WLAN-Positionsbestimmungssysteme für Innenräume:die guten, die schlechten und die Alternativen

Wi-Fi ist eine beliebte Technologie zur Berechnung der Position eines Asset-Tags für ein Echtzeit-Ortungssystem (RTLS). Die Verwendung von Wi-Fi-Indoor-Positionierungssystemen hat Vorteile und Einschränkungen gegenüber anderen Ortungstechnologien wie Bluetooth, Ultrabreitband (UWB) oder Ultraschall. Einige Kunden, insbesondere Benutzer von RTLS im Gesundheitswesen, haben festgestellt, dass die Verwendung vorhandener Wi-FI-Systeme problematisch ist, um die gewünschten Genauigkeitsziele für ihre RTLS-Lösung zu erreichen. Wi-Fi wird auf vier verschiedene Arten zur Standortbestimmung verwendet, und jeder Ansatz hat seine eigenen Vorteile und Herausforderungen.

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Wi-Fi-Fingerabdrücke ist ein Ansatz zum Indoor-Asset-Tracking, bei dem der Standort und die Basisstations-ID (BSSID) jedes Wi-Fi-Zugangspunkts (AP) in einem Gebäude im Rahmen einer Umfrage aufgezeichnet werden. Ein Asset-Tag scannt dann die Wi-Fi-Umgebung und meldet die Liste der Wi-Fi-APs und ihre zugehörigen Signalstärken. Die Datenbank aus der Umfrage wird dann verwendet, um die wahrscheinliche Position des Tags zu schätzen. Auf diese Weise schätzen Smartphones auch häufig ihre Position, wenn sie sich in Bereichen befinden, in denen GPS nicht funktioniert, beispielsweise in Gebäuden. Es gibt viele Datenbanken von Wi-Fi-APs, einschließlich https://wigle.net/.

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Gewährleistung Genauigkeit des WLAN-Positionierungssystems

(Spoiler:Es ist hart)

Der Vorteil von Fingerabdrücken besteht darin, dass es eine kostengünstige und einfache Möglichkeit ist, Standortinformationen aus einer bestehenden Wi-Fi-Infrastruktur zu erhalten. Um jedoch jede Art von Genauigkeit auf Raumebene zu erhalten, muss eine Untersuchung mit spezieller Ausrüstung durchgeführt werden. RTLS-Unternehmen, die Fingerabdrücke verwenden, bieten dies normalerweise im Rahmen der Bereitstellung des Systems an. Wenn jedoch Geräte ausgetauscht oder verschoben werden, ist die Vermessung nicht mehr gültig, und dies wird letztendlich zu einem ständigen Wartungsproblem für das RTLS-System.

Eine Verbesserung gegenüber dem einfachen Fingerabdruck ist die Verwendung von RSSI-basierter Multilateration , das die Signalstärke aller erkennbaren WLAN-APs zusammen mit der Kenntnis ihres Standorts verwendet, um die Position zu berechnen. In den meisten Fällen ist dies auf etwa 4 m genau oder auf Raumebene, vorausgesetzt, es sind genügend APs vorhanden. In Gebäudeteilen mit geringerer AP-Abdeckung (insbesondere am Ende von Hallen) fehlen einfach die Daten zur Standortbestimmung. Daher kommt es in diesen Bereichen häufig zu Fehlern bei der Lokalisierung eines Raums oder einer Etage.

Fortgeschrittenere WLAN-basierte RTLS-Systeme verwenden Time-of-Flight (ToF)-basierte Triangulation , dh Pakete, die an und von Asset-Tags (oder anderen Geräten wie Telefonen von Mitarbeitern) gesendet werden, werden von mehreren Wi-Fi-APs mit einem Zeitstempel versehen. Wenn die APs eng synchronisierte Uhren haben, können die Zeitunterschiede zur Positionsberechnung verwendet werden. Diese Systeme erfordern eine spezielle Wi-Fi-Infrastruktur, die in ausreichend dichten Layouts installiert werden muss, um RTLS zu unterstützen. Diese Systeme gehören zu den genauesten, erfordern jedoch kostspielige Wi-Fi-Systeme. Es müssen mehr APs installiert werden, als nur für die Datennutzung erforderlich wären. Wände (insbesondere in großen Gebäuden wie Krankenhäusern) können das Mehrwegeproblem verstärken, was die Genauigkeit von ToF-basiertem RTLS verschlechtern kann.

Ein ähnlicher Ansatz für ToF ist der Ankunftswinkel (AoA) , wobei der Winkel, in dem eine bestimmte Wi-Fi-Übertragung empfangen wurde, mithilfe einer sogenannten MIMO-Antenne (Multiple-Input-Multiple-Output) berechnet wird, die Antennen zusammenfasst, um die Reichweite und den Durchsatz zu erhöhen. MIMO-Antennensysteme sind in einigen Unternehmensumgebungen üblich. Manchmal verwenden Systeme eine Kombination aus ToF und AoA, was zu einer sehr genauen Ortung führen kann. AoA-Systeme haben die zusätzliche Sorge, dass sie in einer bestimmten Ausrichtung installiert werden müssen, um korrekt zu funktionieren. Sie leiden unter dem gleichen Rauschen, Abtastartefakten und Mehrwegekanaleffekten wie TOF, aber die Notwendigkeit der Taktsynchronisierung ist weniger problematisch.

Eine letzte Sorge bei Wi-Fi-Indoor-Positionsbestimmungssystemen besteht im Allgemeinen darin, dass Tags einen Wi-Fi-Transceiver haben müssen, der im Inneren installiert ist Dies macht sie teurer (und sperriger) als Bluetooth, IR oder Ultraschall. Das AirFinder RTLS-System von Link Lab verwendet eine Kombination aus Bluetooth und Ultraschall anstelle von Wi-FI, aber es ist wichtig für Kunden, die Alternativen für RTLS zu verstehen.

Wenn Sie Fragen haben, sind wir hier, um Ihnen zu helfen.

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