Hoe een positioneringssysteem voor binnen werkt

Vrijwel iedereen is bekend met het Global Positioning System of GPS, dat op basis van satellietsignalen de exacte positie van een persoon of object op aarde kan bepalen. Maar hoe zit het met indoor locatietracking? GPS werkt niet goed in gebouwen - dat is waar een indoor positioning system (IPS), of indoor location tracking, van pas komt.

Wat is een positioneringssysteem voor binnen?

Net als een GPS voor binnenomgevingen, verwijst IPS naar de technologie die helpt bij het lokaliseren van mensen en objecten binnenshuis. Die locatie-informatie wordt vervolgens ingevoerd in een soort applicatiesoftware om de informatie bruikbaar te maken. IPS-technologieën maken bijvoorbeeld een aantal locatiegebaseerde indoor tracking-oplossingen mogelijk, waaronder realtime locatiesystemen (RTLS), bewegwijzering, voorraadbeheer en locatiesystemen voor eerstehulpverleners.

Er zijn een aantal verschillende technologieën die kunnen worden gebruikt voor indoor positionering, waarvan we er in dit artikel vijf in detail zullen bespreken:

• Op nabijheid gebaseerde systemen
• WiFi-gebaseerde systemen
• Ultra-breedbandsystemen
• Akoestische systemen
• Infraroodsystemen

Houd tijdens het lezen het volgende in gedachten:Het is goed om de verschillende soorten indoor-trackingtechnologieën te begrijpen, maar de positioneringstechnologie zelf zou niet uw eerste zorg moeten zijn - de echte waarde ligt in de software die is verbonden met een bepaalde technologie.

Weten hoe locatietags werken, is als weten wat er "onder de IPS-motorkap" gebeurt. Dat is geweldig, maar het is hoe u die locatie-informatie gebruikt die de echte waarde biedt - hoe zal het een verschil maken in uw bedrijf? De software waarin het wordt ingevoerd, speelt een grote rol bij het creëren van die waarde, dus het is belangrijk om het systeem als geheel te evalueren. Als je net begint met indoor locatietracking en een krap budget hebt om te experimenteren, zal het kopen van een systeem dat duur, moeilijk te gebruiken en moeilijk te schalen is waarschijnlijk de voordelen teniet doen die je uit de verzamelde gegevens haalt. Aan de andere kant helpt een kosteneffectieve, gebruiksvriendelijke oplossing u om het meeste uit uw IPS-investering te halen en als resultaat echte bedrijfswaarde te creëren.

Hieronder heb ik de meest voorkomende gebruiksscenario's voor elke indoor-trackingtechnologie genoteerd, evenals enkele van de nadelen en voordelen van elke.

5 soorten indoor volgtechnologie

1. Op nabijheid gebaseerde systemen

Op nabijheid gebaseerde systemen kunnen de algemene locatie van een persoon of object op kamerniveau binnen een faciliteit detecteren. (Dat is in tegenstelling tot een precisiesysteem zoals ultrabreedband, hieronder genoemd, dat de exacte, precieze locatie van iets tot op een "punt op de kaart" lokaliseert.) Op nabijheid gebaseerde systemen gebruiken tags en bakens voor positionering binnenshuis, en ze zijn gebaseerd op lezers of op referentiepunten.

In een op lezers gebaseerd systeem verzenden eenvoudige, goedkope tags ("domme" tags) hun identificatie continu naar een aantal leesapparaten. Die leesapparaten geven vervolgens de identificaties en signaalsterkte van de tags door aan een backend-systeem, dat vervolgens de posities van elke tag berekent.

Een op referentiepunten gebaseerd systeem, waarvan AirFinder een goed voorbeeld is, gebruikt standaard Bluetooth Low Energy (BLE)-bakens als locatiereferentiepunten samen met 'slimme' locatiebewuste tags. De tags berekenen hun eigen locatie op basis van de locatie van de referentiepunten en maken vervolgens verbinding met een centraal toegangspunt om deze informatie door te geven. De BLE-toegangspunten, op ongeveer 30 meter afstand van een faciliteit, ontvangen de versleutelde locatiegegevens van de tag en sturen deze naar de server.

Beide typen op nabijheid gebaseerde systemen kunnen een eenvoudige lokalisatie binnenshuis bereiken tegen de laagste kosten. Ze zijn alomtegenwoordig in zowel de gezondheidszorg als de productie, evenals in sommige andere industrieën. Op referentiepunten gebaseerde systemen zijn echter de goedkoopste van de proximity-oplossingen vanwege hun architectuur - ze hebben niet zoveel aangesloten lezers nodig vanwege hun goedkope referentiepunten. Ze zorgen ook voor een langere levensduur van de batterij en leveren nauwkeurigere locatie-informatie dan op lezers gebaseerde systemen.

Lees meer over oplossingen voor precisie, nabijheid en tracking buitenshuis, en hoe u de juiste kiest voor uw behoeften.

2. Op wifi gebaseerde systemen

In een wifi-positioneringssysteem zijn tags wifi-zenders die eenvoudige pakketten naar een aantal wifi-toegangspunten in een faciliteit sturen. Deze toegangspunten rapporteren de tijd en sterkte van die lezing aan een backend, die algoritmen gebruikt om de positie te berekenen. De locatie-informatie wordt vervolgens naar de cloud verzonden.

WiFi-positioneringssystemen voor binnenshuis geven een vrij hoog nauwkeurigheidsniveau - van drie tot vijf meter - omdat ze gebruikmaken van tijdsverschilmetingen (TDOA) met een grote bandbreedte. Maar om dit nauwkeurigheidsniveau te bereiken, hebt u ten minste drie toegangspunten nodig om elke tagtransmissie te "horen". Als u nog niet over de WiFi-toegangspunten beschikt om dit te ondersteunen, kan dit een dure oplossing zijn. WiFi-tags zijn ook vrij duur ($40-$60 per tag) en meestal minder energiezuinig dan hun alternatieven.

Dat gezegd hebbende, wordt wifi vaak gebruikt in zowel de gezondheidszorg als de productieomgeving.

3. Ultra Wide-Band (UWB) systemen

UWB is een coole technologie. Drie of meer ultrabreedbandlezers zenden een zeer brede puls uit over een GHz spectrum. De lezers luisteren vervolgens naar chirps van ultrabreedband-tags. Deze tags hebben een vonkbrug-achtige exciter die een kleine puls genereert, die een korte, gecodeerde, zeer brede, bijna onmiddellijke burst creëert. De lezers rapporteren vervolgens zeer nauwkeurige tijdmetingen van de tags terug naar een centrale server.

Omdat het UWB-signaal extreem breed is, is de nauwkeurigheid van de locatie-informatie erg goed, waarschijnlijk het meest nauwkeurige van alle beschikbare systemen. Een nadeel is echter dat UWB het duurste systeem is om te installeren. Hoewel UWB-tags goedkoop zijn, moet elke locatie vanwege het beperkte bereik van de tags minimaal drie (dure) lezers hebben.

Een ding dat me is opgevallen in discussies met mensen die UWB gebruiken, is dat, hoewel ze het kochten voor de uiterste precisie die het levert, ze niet echt waarde vinden in het weten waar iets te maken heeft met de werkelijke XY positie. ("Ik hoef niet te weten aan welke kant van het bed de verpleegster staat, ik moet alleen weten dat ze in de kamer is. ”) Als gevolg hiervan implementeren ze het vaak op een manier die het "domme" maakt, zodat het alleen locatie-informatie op nabijheidsniveau levert. In dat geval is op proximity gebaseerde technologie goedkoper. Merk op dat er zijn situaties waarin nauwkeurige locatiebepaling nuttig is, zoals bij voorraadbeheer of het volgen van de materiaalstroom in een productiefaciliteit. (UWB wordt helemaal niet gebruikt in ziekenhuizen, maar het wordt veel gebruikt in magazijnen.) Het komt allemaal neer op het evalueren van het totale pakket om ervoor te zorgen dat u een oplossing krijgt die past bij uw werkelijke behoeften.

4. Akoestische systemen

Er zijn een aantal nieuwe indoor tracking-systemen op de markt gekomen die ultrasone pulsen van tags gebruiken om ze in een binnenomgeving te lokaliseren. Een akoestisch systeem werkt bijna precies zoals UWB, behalve dat het geluid gebruikt in plaats van radio. De tags zenden een geluid uit in het ultrasone bereik (zodat u het niet kunt horen). Ontvangers in de kamer (soms meerdere, en soms een enkele 'slimme') pikken die geluiden op en lokaliseren de tags op die manier.

Een voordeel van het gebruik van geluid heeft te maken met het oplossen van multipath. Als u een transmissie verzendt en een tijdmeting uitvoert, kunt u de locatie raden op basis van de snelheid. Als dat signaal onderweg van de muur weerkaatst, heb je nu een "multipath" - of misschien tientallen. Het vermogen om wiskundig onderscheid te maken tussen een direct pad en een multipath is puur een functie van de snelheid van het medium gedeeld door de bandbreedte. Dus uw multipath-resolutievermogen is de snelheid van het geluid gedeeld door de bandbreedte. Akoestische systemen hebben minder signaalbandbreedte nodig om multipath op te lossen, omdat de snelheid van het geluid zo veel lager is dan de snelheid van het licht.

Op sonar gebaseerde systemen kunnen ook zeer nauwkeurig zijn, zelfs zo nauwkeurig als UWB. De kosten zijn afhankelijk van uw situatie:als u het in nieuwbouw installeert, kost het niet veel om in elke kamer een sensor te bedraden. Als u een bestaand gebouw probeert uit te rusten met sensoren, zijn de kosten hoog. Tags zijn echter niet duur.

Voorlopig zijn akoestische systemen een weinig gebruikte nichetechnologie, hoewel de gezondheidszorg in de nabije toekomst het meeste potentieel biedt voor gebruiksscenario's.

5. Infrarood (IR) systemen

Op infrarood gebaseerde lokalisatiesystemen voor binnenshuis gebruiken infraroodlichtpulsen (zoals een afstandsbediening van een tv) om signalen in een gebouw te lokaliseren. IR-ontvangers zijn in elke kamer geïnstalleerd en wanneer de IR-tag pulseert, wordt deze gelezen door het IR-ontvangerapparaat.

Infrarood is een bijna onfeilbare manier om nauwkeurigheid op kamerniveau te garanderen. Het gebruikt licht in plaats van radiogolven, die niet door muren kunnen gaan - als het systeem zegt dat een item zich in kamer 4B bevindt, bevindt het zich ongetwijfeld in kamer 4B. Op radio gebaseerde systemen hebben meer moeite met valse positieven, omdat de radiogolven soms door andere lezers door muren kunnen worden opgepikt.

Hoewel de tags goedkoop zijn en lang meegaan, is een nadeel van infrarood dat in elke kamer een bedrade IR-lezer in het plafond moet worden geïnstalleerd. Dat is prima als je het in nieuwbouw installeert, maar net als bij akoestiek zal achteraf inbouwen duur zijn. Daarom worden infraroodsystemen veel toegepast in nieuwbouw van ziekenhuizen, waar kamers definitief worden gesegmenteerd. In een magazijn in de open ruimte zou infrarood een uitdaging zijn - als drie ontvangers een lichtpuls lezen, is er geen manier om te weten bij welke ontvanger de tag het dichtst bij is, omdat het moeilijk is om de relatieve signaalsterkte van infrarood te meten. Over het algemeen werken radiotechnologieën beter in open ruimtes die kenmerkend zijn voor magazijnen en productiefaciliteiten.

Geïnteresseerd om meer te weten te komen over een goedkoop, op nabijheid gebaseerd IPS-systeem?

AirFinder is het meest nauwkeurige Bluetooth-gebaseerde proximity-systeem ter wereld. Het kan worden geconfigureerd om activa of mensen in een algemeen gebied of op een zeer specifieke locatie te lokaliseren met behulp van een verscheidenheid aan nabijheidslezers en referentiepunten om het vereiste nauwkeurigheidsniveau te bereiken. En de BLE-bakens die het gebruikt, worden verkocht in honderden verschillende vormfactoren, van veel verschillende fabrikanten, waardoor u controle heeft over prijs, grootte, batterij en behuizingsmaterialen.

Het is ontworpen om de zakelijke waarde van uw investering in positioneringssystemen voor binnen te maximaliseren, omdat het:

• Kosteneffectief. iBeacon-tags variëren van $ 2 tot $ 15, en er is geen complexe, dure infrastructuur nodig.
• Eenvoudig inzetbaar , zonder tussenkomst van IT.
• Eenvoudig geschaald door meer referentiepunten toe te voegen.
• Zeer veilig omdat geen enkele locatie-infrastructuur uw netwerk raakt.
• Gebruiksvriendelijk en eenvoudig te navigeren.

Bekijk AirFinder van dichtbij met een gratis demo. We zullen het hebben over hoe het kan voldoen aan de specifieke behoeften van uw bedrijf voor het volgen van locaties binnenshuis, en de hoogtepunten van de rapportage-, dashboard- en analysemogelijkheden van de software aanhalen. Ontdek waarom zoveel ziekenhuizen, bouwplaatsen, magazijnen en andere faciliteiten AirFinder gebruiken voor hun behoeften aan indoornavigatiesystemen en hoe dit voor u kan werken.