इमारतीमधील व्यक्ती, मालमत्ता किंवा उपकरणाचे अचूक स्थान निश्चित करण्यासाठी रुग्णालये, कारखाने, शॉपिंग सेंटर्स, कार्यालये आणि गोदामांसाठी हे अत्यंत महत्त्वाचे बनले आहे. समस्या अशी आहे की इमारतीच्या आत जीपीएस अविश्वसनीय आहे: भिंती, छत, काच आणि धातूच्या रचना सिग्नलला इतके क्षीण करतात की रिसीव्हर त्याचा क्वचितच वापर करू शकतो. म्हणूनच, १५ वर्षांहून अधिक काळापासून, वाय-फाय आरटीटी, ब्लूटूथ लो एनर्जी (बीएलई) बीकन्स, यूडब्ल्यूबी, इनर्शियल सेन्सर्स आणि अगदी कॅमेरे किंवा प्रकाश यांसारख्या तंत्रज्ञानांना एकत्र करून इमारतीच्या आत अचूक स्थान निश्चिती कशी साधता येईल यावर सखोल संशोधन सुरू आहे.
आज UWB सह सेंटीमीटर-स्तरीय प्रणालींपासून ते विविध गोष्टींचे मिश्रण करणाऱ्या संकरित पद्धतींपर्यंत अनेक वेगवेगळे उपाय उपलब्ध आहेत. वाय-फाय आरटीटी, बीएलई, मोबाइल सेन्सर्स आणि प्रगत अल्गोरिदम (ट्रायलेटरेशन, फिंगरप्रिंटिंग, कल्मन फिल्टर्स, SLAM…). त्याच वेळी, उद्योग नवीन मानकांसह जोरदार प्रयत्न करत आहे: RTT साठी Wi-Fi 802.11mc, दिशा शोधण्यासाठी आणि चॅनल साउंडिंगसाठी ब्लूटूथ 5.1 आणि 5.3/6.0, टाइम ऑफ फ्लाइट (ToF) अंतर मोजणीसह BLE चिप्स, किंवा अत्यंत कमी वीज वापरासह क्लाउडवर पोझिशन्स पाठवण्यासाठी BLE आणि LoRaWAN एकत्र करणारे संपूर्ण प्लॅटफॉर्म.
इनडोअर पोझिशनिंग म्हणजे काय आणि जीपीएस पुरेसे का नाही?
जेव्हा आपण याबद्दल बोलतो इनडोअर पोझिशनिंग सिस्टम (IPS) आम्ही अशा कोणत्याही प्रणालीचा संदर्भ देत आहोत जी आम्हाला इमारती, औद्योगिक कारखाने, रुग्णालये, विमानतळे, पार्किंगची ठिकाणे इत्यादींमध्ये व्यक्ती किंवा वस्तूंचे स्थान शोधण्याची परवानगी देते. जीपीएसच्या विपरीत, येथे आपण कोणत्या रस्त्यावर आहोत हे जाणून घेणे पुरेसे नाही: अनेकदा आपल्याला हे जाणून घेणे आवश्यक असते की रुग्ण योग्य खोलीत आहे का, मालवाहू लिफ्ट योग्य धक्क्यावर आहे का, किंवा एखादा कामगार प्रतिबंधित क्षेत्रात शिरला आहे का.
एका सामान्य आयपीएसमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश असतो अँकर आणि टॅगअँकर्स ही ज्ञात ठिकाणी स्थापित केलेली स्थिर उपकरणे (बीएलई बीकन्स, वाय-फाय ऍक्सेस पॉइंट्स, यूडब्ल्यूबी नोड्स, ब्लूटूथ गेटवे इत्यादी) असतात. टॅग्ज हे चल घटक आहेत: यामध्ये स्मार्टफोन, ओळखपत्रे, मनगटी पट्टे, मालमत्ता टॅग्ज किंवा लहान ट्रॅकर्स यांचा समावेश असू शकतो. ही प्रणाली, टॅग अँकर्ससोबत देवाणघेवाण करत असलेल्या सिग्नल्सच्या आणि उपकरणाच्या स्वतःच्या सेन्सर्सकडून मिळालेल्या माहितीच्या आधारे टॅगच्या स्थानाची गणना करते.
मिळवता येणारी अचूकता मोठ्या प्रमाणावर तंत्रज्ञानावर अवलंबून असते. UWB सह ३०-५० सेमीच्या त्रुटींपासून ते Wi-Fi किंवा BLE सह अनेक मीटरपर्यंतइतर घटकांमध्ये अँकरची घनता, सभोवतालचा आवाज (प्रतिध्वनी, लोकांची हालचाल, यंत्रसामग्री), अपडेटची वारंवारता, पायाभूत सुविधांचा खर्च आणि ऊर्जेचा वापर यांचा समावेश होतो.
मुख्य इनडोअर पोझिशनिंग तंत्रज्ञान
आज, अनेक प्रकारचे आयपीएस अस्तित्वात आहेत, आणि प्रत्येकाचे स्वतःचे फायदे आणि तोटे आहेत. सर्वात सामान्य तंत्रज्ञानाचे खालीलप्रमाणे गट केले जाऊ शकतात: रेडिओफ्रिक्वेन्सी, अल्ट्रासाऊंड, प्रकाश आणि जडत्वीय सेन्सर्सतसेच संकरित पद्धती, ज्यामध्ये प्रत्येकातून सर्वोत्तम मिळवण्यासाठी सर्वांचे मिश्रण केले जाते.
आरएफ तंत्रज्ञान: वाय-फाय, ब्लूटूथ, आरएफआयडी, झिगबी आणि यूडब्ल्यूबी
रेडिओ फ्रिक्वेन्सी (RF) तंत्रज्ञान हे इनडोअर पोझिशनिंगमध्ये सर्वात जास्त प्रचलित आहे कारण ते याचा फायदा घेतात विद्यमान पायाभूत सुविधा किंवा स्वस्त हार्डवेअरसर्वात महत्त्वाच्यांमध्ये वाय-फाय, ब्लूटूथ, आरएफआयडी, झिगबी आणि यूडब्ल्यूबी यांचा समावेश आहे, ज्या प्रत्येकाची व्याप्ती, अचूकता आणि किंमत वेगवेगळी असते.
इनडोअर पोझिशनिंगसाठी वाय-फाय: RSSI, फिंगरप्रिंटिंग आणि RTT
El वाय-फाय पोझिशनिंग हे ऍक्सेस पॉइंट्स (APs) अँकर म्हणून वापरण्यावर आधारित आहे. याचे दोन मुख्य पारंपरिक दृष्टिकोन आहेत: ट्रायलेटरेशनसह प्राप्त सिग्नल सामर्थ्य (RSSI) वापरणे, किंवा इमारतीमधील प्रत्येक बिंदूवर प्राप्त होणारे RSSI संकलित करणारे फिंगरप्रिंट नकाशे तयार करणे.
वाय-फाय ट्रायलेटरेशन प्रत्येक AP चे अंतर मोजते शक्ती मिळाली आणि, किमान तीन ऍक्सेस पॉइंट्सच्या साहाय्याने, ते स्थानाची गणना करते. हे सोपे आहे, पण सभोवतालच्या परिस्थितीला अत्यंत संवेदनशील आहे: भिंती, माणसे, फर्निचर आणि मल्टिपाथमुळे खूप मोठ्या चुका निर्माण होऊ शकतात, विशेषतः जर प्रोपगेशन लॉस मॉडेल योग्यरित्या कॅलिब्रेट केलेले नसेल तर.
दुसरीकडे, वाय-फाय फिंगरप्रिंटिंगमध्ये एका प्राथमिक कॅलिब्रेशन टप्प्याचा समावेश असतो, ज्यामध्ये इमारतीमधून फिरून मोजमाप केले जाते. पॉइंट्सच्या ग्रिडवरील सर्व APs चा RSSIमग, जेव्हा डिव्हाइस अज्ञात स्थितीत असते, तेव्हा ते सर्वोत्तम जुळणी शोधण्यासाठी सध्याच्या RSSI वेक्टरची डेटाबेसमध्ये संग्रहित केलेल्या वेक्टरशी तुलना करते. ही पद्धत सामान्यतः शुद्ध ट्रायलेटरेशनपेक्षा अधिक अचूक असते, परंतु त्यासाठी... देखभाल आणि पुन:मापन जेव्हा APs किंवा वातावरणात बदल होतो.
अलिकडच्या वर्षांत, वाय-फाय आरटीटी (राउंड ट्रिप टाइम, IEEE 802.11mc मानक) उदयास आले आहे, जे मोजते डिव्हाइस आणि एपी दरम्यान पॅकेट्सचा येण्या-जाण्याचा वेळप्रसारणाचा वेग प्रकाशाच्या वेगाएवढा असल्याने, ही वेळ मोजल्याने RSSI पेक्षा अधिक विश्वसनीय अंतराचा अंदाज लावता येतो. अनुकूल परिस्थितीत, १-२ मीटरच्या जवळपास अचूकता साधता येते. अँड्रॉइड ९ आणि त्यानंतरच्या आवृत्त्या वाय-फाय RTT ला समर्थन देतात, ज्यामुळे सुसंगत ऍक्सेस पॉइंट्स व्यतिरिक्त कोणत्याही अतिरिक्त हार्डवेअरशिवाय या तंत्रज्ञानाचा वापर करणे शक्य होते.
बीकन्स, AoA/AoD, ToF आणि चॅनल साउंडिंगसह ब्लूटूथ लो एनर्जी (BLE)
ब्लूटूथ, आणि विशेषतः ब्लूटूथ कमी ऊर्जा (BLE)आज, कमी वीज वापर, कमी खर्च आणि स्मार्टफोन, टॅब्लेट, वेअरेबल्स व सर्व प्रकारच्या IoT उपकरणांमध्ये व्यापक समर्थनामुळे ही एक अग्रगण्य IPS प्रणाली आहे. BLE पोझिशनिंग बीकन्स किंवा गेटवेज वापरून निष्क्रियपणे किंवा सक्रियपणे लागू केले जाऊ शकते.
क्लासिक बीकन मोडमध्ये, लहान BLE उपकरणे तैनात केली जातात जी ते वेळोवेळी जाहिरात पॅकेजेस जारी करतात. त्याच्या आयडेंटिफायरसह (उदाहरणार्थ, आयबीकन, ऑल्टबीकन किंवा एडीस्टोन प्रोटोकॉल). रेंजमधील कोणताही स्मार्टफोन किंवा बीएलई गेटवे हे पॅकेट्स वाचू शकतो, आरएसएसआय मोजू शकतो आणि एका संदर्भ मूल्यावर (१ मीटरवरील टीएक्स पॉवर) व प्रोपगेशन लॉस मॉडेलवर आधारित अंतराचा अंदाज लावू शकतो. एकापेक्षा जास्त बीकन्स दिसत असल्यास, ट्रायलेटरेशन किंवा प्रॉक्सिमिटी आणि झोन पोझिशनिंग तंत्रे लागू केली जाऊ शकतात.
BLE बीकन्सचे अनेक फायदे आहेत: कमी वीज वापर (वर्षानुवर्षे टिकणारी बॅटरी), लहान आकार आणि अत्यंत कमी किंमतत्यांमध्ये कॉइन सेल किंवा एए लिथियम बॅटरी वापरल्या जातात आणि कमी ट्रान्समिशन पॉवरमुळे त्या ३ वर्षे किंवा त्याहून अधिक काळ टिकू शकतात. शिवाय, त्यांना इंटरनेट कनेक्शनची आवश्यकता नसते: नेव्हिगेशन सेवा, संदर्भानुसार सूचना, प्रॉक्सिमिटी मेसेजिंग किंवा मालमत्ता ट्रॅकिंग सक्षम करण्यासाठी फक्त त्यांचा आयडेंटिफायर प्रसारित करणे पुरेसे आहे.
केवळ RSSI वापरून त्याची अचूकता साधारणपणे इतकी असते सर्वसाधारण परिस्थितीत ३-४ मीटरतथापि, हे पर्यावरणावर मोठ्या प्रमाणावर अवलंबून असते. सिग्नल स्थिर करण्यासाठी, अनेक प्रणाली फिल्टरिंग (उदा., कल्मन फिल्टर) वापरतात, जे RSSI मधील चढउतार कमी करते. असे असूनही, यादृच्छिक गोंगाट आणि मल्टिपाथमुळे अचूकतेवर मर्यादा येतात, म्हणूनच BLE फिंगरप्रिंटिंगसारख्या अधिक अत्याधुनिक तंत्रांचा वापर केला जातो.
ही परिस्थिती सुधारण्यासाठी ब्लूटूथ विकसित झाले आहे: आवृत्ती ५.१ आणि त्यानंतरच्या आवृत्त्यांमध्ये हे सादर केले आहे पत्ता शोधयामुळे अँटेना अॅरे वापरून सिग्नलच्या आगमन कोनाचा (AoA) किंवा निर्गमन कोनाचा (AoD) अंदाज लावता येतो. यामुळे कोन-आधारित त्रिकोणीकरणाचा मार्ग खुला होतो, ज्यामध्ये त्रुटी खूपच कमी असतात आणि नियंत्रित वातावरणात अचूकता एक मीटर किंवा अगदी उप-मीटरपर्यंत पोहोचते.
अलीकडेच, ब्लूटूथ स्पेसिफिकेशनमध्ये पुढील तंत्रांचा समावेश करण्यात आला आहे. चॅनल साउंडिंग आणि टाइम ऑफ फ्लाईट (ToF)वाय-फाय आरटीटी प्रमाणेच, ही तंत्रज्ञानं आरएसएसआय पेक्षा खूपच अचूक अंतर मोजण्याची सोय देतात. टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्ससारख्या काही उत्पादकांनी आधीच टाइम-ऑफ-फ्लाइट (टीओएफ) आधारित अंतर मोजण्यास सक्षम असलेल्या बीएलई चिप्स बाजारात आणल्या आहेत, ज्यामुळे बीएलई अचूक टाइम-ऑफ-फ्लाइट पोझिशनिंगच्या क्षेत्राच्या अधिक जवळ पोहोचले आहे.
बीकन पद्धतीच्या व्यतिरिक्त, यावर आधारित मॉडेल आहे ब्लूटूथ गेटवे लोकांचे पॅसिव्ह पोझिशनिंग किंवा BLE रिस्टबँड्स किंवा टॅग्ज वापरून ॲक्टिव्ह पोझिशनिंगसाठी. या पद्धतीत, गेटवे जवळपासच्या BLE उपकरणांसाठी (उदा. तुरुंग किंवा वृद्धाश्रमांमधील रिस्टबँड्स) परिसराचे सतत स्कॅन करतात, दिसलेल्या प्रत्येक टॅगचा RSSI सर्वरला कळवतात आणि सेंट्रल इंजिन रिअल-टाइममध्ये स्थानाची गणना करते. याची सर्वसाधारण अचूकता सुमारे ३-४ मीटर असते, ज्यामुळे स्थिरता आणि वीज वापराच्या बाबतीत हे वाय-फायपेक्षा सरस ठरते.
UWB: सेंटीमीटर-आधारित पर्याय
UWB प्रणाली सामान्यतः ToF-आधारित ट्रायलेटरेशन वापरून कार्य करते, ज्यामध्ये सिग्नल जाण्यासाठी आणि परत येण्यासाठी लागणारा वेळ किंवा वेगवेगळ्या अँकर्समधील पोहोचण्याची वेळ मोजली जाते. मोठ्या बँडविड्थमुळे उच्च कालिक रिझोल्यूशन मिळते. आणि परावर्तित मार्गांपासून सरळ मार्ग वेगळे ओळखण्याची सुधारित क्षमता, ज्यामुळे अडथळे आणि बांधकाम साहित्याविरुद्ध मजबुती वाढते.
त्या बदल्यात, UWB ला आवश्यक आहे विशिष्ट पायाभूत सुविधांची तैनातीयात जास्त फ्रिक्वेन्सी बँडविड्थ वापरली जाते आणि त्यावर नियामक निर्बंध लागू होतात (साधारणपणे ३.१ ते १०.६ गिगाहर्ट्झ दरम्यानचे बँड्स, ज्यात मर्यादित पॉवर असते). याची व्यावहारिक रेंज साधारणपणे काही मीटरची असते आणि प्रति अँकर व टॅगचा खर्च बीएलई (BLE) पेक्षा जास्त असतो, त्यामुळे हे अशा अनुप्रयोगांसाठी राखीव आहे जिथे सेंटीमीटर-स्तरीय अचूकता खरोखरच अत्यावश्यक असते (उदा. औद्योगिक स्वचालन, रोबोटिक्स, उच्च-सुरक्षा प्रवेश नियंत्रण, ऑटोमोटिव्ह).
RFID आणि Zigbee
वाय-फाय, बीएलई आणि यूडब्ल्यूबी व्यतिरिक्त, इतर तंत्रज्ञानाचाही वापर करण्यात आला आहे. RFID आणि Zigbee RFID चा वापर इमारतीच्या आत वस्तूंचे स्थान निश्चित करण्यासाठी केला जातो. हे पॅसिव्ह, सेमी-पॅसिव्ह किंवा ॲक्टिव्ह टॅग्ज ओळखण्यासाठी विद्युतचुंबकीय क्षेत्रांचा वापर करते, ज्याची रेंज काही सेंटीमीटरपासून ते ॲक्टिव्ह टॅग्जच्या बाबतीत सुमारे १०० मीटरपर्यंत असते. हे ओळख आणि वस्तूंच्या साठ्यावर नियंत्रण ठेवण्यासाठी आदर्श आहे, परंतु सतत स्थान निश्चितीसाठी तितकेसे उपयुक्त नाही, कारण ते स्वतःहून अचूक कोऑर्डिनेट्स किंवा रिअल-टाइम ट्रॅकिंग प्रदान करत नाही.
दुसरीकडे, झिगबी हे यासाठी एक मानक आहे कमी-वापर जाळी नेटवर्क नियंत्रण आणि देखरेखीमध्ये (होम ऑटोमेशन, स्मार्ट मीटरिंग, इत्यादी) याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. जरी RSSI किंवा मेश तंत्रांचा वापर करून स्थान निश्चितीसाठी याचा उपयोग करता येत असला तरी, व्यवहारात याची भूमिका BLE मुळे झाकोळली गेली आहे, कारण BLE चा वापर करणाऱ्यांची संख्या खूप मोठी आहे आणि मोबाईल व ग्राहक उपकरणांमध्ये त्याला उत्तम पाठिंबा मिळतो.
अल्ट्रासाऊंड, इन्फ्रारेड आणि प्रकाश
रेडिओ फ्रिक्वेन्सी व्यतिरिक्त, यावर आधारित आयपीएस प्रणाली आहेत अल्ट्रासाऊंड, इन्फ्रारेड किंवा प्रदीपनअल्ट्रासाऊंड हे सोनारप्रमाणेच, ट्रान्समीटर आणि रिसीव्हर यांच्यामधील ध्वनिक लहरींच्या प्रवासाचा कालावधी मोजते. यात उप-मीटर अचूकता साधता येते, परंतु ते तापमान, सभोवतालचा आवाज आणि घन अडथळ्यांप्रति संवेदनशील असते, तसेच त्यासाठी मोठ्या संख्येने अँकर्स आणि ध्वनिक दृश्यमानता टिकवून ठेवण्याची आवश्यकता असते.
इन्फ्रारेड प्रणालींना आवश्यक आहे थेट दृश्य लेबल्स आणि अँकर्सच्या दरम्यान. त्यांचा वापर रूम डिटेक्टर म्हणून आणि व्हर्च्युअल रिॲलिटी सिस्टीममध्ये केला जातो, जिथे विविध प्रकाश स्रोत आणि परावर्तक घटक वापरकर्त्याचे स्थान अत्यंत अचूकपणे निश्चित करण्यास मदत करतात. समस्या अशी आहे की, बीमच्या मार्गात येणारा कोणताही अडथळा मोजमापात व्यत्यय आणतो, त्यामुळे व्याप्ती अपुऱ्या असू शकते.
शेवटी, काही प्रकाश उत्पादकांनी यासाठी उपाय विकसित केले आहेत दृश्य प्रकाशावर आधारित स्थितीया प्रणालींमध्ये, प्रत्येक दिवा एक विशिष्ट लुकलुकण्याचा नमुना उत्सर्जित करतो, जो मोबाईल फोनचा कॅमेरा ओळखू शकतो. यामुळे वापरकर्त्याचे अत्यंत अचूक स्थान निश्चित करता येते, परंतु यासाठी सध्याची प्रकाशयोजना बदलणे आणि एका विशिष्ट हार्डवेअर व सॉफ्टवेअर पुरवठादाराची देखभाल करणे आवश्यक असते.
आयएमयू आणि जडत्वीय स्थिती
सर्व आधुनिक स्मार्टफोन्समध्ये एक समाकलित केलेले असते जडत्वीय मापन एकक (IMU) त्वरणमापक, जायरोस्कोप आणि चुंबकत्वमापकांच्या साहाय्याने. या संकेतांना एकत्र करून, त्रिमितीय अवकाशातील उपकरणाच्या सापेक्ष हालचालीची पुनर्रचना करता येते: ते किती दूर गेले आहे, कोणत्या दिशेने, किती वेळा फिरले आहे, त्याने मजले बदलले आहेत का, इत्यादी.
हा दृष्टिकोन, म्हणून ओळखला जातो मृत हिशेब डेड रेकनिंग, किंवा बुडलेल्या जहाजाद्वारे दिशादर्शन, यासाठी नांगरांची आवश्यकता नसते, परंतु चुका जमा होत गेल्यामुळे कालांतराने त्याची अचूकता कमी होते. काही सेकंदात किंवा काही मिनिटांतच, अंदाजित स्थान अनेक मीटरने बदलू शकते. त्यामुळे, मार्ग दुरुस्त करण्यासाठी आणि पुन्हा समायोजित करण्यासाठी IMU चा वापर सामान्यतः इतर तंत्रज्ञानासोबत (वाय-फाय, BLE, मॅग्नेटोमीटर, बॅरोमीटर, डिजिटल नकाशे) केला जातो.
जडत्वीय संवेदकांवर आधारित काही प्रणालींनी एक पाऊल पुढे टाकले आहे आणि तथाकथित प्रस्ताव मांडला आहे. बीकन्स किंवा ॲपशिवाय घरातील जीपीएसउदाहरणार्थ, एक QR कोड स्कॅन करून सुरुवातीचे स्थान मिळवले जाते, ज्यामुळे इमारतीच्या मजल्यांचा नकाशा असलेले एक वेब ॲप उघडते. तिथून पुढे, वापरकर्ता हालचाल करत असताना मोबाईल फोनमधील IMU (इमेज मॉनिटरिंग युनिट) ते स्थान अद्ययावत करते. हा एक अतिशय मनोरंजक उपाय आहे कारण यासाठी हार्डवेअर स्थापित करण्याची किंवा वापरकर्त्याला नेटिव्ह ॲप डाउनलोड करण्यास भाग पाडण्याची आवश्यकता नाही, तथापि सध्या तो मर्यादित आहे: तो जिओमार्केटिंग, बॅकग्राउंड नोटिफिकेशन्स किंवा बीकन किंवा वाय-फाय सपोर्टशिवाय स्क्रीन बंद असताना ट्रॅकिंगला परवानगी देत नाही.
संगणकीय दृष्टी, प्रकाश आणि SLAM
La संगणक दृष्टी काही प्रगत आयपीएस प्रणालींमधील हा आणखी एक महत्त्वाचा घटक आहे. याचे तत्त्व सोपे आहे: वापरकर्ता कॅमेरा स्वतःभोवती फिरवतो आणि प्रणाली त्या प्रतिमांची तुलना इमारतीच्या डेटाबेस किंवा ३डी मॉडेलशी करते, जेणेकरून त्या कोणत्या दृष्टिकोनातून घेतल्या गेल्या हे निश्चित करता येते, किंवा इतर शक्यतांचाही विचार करता येतो. थेट दृश्य स्थान ट्रॅकिंगला पूरक म्हणून. तसेच, ते स्थान अचूकपणे निश्चित करण्यासाठी क्यूआर कोड किंवा इतर दृश्य खुणा देखील शोधू शकते.
याव्यतिरिक्त, अनेक इनडोअर नेव्हिगेशन सिस्टीममध्ये तंत्रांचा वापर केला जातो SLAM (एकाच वेळी स्थानिकीकरण आणि मॅपिंग)या प्रणाली सेन्सर डेटाचा (IMU, कॅमेरा, इत्यादी) वापर करून नकाशा तयार करतात आणि त्याच वेळी त्यामध्ये वापरकर्त्याचे स्थान निश्चित करतात. हे दृष्टिकोन रोबोटिक्स आणि स्वायत्त वाहनांमध्ये अत्यंत प्रभावी आहेत आणि आता मोबाईल उपकरणांसाठीही त्यांचा अवलंब केला जाऊ लागला आहे, परंतु त्यासाठी प्रचंड संगणकीय शक्तीची आवश्यकता असते आणि मोठ्या प्रमाणावरील वापरासाठी ते नेहमीच व्यावहारिक नसतात.
स्थान मोजण्याच्या पद्धती: RSSI, ट्रायलेटरेशन, ट्रायंग्युलेशन आणि फिंगरप्रिंटिंग
भौतिक तंत्रज्ञानाच्या पलीकडे, आयपीएसचे हृदय यात दडलेले आहे... स्थान पद्धती जे प्राप्त झालेल्या सिग्नल्सवर लागू केले जातात. त्यापैकी सर्वात सामान्य म्हणजे RSSI, ट्रायलेटरेशन, ट्रायंग्युलेशन, फिंगरप्रिंटिंग, AoA/AoD, डेड रेकनिंग आणि अगदी कल्मनसारखे फिल्टरिंग अल्गोरिदम.
चा वापर RSSI ही सर्वात सोपी आणि सर्वाधिक प्रचलित पद्धत आहे: अनेक अँकरकडून मिळालेल्या सिग्नलची शक्ती मोजली जाते (उदाहरणार्थ, dBm मधील सिग्नल सामर्थ्यआणि प्रसार मॉडेलचा वापर करून त्याचे अंदाजित अंतरात रूपांतर केले जाते. ही पद्धत स्वस्त आणि अंमलात आणायला सोपी आहे, परंतु अडथळे आणि पर्यावरणातील बदलांप्रति अत्यंत संवेदनशील आहे. याच कारणामुळे, ती सहसा फिल्टरिंग, मॅप्स किंवा अधिक मजबूत तंत्रांसोबत वापरली जाते.
La त्रिभुजीकरण ते ती अंतरे घेते आणि प्रत्येक अँकरवर केंद्रित असलेली वर्तुळे जिथे एकमेकांना छेदतात तो बिंदू मोजते. जेव्हा ट्रान्समीटरची स्थाने निश्चितपणे माहित असतात, तेव्हा GPS, Wi-Fi आणि BLE मध्ये ही एक सामान्य पद्धत आहे. याउलट, ट्रायंग्युलेशन वापरते आगमनाचे कोन (AoA/AoD) अंतराऐवजी: अँटेना अॅरे आणि उत्तम इलेक्ट्रॉनिक्सच्या साहाय्याने, डिव्हाइसची बऱ्यापैकी अचूक दिशा मिळवता येते आणि अनेक अँकर्सचा वापर करून त्याचे नेमके स्थान निश्चित करता येते.
El फिंगरप्रिंटिंग BLE आणि Wi-Fi वापरून अचूक स्थान निश्चितीसाठी हे विशेषतः उपयुक्त आहे. पहिल्या टप्प्यात, बिंदूंच्या ग्रिडवर RSSI (किंवा चुंबकीय क्षेत्राचे) नमुने घेऊन परिसराचे स्कॅन केले जाते. दुसऱ्या टप्प्यात, जेव्हा डिव्हाइसचे स्थान निश्चित करायचे असते, तेव्हा क्लासिफायर किंवा रिग्रेशन अल्गोरिदम वापरून सध्याच्या सिग्नल व्हेक्टरची डेटाबेसशी तुलना केली जाते. ही पद्धत केवळ सैद्धांतिक मॉडेल्सवर आधारित ट्रायलेटरेशनपेक्षा सामान्यतः अधिक मजबूत असते आणि सुमारे त्रुटी साध्य करू शकते. ५ मीटर किंवा त्यापेक्षा कमी चांगल्या प्रकारे मॅप केलेल्या वातावरणात, त्या सुरुवातीच्या कॅलिब्रेशन प्रयत्नांच्या मोबदल्यात.
स्थिरता सुधारण्यासाठी, अनेक प्रणालींमध्ये समावेश केला जातो. कल्मन फिल्टर किंवा इतर बायेसियन फिल्टर या प्रणाली सेन्सर डेटा (RSSI, IMU, बॅरोमीटर, इत्यादी) एका मोशन मॉडेलसोबत एकत्रित करतात. यामुळे अंदाजित स्थानातील अचानक होणारे बदल कमी होतात आणि वापरकर्त्याला मार्ग अधिक नैसर्गिक वाटतो.
तुलना: बीएलई बीकन्स विरुद्ध वाय-फाय आणि इतर प्रणाली
जेव्हा एखादी संस्था इनडोअर पोझिशनिंग सिस्टीम तैनात करण्याचा विचार करते, तेव्हा सामान्यतः तुलना केली जाते. BLE, Wi-Fi, UWB बीकन्स आणि पूर्णपणे जडत्वीय किंवा दृश्य उपाययोजनायाचे कोणतेही सार्वत्रिक उत्तर नाही, परंतु काही स्पष्ट निकष आहेत: अचूकता, व्याप्ती, खर्च, वापर, देखभाल आणि वापरकर्त्याचा अनुभव.
अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना बीएलई बीकन्स किंमत आणि वीज वापराच्या बाबतीत ते सरस ठरतात: ते खूप स्वस्त असतात, स्थापित करण्यास सोपे असतात, बॅटरीवर चालत असल्यास त्यांना पॉवर वायरिंगची आवश्यकता नसते आणि बहुतेक स्मार्टफोन त्यांना सपोर्ट करतात. RSSI आणि ट्रायलेटरेशनसह त्यांची अचूकता सुमारे ३-४ मीटर असते, जी प्रगत अल्गोरिदम आणि चांगल्या बीकन घनतेने (उदाहरणार्थ, २०० चौरस मीटरमध्ये ३-४ उपकरणे किंवा गुंतागुंतीच्या भागात त्याहूनही अधिक) सुमारे १-२ मीटरपर्यंत सुधारली जाऊ शकते.
दुसरीकडे, वाय-फाय याचा फायदा घेते जवळपास नेहमीच आधीच तैनात केलेली पायाभूत सुविधायामुळे वाढीव खर्च कमी होतो. तथापि, यात जास्त वीज वापरली जाते, सिग्नल कमी स्थिर असतो आणि iOS वर वाय-फाय स्कॅनिंगची उपलब्धता खूपच मर्यादित असते, त्यामुळे अनेक आयफोन सोल्यूशन्स BLE वर अवलंबून असतात. वाय-फाय RTT मुळे अचूकतेत मोठ्या प्रमाणात सुधारणा होऊ शकते, परंतु त्यासाठी सुसंगत ऍक्सेस पॉइंट्स आणि तुलनेने आधुनिक मोबाइल उपकरणांची आवश्यकता असते.
UWB हा पर्याय निवडायचा असतो जेव्हा सेंटीमीटर-स्तरीय अचूकता आवश्यक आहे आणि ही गुंतवणूक योग्य ठरते: वेअरहाऊस रोबोट्स, एजीव्ही (AGVs), हँड्स-फ्री वाहन प्रवेश नियंत्रण, महत्त्वाच्या साधनांचे अत्यंत सूक्ष्म ट्रॅकिंग, इत्यादी. प्रति नोड खर्च आणि विशिष्ट पायाभूत सुविधांची गरज यामुळे अभ्यागत मार्गदर्शन किंवा मूलभूत जिओमार्केटिंगसाठी हा पहिला पर्याय ठरत नाही.
शेवटी, केवळ IMU, कॅमेरे किंवा लाइटिंगवर आधारित उपाय हे विशेष हार्डवेअरची गरज नसलेले पर्याय देतात, परंतु त्यांचे व्यावहारिक उपयोगिता आणि त्याची मजबुती अनेक मोठ्या वापराच्या बाबतीत ते अजूनही RF पर्यायांच्या मागे आहेत.
BLE + Wi-Fi RTT + LPWAN: संकरित रचना आणि उपयोगाची उदाहरणे
सर्वात प्रभावी दृष्टिकोनांपैकी एक जो लोकप्रिय होत आहे तो म्हणजे... संकरित प्रणालीजे पर्यावरण आणि उद्दिष्टानुसार विविध तंत्रज्ञानांना एकत्र करतात. उदाहरणार्थ, असे लोकेटर आहेत जे आलटून पालटून कार्य करतात. बाह्य अचूक जीपीएसघराच्या आत Wi-Fi RTT आणि BLE, आणि कमीत कमी वीज वापरासह सर्व्हरवर डेटा पाठवण्यासाठी LTE-M, LoRa किंवा Sigfox सारखे कमी-ऊर्जा नेटवर्क्स वापरले जातात.
चे संयोजन हे एक चांगले उदाहरण आहे स्थानिक स्थान निश्चितीसाठी BLE बीकन्स आणि डेटा प्रेषणासाठी LoRaWANया आर्किटेक्चरमध्ये, BLE आणि LoRaWAN वापरणारे छोटे ट्रॅकर्स संपूर्ण इमारतीत लावलेल्या बीकन्सचे निरीक्षण करतात आणि ट्रायलेटरेशन किंवा प्रॉक्सिमिटी वापरून स्वतःच्या स्थानाची गणना करतात. त्यानंतर ते कोऑर्डिनेट्स (किंवा किमान सर्वात जवळच्या बीकनचा आयडी) एका LoRaWAN गेटवेद्वारे कळवतात, जो संपूर्ण इमारत किंवा कॅम्पस व्यापू शकतो. बॅकएंड, जो बहुतेकदा ओपन सोर्स असतो, हा डेटा प्राप्त करतो आणि तो वेब डॅशबोर्डवर प्रदर्शित करतो, ज्यामुळे वापरकर्त्यांना मालमत्ता, व्यक्ती किंवा वाहने जवळपास रिअल-टाइममध्ये पाहता येतात.
हे मॉडेल खूप आकर्षक आहे कारण ते आवश्यक असलेल्या गेटवेची संख्या मोठ्या प्रमाणात कमी करते आणि LoRaWAN च्या कमी वीज वापराचा फायदा घ्यायाव्यतिरिक्त, या ट्रॅकर्समध्ये आपत्कालीन परिस्थितीसाठी एसओएस बटणे, हालचाल ओळखण्यासाठी अॅक्सेलेरोमीटर्स आणि स्थिर असताना कमी डेटा पाठवण्यासाठी इंटेलिजेंट लॉजिक समाविष्ट केले जाऊ शकते, ज्यामुळे बॅटरीचे आयुष्य अनेक महिन्यांपर्यंत वाढते.
स्मार्टफोनच्या बाबतीत, काही इनडोअर नेव्हिगेशन प्रदात्यांसारख्या व्यावसायिक उपाययोजना एकत्रित केल्या जातात. वाय-फाय (जिथे उपलब्ध असेल तिथे), बीएलई, आयएमयू, मॅग्नेटोमीटर आणि बॅरोमीटर स्थान आणि मार्गदर्शनासाठी. अँड्रॉइडवर, ते विद्यमान वाय-फाय नेटवर्क वापरून बीकन्सशिवायही काम करू शकतात; आयओएसवर, जिथे वाय-फाय स्कॅनिंग मर्यादित आहे, तिथे ते बीएलई (BLE) आणि सेन्सर फ्यूजनवर अधिक अवलंबून असतात, ज्यामुळे इतर प्रणालींच्या तुलनेत आवश्यक बीकन्सची संख्या मोठ्या प्रमाणात कमी होते.
ब्लूटूथ आयपीएस सविस्तरपणे: ऑपरेटिंग मोड आणि अंमलबजावणी
ब्लूटूथ-आधारित इनडोअर पोझिशनिंग सिस्टीम (ब्लूटूथ आयपीएस) ही सर्वात परिपूर्ण उपायांपैकी एक म्हणून प्रस्थापित झाली आहे, खर्च, वापर, अचूकता आणि उपयोजनाची सुलभताहे स्थिर अँकर (बीकन किंवा सेन्सर) तसेच ट्रान्समीटर म्हणून काम करणाऱ्या टॅग किंवा मोबाईल उपकरणांसोबतही काम करते.
मोडमध्ये BLE सेन्सरद्वारे स्थान निश्चितीआतील जागेभोवती स्थिर सेन्सर्स (बीएलई गेटवे) बसवलेले असतात. हे सेन्सर्स टॅग्ज, मोबाईल डिव्हाइसेस किंवा वेअरेबल्सकडून येणारे सर्व बीएलई ट्रान्समिशन निष्क्रियपणे ओळखतात आणि त्यांचे आरएसएसआय (RSSI) मोजतात. सिग्नल डेटा एका केंद्रीय सर्व्हरवर पाठवला जातो, जिथे एक पोझिशनिंग इंजिन ट्रायलेटरेशन, फिंगरप्रिंटिंग किंवा या दोन्हींच्या संयोजनाचा वापर करून कोऑर्डिनेट्सची गणना करते. त्यानंतर सर्व्हर आतील नकाशावर स्थान प्रदर्शित करू शकतो आणि अलार्म, नोटिफिकेशन्स किंवा जिओॲनालिटिक्स रिपोर्ट्स यांसारख्या क्रिया सुरू करू शकतो.
मोडमध्ये बीकन्ससह स्थिती निश्चित करणेयामागील तर्क उलट आहे: बीकन्स स्थिर असतात, आणि मोबाईल डिव्हाइस (फोन, टॅग किंवा ट्रॅकर) त्याला आढळलेल्या बीकन्सच्या आधारावर स्वतःच्या स्थानाची गणना करते. यामुळे इनडोअर नेव्हिगेशन सेवा (नकाशावर फिरणारा ठराविक 'निळा ठिपका'), प्रॉक्सिमिटी मेसेजिंग (कूपन, ऑफर्स, संदर्भानुसार सूचना) आणि व्हर्च्युअल जिओफेन्स विकसित करणे शक्य होते, जे एका निर्धारित क्षेत्रात प्रवेश केल्यावर किंवा बाहेर पडल्यावर विशिष्ट कृती सुरू करतात.
BLE IPS प्रणालीच्या सर्वसाधारण अंमलबजावणीसाठी काळजीपूर्वक नियोजनाची आवश्यकता असते. बीकन किंवा गेटवे घनतास्थापनेची उंची (छत, भिंती, खांब), उर्जेचा स्रोत (बॅटरी, PoE), आणि रेडिओ कॉन्फिगरेशन (ॲडव्हर्टायझिंग इंटरव्हल, TX पॉवर, चॅनल्स) हे सर्व महत्त्वाचे घटक आहेत. याव्यतिरिक्त, देखभाल आणि समस्यानिवारण सुलभ करण्यासाठी परिसराचा तपशीलवार नकाशा तयार करणे, सर्व अँकर्सचे कोऑर्डिनेट्स नोंदवणे, आणि MAC ॲड्रेस, UUIDs व इतर पॅरामीटर्सची नोंद करणे अत्यावश्यक आहे.
वापराची प्रकरणे खूप वैविध्यपूर्ण आहेत: रुग्णालये आणि उद्योगांमध्ये महत्त्वपूर्ण मालमत्तांचा मागोवा घेणे, रुग्णाचे स्थान निश्चित करणे, शॉपिंग सेंटर्स किंवा विमानतळांवर अभ्यागतांना मार्गदर्शन करणे, लोकांच्या प्रवाहाचे विश्लेषण, कामाच्या ठिकाणची सुरक्षितता, प्रतिबंधित क्षेत्राचे नियंत्रण आणि सान्निध्य विपणन मोहिम.एकाच पायाभूत सुविधेद्वारे एकाच वेळी यापैकी अनेक ॲप्लिकेशन्सना सेवा दिली जाऊ शकते, ज्यामुळे गुंतवणुकीवरील परतावा सुधारतो.
वास्तविक प्रकल्पांमध्ये, उदाहरणार्थ एका मोठ्या शॉपिंग मॉलमध्ये, सिग्नल गोळा करण्यासाठी, कल्मन फिल्टर लागू करण्यासाठी, ट्रायलेटरेशन आणि फिंगरप्रिंटिंग एकत्र करण्यासाठी, आणि अभ्यागतांना त्यांचे स्थान, मार्ग आणि स्वारस्यपूर्ण ठिकाणे दर्शवणारे ॲप किंवा अगदी एक साधा डेस्कटॉप इंटरफेस देण्यासाठी ESP32s किंवा व्यावसायिक बीकन्स वापरून BLE प्रणाली तैनात केल्या गेल्या आहेत. हे सर्व, याचा फायदा घेऊन साध्य केले जाते कमी BLE वीज वापर, आधुनिक मोबाईल उपकरणांशी सुसंगतता आणि क्लाउड प्लॅटफॉर्मसह एकत्रीकरणाची सुलभता.
सरतेशेवटी, Wi-Fi RTT, BLE बीकन्स आणि पूरक तंत्रज्ञानासह अचूक इनडोअर पोझिशनिंग हे वाढत्या सक्षम हार्डवेअर (ToF, ब्लूटूथ 5.x/6.0, Wi-Fi RTT AP, हायब्रीड ट्रॅकर्स असलेले चिप्स) आणि इंटेलिजेंट सॉफ्टवेअर (ट्रायलेटरेशन, फिंगरप्रिंटिंग, सेन्सर फ्यूजन, कल्मन फिल्टर्स, SLAM) यांच्या मिश्रणावर अवलंबून असते.
प्रत्येक प्रकल्पासाठी योग्य संयोजन निवडताना पर्यावरण, आवश्यक अचूकतेची पातळी, बजेट आणि उपकरणांच्या मर्यादा यांचे सखोल विश्लेषण करावे लागते, परंतु चांगली बातमी ही आहे की आज पायाभूत सुविधांवर प्रचंड खर्च न करता किंवा वापरकर्त्याला क्लिष्ट तंत्रज्ञानाशी झगडायला न लावता, विश्वसनीय, विस्तारक्षम आणि बऱ्यापैकी अचूक प्रणाली स्थापित करणे पूर्णपणे शक्य आहे. ही माहिती शेअर करा जेणेकरून अधिक वापरकर्ते या विषयाबद्दल जाणून घेऊ शकतील.