Il sistema di posizionamento indoor consente ai manager di individuare con precisione la posizione di persone o beni, all'interno di un edificio utilizzando lo smartphone, Beacon Bluetooth, tag di tracciamento, gateway o altro Dispositivi IoT. È una delle applicazioni base dell’Internet delle cose. Quando il posizionamento satellitare è difficile da utilizzare in ambienti interni complessi come tunnel e scantinati, un sistema di posizionamento interno può essere utilizzato come posizionamento ausiliario del posizionamento satellitare per localizzare la posizione attuale degli oggetti e risolvere il problema che i segnali satellitari non possono penetrare negli edifici. In base allo scenario applicativo, il sistema di posizionamento satellitare può facilitare il funzionamento delle imprese e fornire agli utenti un'esperienza più soddisfacente. Lo scopo di questo articolo è fornirti una comprensione preliminare delle tecniche di posizionamento indoor.
1. Cos'è il sistema di posizionamento interno?
Il sistema funziona come l'esterno GPS per fornire servizi di posizionamento. La differenza è che il GPS può essere utilizzato solo all'aperto e non riceve alcun segnale quando entra in uno spazio interno. Quindi il posizionamento interno è nato per risolvere i servizi di posizionamento degli spazi interni delle persone. Attualmente, La tecnologia di posizionamento interno si riferisce solitamente ad alcuni mezzi tecnologici di posizionamento interno basati sulla tecnologia di comunicazione wireless (come il Wi-Fi, Bluetooth BLE a basso consumo, ZigBee, UWB, eccetera.), attraverso il quale è possibile fornire posizionamento e navigazione alla persona che lavora e vive nello spazio interno, posizionamento del personale, monitoraggio delle risorse, e altri servizi.
Il sistema di posizionamento interno è un'applicazione popolare della tecnologia di posizionamento interno. Può fornire indicazioni sulla posizione in tempo reale per le persone in modo che gli utenti possano conoscere la loro posizione e il loro orientamento in qualsiasi momento. Può soddisfare le esigenze dei centri commerciali, ospedali, aeroporti, e anche grandi stadi e altri grandi edifici pubblici di orientamento per gli utenti.
Personale/beni Supervisione della posizione o rilevamento della posizione interna è soddisfare le esigenze di gestione della sicurezza del personale/beni negli ambienti interni. È necessario comprendere in tempo reale la posizione di persone o oggetti nello spazio interno in modo che il gestore possa programmare e comandare meglio. Attualmente, il posizionamento del personale è comunemente usato nei tunnel, corridoi di tubi, fabbriche, parchi, eccetera., mentre il posizionamento delle risorse è spesso utilizzato nel magazzinaggio, la logistica, e altri campi.
2. Come funziona il sistema di posizionamento interno?
Con il rapido sviluppo della tecnologia, sono state inventate numerose tecniche di posizionamento wireless per interni, incluso Wi-Fi, Bluetooth, infrarossi, UWB, RFID, ZigBee, motion capture e posizionamento ad ultrasuoni, e così via.
01. Tecnologia di posizionamento Wi-Fi
La tecnologia di posizionamento WiFi dipende dalla rete WLAN esistente e utilizza la potenza del segnale ricevuto per tracciare e monitorare l'ambiente complesso. Basato sulle informazioni sulla posizione dei nodi di rete (punti di accesso senza fili), utilizza la combinazione di test di esperienza e modello di propagazione del segnale per individuare la posizione dei dispositivi mobili collegati, con la massima precisione di circa 1 metro a 20 metri. Il più grande vantaggio della tecnologia di localizzazione WiFi è la sua comodità e il basso costo. Tuttavia, allo stesso tempo, il segnale ricevuto dal WIFI è suscettibile alle interferenze dell'ambiente circostante, che riduce la precisione del posizionamento. Perciò, La tecnologia di posizionamento WIFI non è adatta per scenari di monitoraggio in tempo reale con requisiti di elevata precisione. Inoltre, IL Wifi il raggio di copertura del punto di accesso è relativamente limitato e generalmente può coprire solo un raggio di circa 90 metri.
02. Tecnologia di posizionamento Bluetooth
La tecnologia "Bluetooth" è una nuova tecnologia di comunicazione wireless annunciata congiuntamente da cinque aziende di fama mondiale a maggio 1998. Il posizionamento Bluetooth si basa sui valori RSSI, e localizza attraverso il principio di triangolazione. Un sistema di posizionamento che utilizza il Bluetooth per confermare la posizione fisica di un dispositivo implica una complessa disposizione infrastrutturale.
Tecnologia di posizionamento interno Bluetooth consiste nell'installare un certo numero di punti di riferimento beacon Bluetooth nell'area che deve essere localizzata. Indossando il tag di posizionamento, il personale invierà i dati sull'intensità del segnale alla stazione base in tempo reale e trasmetterà i dati alla soluzione attraverso la stazione base. Nel server di calcolo, l'algoritmo di calcolo del posizionamento installato nel server di calcolo realizza il calcolo della posizione e realizza il posizionamento in tempo reale del punto target.
03. Tecnologia di posizionamento a infrarossi
La tecnologia di posizionamento a infrarossi viene utilizzata principalmente nei sensori ottici. La sua tecnologia è molto matura, mentre anche il prezzo è basso. È molto adatto per aggiornamenti moderati e trasformazione delle apparecchiature esistenti, con una precisione di posizionamento interna relativamente elevata.
Tuttavia, perché la luce non può passare attraverso gli ostacoli, il raggio infrarosso può propagarsi solo in linea di vista, che è facile da interferire con altre luci. Inoltre, la distanza di trasmissione dei raggi infrarossi è breve, quindi l'effetto del posizionamento interno è molto scarso. Quando i dispositivi mobili vengono riposti nelle tasche o nascosti dai muri, non funzionano correttamente. Richiede l'installazione di antenne riceventi in ogni stanza e corridoio, con conseguente costo complessivo elevato.
04. Tecnologia di posizionamento a banda ultralarga
La tecnologia di posizionamento UWB è una nuova tecnologia molto diversa dalla tradizionale tecnologia di posizionamento della comunicazione. Non solo ha una precisione di posizionamento a livello centimetrico, ma ha anche un'eccellente resistenza alle interferenze ambientali. Può essere utilizzato per il posizionamento preciso in interni. Per esempio, può essere ampiamente utilizzato nei centri di detenzione, ospedali, fabbriche, e altri luoghi, in modo da ottenere in tempo reale informazioni precise sulla localizzazione di persone o oggetti nello spazio. È favorevole al posizionamento, tracciamento, o navigazione di oggetti in movimento interni. Inoltre, l'etichetta UVB è ricaricabile e ha una lunga autonomia in standby, dura in genere circa tre mesi.
05. Tecnologia di posizionamento RFID
L'RFID è la tecnologia di posizionamento per l'identificazione a radiofrequenza. Il sistema non richiede il contatto meccanico o ottico con il bersaglio. Perciò, L'RFID è anche chiamata tecnologia di identificazione automatica senza contatto. È molto adatto per il monitoraggio e la gestione a lungo termine della persona o dell'oggetto target. Con il rapido sviluppo di Tecnologia IoT, La tecnologia RFID sarà anche la tecnologia informatica più promettente del nuovo secolo.
06. Tecnologia di posizionamento ZigBee
Tecnologia ZigBee ha il vantaggio di un basso consumo energetico. Zigbee ha scenari applicativi estesi e ricchi, e il mercato di riferimento comprende principalmente le periferiche per PC, controllo intelligente della casa, cure mediche, controllo industriale, e altri campi. ZigBee e Bluetooth hanno anche le caratteristiche di un consumo energetico estremamente basso e di trasmissione bidirezionale. Fanno tutti parte della Personal Area Network (PADELLA) architettura. Quando c'è una richiesta di trasmissione dati, viene immediatamente trasmesso. E i sistemi Zigbee non richiedono supporto hardware aggiuntivo, il che riduce notevolmente i costi.
07. Tecnologia di posizionamento ad ultrasuoni
Attualmente, la maggior parte della localizzazione ultrasonica si basa sul metodo della riflessione. Esistono due popolari tecnologie di posizionamento indoor basate sugli ultrasuoni. Uno è la combinazione della tecnologia a ultrasuoni e a radiofrequenza per il posizionamento. Perché la velocità di trasmissione del segnale in radiofrequenza è vicina alla velocità della luce, che è di gran lunga superiore alla frequenza della radiofrequenza, quindi è possibile utilizzare il segnale in radiofrequenza per attivare l'etichetta elettronica e quindi fargli ricevere il segnale ultrasonico utilizzando il metodo della differenza oraria che varia. Questa tecnologia ha un costo contenuto, basso consumo energetico, e caratteristiche di alta precisione. L'altro è la tecnologia di posizionamento multi-ultrasuoni. La tecnologia utilizza il posizionamento globale e può essere installata nel robot mobile in 4 indicazioni con 4 sensori ad ultrasuoni. Nel complesso può cogliere i dati, avendo una forte anti-interferenza e alta precisione, e può risolvere il problema della perdita del robot. La precisione del posizionamento ultrasonico può raggiungere il livello centimetrico, e la precisione è relativamente alta.
08. Tecnologia di localizzazione motion capture
Il sistema di motion capture NOKOV appartiene al posizionamento visivo. Copre l'area di acquisizione dello spazio interno attraverso le lenti di motion capture disposte nello spazio e cattura accuratamente la posizione spaziale tridimensionale dei marcatori riflettenti (Marcatori) posizionato sul bersaglio di cattura. Dopo l'elaborazione e il calcolo, il sistema può ottenere le coordinate spaziali tridimensionali (X, Y, Z) dei punti di riferimento riflettenti. Il sistema può anche impostare il corpo rigido del bersaglio, ed elaborare e calcolare ulteriormente i dati tramite un software di analisi professionale. La tecnologia di posizionamento motion capture può ottenere la posizione e la postura precise dell'oggetto target, che è adatto per la ricerca scientifica.
3. Quanto è accurato il sistema di posizionamento interno?
01. Tecnologia di posizionamento Wi-Fi
L'acquisizione dei dati di posizionamento Wi-Fi richiede molti costi di manodopera. Inoltre, I sistemi WIFI richiedono una manutenzione regolare, quindi la tecnologia è difficile da scalare. Un altro svantaggio ben noto della tecnologia di posizionamento Wi-Fi è che ha una capacità anti-interferenza relativamente debole con l'ambiente. È facile essere influenzati dall'ambiente circostante durante la raccolta dei dati, quindi la precisione del posizionamento di oggetti o persone in movimento è relativamente lenta.
02. Tecnologia di posizionamento RFID
Il sistema copre una breve distanza, e la distanza più lunga può essere di decine di metri. Può ottenere una precisione di posizionamento a livello centimetrico a basso costo. Allo stesso tempo, grazie ai suoi vantaggi senza contatto e senza linea di vista, si prevede che diventerà la tecnologia di posizionamento indoor preferita.
03. Tecnologia a infrarossi
Questa tecnologia può raggiungere un'elevata precisione in una stanza aperta. Lo svantaggio significativo della tecnologia a infrarossi è che la distanza di trasmissione è relativamente breve, e gli ostacoli nell'ambiente bloccano facilmente gli infrarossi durante la trasmissione. Perciò, i sensori devono essere densamente distribuiti, con conseguenti elevati costi hardware e di costruzione.
04. Tecnologia delle onde ultrasoniche
La precisione del posizionamento ultrasonico può raggiungere il livello centimetrico, e la precisione è relativamente alta. Ma la portata effettiva della localizzazione ultrasonica è relativamente limitata, l'attenuazione ultrasonica è evidente nel processo di trasmissione ambientale.
Con l'aumento del tempo di percorrenza, si accumula anche l'errore di questo posizionamento. Per calibrarlo è necessaria un'origine dati esterna con precisione più elevata. Perciò, la navigazione inerziale è generalmente abbinata all'impronta digitale WiFi, e la posizione interna è richiesta tramite WiFi in ogni periodo di tempo, in modo da correggere l'errore causato da MEMS. Attualmente, anche l'applicazione commerciale di questa tecnologia è relativamente matura, ed è ampiamente utilizzato nei robot spazzatori.
06. Banda ultralarga (UWB) tecnologia di posizionamento
UWB può essere utilizzato per un posizionamento interno accurato, come la posizione dei soldati sul campo di battaglia, tracciamento del movimento del robot, e così via. Come una tecnologia di posizionamento interno di nuova concezione, La tecnologia di posizionamento UWB utilizza impulsi stretti non sinusoidali di livello da nanosecondo a microsecondo per trasmettere dati e realizzare il posizionamento, che presenta i vantaggi di alta precisione, alta capacità, e basso consumo energetico. Ha anche una migliore anti-interferenza e sicurezza rispetto al tradizionale sistema a banda stretta. Perciò, La tecnologia UWB può essere utilizzata laddove sono richieste esigenze di posizionamento molto precise. Come le prigioni, stazioni di pubblica sicurezza, e altri luoghi.
4. Perché è importante il sistema di posizionamento interno?
01. Migliorare il consumo e l’esperienza di servizio degli utenti
Il posizionamento interno offre ai consumatori una buona esperienza di consumo, come la ricerca di posti vuoti e la ricerca di auto nella direzione opposta durante il parcheggio. Ci sono molti consumatori e merci nei centri commerciali. Le ricerche di mercato di Google sottolineano che i consumatori desiderano maggiori informazioni sui prodotti e un’esperienza personalizzata durante gli acquisti.
Oltre alle guide allo shopping nei centri commerciali e alla caccia all'auto in retromarcia nei parcheggi, il posizionamento indoor può essere utilizzato anche nei padiglioni espositivi, musei, punti panoramici, aeroporti, stazioni, ospedali, centri governativi, tribunali, e altre scene per consentire agli utenti di avere un'esperienza di servizio migliore.
02. Migliorare il marketing aziendale e l’efficienza operativa
Il posizionamento indoor monitora il flusso di persone e presenta linee di movimento in luoghi affollati come centri commerciali e aeroporti. Attraverso i dati raccolti, le imprese possono scoprire il comportamento di consumo dell’utente in modo più accurato, e comprendere la preferenza di interesse dietro di esso, in modo da migliorare l’efficienza dei processi decisionali operativi e ottenere un maggiore valore di business.
5. Come impostare un sistema di posizionamento indoor?
01. Tecnologia di posizionamento Wi-Fi
Come tecnologia di posizionamento indoor relativamente matura, La tecnologia Wi-Fi è stata utilizzata da molte aziende negli ultimi anni. Il posizionamento WiFi generalmente adotta il metodo del “vicino più vicino” per giudicare, questo è, quale hot spot o stazione base è più vicino.
02. Posizionamento RFID
La posizione RFID è ciò che chiamiamo tag elettronico. Il posizionamento RFID ottiene le informazioni del tag RFID target tramite lettori. Queste informazioni includono l'ID, potenza del segnale ricevuto, e così via. Allo stesso modo, il metodo del vicino più vicino, metodo di posizionamento multilaterale, potenza del segnale ricevuto, e altri metodi possono essere utilizzati per determinare la posizione dell'etichetta.
Attualmente, l’urgente svolta della tecnologia RFID sta nel come proteggere meglio la sicurezza e la privacy dell’utente, e stabilire una standardizzazione internazionale. Rispetto ad altre tecnologie di posizionamento, Tecnologia RFID presenta i vantaggi dell'utilizzo di piccole etichette elettroniche e del basso costo. Tuttavia, l'etichetta elettronica può funzionare solo a breve distanza e non può comunicare con altri dispositivi. Perciò, è difficile integrare i dati e ottenere un posizionamento accurato.
03. Tecnologia a infrarossi
Esistono due tipi principali di metodi di implementazione specifici per il targeting degli infrarossi. Un modo è quello di posizionare un tag elettronico a infrarossi sull'oggetto bersaglio, e rilevare l'angolo e la distanza a infrarossi emessi dall'etichetta elettronica installando sensori a infrarossi interni per calcolare la posizione dell'oggetto. Attualmente, la tecnologia viene utilizzata principalmente per il posizionamento passivo di sorgenti di radiazioni infrarosse come gli aerei, carri armati, e missili nell'esercito, e anche per il posizionamento di robot semoventi indoor.
04. Tecnica delle onde ultrasoniche
Attualmente, la maggior parte della localizzazione ultrasonica si basa sul metodo della riflessione. Il sistema di tecnologia ad ultrasuoni è costituito da un telemetro principale e da più tag elettronici. Il telemetro principale è collegato al bersaglio di posizionamento mobile, e i tag elettronici sono posizionati in una posizione fissa all'interno del campo di monitoraggio.
05. Tecnologia Bluetooth
Il posizionamento Bluetooth si basa sul principio di posizionamento RSSI. Secondo diversi terminali di posizione, La posizione Bluetooth può essere suddivisa in posizione di rete e posizione del terminale. Il processo di posizionamento specifico può essere concluso come:
● Innanzitutto, posizionare il gateway Bluetooth e il beacon nella zona;
● Quando gli utenti si aggirano nell'area, verrà trasmessa la trasmissione del Beacon per calcolare la distanza tra gli utenti e il beacon (che può essere calcolato tramite RSSI).
Il sistema di posizionamento terminale è costituito da dispositivi terminali e beacon. Il principio di posizionamento specifico è il seguente:
● Posizionare prima il beacon Bluetooth nella zona;
● I beacon trasmettono costantemente segnali e pacchetti;
● Quando il dispositivo terminale entra nel campo del segnale, il beacon misurerà il suo valore RSSI, e quindi calcolare la posizione specifica del dispositivo tramite il telefono cellulare
06. Banda ultralarga (UWB) tecnologia di posizionamento
La tecnologia a banda ultralarga è una nuova tecnologia di comunicazione wireless molto diversa dalla tecnologia di comunicazione tradizionale. Può essere utilizzato per il posizionamento preciso in interni. Per esempio, può essere ampiamente utilizzato nei centri di detenzione, ospedali, fabbriche, e altri luoghi, in modo da ottenere in tempo reale informazioni precise sulla localizzazione di persone o oggetti nello spazio. È favorevole al posizionamento, tracciamento, o navigazione di oggetti in movimento interni. Attualmente, molti paesi stanno studiando questa tecnologia, che ha una buona prospettiva nel campo della localizzazione indoor wireless.
(UWB) la tecnologia di posizionamento ha ricevuto grande attenzione nel campo del posizionamento indoor grazie alla sua elevata velocità di trasmissione e alla forte capacità di penetrazione.
6. Applicazioni del sistema di posizionamento indoor
01. Servizio di posizionamento indoor
Nei supermercati, aeroporti, alberghi, musei, padiglioni, e altre grandi scene in interni, il posizionamento indoor è ampiamente utilizzato. In un supermercato dal layout complesso, gli utenti possono individuare l'ubicazione dei beni che desiderano acquistare e pianificare il percorso attraverso la navigazione del percorso sul terminale mobile. Nei centri commerciali, musei, mostre, luoghi di divertimento, e negozi che consentono agli utenti di individuare ed esplorare rapidamente i propri obiettivi.
02. Ricerca inversa dell'auto nel parcheggio
Nel parcheggio sotterraneo, il posizionamento e la navigazione indoor aiutano i consumatori a trovare facilmente la propria auto.
03. Posizionamento intelligente dell'edificio
Per un edificio intelligente, l'aspetto applicativo principale è la gestione dei visitatori e il tracciamento in tempo reale della traiettoria dei visitatori attraverso le carte visitatore.
04. Gestione del posizionamento degli anziani e del personale di servizio nelle case di cura
L'installazione di sistemi di posizionamento indoor nelle case di cura è necessaria perché i movimenti degli anziani necessitano di un'attenzione costante per garantirne la sicurezza. La tecnologia di posizionamento interno può realizzare il monitoraggio in tempo reale degli anziani. Nel frattempo, il sistema può riprodurre la traiettoria di movimento degli anziani e gli anziani possono chiedere aiuto di emergenza quando si trovano ad affrontare situazioni pericolose.
05. Posizionamento e gestione delle guardie carcerarie
Il posizionamento indoor trova largo impiego anche nel campo delle carceri giudiziarie. Con l'aiuto di tecnologia di posizionamento indoor, la tradizionale modalità di gestione del personale carcerario diventerà semplice, presto, ed efficace. Indossando i braccialetti di posizionamento anti-smontaggio per le guardie e i detenuti, i prigionieri possono essere localizzati in tempo reale, e la traccia delle attività storiche può essere riprodotta e interrogata.
06. Gestione del posizionamento del personale nelle industrie ad alto rischio
Negli impianti chimici, costruzione della metropolitana, costruzione del tunnel, e altri cantieri ad alto rischio, la gestione del posizionamento del personale è un'esigenza critica. Da un lato, il personale deve essere posizionato in questi scenari. Quando un dipendente è in pericolo e chiede aiuto, il personale di soccorso può localizzare il dipendente in tempo, che garantisce notevolmente la loro sicurezza. D'altra parte, i luoghi ad alto rischio devono monitorare i visitatori per impedire ai visitatori di entrare in aree pericolose. Anche il sistema di posizionamento indoor ha molti scenari applicativi. Per esempio, logistica di stoccaggio.
