Wi-Fi Indoor Positioning Systems:The Good, The Bad &The Alternatives

Wi-Fi is een populaire technologiekeuze voor het berekenen van de positie van een asset-tag voor een realtime locatiesysteem (RTLS). Het gebruik van wifi-positioneringssystemen voor binnenshuis heeft voordelen en beperkingen ten opzichte van andere locatietechnologieën, zoals Bluetooth, ultrabreedband (UWB) of echografie. Sommige klanten, met name gebruikers van RTLS in de gezondheidszorg, hebben geconstateerd dat het gebruik van bestaande wifi-systemen problematisch is om de gewenste nauwkeurigheidsdoelen voor hun RTLS-oplossing te bereiken. Wi-Fi wordt op vier verschillende manieren gebruikt voor locatiebepaling, en elke benadering heeft zijn eigen voordelen en uitdagingen.

Gerelateerd:Hier is een overzicht van verschillende indoor positioneringssystemen.

Wi-Fi-vingerafdrukken is een benadering voor het volgen van bedrijfsmiddelen binnenshuis waarbij de locatie en het basisstation-ID (BSSID) van elk Wi-Fi-toegangspunt (AP) in een gebouw worden vastgelegd als onderdeel van een onderzoek. Een asset-tag scant vervolgens de wifi-omgeving en rapporteert de lijst met wifi-toegangspunten en de bijbehorende signaalsterkten. De database uit de enquête wordt vervolgens gebruikt om de waarschijnlijke positie van de tag te schatten. Dit is ook hoe smartphones vaak hun positie schatten wanneer ze zich in gebieden bevinden waar GPS niet werkt, zoals in gebouwen. Er zijn veel databases met wifi-toegangspunten, waaronder https://wigle.net/.

Bekijk het en kijk of je wifi thuis of op kantoor aanwezig is. Op deze foto zie je het kantoor van Link Labs, maar we zitten eigenlijk aan de andere kant van de straat.

Zorgen voor Nauwkeurigheid wifi-positioneringssysteem

(Spoiler:Het is moeilijk)

Het voordeel van vingerafdrukken is dat het een goedkope en gemakkelijke manier is om locatie-informatie uit de bestaande wifi-infrastructuur te halen. Om echter enige nauwkeurigheid op kamerniveau te krijgen, moet een onderzoek worden uitgevoerd met gespecialiseerde apparatuur. RTLS-bedrijven die gebruik maken van vingerafdrukken bieden dit meestal aan als onderdeel van de inrichting van het systeem. Wanneer echter apparatuur wordt verwisseld of verplaatst, is het onderzoek niet langer geldig en wordt dit uiteindelijk een permanent onderhoudsprobleem voor het RTLS-systeem.

Een verbetering ten opzichte van eenvoudige vingerafdrukken is het gebruik van RSSI-gebaseerde multilateratie , die de signaalsterkte van alle detecteerbare Wi-Fi-toegangspunten gebruikt, samen met kennis van hun locatie om de positie te berekenen. In de meeste gevallen is dit nauwkeurig tot ongeveer 4 meter of op kamerniveau, ervan uitgaande dat er voldoende AP's zijn. In delen van gebouwen met minder AP-dekking (vooral aan het einde van bijvoorbeeld hallen) zijn er simpelweg niet genoeg gegevens om de locatie te bepalen. Fouten bij het lokaliseren van een kamer of verdieping komen daarom vaak voor in deze ruimtes.

Meer geavanceerde Wi-Fi-gebaseerde RTLS-systemen gebruiken time-of-flight (ToF) triangulatie , dat is wanneer pakketten die van en naar activatags (of andere apparaten, zoals telefoons van werknemers) worden verzonden, worden voorzien van een tijdstempel door meerdere wifi-toegangspunten. Als de AP's strak gesynchroniseerde klokken hebben, kunnen de tijdsverschillen worden gebruikt om de positie te berekenen. Deze systemen vereisen een gespecialiseerde Wi-Fi-infrastructuur die in voldoende dichte lay-outs moet worden geïnstalleerd om RTLS te ondersteunen. Deze systemen behoren tot de meest nauwkeurige, maar vereisen dure wifi-systemen. Er moeten meer AP's worden geïnstalleerd dan alleen voor datagebruik nodig zijn. Muren (vooral die in grote gebouwen zoals ziekenhuizen) kunnen bijdragen aan het multipath-probleem, wat de nauwkeurigheid van op ToF gebaseerde RTLS kan verslechteren.

Een vergelijkbare benadering van ToF is angle of arrival (AoA) , waarbij de hoek waaronder een bepaalde Wi-Fi-transmissie werd ontvangen, wordt berekend met behulp van een zogenaamde multiple-input multiple-output (MIMO) antenne, die antennes samenvoegt om het bereik en de doorvoer te vergroten. MIMO-antennesystemen zijn gebruikelijk in sommige bedrijfsomgevingen. Soms gebruiken systemen een combinatie van ToF en AoA, wat kan resulteren in een zeer nauwkeurige locatie. AoA-systemen hebben de extra zorg dat ze in een bepaalde richting moeten worden geïnstalleerd om correct te werken. Ze hebben dezelfde ruis, sampling-artefacten en multipath-kanaaleffecten als TOF, maar de vereiste voor kloksynchronisatie is minder een probleem.

Een laatste zorg voor wifi-positioneringssystemen voor binnenshuis, in het algemeen, is dat tags een wifi-transceiver binnen moeten hebben geïnstalleerd waardoor ze duurder (en omvangrijker) zijn dan Bluetooth, IR of echografie. Het AirFinder RTLS-systeem van Link Lab gebruikt een combinatie van Bluetooth en Ultrasound in plaats van wifi, maar het is belangrijk dat klanten de alternatieven voor RTLS begrijpen.

Als je vragen hebt, staan ​​we voor je klaar.

Lees meer over wifi en andere technologieën voor de locatie van bedrijfsmiddelen binnenshuis in deze whitepaper