Während die meisten von uns sich im Freien mit dem Standard-GPS gut zurechtfinden, funktioniert diese Lösung in Innenbereichen nicht. Wie funktioniert also die Indoor-Navigation in Innenräumen?
Eine der wichtigsten Komponenten von Indoor-Positionierungssystemen (IPS) ist der Blue Dot, der Ihren Echtzeit-Standort in einem bestimmten Raum anzeigt. Er ist eines der am besten erkennbaren Merkmale in Anwendungen, die das Globale Positionsbestimmungssystem (GPS) für die Navigation nutzen, z. B. für die Suche nach dem Standort eines Cafés mit Google Maps. Während IPS und GPS gemeinsame Technologien zur Ermöglichung der Navigation wie Bluetooth und Wi-Fi nutzen, gibt es einige Technologien, die nur bei IPS zum Einsatz kommen.
In diesem Beitrag stellen wir die verschiedenen Technologien vor, die für den Einsatz von Echtzeit-Ortungssystemen (Real-Time Location Systems, RTLS) und zur Erreichung des Blue Dot-Erlebnisses in Innenbereichen verwendet werden, und geben einen Überblick über die wichtigsten Vor- und Nachteile der einzelnen Technologien.
Arten von Indoor-Positionierungssystemen
| Technologie | Genauigkeit | Reichweite | Energieversorgung | Lebensdauer der Batterie | Kostenbereich |
|---|---|---|---|---|---|
|
Chirp Spread Spectrum (CSS) |
1-2 Meter* | 10-500 Meter* (bis zu 1000 Meter) | Tags mit Batteriebetrieb, Anker mit Power over Ethernet (PoE) | Hoch | Niedrig ($) |
|
Ultra-Wideband (UWB) |
+/- 40 centimeters* | 0-50 Meter* (bis zu 200 Meter) | Tags mit Batteriebetrieb, Anker mit Power over Ethernet (PoE) | Hoch | Mittel ($$) |
| Bluetooth (BLE) | bis zu 2 Meter | bis zu 75 Meter | Kann batteriebetrieben oder an das Stromnetz angeschlossen werden | Hoch | Niedrig-Mittel ($-$$) |
| Wi-Fi | bis zu 15 Meter | bis zu 150 Meter | Smartphone oder batteriebetrieben | Mittel | Niedrig-Mittel ($-$$) |
| Radio-Frequenz-ID (RFID) | bis zu 10 Zentimetern | bis zu 150 Meter |
Passiv: k.A. Aktiv: Batterie |
Passiv: k.A. Aktiv: mittel |
Mittel-Hoch ($$-$$$) |
| Trägheitsmessungen (Inertialmessungen) | 1% | bis zu 20 Meter | k.A. | k.A. | Mittel-Hoch ($$-$$$) |
| Geomagnetisch | bis zu 1 Zentimeter | bis zu 20 Meter | k.A. | k.A. | Niedrig-Mittel ($-$$) |
* Bei optimalen Bedingungen und Einsatz
Chirp Spread Spectrum (CSS)
Chirp Spread Spectrum ist eine einzigartige RF-Technologie, die sich für RTLS-Anwendungen bei der Verfolgung von Objekten oder für die Zwei-Wege-Entfernungsmessung eignet. Chirp überträgt Daten über Funkwellen unter Verwendung einer Breitbandmodulationstechnik und sendet Signale zwischen Geräten, die auch als "Chirps" bezeichnet werden. Es ist bekannt für seine deutlichen Vorteile in Bezug auf Reichweite, Genauigkeit und Zuverlässigkeit.
- Vorteile: Dank der hohen Reichweite von Chirp (bis zu 1000 Meter unter optimalen Bedingungen) sind weniger Anker für den Einsatz erforderlich, was eine kostengünstigere Option für RTLS darstellt. Chirp kann auch im Außenbereich eingesetzt werden, ohne dass eine Frequenzlizenz erforderlich ist, was den Kunden die Einhaltung von Vorschriften erleichtert. Die niedrige Frequenz macht es zu einer äußerst zuverlässigen Technologie, die sich auch für raue Industrieumgebungen eignet.
- Nachteile: Chirp ist nicht die beste Wahl für RTLS-Anwendungen, bei denen eine zentimetergenaue Genauigkeit erforderlich ist.
Ultrabreitband (UWB)
UWB ist eine hochmoderne RF-Technologie, die präzise Standortinformationen in einem RTLS liefert. Sie kann hohe Datenraten zwischen Geräten über kurze Entfernungen übertragen und den genauen Standort in Echtzeit bestimmen. UWB arbeitet außerdem mit einer hohen Bandbreite über ein sehr breites Frequenzspektrum.
- Vorteile: UWB verbraucht sehr wenig Strom, ist äußerst zuverlässig und eignet sich hervorragend für die zentimetergenaue Verfolgung von Objekten. Die Genauigkeit von 10-50 Zentimetern ist nützlich für die Verfolgung von Personen, die Navigation in Gebäuden, die Verfolgung von Objekten und vieles mehr.
- Nachteile: Die Präzision, die UWB bietet, funktioniert nur über kürzere Entfernungen, und für die Abdeckung einer größeren Reichweite wären mehr Verankerungen erforderlich.
Nachfolgend sehen Sie eine Momentaufnahme unseres Inpixon Personnel Tags aus unserer RTLS-Tags-Seite, das UWB nutzt.
Bluetooth Beacons
Beacons sind winzige Hardwareteile, die Bluetooth-Signale an Telefone senden. Beacons verwenden BLE (Bluetooth Low Energy), um mit Smartphones zu kommunizieren und ihnen mitzuteilen, wie weit sie von einem bestimmten Beacon entfernt sind. Ein großes Netzwerk von Beacons ist erforderlich, um die für ein IPS notwendige Genauigkeit zu gewährleisten.
- Vorteile: Die Genauigkeit von Bluetooth-Beacons gilt als sehr zuverlässig, und je nach gewünschtem Anwendungsfall kann das Unternehmen das Beacon-Netzwerk durch Einstellungen und die Anzahl der installierten Beacons mehr oder weniger genau konfigurieren.
- Nachteile: Bluetooth Beacons sind mit erheblichen Vorabkosten für Hardware und Installation verbunden. Je nach Veranstaltungsort und dessen IT-Protokollen ist ein erhöhter BLE-Netzwerkverkehr möglicherweise nicht erwünscht.
Wi-Fi-Netzwerke
Wi-Fi-Netzwerke können verwendet werden, um den allgemeinen Standort eines Benutzers zu ermitteln. Ähnlich wie bei Beacons wird die Stärke des Wi-Fi-Signals verwendet, um die Entfernung eines Benutzers zu einem bestimmten Zugangspunkt zu bestimmen.
- Vorteile: Bestehende Wi-Fi-Netze, einschließlich privater Netze, können genutzt werden. Der Nutzer muss sich nicht mit einem Netzwerk verbinden, um seinen Standort zu bestimmen. Sein Standort wird anhand der Stärke des Signals bestimmt, das vom nächstgelegenen Zugangspunkt empfangen wird.
- Nachteile: Die Genauigkeit hängt von der Anzahl der installierten Zugriffspunkte ab. In den meisten Räumen sind nicht genügend Wi-Fi-Zugangspunkte installiert, um eine genaue Indoor-Positionierung zu ermöglichen, und eine längere Latenzzeit kann die Abweichung von der tatsächlichen Position des Benutzers erhöhen.
Radiofrequenz-Identifikation (RFID)
RFID-Transponder-Etiketten enthalten einen integrierten Schaltkreis und eine Antenne, die zur Übertragung von Daten an ein Lesegerät verwendet werden. Das Lesegerät wandelt die Funkwellen dann in eine besser verwertbare Form von Daten um. In den meisten Fällen sind die Tags passiv und haben keine eigene Stromversorgung. Je nach Frequenzbereich muss sich das Lesegerät in einem Umkreis von wenigen Zentimetern bis zu einem Meter vom RFID-Tag befinden, um Daten übertragen zu können. Aktive RFID-Etiketten verfügen über eine eigene Batterie, was sie teurer und schwerer macht, dafür haben sie aber eine deutlich höhere Reichweite von bis zu 10 Metern.
- Vorteile: RFID kann für einfache Anwendungsbereiche hilfreich sein und wird häufig im Produktions- und Logistiksektor zur Ortung von Objekten in Produktionsprozessen eingesetzt. RFID ermöglicht auch die Speicherung von Daten, wie z. B. Verfallsdaten, auf dem an einem Objekt angebrachten RFID-Tag, was besonders in der Krankenhaus- und Medikamentenlogistik hilfreich sein kann.
- Nachteile: Das System ermöglicht keine automatische Indoor-Positionierung. Stattdessen müssen Sie vordefinierte Punkte mit RFID-Lesegeräten festlegen, die ausgelöst werden, wenn das markierte Objekt vorbeikommt. Aus diesem Grund ist RFID nicht sehr flexibel oder benutzerfreundlich für die Navigation in Innenräumen und wird Ihnen kein Navigationserlebnis mit dem Blue Dot bieten.
Geomagnetisch
Bei der geomagnetischen Navigation wird der in einem Telefon eingebaute Magnetsensor oder Kompass verwendet. Er erfasst die von der Erde und von Metallobjekten in der Nähe ausgehende magnetische Kraft, um den Standort des Nutzers zu ermitteln.
- Vorteile: Es ist kosteneffizient, da keine Hardwarekosten anfallen. Die einzigen Kosten, die damit verbunden sind, sind die Kosten für den Fingerabdruck eines Bereichs.
- Nachteile: Das geomagnetische Feld ändert sich in einem Gebäude ständig. Jeder Gegenstand aus Stahl oder Eisen, der sich in der Nähe des Telefons eines Benutzers befindet, kann Änderungen im geomagnetischen Feld verursachen, was zu ungenauen Messwerten führen würde. Es wurden noch weitere Probleme und Herausforderungen festgestellt, wie z. B. die Tatsache, dass der Benutzer in Bewegung sein muss (nicht stationär), damit sein Gerät seinen Standort in Echtzeit empfangen kann.
Trägheitsmessungen
Ein Trägheitsnavigationssystem ist ein System, das Bewegungs- und/oder Rotationssensoren (Beschleunigungsmesser/Gyroskope) verwendet, die in einem Telefon vorhanden sind. Im Gegensatz zu den anderen Optionen wird die Trägheitsnavigation per Koppelnavigation berechnet. Dabei wird die aktuelle Position anhand eines bestimmten Ausgangspunkts berechnet und auf Grundlage von geschätzten Geschwindigkeiten, Entfernungen und/oder Richtungen fortgeschrieben. Wissenswertes: Die Koppelnavigation wurde üblicherweise auf See verwendet, wo ein Schiff die Geschwindigkeit, die Entfernung und die Richtung, die es von einem festgelegten Startpunkt aus zurücklegte, verfolgte, um seine Position zu bestimmen.
- Vorteile: Es ist die kostengünstigste aller Optionen, da keine Hardware oder Fingerabdrücke erforderlich sind.
- Nachteile: Es kann nicht allein verwendet werden, da der Startpunkt durch eine andere Methode zur Indoor-Positionierung bestimmt werden muss. Durch Trägheitsmessungen kann nur festgestellt werden, wo sich ein Benutzer relativ zu seinem Ausgangspunkt befindet.
Beste IPS-Typen für Wayfinding
Wayfinding, auch Indoor-Navigation genannt, ist die Art und Weise, wie wir uns in Innenräumen mithilfe unserer mobilen Geräte, einer digitalisierten Karte und dem Blue Dot bewegen - alles verbunden mit dem IPS. Wenn Sie sich von der GPS-Umgebung im Außenbereich in ein Gebäude begeben, können Sie sich mithilfe einer App auf Ihrem Telefon, die mit einem Innenraum-Positionierungssystem (IPS) verbunden ist, leiten lassen. Dies geschieht mit der gleichen Echtzeit-Standorterkennung wie bei einem GPS-Navigationssystem in Ihrem Auto. Das Äquivalent dazu für den Innenbereich wird als "Blue Dot"-Wayfinding oder "Blue Dot"-Navigation bezeichnet.
Obwohl es für Ortungssysteme in Innenräumen keinen Industriestandard wie bei GPS gibt, kann eine Vielzahl von Technologien eingesetzt werden, um Ihnen bei der Orientierung zu helfen. Die besten Technologien, die sich für das Wayfinding eignen, sind Bluetooth und Wi-Fi, da diese von mobilen Geräten jeden Tag für die Verbindung mit anderen Systemen und Geräten verwendet werden.
Wenn zum Beispiel ein Gast zum ersten Mal ein Büro besucht, kann er ganz einfach die Campus-App des Büros per Wi-Fi herunterladen und sich mithilfe der digitalen Karte der App durch das Büro navigieren lassen - und das alles im selben Netzwerk.
Welcher IPS-Typ Eignet sich also am Besten für Ihr Unternehmen?
Angesichts der Vor- und Nachteile der einzelnen Optionen für Indoor-Positionierungssysteme hängt die Entscheidung, auf welche Technologie Sie sich stützen, weitgehend von verschiedenen Faktoren ab, die für Ihren Veranstaltungsort und Ihre Ziele spezifisch sind. Es gibt viele weitere Anwendungsbereiche für Echtzeit-Ortungssysteme, die über Indoor-Wayfinding und -Navigation hinausgehen. Sobald ein Veranstaltungsort in Indoor-Positionierungstechnologien investiert hat, bieten sich weitere Möglichkeiten wie die Verfolgung von Objekten, Geschäftsinformationen, Annäherungsmeldungen und vieles mehr.
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Aktualisiert am 29. März 2022 Dieser Beitrag wurde ursprünglich am 9. Juli 2020 veröffentlicht und wurde aktualisiert, um neue Technologien und neue Informationen aufzunehmen.