سامانه مکانیابی داخلی مبتنی بر پهن باند
گسترش استفاده از تلفن های هوشمند و سایر دستگاه های بی سیم در چند سال گذشته موجب شده است که طیف گسترده ای از خدمات از جمله خدمات سیستم مکان یابی داخلی مورد استفاده قرار گیرد. سیستم مکان یابی داخلی(Indoor Localization System)، اشاره به ردیابی اشیاء در محیط سر پوشیده دارد. گاهی اوقات دسترسی داشتن به مکان اشیاء، افراد و خدمات یکی از الزامات اساسی در محیط های هوشمند سر پوشیده است.
این ردیابی می تواند در 2 بعد، 3 بعد یا ابعاد 2.5 باشد. به عبارت دیگر مکان یابی داخلی را می توان به عنوان یک سیستم که محل دقیق اشیاء را در یک ساختار بسته مانند سوپر مارکت ها، بیمارستان ها، دانشگاه ها، فرودگاه ها، انبارها و … مشخص می کند، تعریف کرد.دستگاه مکان یاب داخلی در دهه های اخیر به طور گسترده ای مورد بررسی قرار گرفته است و عمدتا در محیط های صنعتی و شبکه های حسگر بی سیم و سیستم های روباتیک از آن ها استفاده می شود.
سیستم‌های مکانیابی می‌توانند جهانی باشند (مانند GPS) و یا محلی (Global or Local). GPS به سبب نوع فناوری و ماهیت آن که در ارتباط با ماهواره‌ها تعریف می‌شود، نمی‌تواند تخمین مکانی را در هر موقعیتی فراهم آورد و برای تمامی شرایطی که نیاز به مکانیابی وجود دارد، مناسب و کاربردی نیست (به سبب تضعیف سیگنال ماهواره و دقت پایین تکنولوژی آن در مکانیابی که تلورانسی در حدود 5 متر دارد). در چنین شرایطی است که سامانه مکانیابی داخلی (IPS ) و یا سامانه مکانیابی بلادرنگ (RTLS ) مطرح می‌شود. این سیستم‌ها به‌جای ارتباط با ماهواره، با شبه ماهواره ارتباط دارند. که در قالب شبکه‌ای از پیش چیده شده در محل موردنظر، با هم تعامل داشته و مکان شیء یا فرد برچسب‌گذاری شده را با فناوری‌هایی که جلوتر توضیح داده خواهد شد، تخمین می‌زنند (با دقت بالا).
مکان یابی کاربر و دستگاه دارای کاربرد های گسترده در بخش بهداشت، صنعت، مدیریت بحران، مدیریت ساختمان، نظارت و بخش های مختلف دیگر است. همچنین در بسیاری از سیستم ها و تکنولوژی های جدید جدید مانند اینترنت اشیا، معماری های هوشمند، مانند شهرهای هوشمند، ساختمان های هوشمند، شبکه های هوشمند مورد استفاده قرار می گیرد.
تکنیک های مورد استفاده
تکنیک ها و راه حل های مختلفی در سیستم مکان یابی داخلی وجود دارد. این راه حل ها بر اساس تکنولوژی های بی سیم مانند بلوتوث، ZigBee، سیگنال های برج های سلولی، WiFi و RFID ارائه می شود. همچنین فرآیند مکان یابی با استفاده از فناوری های IrDA، Ultrasound، بلوتوث و فرکانس رادیویی نیز قابل اجرا است.
ویژگی ها و چالش ها
مهمترین عامل که در طراحی الگوریتم سیستم مکان یابی داخلی در نظر گرفته می شود، تحرک است. دستگاه هایی که در یک شبکه استفاده می شوند می توانند ثابت و متحرک باشند و همچنین می توانند فعال ثابت، غیرفعال ثابت، فعال و متحرک فعال و ثابت باشند.
تکنولوژی های ماهواره ای مانند GPS که باعث تعیین موقعیت در فضای باز می شود، نمی تواند به طور موثر در موقعیت های داخلی مورد استفاده قرار بگیرند چرا که سیگنال های مربوطه در محیط سرپوشیده تضعیف شده و یا اصلا وجود ندارند.
در عین حال، تداخل و سر و صدا نیز مشکلی است که در هنگام استفاده از GPS برای موقعیت داخلی در نظر گرفته می شود. بنابراین برای ساخت یک سیستم مکان یابی داخلی باید از تکنولوژی های جایگزین مانند RFID، سنسور، بلوتوث و شبکه های WiFi استفاده نمود.
سیستم مکان یابی داخلی، به این علت که محوطه داخلی ممکن است یک محیط بی ثبات را فراهم کند، همیشه بحثی چالش برانگیز است. در ساختمان، سیگنال ها ممکن است در بعضی از بازه های زمانی قوی یا ضعیف باشند. همچنین سیگنال ممکن است با مشکلات مانند تداخل، انعکاس، سر و صدا و … مواجه شود که این موضوع می تواند دقت برقراری ارتباط را تا مقدار قابل توجهی کاهش دهد.
سامانه مکانیابی بلادرنگ (RTLS) سیستمی است برای یافتن موقعیت و ردگیری بلادرنگ اشیاء یا افراد که عمدتاً در فضاهای محدود و داخل ساختمان‌ها استفاده می‌شود. برچسب‌های بیسیم به شی یا فرد مورد نظر متصل شده و سیگنال‌های ارسالی از آن‌ها توسط آشکارسازهایی با محل ثابت و از پیش تعیین شده دریافت و موقعیت آن‌ها محاسبه می‌گردد. به عنوان نمونه‌هایی از این‌گونه سیستم‌ها می‌توان به سیستم‌های ردیابی خودرو در خط تولید، سیستم مکانیابی پالت‌ها در انبارها، مکانیابی تجهیزات و وسایل نقلیه مانند لیفتراک در محیط‌های صنعتی و سیستم مکانیابی افراد و تجهیزات در بیمارستان‌ها اشاره نمود.
