.) Все сводится к оценке всего пакета, чтобы убедиться, что вы получаете решение, соответствующее вашим реальным потребностям.

4. Акустические системы

На рынок поступил ряд новых систем слежения в помещении, в которых используются ультразвуковые импульсы от меток для их определения в помещении. Акустическая система работает почти так же, как UWB, за исключением того, что она использует звук вместо радио. Метки издают звук в ультразвуковом диапазоне (так что вы его не слышите). Ресиверы в комнате (иногда несколько, а иногда один «умный») улавливают эти звуки и таким образом определяют местонахождение тегов.

Одно из преимуществ использования звука связано с разрешением многолучевого распространения. Если вы отправляете сообщение и измеряете время, вы можете угадать местоположение по скорости. Если этот сигнал отражается от стены по пути туда, теперь у вас есть «многолучевость» - а может быть, их десятки. Способность математически отличать прямой путь от многолучевого является исключительно функцией скорости среды, деленной на ширину полосы. Таким образом, ваша способность к разрешению многолучевого распространения - это скорость звука, разделенная на полосу пропускания. Акустическим системам требуется меньшая полоса пропускания сигнала для устранения многолучевости, потому что скорость звука намного меньше скорости света.

Системы на основе сонаров также могут быть очень точными - даже такими же точными, как СШП. Стоимость зависит от вашей ситуации:если вы устанавливаете датчик в новом здании, подключение датчика к каждой комнате будет стоить недорого. Если вы пытаетесь оснастить существующее здание датчиками, это будет дорого. А вот теги недороги.

На данный момент акустические системы - это редко используемая нишевая технология, хотя здравоохранение предлагает наибольший потенциал для использования в ближайшем будущем.

5. Инфракрасные (ИК) системы

Инфракрасные системы локализации в помещении используют инфракрасные световые импульсы (например, пульт от телевизора) для определения местоположения сигналов внутри здания. ИК-приемники установлены в каждой комнате, и когда ИК-метка пульсирует, она считывается устройством ИК-приемника.

Инфракрасный порт - это почти надежный способ гарантировать точность на уровне комнаты. Он использует свет вместо радиоволн, которые не могут проходить сквозь стены - если система сообщает, что объект находится в комнате 4B, он, несомненно, находится в комнате 4B. Системы на основе радио имеют больше проблем с ложными срабатываниями, поскольку радиоволны иногда могут улавливаться другими считывающими устройствами через стены.

Хотя бирки недороги и долговечны, недостатком инфракрасного порта является то, что в каждой комнате необходимо установить проводной ИК-считыватель на потолке. Это нормально, если вы устанавливаете его в новом здании, но, как и в случае с акустикой, модернизация будет стоить дорого. Вот почему инфракрасные системы обычно используются при строительстве новых больниц, где палаты окончательно разделены на сегменты. На складе в открытом космосе использование инфракрасного излучения может стать проблемой:если три приемника считывают световой импульс, невозможно узнать, к какому приемнику ближе всего метка, поскольку трудно измерить относительную мощность инфракрасного сигнала. В целом радиотехнологии лучше работают на открытых пространствах, характерных для складских и производственных помещений.

Хотите узнать больше о недорогой бесконтактной системе IPS?

AirFinder - самая точная в мире бесконтактная система на основе Bluetooth. Его можно настроить для определения местоположения активов или людей в общей зоне или вплоть до очень определенного места с использованием различных считывающих устройств и контрольных точек для достижения требуемого уровня точности. Используемые им маяки BLE продаются в сотнях различных форм-факторов от многих разных производителей, что дает вам контроль над ценой, размером, аккумулятором и материалами корпуса.

Он был разработан, чтобы максимизировать коммерческую ценность ваших инвестиций в систему позиционирования в помещении, потому что это:

• Экономично . Стоимость тегов iBeacon варьируется от 2 до 15 долларов, и нет необходимости в сложной и дорогостоящей инфраструктуре.
• Легко развертывается без участия ИТ-специалистов.
• Легко масштабируется путем добавления дополнительных ориентиров.
• Высокая безопасность потому что никакая инфраструктура местоположения не затрагивает вашу сеть.
• Удобно и проста в навигации.

Ознакомьтесь с AirFinder с помощью бесплатной демоверсии. Мы поговорим о том, как это может удовлетворить особые потребности вашей компании в отслеживании местоположения внутри помещений, а также расскажем об основных возможностях программного обеспечения для создания отчетов, панелей управления и аналитики. Узнайте, почему так много больниц, строительных площадок, складов и других учреждений используют AirFinder для своих внутренних систем навигации и как это может работать на вас.