With the rapid development of mobile devices, especially their performance, the possibilities of navigation with these devices are increasing. There are still many opportunities, especially in the area of indoor navigation. The problem is that the GPS signal is not available inside the buildings, so navigation with normal applications is not possible because they no longer receive a signal from the satellites, so the position of the mobile device can no longer be determined.
This problem is solved by using the technical variants of indoor navigation that are explained in this article. However, the possibilities for indoor navigation are also problematic, so the value of acquiring many technologies is high, as map material needs to be obtained first, and it usually needs to be digitized first. In many areas, technology also needs to be modernized to actually achieve the desired performance. Positioning accuracy is also important, so it is important that the technology can provide high accuracy in position calculation.
Turinys
1 Įvadas
1.1 Problema
1.2 Darbo tikslas
1.3 Objekto apibrėžimas
2 Svarbių terminų apibrėžimas
3 Dabartinė praktikos būklė
3.1 Jutiklių palaikoma WLAN technologija
3.2 Taikymo sritys
4 Išvada
5 Bibliografija
Abstraktus
Įeinant į nežinomą pastatą iškyla problema, kad lankytojas turi susiorientuoti šiame pastate ir greičiausiu būdu rasti norimą tikslą. Šią problemą galima išspręsti ieškant vietos ir naršant mobiliuoju įrenginiu.
Šiame straipsnyje plačiau apžvelgsime patalpų navigacijos temą ir pristatysime vieną iš svarbiausių vietos nustatymo ir navigacijos sistemų. Ši technologija naudoja WLAN padėties nustatymą naudojant pirštų atspaudus.
WLAN pagrįsta vidaus navigacija
Autorius: Valentina Barysava, Ostfalijos taikomųjų mokslų universitetas, studijų programa Prekyba ir logistika, 6 semestras
1 Įvadas
1.1 Problema
Sparčiai tobulėjant mobiliesiems įrenginiams, ypač jų našumui, didėja navigacijos šiais įrenginiais galimybės. Ypač navigacijos patalpose srityje dar yra daug galimybių. Problema ta, kad pastatų viduje GPS signalas nepasiekiamas, todėl įprastomis programomis navigacija neįmanoma, nes jos nebegauna signalo iš palydovų, todėl nebegalima nustatyti mobiliojo prietaiso padėties.1 Ši problema sprendžiama naudojant techninius navigacijos patalpose variantus, kurie paaiškinami šiame straipsnyje. Tačiau navigacijos patalpose galimybės taip pat turi problemų, todėl daugelio technologijų įsigijimo vertė yra didelė, nes pirmiausia reikia gauti žemėlapių medžiagą, o ją paprastai pirmiausia reikia suskaitmeninti. Daugelyje sričių technologiją taip pat reikia modernizuoti, kad iš tikrųjų būtų pasiektas pageidaujamas našumas. Svarbus ir vietos nustatymo tikslumas, todėl svarbu, kad technologija galėtų užtikrinti didelį tikslumą apskaičiuojant padėtį.2
Ši tema mums ypač aktuali, nes šios technologijos turi daug potencialo ir leidžia užtikrinti sklandžią navigaciją pastatų viduje. Galimybių gausa daro šią temą labai įdomią, todėl svarbu išsiaiškinti, kurios iš šių techninių galimybių iš tiesų yra tinkamos naudoti ir todėl įdomios naudotojui.
Disertacijos tikslas - apžvelgti WLAN pagrįstą navigaciją patalpose. Be to, jis parodo, kad tokia navigacija pastatų viduje jau yra įmanoma, taip pat parodo, kokių kliūčių vis dar esama.3
1.2 Darbo tikslas
Šio darbo prioritetas - ištirti įvairias navigacijos patalpose galimybes ir kaip tai galėtų atrodyti ateityje. Reikėtų išsiaiškinti, kokios yra techninės navigacijos patalpose galimybės ir kaip jas galima patobulinti, kad navigacija pastatuose būtų dar tikslesnė. Bus parodyta, kas įmanoma, atsižvelgiant į dabartinę technikos būklę. Be to, parodysime patalpų navigacijos raidą ir palyginsime praktikos ir mokslinių tyrimų būklę.
1.3 Objekto apibrėžimas
Šioje temoje aptariamos tik tos galimybės, kurios apsiriboja navigacija patalpose ir yra tokios tikslios, kad įmanoma tiksli navigacija. Pasyvios galimybės, pavyzdžiui, navigacija su RFID lustais, taip pat neįtraukiamos, nes šių technologijų įsigijimo sąnaudos yra per didelės.
Mes pereisime prie WLAN palaikomos navigacijos, tiksliau, pirštų atspaudų technologijos, nes jos įsigijimo sąnaudos, palyginti su kitomis galimybėmis, yra nedidelės. Be to, WLAN yra plačiai paplitęs, ypač prekybos centruose ir oro uostuose, todėl yra didelis signalų siųstuvų tankis, leidžiantis tiksliai nustatyti buvimo vietą.
2 Svarbių terminų apibrėžimas
- Vidinė navigacija naudojama vietai nustatyti pastatų viduje, kur nėra GPS signalo. Vietos nustatymas - tai savo buvimo vietos nustatymas. Ši vieta naudojama likusiems navigacijos proceso skaičiavimams ir yra svarbus komponentas, todėl ji reguliariai atnaujinama, kad navigacija būtų tiksli.4
- Pirštų atspaudų metodas WLAN lokalizacijoje naudojamas naudotojo ir jo mobiliojo įrenginio padėčiai nustatyti. Gauto WLAN maršrutizatoriaus signalo stiprumo pirštų atspaudai, šiuo atveju BSSI reikšmės, saugomi duomenų bazėje. Vėliau jie surenkami navigacijos metu ir pagal skirtingą signalo stiprumą galima nustatyti buvimo vietą. Ši procedūra vadinama pirštų atspaudais, nes kiekviena skirtingo stiprumo signalų konsteliacija egzistuoja tik vieną kartą, kaip piršto atspaudas.5
- Išmaniajame telefone esantys giroskopiniai jutikliai ir akselerometrai naudojami mobiliojo telefono naudotojo pagreičiui ir orientacijai apskaičiuoti. Giroskopiniai jutikliai matuoja mobiliojo telefono sukimąsi veikiant Žemės traukos jėgai, kad būtų galima nustatyti pagreitį, sukimosi judesį ir padėties pokyčius. Rezultatai naudojami tolesniems skaičiavimams navigacijos procese.6
Šiame darbe pateikiami algoritmai naudojami trumpiausiam keliui apskaičiuoti. Taip yra dėl žmonių prigimties, nes jie visada nori eiti trumpiausiu keliu ir nemėgsta važiuoti aplinkkeliais. Daugeliu atvejų kelias sėkmingai apskaičiuojamas pagal Dijksta algoritmą, nes šis visada apskaičiuoja optimaliausią kelią.7
3 Dabartinė praktikos būklė
Toliau pirmiausia aprašysime šiandien praktiškai diegiamą technologiją, jos veikimą ir galimybes. Tada trumpai paaiškinamos jo taikymo sritys. Aprašoma, kaip veikia navigacija pastatų viduje naudojant jutikliais paremtą WLAN technologiją ir kokie procesai vyksta šios navigacijos metu, kad asmuo būtų nuvestas į norimą vietą.
3.1 Jutiklių palaikoma WLAN technologija
Praktikoje patalpų navigacijai naudojama jutikliais pagrįsta WLAN technologija. Norint įgyvendinti navigaciją patalpose, reikia labai paprastos sistemos infrastruktūros. Pirma, pastate, kuriame norite naršyti, labai svarbus pagrindinis WLAN prieigos taškų tinklas. Kiekvienos siųstuvo stoties identifikatorius vadinamas baziniu paslaugų rinkinio identifikatoriumi (BSSID).8 Antra, jums reikia mobiliojo įrenginio, kuris gali būti išmanusis telefonas, pvz., "iPhone". Kiekvienas mobilusis prietaisas turi jutiklius, kurie atlieka pagalbinę funkciją, kad būtų galima geriau nustatyti padėtį. Navigacijai taip pat reikia skaitmeninio žemėlapio arba pastato plano, kurį naudotojas bet kuriuo metu gali rasti mobiliajame įrenginyje arba išoriniame serveryje.9 Trečia, jums reikia išorinio serverio, kuriame apskaičiuojami išmatuoti duomenys, jame taip pat yra etaloninė duomenų bazė ir anksčiau sukurta pirštų atspaudų duomenų bazė. Pirštų atspaudų duomenų bazėje yra pirštų atspaudų metodo pamatiniai duomenys, t. y. aplinkinių WLAN tinklų signalo stiprumo vertės, priklausomai nuo mobiliojo įrenginio padėties.10
Norėdamas pradėti navigaciją, naudotojas turi atsisiųsti atitinkamą programą ir ją įdiegti. Įėjus į pastatą, naudotojo klausiama, ar jis nori pradėti navigaciją. Paspaudęs pradžios mygtuką naudotojas nežino, kokie procesai veikia fone, jis mato tik grafinę mobiliojo prietaiso sąsają. Per tą laiką jutikliai matuoja jo judėjimo greitį, bando nustatyti, kur jis eina, ir nustato jo orientacijos kryptį. Pagal giroskopo ir kompaso duomenis galima teisingai apskaičiuoti orientaciją, o pagal giroskopo ir akselerometro duomenis nustatomas santykinis pagreitis. Šie duomenys saugomi mobiliajame įrenginyje.11
Tuo pat metu atliekama pirštų atspaudų procedūra. Išmatuojamas aplinkinių WLAN tinklų signalo stiprumas ir kartu su jų identifikatoriais iš pradžių suformatuojamas, o paskui įrašomas į mobilųjį įrenginį.12 Pagal šiuos matavimo duomenis sukuriamas pirštų atspaudas. Pirštų atspaudą sudaro kiekvienos siuntimo stoties identifikatorius ir jos išmatuota signalo stiprumo vertė, kuri yra neigiama, nuo -10 iki -96, kur -10 reiškia stipriausią priėmimą, o -96 - silpniausią. Skirtingų BSSID ir jų signalų stiprumo derinys paprastai yra unikalus, tarsi piršto atspaudas, todėl šis metodas taip ir vadinamas. Jei pakeisite mobiliojo prietaiso padėtį, pasikeis ir šių tinklų signalo stiprumo vertės.13 Sukūrus pirštų atspaudą, dabartiniai matavimo duomenys siunčiami į serverį ir sugretinami su pirštų atspaudų duomenų bazės duomenimis. Serveris grąžina atitiktį atitinkančias reikšmes vietos ID pavidalu. Tačiau jis negali susieti vietos ID su konkrečia vieta, nes galutinis susiejimas atliekamas mobiliajame įrenginyje. Tai daroma dėl privatumo, todėl centrinėje vietoje negalite matyti, kur bet kuriuo metu yra kiekvienas naudotojas.14 Palyginus jutikliais nustatytą buvimo vietos prielaidą su pirštų atspaudų procedūros rezultatais, naudotojo buvimo vieta rodoma mobiliajame įrenginyje.15
Nustatęs padėtį, naudotojas gali įvesti kelionės tikslą. Programa yra nuolat prisijungusi prie serverio, kuriam perduoda užklausą ir atlieka maršruto apskaičiavimą naudodama įvairius algoritmus ir jų derinius. Išanalizavus žmonių judėjimo modelius, kaip jau paaiškinta pagrindiniuose dalykuose, jie nori kuo greičiau pasiekti kelionės tikslą, todėl paprastai renkasi trumpiausią maršrutą. Todėl šiame straipsnyje aprašomi dažniausiai naudojami algoritmai, kuriais apskaičiuojamas trumpiausias kelias. Tai Dijkstros algoritmas. Jis apskaičiuoja trumpiausią kelią iš pradinio taško į visus kitus sujungto ir pasverto grafo taškus. Floydo algoritmas taip pat apskaičiuoja trumpiausią16 kelią, tačiau, palyginti su Dijkstros algoritmu, iš visų taškų į visus kitus taškus, todėl, pakeitus padėtį, trumpiausias kelias automatiškai perskaičiuojamas iš naujo.17 A* algoritmas ne visada parodo optimalų kelią, tačiau skaičiavimai yra greitesni, nes faktiniams skaičiavimams sumažinti taikoma euristika.18 Atlikus skaičiavimus, naudotojui ekrane rodomas maršrutas. Naudotojas nukreipiamas į norimą vietą.
Sprendimai "Sensor Fusion", skirti navigacijai patalpose, siūlo įvairius skirtingų technologijų derinius, kurie suteikia šių privalumų:19
1. Tikslesnis padėties nustatymas.
Atlikta patirtis parodė, kad navigacija patalpose, remiantis vien jutiklių duomenimis arba WLAN technologija, yra ydinga. Tačiau jei naudosite abu metodus, gausite daug tikslesnį rezultatą.20
2. Trečiųjų šalių paslaugų teikėjai gali naudotis patalpų stebėjimu.
Pavyzdžiui, mažmenininkai turi galimybę siųsti reklamą arba informaciją apie savo produktus ir įmones klientams, esantiems netoliese.21
3. Patalpų navigacija mažesnėmis sąnaudomis.
Sistemos infrastruktūra, kurią sudaro tik išorinis serveris, mobilusis įrenginys ir pastato planas, yra ekonomiškesnė, palyginti su kitomis technologijomis.22
4. Geresni rezultatai net ir turint nedaug etaloninių duomenų.
Norint atlikti pirštų atspaudų nustatymo procedūrą, būtina turėti daug etaloninių duomenų, nes su kiekvienu naudotojo žingsniu keičiasi jo mobiliojo įrenginio padėtis, todėl keičiasi ir aplinkinių WLAN tinklų signalų stiprumas. Jei trūksta atskaitos duomenų, gali būti daromos klaidingos prielaidos apie padėtį.23 Čia padeda papildomi jutiklių duomenys iš išmaniojo telefono.
5. Mažiau sunaudojama akumuliatoriaus, atminties talpa, trumpesnis skaičiavimo laikas.
Dėl daugybės skaičiavimų ir matavimų išmaniojo telefono akumuliatorius yra labai apkrautas, todėl mobiliajam įrenginiui reikia daugiau energijos. Siekiant sumažinti mobiliojo įrenginio apkrovą ir sutrumpinti skaičiavimo laiką, visi sudėtingi skaičiavimai atliekami išoriniame serveryje, kuriam reikalingas spartus "Wi-Fi" tinklas.24
WLAN technologija pagrįstos patalpų navigacijos privalumas yra tas, kad dabar kiekvienas mobilusis įrenginys gali atlikti navigaciją ir taip nustatyti tikslią buvimo vietą. Ypač WLAN technologijos derinys su įvairiais mobiliojo prietaiso jutikliais leidžia dar tiksliau nustatyti buvimo vietą, tačiau taip pat labai taupomas akumuliatorius ir galima ilgiau naršyti.
3.2 Taikymo sritys
Aukščiau parodytas patalpų navigacijos sprendimas šiuo metu naudojamas įvairiose srityse. Jau 2013 m. liepą "Kaiser's" tapo pirmuoju Vokietijos mažmeninės prekybos tinklu, kuris savo prekybos centre Berlyne pirkėjams pasiūlė vidaus navigaciją. Pirkėjai gali leisti savo "iPhone" vedžioti juos iki norimo produkto arba optimizuotai peržiūrėti visą pirkinių sąrašą. Nors optimalus maršrutas ne visada rodomas, nes mažmenininko interesai ne visada sutampa su kliento interesais. Jei mažmenininkas nori, kad, pavyzdžiui, jūsų kelias nepraeitų pro reklamines prekes arba, atvirkščiai, būtumėte vedami tam tikrais prekybos centro keliais, jis gali tai aptarti su paslaugų teikėju, kuris atitinkamai suprogramuoja algoritmus.25
Vidinė navigacija yra labai svarbi pastatuose, kuriuose žmonėms orientuotis yra per daug sudėtinga. Pavyzdžiui, oro uostuose pastatai yra pernelyg painūs, todėl keleiviai baiminasi, kad dėl trumpo laiko neras tinkamų vartų arba pavėluos į išvykimą, o tai riboja jų judėjimą pastate. Naudojant vidinę navigaciją, padidėja klientų pasitenkinimas ir užtikrinamas savalaikis įlaipinimas. Kiti aspektai yra pajamų didinimas ir klientų lojalumo stiprinimas. Patalpų navigacija naudojama rinkodarai ir (arba) kuponų kūrimui. Vidinė navigacija suteikia prieigą prie trečiųjų šalių pardavėjų, kurie gali reklamuoti patraukliausius pasiūlymus, atsižvelgiant į konkrečią vietą, naudodami stumiamuosius pranešimus arba uždengia navigaciją, nes oro uostai gauna iki 50 % pajamų iš parduotuvių ir restoranų. Be to, duomenys taip pat naudojami analizei. Net ir anoniminiai duomenys, pavyzdžiui, apie keleivių buvimo vietą, kur yra didžiausia minia, gali suteikti vertingos informacijos. Ši informacija naudojama veiklos procesams optimizuoti, optimaliai naujų parduotuvių vietai nustatyti, pėsčiųjų takams ir evakuacijos keliams optimizuoti.26
Muziejuose mobilioji orientavimo sistema atpažįsta lankytojų padėtį ir parodo jiems aplinkinius eksponatus. Lankytojai pasirenka juos dominančius eksponatus ir gauna papildomos informacijos vaizdo įrašų, nuotraukų ir animacijos pavidalu.27
Lankytis mugėje taip pat bus lengva ir efektyvu dėl pastatuose įdiegtų navigacijos sprendimų. Naudodamasis programėle lankytojas gauna visą mugės dalyvių sąrašą, išsamią informaciją apie įmonę ir jos produktus. Programą galima pritaikyti, t. y. lankytojas gali pasirinkti jį dominančias įmones, į kurias jis bus nukreiptas trumpiausiu keliu. Įmonės taip pat turi privalumų, jos turi bendrą potencialių klientų vaizdą ir gali į juos kreiptis konkrečiai, geriau pateikti savo kontaktinius duomenis ir informaciją apie produktus.28
[...]
1 Plg. Obermaier, J. (2011), p. 2.
2 Plg. Obermeier, J. (2011), p. 3.
3 Plg. Gleim, D. (2012), p. 2.
4 Plg. Oschatz, A. (2011), p. 6.
5 Plg. Oschatz, A. (2011), p. 13; Plg. Teker, U. (2005), p. 91.
6 Plg. DATACOM Buchverlag (2014)
7 Plg. Schwanengel, A. (2010), p. 45.
8 Plg. Schelewsky, M.; Januschat, H.; Bock, B.; Stephan, K. (2014), p. 53 ; Dalhaus, M. (2006), p. 30.
9 Plg. Gleim, D. (2012), p. 17 / Köppe, E. (2014), p. 27-28.
10 Plg. Obermaier, J. (2011), p. 6; Meyer J. (2013), p. 83; Teker, U. (2005), p. 58.
11 Plg. Werner, M. (2012), p. 19.
12 Plg. Oschatz, A. (2011), p. 13; Plg. Teker, U. (2005), p. 91.
13 Plg. Schelewsky, M.; Januschat, H.; Bock, B.; Stephan, K. (2014), p. 54 ; LMU Miunchenas
14 Plg. Gleim, D. (2012), p. 53.
15 Plg. Bock , B.; Löwel, Th. ; Rosch, J.; Ritzer, J.; Lienkamp, M.; Twele, H.; Stürzekarn , D. (2014), p. 54.
16 Plg. Schwanengel, A. (2010), p. 45.
17 Plg. Kalbacher, M. (1996), p. 57.
18 Plg. Plümer, L.; Schmittwilken, J.;. Kolbe, Th. H. (2004), p. 8
19 Plg. Gleim, D. (2012), p. 30.
20 Plg. Gleim, D. (2012), p. 30.
21 Plg. Schelewsky, M.; Januschat, H.; Bock, B.; Stephan, K. (2014), p. 59.
22 Plg. Oschatz, A. (2011), p. 14.
23 Plg. Gleim, D. (2012), p. 20-76.
24 Plg. Huber, Th. ; Kreuzer, J. ; Diemer, R. (2007), p. 73 ; Fuchs, Th. (2009) , p.134.
25 Plg. Lebensmittelzeitung.net (2013) ; Tarin, W. (2013), p. 95.
26 Plg. Schelewsky, M.; Januschat, H.; Bock, B.; Stephan, K. (2014), p. 54 ; Rhein- Neckar Zeitung (2014) ; Insoft TV dokumentinis filmas
27 Plg. Fraunhofer IIS. awiloc (2012)
28 Plg. Fraunhofer IIS (2011) ; Insoft (2014).
- Citar trabajo
- Valentina Barysava (Autor), 2014, WLAN based inland navigation. What are the new technical possibilities?, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1034784
-
-
-
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X. -
-
¡Carge sus propios textos! Gane dinero y un iPhone X.