Inomhuspositionering med radiofyrar - Vad tror ni?

[DragonsDen]

Jag tror att inomhuspositionering kommer att bli lika stort som GPS framöver. Vilken utformning tror ni är mest lämplig? Vad tror ni om att ge sig i i denna omogna bransch genom att tillverka ett eget system?

Användningområdena är otroligt många. Det kan handla om att hålla reda på var personal befinner sig för att de ska kunna koordinera sitt arbete. Meddelandet om att tomburksautomaten behöver tömmas, går bara till den som är närmast. När en senil börjar irra i sjukhuset så får rätt personal info om var hon är. När sjömannen ramlar ned för en stege i det gigantiska lastfartyget, så vet kollegorna vart de ska rusa. Även utrustning och varor kan positioneras i lager och industrihallar för att rationalisera hanteringen och undvika olyckor.

Här är de tre system som jag känner till idag:

http://www.ekotek.co.uk/
KOMMUNIKATION: WiFi-nätverk ca 40m räckvidd. Meshnätverk.
POSITIONERING: Zigbee-liknande radiofyr 1-10m räckvidd justerbart. Position = starkaste radiofyrmottagning.
MOBIL ENHET: Personsökarliknande WiFi-transceiver. Larmknapp för sändning. Textmottagning.
ÖVRIGT: Gammalt engelskt företag i personsökarbranschen. Störst i världen på inomhuspositionering vad jag vet.

http://www.9solutions.com/
KOMMUNIKATION: Bluetooth-nätverk.
POSITIONERING: Zigbee-liknande radiofyr. 30cm precision med triangulering mellan flera sändare inom fri sikt, eller en pos per rum.
MOBIL ENHET: Bluetooth transceiver. Larmknapp. Talkommunikation. ELLER mjukvara för Nokia-telefoner (på gång)! Har även en variant utan tal för varor/utrustning.
ÖVRIGT: Nytt finskt företag by-the-book med dålig affärsmodell (överkomplicerat, dyra abonnemang).

http://www.my-bodyguard.com/uk/techniek.htm
KOMMUNIKATION: GSM-nätet.
POSITIONERING: Zigbee-radiofyrar. Position = starkaste radiofyrmottagning. Även GPS.
MOBIL ENHET: Särskild enhet med GSM-tal & GPRS-data. Tre larmknappar. Talkommunikation.
ÖVRIGT: Holländskt företag med dålig affärsmodell (måste använda holländsk larmcentral!).

Positioneringen fungerar alltså så att varje radiofyr sänder ett unikt id-nummer som mottagaren tar emot. Mottagaren minns den senaste ID-koden och de är mappade med namn på platsen där de finns. T.ex. kan man ha en radiofyr på var sin sida om en dörr, så vet man åt vilket håll personen har gått. 9solution triangulerar dessutom mellan radiofyrar när fri sikt så tillåter.


Övriga visioner:

Satellitnavigering inomhus skulle kräva satelliter med kärnreaktorer för att få tillräckligt starka radiosändare, eller många gånger fler satelliter i låga banor. Det finns inga planer på något sådant system.

Markbunden inomhuspositionering skulle kunna göras med ultra wide band-sändare i t.ex. storstadsområden. Men de tappar ca 1 m precision per 100 m avstånd, och UWB är inte tillåtet att använda idag (annat än av brandkåren för att positionera rökdykare).

[DragonsDen]

Viktiga egenskaper för ett inomhuspositionerande system tror jag är:

Positionering via bluetooth-radiofyrar och kommunikation via GSM genom användning av vanliga mobiltelefoner, som dessutom tillåter talkommunikation och GPS-positionering utomhus. För detta behövs tre saker:

- Bluetooth-sändare. De behöver bara sända, aldrig ta emot. De sänder bara sin unika ID-kod en gång var tredje sekund för att spara batteri.
- Javakod för mobiltelefon som håller reda på senaste bluetooth-position och även GPS:n, samt sänder detta via GPRS.
- Javakod för att ta emot och hålla reda på mobiltelefoners positioner. I mobiltelefon eller i PC med modem.

Det låter varken komplicerat eller dyrt!
Vad ser ni för problem med att bygga ett sånt system?
Vilken räckvidd kan en bluetooth-sändare ha och hur mycket energi drar den?

[Nerre]

Ska man göra nåt som ska säljas och som man ska tjäna pengar på så är det ju viktigt att det är ett system som kräver att man använder sändare och mottagare från leverantören.


Ska man däremot göra nåt som är lika flexibelt som GPS så måste man ju försöka utnyttja befintlig teknik (WiFi, blåtand etc).

Frågan är ju sen om enheten själv skall veta var den finns eller om det räcker med att servern vet?

En mottagare som på något sätt mäter tidsdifferens mellan signaler från olika sändare och sen bara rapporterar det till servern blir ju en väldigt enkel lösning. Mottagaren behöver inte veta nånting om vilka sändare som finns eller var de är placerade. Servern håller reda på det och sköter alla beräkningar.

[DragonsDen]

Jag tror att man bör börja enkelt, och därmed billigt och snabbt!
Att använda existerande mobiltelefoner så mycket som möjligt är nyckeln till det. Bluetooth tillåter ju massor av expansionsmöjligheter som kommunikation med sensorer och annat enligt olika tillämpningars behov. Först är det viktigaste med billig inomhuspositionering, för där finns ett gigantiskt uppdämt behov.

All slags tidsdifferensmätning och triangulering inomhus är väldigt svårt, eftersom signaler studsar och hindras o.s.v. GPS är oanvändbar inomhus inte för att inga signaler kommer fram, för de studsar in genom fönstren. Däremot räknar mottagaren utifrån dessa förlängda signaler då ofta fram att den befinner sig typ 200 meter bort, bakom grannkvarteret! Detta är ofta mycket värre än att ha kvar den sista position där man var utomhus (vid porten).

Vad mobiltelefonen och servern ska veta, är en intressant fråga som tål att tänka på. Men det är inte så svårt att skriva kod för olika varianter där. Det som känns mer osäkert för mig är att utveckla bluetooth-sändarna så att de blir billiga, tillförlitliga och får lång batteritid.

[Nerre]

Men måste sändarna vara batteridrivna? Idag när alla företag har basstationer för WLAN och trådlösa telefoner sitter överallt så är väl strömförsörjning av sändarna det minsta problemet?

Skulle man kunna tänka sig grovpositionering mha befintliga WLAN och sen placerar man ut blåtandfyrar där det finns behov av ökad precision?

En till fråga är ju om systemet skall vara 3-dimensionellt eller bara 2-dimensionellt (men med separat positionering för varje våning)?

[DragonsDen]

Jag är lite rädd för att kabeldragning kostar massa pengar och skapar nya problem. Men visst, det där beror på vad som finns i lokalerna.

Det engelska företaget har WiFi för kommunikation. De sändarna överlappar varandra. Sen har de en helt annan radiofrekvens som positionsfyrar (det verkar inte vara nånting standardiserat, utan nåt hemvirkat engelskt vänsterskruvat...) Jag tror att de har god anledning till detta, och att det har att göra med att positionering i ett överlappande WiFi-nätverk baserat på signalstyrka blir otillförlitlig där det finns väggar och flera våningar. Positionsfyrarna är mycket svagare och slår inte genom väggar. Man är inte alltid positionerad, utan bara när man passerar såna radiofyrar nära.

Att använda både WLAN och blåtand kan nog vara en bra idé. Blåtand med kort räckvidd t.ex. i trapphus och hissar så att man säkert vet vilken våning det är på, sen kan WLAN grovpositionera.

[Nerre]

Ja signalstyrka fungerar ju inte alls tror jag, det är för många faktorer som påverkar signalstyrkan. Men tidsdifferens borde kunna fungera.

Problemet är väl antagligen att om man kör blåtand eller WiFi så kommer man inte åt att mäta tidsdifferensen...

Jag vet t.ex. att på Android så kommer man inte åt GPSens tid i realtid, d.v.s. det går inte att ställa telefonens klocka utifrån GPS-klockan. Det beror antagligen på att de prioriterar att GPS-modulen rapporterar position (skulle inte förvåna mig om det är SPI, RS-232 eller nåt mot GPS-kretsen).


Så jag tror det är där man måste börja, vilka tekniska möjligheter finns det att mäta fram positionen relativt ett antal fyrar?


(Eller så ringer man Hollywood, på film kan de alltid positionera folk med 10 cm noggrannhet mha satellit och en radiaktiv isotop på det som skall spåras!

[DragonsDen]

Är tidsdifferens verkligen tillförlitligare än signalstyrka (trilaterering) och triangulering? Sabbas inte tidsdifferensen av att signalerna studsar, på samma sätt som GPS ofta visar tokfel när man står vid ett fönster inomhus?

Jag tror man till en början får nöja sig med en radiofyr = en position.
Jag ögnade igenom nån artikel (som jag inte hittar nu) som utvärderade möjligheten att minutiöst kartlägga radioförhållandena i en lokal och rekonstruera en radiokarta utifrån det. Varje plats har ju en unik radiosignatur givet att radionätverket är konstant. Fast inte när t.ex. människokroppar eller varor rör sig i lokalen, kom de fram till...

Här är en tok som vill sätta en dosa med kompass, gyroskop och accelerometer på folks fötter, samt löpande kalibrera deras steg med statistiska metoder och en karta över lokalens väggar och möbler! Mycket ambitiöst och inte så dumt alls rent tekniskt. Synd bara att folk inte kommer att gå omkring med några dosor på sina fötter:
http://www.cl.cam.ac.uk/~ojw28/files/ojw28_thesis.pdf

Men man kanske kan kombinera radiofyrar med accelerometrar, som ju allt oftare är inbyggda i mobiltelefoner (eller padpodtops eller vad prylarna heter nuförtiden)?

[Nerre]

Signalstyrkan påverkas ju av att nån bara går mellan sändare och mottagare.

[netrunner]

Man skulle kunna ha en blåtand-baserad sändare som inte gör annat än att sända sitt ID-nummer, bara dom får 230V. Kan monteras i lampor och vägguttag. Så kan man sätta ut ett par hundra i en byggnad.

Via GPRS / 3G kan mobilen hämta en lista på ID-nummer som visar vad den är ...
#45642562456 = nära toaletten i Södersjukhuset, Stockholm.

[DragonsDen]

Man skulle kunna ha en blåtand-baserad sändare som inte gör annat än att sända sitt ID-nummer, bara dom får 230V. Kan monteras i lampor och vägguttag

Låter som en utmärkt idé!
Hur tillverkar man såna bluetooth-sändare?

[netrunner]

mikrodator + blåtandskrets är ju en bra start. Ska man lägga en order på några hundra tusen kretsar så kan man specialdesigna sin egen IC-krets som inte gör annat och har så få externa komponenter som det går.

Frågan är snarare hur du gör för att lyssna efter den... och hur du ska få den att sända ett ID-nummer. Det är ju ingen funktion som finns i protokollet idag.

[DragonsDen]

Det låter ungefär så svårt som jag var rädd för.