Navigácia vnútri budov

Signál GPS vnútri budov zväčša nechytíte. Dôvod je jednoduchý – satelity GPS sú vysoko nad zemou arôzne konštrukčné materiály (strechy, betón, železo) výrazne znižujú kvalitu signálu, prípadne ho úplne obmedzujú.

Aj keď sú dnes niektoré čipy GPS dostatočne citlivé, aby zachytili signál aj vnútri budov (dokonca už boli úspešné aj pokusy ourčenie polohy v3D priestore vbudove na základe signálu GPS), reálne sa snimi v interiéri navigovať nemôžete. Možno sa pýtate: Na čo môže byť dobrá navigácia vnútri budov? Ale veď si len spomeňte – nákupné centrá, štadióny, výstaviská, letiská, metro, vlakové stanice.

Na mnohých ztýchto miest by výrazne pomohla navigácia, napríklad pri hľadaní zaparkovaného auta vpodzemnej garáži vo veľkom nákupnom centre či vparkovacom dome. Aj keby až do týchto „hlbín“ navigácia GPS svojím signálom presiahla, neboli by ste veľmi úspešní napr. pri nasmerovaní ksprávnemu stánku na výstavisku, pretože by bola presnosť takejto navigácie rádovo vmetroch. Na čo potrebujem byť navigovaný presnejšie ako na 10 m? Povedzme, že hľadáte vobrovskom supermarkete konkrétny produkt zdrogérie askončíte prizelenine. Aké sú teda moderné možnosti na navigáciu v budovách?

Takto raz bude vyzerať vaša navigácia vnákupnom centre, ak budete presne vedieť, kam chcete ísť

Jednotný technologický štandard neexistuje

Ak pri vonkajšej navigácii existuje zaužívaný technologický štandard (GPS, GLONASS), pri navigácii vnútri budov (IPS – Indoor Positioning System) takýto štandard nie je k dispozícii. Existuje však niekoľko pomocných systémov, ktoré môžu indoorovú navigáciu umožniť, prípadne sú tu metódy, ktoré spresnia rozpoznanie vašej polohy „pod strechou“. Základ zostáva nezmenený – potrebujete vysielač, elektromagnetické vlny aprijímač, ktorý na základe niektorej zponúknutých metód odhalí vašu presnú polohu.

Metóda Cell ID – bunková metóda. Keďže je signál napr. zmobilného telefónu obsluhovaný práve jednou bunkou (vysielačom), dá sa povedať, vakom okruhu sa telefón nachádza. No tento okruh môže byť naozaj veľký, takže túto metódu treba spresniť.

Metóda merania úrovne prijatého signálu RSS – na základe jednoduchej triangulácie zminimálne troch zariadení sfixnou polohou vieme ako priesečník kruhov dosahu daného vysielača zistiť aktuálnu polohu.

Metóda fingerprint – na úvod je vytvorená digitálna mapa signálov (matica bodov vpriestore, pričom každý bod má priradenú inú úroveň signálu). Pri pohybe priestorom sa meria úroveň signálu. Podľa databázy sa potom priradí kaktuálnej polohe taký bod, ktorého úroveň signálu je najpodobnejšia. Problémom však zostáva vytvorenie takejto digitálnej mapy azároveň hustota matice.

Metóda AoA (Angle of Arrival) – pracuje na princípe zisťovania uhla, zktorého prichádza signál. Ak sa nachádzame vpriesečníku dvoch známych uhlov, môžeme určiť polohu vdvojrozmernom priestore. Na využitie tejto metódy sa pri vysielačoch vyžadujú smerové/sektorové antény.

Metóda ToA (Time of Arrival) – pracuje na princípe analýzy časových rozdielov medzi vyslaním aprijatím signálu. Berie do úvahy rýchlosť putovania signálu. Je to niečo podobné ako navigácia netopierov vtme.

Kdispozícii je niekoľko bezdrôtových technológií, ktoré môžu poslúžiť ako pomoc pri IPS:

Bluetooth/ZigBee – systém, ktorý mal pôvodne dosah do 10 m aslúžil na výmenu údajov na krátku vzdialenosť, dnes už dokáže komunikovať aj na vzdialenosť vyššiu ako 10 m, ale nikdy nebol tvorený na lokalizačné účely.

RFID/NFC – systém na výmenu údajov na krátku vzdialenosť dokáže pri zmene parametrov podobne komunikovať aj na dlhšie vzdialenosti, ale na lokalizačné účely je menej vhodný.

Wi-Fi – dnes je to najpopulárnejší systém na indoorovú navigáciu, pretože vysielače Wi-Fi sú dnes bežne používané.

Digitálne terestriálne vysielanie/mobilný operátor – keďže na mobilnú komunikáciu či zachytenie televízneho signálu treba vysielače, prečo nevyužiť ich presnú polohu na zistenie tej hľadanej? Dôvod je jasný – nepresnosť.

Dnes sa najpraktickejšia zdá kombinácia týchto systémov do viacvrstvových (multisenzorových) indoorových navigačných systémov spolu svhodne zvolenou metódou určovania polohy.

Rôzne prístupy, rôzne výsledky

Keby ste chceli vytvoriť navigáciu pre nákupné centrum, podzemnú garáž či príletovú halu letiska, vo výsledku bude vaše riešenie stále iba proprietárne azatiaľ to nevyzerá tak, že by technologický svet smeroval kuniverzálnemu riešeniu či štandardu. Poobzerali sme sa anašli sme niekoľko zaujímavých využití indoorových navigácií. Wifarer vytvoril aplikáciu na indoorovú navigáciu pre Royal BC Museum, ktorá informuje návštevníkov múzea oexponátoch.

Na základe vlastných sietí Wi-Fi naviguje aplikácia spresnosťou na 1,5 metra. DecWave je írsky výrobca čipov, ktorý využíva niečo ako radarovú technológiu na navigáciu vbudovách sultrawideband čipmi, ktoré zasiahnu pásmo až 500 MHz. Ultrawideband čipy ponúkajú aktuálne jednu znajpresnejších navigácii vnútri budov, viac sa dozviete tu: http://asp.eurasipjournals.com/content/pdf/1687-6180-2008-513873.pdf. VAeroScout vytvorili navigáciu vreálnom čase pre baníkov, ktorá využíva kombináciu systémov RFID spolu so signálom Wi-Fi. Azaujímavé je riešenie firmy IndoorAtlas, ktorá využíva magnetometer vmobiloch na zisťovanie odchýlok vmagnetickom poli Zeme anaviguje podľa neho.

Okrem sietí Wi-Fi, čipov RFID či mobilného signálu je zaujímavý spôsob využitie merania odchýlok vmagnetickom poli Zeme

Verdikt PC REVUE

GPS voutdoore, IPS vindoore. Kým to prvé funguje pomerne bežne asjednotným systémom, to druhé nemá špecifikovaný vlastný štandard atak skoro sa ho asi ani nedočkáme. Zároveň však existuje niekoľko použiteľných riešení, ktoré vychádzajú najmä zvyužitia signálov existujúcich sietí Wi-Fi.

Základné princípy navigácie

• Rádiová (GPS)
• Vektorová
• Inerciálna (založená na integrácii signálov zrôznych zdrojov, ako napr. akcelerometer, gyroskop atď.)

Vedeli ste, že termín navigácia sa až do 20. storočia spájal s námornou dopravou a vznikol z latinských slov navis (v preklade loď) a agere (v preklade premiestňovať, smerovať)?