Sistema de Localização indoor

Um sistema de Localização indoor é uma solução para se localizar objetos situados dentro de edificações onde o tradicional Sistema de navegação por satélite (GPS) não possui uma boa performance. A tecnologia funciona a partir do processamento de três tipos de sinais distintos capturados pelo equipamento móvel: Wi-Fi, acelerômetro e campo magnético. Não se utiliza de qualquer tipo de satélite para se obter a localização e sim 3 medidas de distância para assim se calcular o posicionamento através da triangulação.

Relação com GPS

Sistemas de navegação por satélite (GPS) geralmente não são eficientes em locais fechados pois os sinais de microondas são atenuados pelo teto, parede e outros objetos da construção. Entretanto, para uma melhor eficiência, é possível a combinação das duas tecnologias.

Outra solução possível, é de se utilizar de uma tecnologia chamada GNSS mais poderosa que o GPS que é capaz de determinar uma localização indoor. Sua tecnologia está cada vez mais sensível devido à contínua evolução dos chips e seu poder. Porém, para obter a localização é necessário usar quatro satélites, sendo ainda uma grande desvantagem da tecnologia.

Tecnologias que não utilizam rádio

Não menos eficientes, tecnologias que não utilizam rádio, podem ser utilizadas na localização. Isso evita custos de instalação de equipamentos como a popular infraestrutura wireless.

Posicionamento Magnético

O posicionamento magnético é um exemplo de localização indoor que não utiliza de ondas de rádio. Com uma precisão de 1-2 metros e nível de confiânça de 90% ela é baseada nos ferros da construção que cria uma variação do campo magnético da Terra. Chips inseridos dentro de smartphones são capazes de sentir essas variações e mapear a localização indoor.

Medições Inerciais

Uma possível abordagem para localização indoor que não utiliza ondas de rádio, é através da medição de passos de um indivíduo através de um sensor portado pelo indivíduo que pode ser cruzado com mapas e assim se chegar numa posição exata.

Tecnologias Wireless

Qualquer tipo de tecnologia Wireless pode ser utilizada para localização indoor. Ela é de grande vantagem pois pode aproveitar da infraestrutura de wireless já instalada no local. Elas possuem três principais topologias para o hardware e software da solução, são elas: network-based, terminal-based, e terminal-assisted.

Sistema de posicionamento baseado em Wi-Fi (WPS)

O Sistema de posicionamento baseado em Wi-Fi (WPS) utiliza os pontos de acesso sem fio para medir a intensidade do sinal receptor assim podendo se calcular a distância do ponto de acesso. Os sistemas de localização atuais fornecem com relativa exatidão o posicionamento de um dispositivo (ex.GPS). O ideal no caso de uma localização em um ambiente indoor seria o WPS, na qual são necessários pontos de acesso espalhados em locais estratégicos. Esses pontos de acesso, aliados a técnicas de triangulação de sinal, permitem que se identifique a localização do indivíduo.

Algumas das técnicas mais utilizadas são o AoA (Angle of Arrival), que é um método para determinar a direção de propagação das ondas de rádio comparando com uma direção de referência, em um conjunto de geralmente 3 antenas. Estas serão posicionadas de maneira que estejam dentro de um raio de alcance do dispositivo, o ponto de interseção das antenas será a localização do dispositivo.Na técnica baseada em RSSI (Received Signal Strenght Indicator) são realizadas medições da potência do sinal em vários pontos do ambiente e o resultado é armazenado em uma base de dados. Esses dados são comparados com a medição em tempo real do valor RSSI em um dispositivo. O resultado mais aproximado determina a localização. Por fim, a técnica TDOA (Time Diference of Arrival - variação do tempo de chegada), mede o atraso do tempo de chegada do sinal de um transmissor até um receptor.

A In Loco Media é um exemplo de empresa no Brasil que faz uso do modo WPS.

Bluetooth

De acordo com o Bluetooth Special Interest Group, o Bluetooth pode apenas determina a proximidade de um objeto. Ele não é capaz de por um pino de localização em um mapa, por exemplo. Com isso, ele é caracterizado como um Indoor proximity solution, não entrando na nossa lista de tecnologias de localização indoor que utilizam de ondas de rádio.

Ângulo de recepção

O Ângulo de recepção (AoA) é o ângulo no qual um sinal chega em um receptor. Esse ângulo é geralmente determinado medindo o tempo entre as chegadas de sinais entre múltiplas antenas de recepção. Em alguns receptores, o AoA é calculado com antenas que possuem sensores de direção receptiva. AoA são usados também na triangulação para se determinar o local do emissor.

Tempo de transmissão

Tempo de transmissão é a quantidade de tempo que o sinal leva para se propagar do transmissor até o receptor. Como esse tempo é praticamente constante (ignorando diferenças usando médias) ele é utilizado para se calculara distância do emissor. Essa tecnologia também é utilizada pelo GPS. Sistemas que usam esse tipo de tecnologia precisam ter sistemas de sincronização eficientes. Ela também sofre com condições do espaço indoor onde objetos podem causar reflexões e difrações do sinal (como paredes, portas, etc...). Entretanto é possível reduzir esses efeitos aplicando algumas técnicas.

Indicador de força de sinal

O indicador de força de sinal (RSSI) é uma medida que nos diz o nível de sinal do receptor. Como as ondas de rádio se propagam de acordo com a Variação com o inverso do quadrado, a distância pode ser obtida de acordo com a relação de nível de sinal entre o emissor e receptor, onde esse nível é uma característica do equipamento usado, caso não tenha nenhuma influência externa. Como o interior das edificação não é o Vácuo, a precisão é influenciada pela reflexão e absorção das paredes. Outros objetos como portas e pessoas também podem afetar o nível do sinal.

Infelizmente, sinais Wi-Fi são extremamentes poluídos com ruídos dificultando diversas áreas, inclusive o cálculo da distância do emissor. A diminuição desses ruídos através de filtros é uma área de muita pesquisa e estudo em andamento. Sistemas de posicionamento através de Wi-Fi são usados também em conjunto com o GPS em áreas externas como complemento.

Outros

• Identificação por radiofrequência
• Banda ultralarga
• Radiação infravermelha
• Ultrassom

Usos

O maior aliado na expansão do posicionamento indoor é a popularização dos smartphones. Como os smartphones estão cada vez mais comuns no cotidiano, aplicações que funcionam nos mesmo vem sendo foco de muitos desenvolvedores. A grande maioria dos smartphones já possuem as funcionalidades do GPS, entretanto a tecnologia não é eficiente em locais indoor. Alguns exemplos funcionalidades em ambientes indoor são:

• Realidade aumentada
• Armazém
• Parque de estacionamentos.
• Publicidade direcionada
• Hospital

Veja também

• Wibree
• Near Field Communication (NFC)

Ligações externas

• EZ Localization
• Micromapping in OpenStreetMap
• Indoor Mapping in OpenStreetMap