Cómo funciona un sistema de posicionamiento en interiores

Casi todo el mundo está familiarizado con el Sistema de posicionamiento global o GPS, que puede determinar la posición precisa de cualquier persona u objeto en la tierra basándose en señales de satélite. Pero, ¿qué pasa con el seguimiento de la ubicación en interiores? El GPS no funciona bien dentro de los edificios; ahí es donde entra en juego un sistema de posicionamiento interior (IPS) o el seguimiento de ubicación en interiores.

¿Qué es un sistema de posicionamiento en interiores?

Al igual que un GPS para ambientes interiores, IPS se refiere a la tecnología que ayuda a localizar personas y objetos en interiores. Luego, esa información de ubicación se introduce en algún tipo de software de aplicación para que la información sea útil. Por ejemplo, las tecnologías IPS permiten una serie de soluciones de rastreo en interiores basadas en la ubicación, incluidos los sistemas de ubicación en tiempo real (RTLS), la localización de caminos, la gestión de inventario y los sistemas de ubicación de los primeros respondedores.

Hay una serie de tecnologías diferentes que se pueden utilizar para el posicionamiento en interiores, cinco de las cuales cubriremos con cierto detalle en este artículo:

• Sistemas basados ​​en proximidad
• Sistemas basados ​​en WiFi
• Sistemas de banda ultra ancha
• Sistemas acústicos
• Sistemas de infrarrojos

Mientras lee, tenga esto en cuenta: Es bueno comprender los diferentes tipos de tecnologías de seguimiento en interiores, pero la tecnología de posicionamiento en sí no debería ser su principal preocupación; el valor real radica en el software conectado a un determinado tecnología.

Saber cómo funcionan las etiquetas de ubicación es como saber lo que está sucediendo "bajo el capó del IPS". Eso es genial, pero es la forma en que usa esa información de ubicación lo que proporciona el valor real:¿cómo marcará la diferencia en su negocio? El software al que se alimenta juega un papel importante en la creación de ese valor, por lo que es importante evaluar el sistema en su conjunto. Si recién está comenzando con el seguimiento de la ubicación en interiores y tiene un presupuesto ajustado para la experimentación, es probable que comprar un sistema que sea costoso, difícil de usar y difícil de escalar anule los beneficios que obtendrá de los datos recopilados. Por otro lado, una solución rentable y fácil de usar lo ayudará a aprovechar al máximo su inversión en IPS y, como resultado, creará un valor comercial real.

A continuación, tomé nota de los casos de uso más comunes para cada tecnología de seguimiento en interiores, así como algunos de los inconvenientes y beneficios de cada una.

5 tipos de tecnología de seguimiento en interiores

1. Sistemas basados ​​en proximidad

Los sistemas basados ​​en la proximidad pueden detectar la ubicación general de una persona u objeto a nivel de la habitación dentro de una instalación. (Eso contrasta con un sistema de precisión como el de banda ultra ancha, que se menciona a continuación, que señala la ubicación exacta y precisa de algo hasta un "punto en el mapa"). Los sistemas basados ​​en proximidad utilizan etiquetas y balizas para el posicionamiento en interiores, y se basan en lectores o en puntos de referencia.

En un sistema basado en lector, las etiquetas simples y económicas (etiquetas "tontas") transmiten su identificación continuamente a varios dispositivos lectores. Luego, esos dispositivos lectores pasan las identificaciones de las etiquetas y la intensidad de la señal a un sistema de backend, que luego calcula las posiciones de cada etiqueta.

Un sistema basado en puntos de referencia, del cual AirFinder es un buen ejemplo, utiliza balizas estándar de Bluetooth Low Energy (BLE) como puntos de referencia de ubicación junto con etiquetas "inteligentes" que reconocen la ubicación. Las etiquetas calculan su propia ubicación en función de la ubicación de los puntos de referencia y luego se conectan a un punto de acceso central para transmitir esta información. Los puntos de acceso BLE, espaciados aproximadamente cada 100 pies en una instalación, reciben los datos de ubicación encriptados de la etiqueta y los envían al servidor.

Ambos tipos de sistemas basados ​​en proximidad pueden lograr una localización simple en interiores al menor costo. Son omnipresentes tanto en la atención médica como en la fabricación, así como en algunas otras industrias. Los sistemas basados ​​en puntos de referencia, sin embargo, son las más económicas de las soluciones de proximidad debido a su arquitectura; no necesitan tantos lectores conectados debido a sus puntos de referencia de bajo costo. También permiten una duración prolongada de la batería y brindan información de ubicación más precisa que los sistemas basados ​​en lectores.

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2. Sistemas basados ​​en WiFi

En un sistema de posicionamiento WiFi, las etiquetas son transmisores WiFi que envían paquetes simples a varios puntos de acceso WiFi en una instalación. Estos puntos de acceso informan el tiempo y la fuerza de esa lectura a un backend, que usa algoritmos para calcular la posición. Luego, la información de ubicación se envía a la nube.

Los sistemas de posicionamiento WiFi en interiores brindan un nivel bastante alto de precisión, de tres a cinco metros, porque utilizan mediciones de diferencia de tiempo de llegada (TDOA) con un ancho de banda amplio. Pero para lograr este nivel de precisión, necesita al menos tres puntos de acceso para "escuchar" la transmisión de cada etiqueta. Si aún no tiene los puntos de acceso WiFi para admitirlo, esta podría ser una solución costosa. Las etiquetas WiFi también son bastante caras ($ 40- $ 60 por etiqueta) y, por lo general, menos eficientes energéticamente que sus alternativas.

Dicho esto, Wifi se usa comúnmente en entornos de fabricación y de atención médica.

3. Sistemas de banda ultra ancha (UWB)

UWB es una tecnología genial. Tres o más lectores de banda ultraancha transmiten un pulso muy amplio en un espectro de GHz. Luego, los lectores escuchan los chirridos de las etiquetas de banda ultra ancha. Estas etiquetas tienen un excitador tipo chispa que genera un pequeño pulso dentro de ellas, lo que crea una ráfaga corta, codificada, muy amplia y casi instantánea. Luego, los lectores informan mediciones de tiempo muy precisas de las etiquetas a un servidor central.

Debido a que la señal UWB es extremadamente amplia, la precisión de la información de ubicación es muy buena, probablemente la más precisa de todos los sistemas disponibles. Sin embargo, un inconveniente es que UWB es el sistema más caro de instalar. Aunque las etiquetas UWB son económicas, cada ubicación debe tener al menos tres lectores (costosos) debido al rango limitado de etiquetas.

Una cosa que he notado en las discusiones con personas que usan UWB es que, aunque lo compraron por la precisión milimétrica que ofrece, en realidad no encuentran valor en saber dónde está algo hasta el XY posición. (" No necesito saber de qué lado de la cama está la enfermera, solo necesito saber que ella está en la habitación. ”) Como resultado, a menudo lo implementan de una manera que lo" simplifica ", por lo que solo brinda información de ubicación a nivel de proximidad. En ese caso, la tecnología basada en proximidad es más barata. Tenga en cuenta que hay situaciones en las que la ubicación de precisión es útil, como en la gestión de inventarios o en el seguimiento del flujo de materiales en una instalación de fabricación. (UWB no se usa en absoluto en hospitales, pero se usa ampliamente en almacenes). Todo se reduce a evaluar el paquete general para asegurarse de que está obteniendo una solución que se adapte a sus necesidades reales.

4. Sistemas acústicos

Han aparecido en el mercado una serie de nuevos sistemas de seguimiento en interiores que utilizan pulsos ultrasónicos de etiquetas para localizarlos en un entorno interior. Un sistema acústico funciona casi exactamente como UWB excepto que usa sonido en lugar de radio. Las etiquetas emiten un sonido en el rango ultrasónico (por lo que no puede escucharlo). Los receptores en la habitación (a veces múltiples, ya veces uno solo "inteligente") captan esos sonidos y ubican las etiquetas de esa manera.

Uno de los beneficios de utilizar el sonido tiene que ver con la resolución de trayectos múltiples. Si envía una transmisión y mide el tiempo, puede adivinar la ubicación en función de la velocidad. Si esa señal rebota en la pared en el camino hacia allí, ahora tiene un “multitrayecto”, o quizás docenas de ellos. La capacidad de diferenciar matemáticamente entre una ruta directa y una ruta múltiple es puramente una función de la velocidad del medio dividida por el ancho de banda. Entonces, su capacidad de resolución de múltiples rutas es la velocidad del sonido dividida por el ancho de banda. Los sistemas acústicos requieren menos ancho de banda de señal para resolver las trayectorias múltiples porque la velocidad del sonido es mucho menor que la velocidad de la luz.

Los sistemas basados ​​en sonar también pueden ser muy precisos, incluso tan precisos como UWB. El costo depende de su situación:si lo está instalando en una construcción nueva, no costará mucho conectar un sensor en cada habitación. Si está intentando modernizar un edificio existente con sensores, el costo sería alto. Sin embargo, las etiquetas son económicas.

Por ahora, los sistemas acústicos son una tecnología de nicho de uso poco común, aunque la atención médica ofrece el mayor potencial para casos de uso en el futuro cercano.

5. Sistemas de infrarrojos (IR)

Los sistemas de localización en interiores basados ​​en infrarrojos utilizan pulsos de luz infrarroja (como el control remoto de un televisor) para localizar señales dentro de un edificio. Los receptores de infrarrojos están instalados en todas las habitaciones y, cuando la etiqueta de infrarrojos pulsa, el dispositivo receptor de infrarrojos la lee.

Los infrarrojos son una forma casi infalible de garantizar la precisión a nivel de sala. Utiliza luz en lugar de ondas de radio, que no pueden atravesar las paredes; si el sistema dice que un activo está en la habitación 4B, sin duda está en la habitación 4B. Los sistemas basados ​​en radio tienen más problemas con los falsos positivos, ya que a veces otros lectores pueden captar las ondas de radio a través de las paredes.

Si bien las etiquetas son económicas y duraderas, una desventaja de los infrarrojos es que todas las habitaciones necesitan un lector de infrarrojos con cable para instalar en el techo. Eso está bien si lo está instalando en una construcción nueva, pero, al igual que con la acústica, la modificación será costosa. Es por eso que los sistemas de infrarrojos se utilizan comúnmente en la construcción de nuevos hospitales, donde las habitaciones están definitivamente segmentadas. En un almacén de espacio abierto, los infrarrojos serían un desafío:si tres receptores leen un pulso de luz, no hay forma de saber a qué receptor está más cerca la etiqueta porque es difícil medir la intensidad relativa de la señal del infrarrojo. En términos generales, las tecnologías de radio funcionan mejor en espacios abiertos característicos de almacenes e instalaciones de fabricación.

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AirFinder es el sistema de proximidad basado en Bluetooth más preciso del mundo. Se puede configurar para ubicar activos o personas en un área general o en una ubicación muy específica utilizando una variedad de lectores de proximidad y puntos de referencia para lograr el nivel de precisión requerido. Y las balizas BLE que utiliza se venden en cientos de factores de forma diferentes, de muchos fabricantes diferentes, lo que le permite controlar el precio, el tamaño, la batería y los materiales de la carcasa.

Fue diseñado para maximizar el valor comercial de la inversión en su sistema de posicionamiento interior porque:

• Rentable. Las etiquetas iBeacon oscilan entre $ 2 y $ 15 y no hay necesidad de una infraestructura compleja y costosa.
• Fácil de implementar , sin la participación de TI.
• Fácilmente escalable agregando más puntos de referencia.
• Muy seguro porque ninguna infraestructura de ubicación toca su red.
• Fácil de usar y fácil de navegar.

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