Funktionsweise eines Indoor-Positionierungssystems

Fast jeder kennt das Global Positioning System oder GPS, das anhand von Satellitensignalen die genaue Position jeder Person oder jedes Objekts auf der Erde bestimmen kann. Aber was ist mit der Standortverfolgung in Innenräumen? GPS funktioniert in Gebäuden nicht gut – hier kommt ein Indoor Positioning System (IPS) oder Indoor Location Tracking ins Spiel.

Was ist ein Indoor-Positionierungssystem?

Wie ein GPS für Innenräume bezieht sich IPS auf die Technologie, die hilft, Personen und Objekte in Innenräumen zu lokalisieren. Diese Standortinformationen werden dann in eine Art Anwendungssoftware eingespeist, um die Informationen nützlich zu machen. IPS-Technologien ermöglichen beispielsweise eine Reihe von standortbasierten Indoor-Tracking-Lösungen, darunter Echtzeit-Ortungssysteme (RTLS), Wegfindung, Bestandsverwaltung und Ersthelfer-Ortungssysteme.

Es gibt eine Reihe verschiedener Technologien, die für die Indoor-Positionierung verwendet werden können, von denen wir fünf in diesem Artikel ausführlich behandeln:

• Näherungsbasierte Systeme
• WLAN-basierte Systeme
• Ultra-Breitband-Systeme
• Akustische Systeme
• Infrarotsysteme

Denken Sie beim Lesen daran:Es ist gut, die verschiedenen Arten von Indoor-Tracking-Technologien zu verstehen, aber die Ortungstechnologie selbst sollte nicht Ihr Hauptanliegen sein – der wahre Wert liegt in der Software, die mit einem bestimmten Gerät verbunden ist Technologie.

Zu wissen, wie Standort-Tags funktionieren, ist wie zu wissen, was „unter der IPS-Haube“ passiert. Das ist großartig, aber so verwenden Sie diese Standortinformationen, die den wahren Wert liefern – wie werden sie sich in Ihrem Unternehmen auswirken? Die Software, in die es eingespeist wird, spielt eine große Rolle bei der Schaffung dieses Wertes, daher ist es wichtig, das System als Ganzes zu bewerten. Wenn Sie gerade erst mit der Standortverfolgung in Innenräumen beginnen und ein knappes Budget für Experimente haben, wird der Kauf eines Systems, das teuer, schwer zu bedienen und schwer skalierbar ist, wahrscheinlich die Vorteile, die Sie aus den gesammelten Daten ziehen, zunichte machen. Auf der anderen Seite hilft Ihnen eine kostengünstige, benutzerfreundliche Lösung, Ihre IPS-Investition optimal zu nutzen und dadurch einen echten Geschäftswert zu schaffen.

Im Folgenden habe ich die häufigsten Anwendungsfälle für jede Indoor-Tracking-Technologie sowie einige der Nachteile und Vorteile jeder einzelnen aufgezeichnet.

5 Arten von Indoor-Tracking-Technologie

1. Näherungsbasierte Systeme

Näherungsbasierte Systeme können den allgemeinen Standort einer Person oder eines Objekts auf Raumebene innerhalb einer Einrichtung erkennen. (Dies steht im Gegensatz zu einem Präzisionssystem wie dem unten genannten Ultrabreitband, das die genaue, genaue Position von etwas bis auf einen „Punkt auf der Karte“ genau bestimmt.) Näherungsbasierte Systeme verwenden Tags und Beacons für die Indoor-Positionierung und sie sind entweder leserbasiert oder referenzpunktbasiert.

In einem leserbasierten System übermitteln einfache, kostengünstige Tags („dumb“-Tags) ihre Identifikation kontinuierlich an mehrere Lesegeräte. Diese Lesegeräte geben dann die Identifikationen und die Signalstärke der Tags an ein Backend-System weiter, das dann die Positionen jedes Tags berechnet.

Ein referenzpunktbasiertes System – für das AirFinder ein gutes Beispiel ist – verwendet standardmäßige Bluetooth Low Energy (BLE)-Beacons als Standortreferenzpunkte zusammen mit „intelligenten“ standortbezogenen Tags. Die Tags berechnen ihren eigenen Standort basierend auf dem Standort der Referenzpunkte und stellen dann eine Verbindung zu einem zentralen Zugangspunkt her, um diese Informationen weiterzugeben. Die BLE-Zugangspunkte, die etwa alle 30 m in einer Einrichtung angeordnet sind, empfangen die verschlüsselten Standortdaten vom Tag und senden sie an den Server.

Beide Arten von auf Nähe basierenden Systemen können eine einfache Indoor-Lokalisierung zu den niedrigsten Kosten erreichen. Sie sind sowohl im Gesundheitswesen als auch in der Fertigung sowie in einigen anderen Branchen allgegenwärtig. Referenzpunktbasierte Systeme sind jedoch aufgrund ihrer Architektur die kostengünstigste der Proximity-Lösungen – sie benötigen aufgrund ihrer kostengünstigen Referenzpunkte nicht so viele angeschlossene Lesegeräte. Außerdem ermöglichen sie eine längere Akkulaufzeit und liefern genauere Standortinformationen als lesegerätebasierte Systeme.

Lesen Sie mehr über Präzisions-, Näherungs- und Outdoor-Tracking-Lösungen – und wie Sie die richtige für Ihre Anforderungen auswählen.

2. WLAN-basierte Systeme

In einem WiFi-Positionierungssystem sind Tags WiFi-Sender, die einfache Pakete an eine Reihe von WiFi-Zugangspunkten in einer Einrichtung senden. Diese Zugangspunkte melden die Zeit und Stärke dieser Lesung an ein Backend, das Algorithmen verwendet, um die Position zu berechnen. Die Standortinformationen werden dann an die Cloud gesendet.

WiFi-Indoor-Positionierungssysteme bieten eine ziemlich hohe Genauigkeit – von drei bis fünf Metern –, da sie Messungen der Ankunftszeit (TDOA) mit großer Bandbreite verwenden. Um diese Genauigkeit zu erreichen, benötigen Sie jedoch mindestens drei Zugangspunkte, um jede Tag-Übertragung zu „hören“. Wenn Sie nicht bereits über die WLAN-Zugangspunkte verfügen, um dies zu unterstützen, kann dies eine teure Lösung sein. WLAN-Tags sind auch ziemlich teuer (40-60 USD pro Tag) und normalerweise weniger energieeffizient als ihre Alternativen.

Allerdings wird WLAN sowohl im Gesundheitswesen als auch in der Produktion häufig verwendet.

3. Ultrabreitband-(UWB)-Systeme

UWB ist eine coole Technologie. Drei oder mehr Ultrabreitband-Lesegeräte übertragen einen sehr breiten Impuls über ein GHz-Spektrum. Die Leser hören dann auf das Zirpen von Ultrabreitband-Tags. Diese Tags haben einen Erreger im Funkenstrecken-Stil, der einen kleinen Impuls erzeugt, der einen kurzen, codierten, sehr breiten, fast augenblicklichen Impuls erzeugt. Die Lesegeräte melden dann sehr genaue Zeitmessungen von den Tags an einen zentralen Server zurück.

Da das UWB-Signal extrem breit ist, ist die Genauigkeit der Standortinformationen sehr gut – wahrscheinlich die genaueste aller verfügbaren Systeme. Ein Nachteil ist jedoch, dass UWB das teuerste zu installierende System ist. Auch wenn UWB-Tags günstig sind, muss jeder Standort wegen der begrenzten Reichweite der Tags mindestens drei (teure) Leser haben.

Eine Sache, die mir bei Diskussionen mit Leuten, die UWB verwenden, aufgefallen ist, ist, dass sie es, obwohl sie es wegen der punktgenauen Präzision gekauft haben, nicht wirklich schätzen, wenn sie wissen, wo etwas auf dem tatsächlichen XY Position. („Ich muss nicht wissen, auf welcher Seite des Bettes die Schwester steht, ich muss nur wissen, dass sie im Zimmer ist. “) Infolgedessen implementieren sie es oft auf eine Weise, die es „dummt“ – so dass es nur Standortinformationen auf Näherungsebene liefert. In diesem Fall ist Proximity-basierte Technologie billiger. Beachten Sie, dass es gibt Situationen, in denen eine genaue Ortung nützlich ist, wie bei der Bestandsverwaltung oder der Verfolgung des Materialflusses in einer Fertigungsanlage. (UWB wird in Krankenhäusern überhaupt nicht verwendet, aber es wird häufig in Lagerhäusern verwendet.) Es geht alles darum, das Gesamtpaket zu bewerten, um sicherzustellen, dass Sie eine Lösung erhalten, die Ihren tatsächlichen Anforderungen entspricht.