W tym wpisie na blogu przedstawimy zasady i różne techniki wykorzystywane w smartfonach do dokładnego pomiaru lokalizacji wewnątrz i na zewnątrz pomieszczeń przy użyciu GPS-u i sygnalizatorów.
Smartfony wykorzystują różne technologie pomiaru lokalizacji do pomiaru swojej lokalizacji w różnych środowiskach terenowych. Istnieją dwa typy lokalizacji: lokalizacja bezwzględna i lokalizacja względna. Lokalizacja bezwzględna to lokalizacja wskazywana przez szerokość i długość geograficzną, podczas gdy lokalizacja względna to lokalizacja względem określonej lokalizacji. Informacje o lokalizacji odgrywają ważną rolę w różnych aplikacjach, takich jak wyszukiwanie tras, śledzenie tras rowerowych i usługi powiadomień oparte na lokalizacji.
Na zewnątrz, GPS (Global Positioning System) i IMU (Inertial Measurement Unit) są głównie używane w smartfonach. GPS mierzy pozycję bezwzględną za pomocą sygnałów z satelitów. GPS nie kumuluje błędów pozycji w czasie. Jednak ze względu na opóźnienia fal radiowych, duże błędy występują przez krótki czas na początku połączenia i trudno jest odbierać sygnały GPS w pomieszczeniach lub w tunelach. IMU oblicza zmiany pozycji, mierząc przyspieszenie i prędkość za pomocą wbudowanych czujników i znajduje pozycje względne na podstawie pozycji początkowej. Chociaż ma doskonałą wydajność pomiaru dla ruchów krótkoterminowych, błędy pozycji zwiększają się w czasie z powodu kumulacji błędów w wartościach mierzonych przez czujniki. Łączne stosowanie tych dwóch metod może kompensować wzajemne niedociągnięcia i zmniejszać błędy.
Tymczasem technologia wykorzystująca nadajniki oparte na technologii Bluetooth jest dostępna do pozycjonowania wewnątrz budynków. Nadajniki to urządzenia, które są zamocowane wewnątrz budynków i okresowo wysyłają sygnały zawierające numery identyfikacyjne i informacje o lokalizacji przypisane do każdego nadajnika. Nadajniki wysyłają sygnały o tej samej sile we wszystkich kierunkach, ale im dalej od nadajnika i im więcej przeszkód, takich jak ściany, tym słabszy staje się sygnał. Gdy urządzenie wchodzi w zasięg sygnału nadajnika, odbiornik w urządzeniu rozpoznaje sygnał. Poniżej przedstawiono kilka metod pomiaru położenia na płaszczyźnie dwuwymiarowej przy użyciu tego sygnału.
Metoda zbliżeniowa określa położenie terminala jako położenie nadajnika radiowego, gdy terminal odbiera sygnał nadajnika radiowego. Gdy odbieranych jest wiele sygnałów nadajnika radiowego, położenie nadajnika radiowego o najsilniejszym sygnale jest określane jako położenie terminala. Ta metoda jest prosta i szybka, ale może być niedokładna.
Technika trilateracji mierzy siłę sygnału odebranego z trzech lub więcej nadajników i zamienia ją na odległość między terminalem a nadajnikami. Okrąg o promieniu równym odległości jest rysowany na środku każdego nadajnika, a przecięcie okręgów jest określane jako bieżąca lokalizacja terminala. Jeśli punkty przecięcia nie zbiegają się w jednym punkcie, środek obszaru wspólnego dla trzech okręgów jest mierzony jako lokalizacja terminala. Ta metoda jest stosunkowo dokładna, ale obliczenia są złożone i wymaganych jest wiele nadajników.
Metoda mapy lokalizacji dzieli przestrzeń pomiarową na małe obszary, ustala punkty odniesienia dla każdego obszaru i instaluje wokół nich sygnalizatory. Następnie sygnalizatory przesyłają sygnały, a siła sygnałów docierających do każdego punktu odniesienia jest mierzona. Siła sygnału, numer identyfikacyjny sygnalizatora i współrzędne punktu odniesienia są rejestrowane jako mapa lokalizacji w bazie danych na serwerze. Proces ten jest wykonywany we wszystkich punktach odniesienia. Gdy urządzenie osiągnie określoną lokalizację i odbierze sygnał sygnalizatora, mierzy siłę sygnału i przesyła ją do serwera wraz z numerem identyfikacyjnym sygnalizatora. Serwer znajduje punkt odniesienia o najbliższej sile sygnału w bazie danych i informuje urządzenie o lokalizacji tego punktu odniesienia. Ta metoda umożliwia bardzo dokładny pomiar lokalizacji, ale początkowa konfiguracja i konserwacja bazy danych są złożone.
W związku z tym technologia pomiaru lokalizacji smartfonów zapewnia różnorodne metody, które można odpowiednio stosować w różnych środowiskach i sytuacjach wewnętrznych i zewnętrznych. Efektywne wykorzystanie tych technologii może znacznie poprawić jakość usług opartych na lokalizacji.
