Piątek, 27 sierpnia 2021

Lokalizacja w pomieszczeniach właśnie staje się rzeczywistością

Systemy nawigacji satelitarnej są dzisiaj codziennością, a konstelacja satelitów GNSS w połączeniu ze znakomitymi odbiornikami zapewnia wyznaczenie pozycji z dokładnością kilku metrów i to bez sięgania po zaawansowane rozwiązania sprzętowe. Takie możliwości są obecnie traktowane jako codzienność i wykorzystuje je mnóstwo usług i systemów monitoringu. Trudno nawet jest wymienić te najważniejsze.

Lokalizacja w pomieszczeniach właśnie staje się rzeczywistością

Oczywiście apetyt rośnie w miarę jedzenia, więc coraz częściej potrzeba lokalizacji obiektów pojawia się w pomieszczeniach zamkniętych, tj. bez widoczności nieba. Wprawdzie czułość odbiorników satelitarnych jest bardzo duża, ale nie na tyle, aby pozycję dało się wyznaczyć w budynku bez okien, w dowolnym miejscu, szybko i dokładnie. 3-metrowa dokładność na zewnątrz wydaje się wynikiem bardzo dobrym, ale w pomieszczeniach przydałaby się o rząd wielkości lepsza. Pozwoliłoby to na nawigację pojazdów autonomicznych w magazynach, lokalizację produktów na półkach, kontrolę pacjentów w szpitalach i pewnie setki innych zastosowań.

Pomysłów na realizację lokalizacji wewnątrz pomieszczeń było już wiele, a sama idea nie jest też nowa. Ale nie chciały się one przyjąć, bo rynek czekał na rozwiązanie tanie, standardowe i najlepiej niewłasnościowe, czyli nieprzypisane do jakiejś firmy. Były to często rozwiązania za drogie, jak np. bazujące na komunikacji UWB.

Jest duża szansa, że uda się tego dokonać z wykorzystaniem Bluetooth. Dwa lata temu w wersji 5.1 pojawiły się funkcje takie jak AoA (angle of arrival) i AoD (angle of departure). Pozwalają one lokalizować obiekty z dokładnością do kilkunastu centymetrów, niezależnie od tego, czy są w ruchu, czy nieruchome. Określają one kierunek, skąd sygnał radiowy przychodzi i podobnie jak satelitarny GPS, AoA i AoD zależą od dokładnego czasu emitowanych sygnałów, aby określić, gdzie znajduje się odbiornik w stosunku do nadajnika.

W przeciwieństwie do GPS, AoA/AoD nie są trójwymiarowe i nie wymagają "konstelacji" nadajników, tylko jednego. Są stosunkowo tanim sposobem w implementacji i wykorzystują to samo pasmo 2,4 GHz, z którego korzysta teraz Bluetooth. AoA i AoD dają ten sam wynik, ale dochodzą do odpowiedzi na różne sposoby. Największą różnicą jest to, czy większość pracy wykonuje nadajnik, czy odbiornik. W AoA nadajnik (mobilny obiekt lokalizowany) wysyła w przestrzeń sygnał typu ping z użyciem pojedynczej anteny, a odbiornik (zamocowany do ściany) za pomocą zestawu anten wykrywa niewielkie różnice w taktowaniu sygnału kwadraturowego IQ, co pozwala wywnioskować, z jakiego kąta został wysłany sygnał. Nie ma informacji o odległości ani wysokości, ale może to wystarczyć w prostszych aplikacjach. W innych można użyć kilku odbiorników i mieć pozycję w 3D. AoD działa w ten sam sposób, niemniej w odwrotnej kolejności. Nadajnik ma wiele anten, a odbiornik tylko jedną. To nakłada większe obciążenie na nadajnik, ale za to odbiorniki są proste i nie muszą być nawet zgodne z Bluetooth 5.1.

Najważniejsze jest to, że w ostatnich miesiącach na rynku pojawiły się tanie chipy z obsługą AoA. Proponują je Silicon Labs, Texas Instruments, Nordic i Dialog Semiconductor oraz także firmy chińskie. To dobrze wróży rozwojowi, bo w kolejce po takie produkty czekają klienci z obszaru logistyki towarów i opieki medycznej. Firmy logistyczne chcą śledzić towary na półkach, wózki transportowe, a nawet pracowników poruszających się po zatłoczonych obiektach o słabej widoczności.

Z drugiej strony użytkownicy opieki zdrowotnej mają możliwość śledzenia lokalizacji cennego mobilnego sprzętu diagnostycznego, lekarzy i pacjentów. Na razie szybciej rozwija się lokalizacja z użyciem AoA, bo jest tańsza, jednak planowane dodanie obsługi AoD do smartfonów może to zmienić. Dzięki temu będą one pozwalały znaleźć miejsca i drogi w szpitalach, muzeach, dworcach i innych trudnych do nawigacji przestrzeniach. Celem jest zapewnienie taniej lokalizacji wewnątrz budynków dla bateryjnych aplikacji IoT. Wydaje się, że jesteśmy u progu gwałtownego otwarcia rynku na takie możliwości.

Robert Magdziak

Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów
Dowiedz się więcej
Przejdź do kompendium

Polecane

Nowe produkty