Основные LPWAN для беспроводных датчиков

Три основные LPWAN для беспроводных датчиков: LoRa, SigFox и NB-IoT.

LoRa («большой радиус действия») — широко распространенный стандарт, использующий схему модуляции с расширенным спектром для передачи данных на очень большие расстояния. LoRa является основой для LoRaWAN, которая соединяет беспроводные датчики через шлюзы или сетевых коммутаторы LoRaWAN. LoRaWAN имеет более высокую пропускную способность, чем Sigfox, и может более эффективно передавать пакеты данных несмотря на помехи.

С LoRaWAN данные передаются с помощью зашифрованных сообщений между шлюзами и сетевыми серверами. Серверы аутентифицируют и расшифровывают данные, которые в конечном итоге отправляются в платформы управления для их визуализации и анализа. Пользователи могут отправлять команды непосредственно на беспроводные датчики через LoRaWAN для настройки устройств и изменения параметров работы. Это востребовано при использовании платформ по управлению эксплуатацией здания или помещения, например в Индорс Навигейшн.

Датчики LoRaWAN делятся на три группы в зависимости от способности датчика отправлять и получать данные с командами управления. Устройства класса А остаются в спящем режиме до тех пор, пока у них не появятся данные, которые требуется передать. Эти датчики могут отправлять сообщения по исходящему каналу связи в любое время, что делает их особенно полезными в беспроводных сетях с сенсорами и приводами (WSAN).

Основные LPWAN для беспроводных датчиков

Датчики класса B имеют запланированные окна в работе устройства, чтобы получать данные по приходящим каналам связи от серверов. Устройства класса C поддерживают постоянно открытое окно приема данных управления, пока не передают информацию сами. Следовательно, датчики C обеспечивают связь с малой задержкой, но потребляют больше энергии, чем датчики других классов.

С такими типами датчиков LoRaWAN разработчики сетей должны иметь подходящее аппаратное устройство шлюза для получения данных и последующей их передачи на серверы.

SigFox подключает беспроводные датчики напрямую к базовым станциям, используя сверхузкополосную передачу. Стандарт охватывает более 50 стран и может поддерживать более 100 каналов на поддиапазонах со скоростью 500 бит/с. Однако пакеты данных ограничены 12 байтами и не поддерживается ACK команды. Пользователи SigFox платят не только за само устройство, но и за количество исходящих и исходящих сообщений в день.

NB-IoT использует существующую инфраструктуру вышек сотовой связи, чтобы обеспечить обширное покрытие для устройств с низким энергопотреблением. Стандарт использует защитные полосы частот для узких каналов связи, чтобы избежать помех, и может хорошо проходить сквозь стены в помещения. В 2018 году сотовый оператор из США T-Mobile добавила покрытие NB-IoT через свою сеть 4G.

Основные LPWAN для беспроводных датчиков

Что делает беспроводную сенсорную сеть более эффективной?

Есть несколько критических характеристик хорошо спроектированных беспроводных сенсорных сетей.

Во-первых, узлы должны легко обнаруживаться в сети. Обслуживание датчиков, например, замена батарей и обновление по, становится намного проще, когда разработчики знают, где найти все свои устройства.

Во-вторых, сенсорные сети должны выдерживать сбои в узлах без массовых сбоев работы самих датчиков. Топология сети играет большую роль в том, как задачи решаются при подключения. То есть те, кто развертывает беспроводные сети датчиков, должны выбирать топологии, способные функционировать при отказе некоторых компонентов.

В-третьих, сети должны легко масштабироваться. Разработчики должны иметь возможность эффективно развивать свои сети беспроводных датчиков, не вкладывая в расширение значительных средств.

Наконец, при проектировании сети важно учитывать энергопотребление. Используемые беспроводные датчики должны соответствовать требованиям данных платформ IoT. В противном случае сетевые администраторы рискуют потратить много времени и сил на обслуживание и замену.

Основные LPWAN для беспроводных датчиков

Как сегодня используются беспроводные датчики?

Уже есть много реальных примеров того, как технологии сетей беспроводных датчиков используется в различных отраслях и применяется в разных программных решениях по управлению зданием и повышению эффективности при его эксплуатации.  Одним из таких примеров является разработанная компаний Индорс Навигейшн платформа INP — Геолокационная платформа для навигации в помещениях на основе цифрового двойника объекта Indoors Navigation Platform, позволяющая строить маршрут, отслеживать перемещения внутри помещений и собирать аналитическую информацию.

Индустрия безопасности объектов использует технологию беспроводных датчиков во многих своих решениях. С помощью беспроводных датчиков и платформы Индорс Нави, компании могут контролировать свои помещения, выявлять подозрительную активность и отслеживать ценные материальные активы. Банки могут внедрить беспроводные тревожные кнопки для сотрудников, а розничные торговые точки установить беспроводные датчики открытия окон в каждой точке продаж. Жители загородных домов могут использовать беспроводные датчики для обнаружения вредных газов в воздухе, например таких как окись углерода.

Что касается управления коммунальными услугами, беспроводные датчики помогают автоматизировать обмен данными между критически важными системами и минимизировать возникающие неполадки. Например, датчики протечки воды могут быть установлены на стенах для обнаружения поломок сантехники или труб, которые могут лопнуть зимой. Беспроводные датчики протечки используются в серверных помещениях и центрах обработки данных для обнаружения наличия воды и влаги рядом с компьютерным оборудованием.

Беспроводные датчики также применяются в борьбе со стихийными бедствиями. В США, штате Техас, на мостах устанавливаются беспроводные датчики, которые могут определять уровень воды выше определенного порога, что указывает на возможное внезапное наводнение в этом районе. Беспроводные вибро датчики используются на промышленных предприятиях с крупным оборудованием для прогнозирования отказов до их фактического возникновения.

В сфере здравоохранения беспроводные датчики помогают медицинским бригадам контролировать состояние пациентов в режиме реального времени. Беспроводные кнопки служат в качестве устройств персонального вызова в учреждениях по уходу за пожилыми людьми. Датчики влажности помогают руководителям больниц поддерживать условия, способствующие скорейшему выздоравливанию пациентов в больнице.

Основные LPWAN для беспроводных датчиков

Ритейлеры и розничные магазины используют беспроводные датчики чтобы создать положительный потребительский опыт для посетителей. В туалетах устанавливаются беспроводные датчики для того, чтобы посетители могли сообщать когда необходима уборка. Беспроводные датчики температуры воздуха помогают супермаркетам контролировать холодильники и другие выложенные товары.

Это всего лишь несколько примеров того, как беспроводные сети датчиков повышают эффективность и положительно влияют на жизнь людей. Поскольку пространство IoT продолжает развиваться, ожидайте появления новых инновационных платформ по работе с беспроводными датчиками, которые навсегда изменят  современные отрасли.
Подробнее о платформе компании Индорс Навигейшн.

Что такое беспроводные датчики и их эффективность?

Предоставив возможность бытовым приборам обмениваться данными по беспроводной сети, мы можем автоматизировать обмен данными и повысить эффективность из работы, которая положительно повлияет на жизнедеятельность компании.

В основе лежит технология беспроводных датчиков, которая позволяет нам собирать информацию об окружающей среде в течение длительных промежутков времени в автоматическом режиме. Беспроводные датчики можно настроить для измерения множества параметров: от температуры воздуха до вибрации здания. На рынке доступно множество различных типов беспроводных датчиков. 

Многие беспроводные сети содержат сотни, а часто и тысячи беспроводных датчиков. Эти устройства уже используются в самых разных сфе5рах применения: розничная торговля, сельское хозяйство, городское управление, безопасность и оптимизация цепочке поставки товаров.

Давайте в этой статье углубимся в то, как работают беспроводные датчики, и разберем почему они так важны в современном мире.

Что делают беспроводные датчики?

Беспроводные датчики собирают данные о окружающих условиях и передают их в контроллеры систем управления или программные платформами для дальнейшей обработки. Датчики обычно распределены по крупным территориям и запрограммированы для связи с шлюзами и серверами.

Одним из основных преимуществ беспроводных датчиков является то, что они требуют минимального обслуживания и небольшого количества энергии для поддержания работоспособности. Датчики могут поддерживать передачу данных в платформу в течение нескольких лет, прежде чем потребуется замена элементов питания.

Когда дело доходит до создания беспроводных сетей, один из самых больших вопросов с которыми сталкиваются разработчики — это как разместить беспроводные датчики в полевых условиях. Сенсоры должны быть распределены таким образом, чтобы поддерживать главную задачу, выполняемую всей сетью.

Что такое беспроводные датчики и их эффективность?

Как беспроводные датчики объединены в сеть?

Двумя наиболее распространенными схемами объединения в сеть беспроводных датчиков являются топология «звезда» и «сетка».

Топология «сетки» описывает сети, в которых датчики подключаются к как можно большему количеству других близлежащих узлов. В результате данные могут «прыгать» с одного узла на другой без необходимости следовать определенным маршрутам до сервера или через последовательности датчиков. В результате производительности сети не сильно влияете на количество и дальность расположения датчиков, поскольку данные могут идти по нескольким путям к средствам их обработки. Сетчатые структуры сети также легко маcштабируются, поскольку новым датчикам нужно только подключаться к уже существующим узлам.

Топология «звезда» описывает сети, в которых каждый датчик подключается непосредственно к центральному шлюзу или концентратору. Эти концентраторы принимают информацию от датчиков и передают ее на сервер для обработки платформой. Например так устроена работа геоинформационной системы на основе платформы Indoors Navigation Platform. В таких схемах подключения узлы не взаимодействуют напрямую друг с другом.

Что такое беспроводные датчики и их эффективность?

Как беспроводные датчики взаимодействовали ранее?

Существует несколько доступных беспроводных стандартов, которые могут поддерживать сенсорные сети.

До недавнего времени сотовые технологии были наиболее часто используемым вариантом подключения к глобальной сети (WAN). Однако сотовые технологии затратны и потребляют не мало энергии, что не очень подходит для маломощных устройств дальнего действия, например беспроводных датчиков для систем навигации в помещениях.

Помимо сотовых технологий, применяется и Wi-Fi, Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE) и Zigbee, которые также могут поддерживать беспроводные сети. Эти стандарты также относятся к категории «традиционных беспроводных решений», но имеют уникальные преимущества и недостатки.

Wi-Fi— одна из наиболее широко используемых сегодня беспроводных технологий в помещениях. Wi-Fi использует диапазоны частот 2,4 ГГц и 5 ГГц. Поскольку Wi-Fi сильно распространен, относительно легко использовать существующие сети для подключения беспроводных датчиков.

Однако сигналы Wi-Fi с трудом проникают через стены, что является недостатком для решений с большим радиусом действия. Так же сети Wi-Fi управляются локальными маршрутизаторами, которые не всегда могут иметь прямые пользовательские интерфейсы для обновления сети датчиков.

BLE — это протокол с низким энергопотреблением, отличный от традиционной технологии Bluetooth. BLE использует полосу частот 2,4 ГГц для передачи небольших объемов информации. Беспроводной стандарт дешевле в использовании чем Wi-Fi, однако те же проблемы возникают, когда речь идет об отправке данных через стены или на большие расстояния. Кроме того, BLE чувствителен к помехам сигнала, поскольку многие другие устройства и стандарты используют полосу частот 2,4 ГГц.

Zigbee — это стандарт беспроводной связи, основанный на ячеистой сети для поддержки большого количества узлов в одной сети. Zigbee лучше всего подходит для беспроводных сенсорных сетей, которым не требуется большая пропускная способность.

Одним из недостатков Zigbee является то, что некоторые датчики должны быть всегда включены, чтобы обмениваться систему информацией для обработки. В результате Zigbee потребляет больше энергии, чем современные ведущие стандарты.

Что такое беспроводные датчики и их эффективность?

Какие стандарты связи регулируют работу беспроводных датчиков?

Хотя традиционные беспроводные стандарты эффективны, уже появился новый класс стандартов, более эффективных для работы беспроводными сетевыми датчиками. Сети с низким энергопотреблением (LPWAN) становятся все более популярной технологией для передачи данных на большие расстояния. LPWAN могут поддерживать миллиарды датчиков и активно использоваться для работы с различными программными платформами по управлению зданием.

LPWAN предлагают несколько преимуществ по сравнению с традиционными стандартами. Во-первых, они потребляют меньше энергии от устройств, поскольку передают информацию со значительно меньшей скоростью передачи данных. Во-вторых, датчики могут работать несколько лет в сетях LPWAN на одном заряде батареи. В-третьих, LPWAN также могут поддерживать работу датчиков на огромных пространствах, поскольку данные могут передаваться на большие расстояния.

Расходы на развертывание беспроводных датчиков в сетях LPWAN ниже, по сравнению с альтернативными решениями. Поскольку скорость передачи данных очень низкая, требования к оборудованию более низкие.

Есть несколько недостатков использования LPWAN. Первый заключается в том, что LPWAN плохо подходят для платформ использующих большие пакеты данных. Беспроводные датчик с передачей больших данных должны использовать сотовые сети или сети Wi-Fi, BLE и Zigbee с высокой пропускной способностью. Второе недостаток в том, что LPWAN используют нелицензированные радиочастоты, которыми сложнее управлять с точки зрения помех.

Подробнее о компании, разработчике платформы для эксплуатации зданий Индорс Навигейшн.

UWB навигация в офисе

UWB навигация — это технология cверхширокополосного позиционирование (UWB-позиционирование) — одна из самых последних технологий определения положения внутри помещений, которая дает точность до 0,5 метра.

C помощью технологии Ultra-WideBand можно с высокой точностью определять местоположение человека в здании и отобразить его на карте экрана его смартфона, с возможностью ведения по маршруту до нужной точки.

Коллектив Индорс Навигейшн провел тестирование работы UWB оборудования на платформе Indoors Navigation Platform (INP) в небольшом офисе. Результат тестирования вы можете наблюдать в видео ролике, точность позиционирования в пол метра достигается.

Подробнее на нашем сайте.

Навигатор для пассажиров общественного транспорта и позиционирование в метро.

Навигация в метро становится более удобной с использованием мобильного навигатора для пассажиров, который был испытан в 2022 году на станции Царицыно.

Мобильный навигатор помогает быстро ознакомиться с картой и помогает экономить время нахождения на станции, способствуя повышению уровня комфорта перемещения пассажиров.

Компания Индорс Навигейшн оцифровала весь транспортный узел Царицыно и сделала детальную карту станции метро, МЦД, пригородных поездов, всех переходов и остановок общественного транспорта. В рамках проекта произведен монтаж более сотни навигационных датчиков в ТПУ Царицыно.

Используя разработанное мобильное приложение, пользователь сможет быстро сориентироваться в транспортном узле, понять где он находится и проложить маршрут к нужной ему зоне или объекту. Навигатор будет вести его вести непрерывно на протяжении всего маршрута.

Навигатор для пассажиров общественного транспорта и позиционирование в метро.

Так же в приложении есть режим для навигации слабовидящих и незрячих пассажиров, который помогает им голосовыми подсказками на маршруте следования. Им предлагаются более безопасные маршруты следования и возможность заказать помощь по клику или голосовой командой в приложении.

Используя API и SDK, функционал может быть быстро встроен в другие iOS и Android приложения даже сторонними разработчиками, а управление обновлением и редактирование маршрутов может осуществляться онлайн в веб-панели управления системой.

Indoors Navigation Platform  —  универсальная система управления потоками посетителей, повышающая комфорт их перемещения.

Подробнее о кейсе внедрения систем позиционирования Indoors Navi по ссылке.

Позиционирование в помещениях и отслеживание активов с использованием BLE и LoRa

Появление на рынке устройств с технологиями BLE + LoRa дает новые возможности для платформ внутреннего позиционирования и отслеживания активов.

На данный момент еще много не решенных вопросов позиционирования и отслеживания активов  в помещениях, даже несмотря на то, что многие компании работают над созданием надежного, легко масштабируемого и экономически выгодного решения. BLE, WiFi, Ultra Wide Band, RFID — это лишь некоторые технологии, которые использовались ранее для разработки решений внутреннего позиционирования и отслеживания активов. Очевидно, что потенциал рынка огромен, так как подобные решения охватывают такие области, как розничная торговля, медицина, спорт, транспорт и производство. Одним из недостающих элементом навигации внутри помещений была возможность комбинировать BLE и LoRa внутри одного устройства.

Прежде чем сможем углубиться и разобрать что означает сочетание BLE + LoRa для  внутреннего позиционирования и отслеживания активов, разберем сначала все по частям.

Что такое BLE? 

Bluetooth Low Energy (BLE) — это реализация Bluetooth с низким энергопотреблением. BLE и Bluetooth работают в одном и том же диапазоне ISM 2,4 ГГц и имеют одинаковую эффективную дальность примерно 80 метров. Однако BLE не может отправлять большие объемы данных и имеет не стабильный сигнал. Эти ограничения, накладываемые на использующие BLE устройства, позволяют значительно экономить энергопотребление и годами работать от небольшой батареи. BLE идеально подходит для позиционирования внутри помещений и отслеживания активов, когда необходимо со средней точностью и периодически передавать небольшие объемы информации в зоне крупных крытых пространств.

Что такое LoRa?

LoRa переводится как «длинное радио» — это собственный формат модуляции, принадлежащий компании  Semtech. Аппаратные компоненты, используемые чипами SX1272 и SX1276 LoRa, представляют собой метод модуляции, называемый Chirp Spread Spectrum (CSS) для создания физического (PHY) уровня технологического стека LPWAN. В сочетании с протоколом связи LoRaWAN устройства могут обеспечивать связь на больших расстояниях при низком энергопотребление.

Позиционирование в помещениях и отслеживание активов с использованием BLE и LoRa

Как BLE используется для внутреннего позиционирования и отслеживания активов?

Позиционирование внутри помещений и отслеживание активов начинается с трех компонентов: тегов и шлюзов. Теги, излучающие сигналы, привязываются к интересующим вас объектам, которые вы хотите отслеживать. Шлюзы можно рассматривать как приемники. Они сканируют метки и измеряют силу сигнала передачи от меток. Шлюзы взаимодействуют с метками и передают собранные данные в облако. Затем эти данные обрабатываются с помощью механизма определения местоположения, состоящего из различных алгоритмов и фильтров. После этого шага вы сможете открыть мобильное или веб приложение, чтобы найти свои активы.

Проблемы внутреннего позиционирования и отслеживания активов

Есть несколько проблем, которые существуют в сфере внутреннего позиционирования и отслеживания активов: установку, стоимость и масштабирование.

Одной из проблем установки является определение правильного количества оборудования, необходимого для данного пространства. При обследовании объекта часто бывает трудно полностью просчитать решение для позиционирования внутри помещений и отслеживания активов и определить количество оборудования. Слишком большое количество оборудования приводит к ненужной избыточности и расходам на вашу систему навигации. Недостаточное количество оборудования может привести к мертвым зонам и не качественной работе навигации.

Помимо оборудования, решения для внутреннего позиционирования и отслеживания активов требуют сотрудничества с местной командой сетевых администраторов, задачи которых заключаются в защите сети компании. Каждое устройство, подключенное к сети, может представлять дополнительную уязвимость в системе безопасности. У администраторов не много стимулов для работы с поставщиками решений IoT, так как вся сеть может рухнуть в случае взлома. Если администратор не будет эффективно работать с поставщиком решения IoT, установка системы завершится не лучшим образом. 

Кроме того, по мере расширения пространств, в которых вы хотите использовать систему внутреннего позиционирования и отслеживания активов, возрастает стоимость и сложность решения. Что хорошо работало на небольшой площади в 500 квадратных метров, может совершенно иначе на складе площадью 15000 квадратных метров.

Устройства BLE + LoRa решают текущие проблемы

Появление на рынке макетных плат с устройствами BLE + LoRa означает несколько вещей. Во-первых, это будут устройства, собирающие данные с меток, и эти же устройства также смогут передавать информацию через LoRa на центральный шлюз. Диапазон одного шлюза LoRa может легко заменить все предыдущие точки доступа, необходимые для внутреннего позиционирования и отслеживания активов. Устройства с поддержкой BLE + LoRa уменьшают необходимость внесения изменений в существующую инфраструктуру, что приводит к экономии времени интегратора и денег клиента.

Получается более широкий охват внутреннего позиционирования и отслеживания активов внутри здания за небольшую часть стоимости других решений. Такой шлюз станет альтернативой использованию локальной сети клиента, которая не всегда может быть надежной. Поставщикам решений IoT больше не нужно беспокоиться о настройке сетей с it администратором, а ему не нужно беспокоиться о внедрении новых уязвимостей. Учитывая все эти дополнения, которые приносит устройство BLE + LoRa, окупаемость решения для позиционирования и отслеживания активов в помещении становится очевидной и привлекательной для клиентов.

Позиционирование в помещениях и отслеживание активов с использованием BLE и LoRa

В итоге

Появление устройства с поддержкой BLE + LoRa давно уже подошло. Устройства с поддержкой BLE + LoRa удаляют лишние элементы системы, которые могут привести к сбою решения для позиционирования внутри помещений и отслеживания активов. Комбинация устройств с возможностями BLE и LoRa позволяет геолокационным платформам создавать приложения с новым функционалом на больших зонах покрытия.

Устройства с поддержкой BLE + LoRa значительно повысят эффективность комплексных решений  для позиционирования внутри помещений и отслеживания активов, что сделает их более доступными. Аппаратная инфраструктура и время ее развертывания станет значительно меньше, что упростит установку. С расширяющейся сетью LoRa по всему миру подключение к ней будет только проще.

TLDR; Устройства с поддержкой BLE + LoRa будут революционными для систем позиционирования в помещениях и отслеживания материальных активов. Разработчикам навигационных[ IT решений в дальнейшем не надо интегрироваться в локальную сеть заказчика и сталкиваться с проблемами подключения и  изменениями инфраструктуры. Снижение сложности монтажа позволит интеграторам быстро разворачивать системы позиционирования в помещениях и отслеживания активов внутри зданий по конкурентной цене.

Подробнее о навигации внутри помещений на  сайте.

RFID для отслеживания имущества в помещении

Как работает RFID

Система RFID — RFID расшифровывается как «радиочастотная идентификация» — состоит из двух компонентов: транспондера (или метки), содержащего данные, которые можно считывать по радиочастоте, и считывателя, который может считывать данные транспондера.

Индуктивная связь

Индуктивная связь существовала с первых дней RFID, когда системы включали громоздкие метки со сложными антенными механизмами, которые использовались для отслеживания крупных объектов (например, автомобилей или крупного рогатого скота). Метка с индуктивной связью извлекает энергию из магнитного поля, создаваемого считывателем, и модулирует его. Считыватель измеряет возмущение по тегу и декодирует его как данные. Магнитные поля, используемые в этих системах, быстро ослабевают, что обеспечивает индуктивную связь в эффективном диапазоне от 1 см до 1 м.

Емкостная связь

Системы емкостной связи были созданы для снижения стоимости и размера RFID, когда большие индуктивные системы были единственным вариантом на рынке. Они используют проводящие участки как на считывателе, так и на метке для формирования конденсатора и передачи данных путем изменения емкости цепи. Эти системы расположены на очень близком расстоянии — 1 см — и ориентация патчей имеет значение, поэтому типичным приложением будет удостоверение личности, которое необходимо вставить в считывающее устройство. По мере сокращения индуктивных цепей сокращался и рынок более ограниченных емкостных систем. Действительно, сегодня большинство систем RFID используют ту или иную версию индуктивной связи. Однако они по-прежнему ограничены быстрым падением силы магнитных полей на расстоянии. Для надежного достижения большей дальности RFID-системы должны использовать высокочастотные сигналы и полагаться на электрическую сторону электромагнитного сигнала.

Емкостная связь

В связи с обратным рассеянием используется считыватель, который посылает УВЧ- или микроволновый сигнал, который попадает на метку, а затем считывает узоры в отраженной энергии. Является ли увеличенный диапазон преимуществом или недостатком, зависит, конечно, от приложений. Сканируете поддоны, когда они проходят через большие складские ворота? Здорово. Отпирание дверей или распространение платежной информации? Наверное, менее желательно.

Типы RFID-меток

Рынок RFID разграничивает системы в зависимости от того, как питаются RFID-метки. Доступность встроенного питания метки влияет на ее размер, цену, дальность считывания и возможность поддержки дополнительных датчиков. 

Пассивные теги

Пассивные метки не имеют внутреннего источника питания. Они работают, перекачивая часть мощности сигнала следователя, чтобы модулировать его ответ. Это позволяет им быть дешевыми, прочными и бесшумными (в радиодиапазоне). Не имея постоянной энергии, они не могут содержать энергозависимую память, то есть их нельзя использовать для записи и хранения данных датчиков. Они имеют меньший радиус действия, чем альтернативы с питанием, и требуют высокой мощности и высокой стоимости считывателей.

Полупассивные теги

Полупассивные имеют встроенную батарею. Как и пассивные метки, они передают данные только при наличии сигнала считывателя. Аккумулятор может питать как датчик, так и антенну. Антенна с питанием позволяет большему количеству сигнала отражаться обратно к считывателю, что обеспечивает больший радиус действия, чем полностью пассивные метки. Они крупнее и дороже, чем пассивные метки, и имеют ограниченный срок службы батареи.

Активные теги

Активные метки имеют локальный источник питания  и передают свой собственный сигнал. Несмотря на свою маркетинговую этикетку, технически это не устройства RFID, поскольку они не зависят от приема и модуляции сигнала считывателя. С точки зрения операций это различие, вероятно, не так уж важно, поэтому мы следим за рынком и включаем их сюда. По сравнению с пассивными и полупассивными метками активные метки имеют значительно больший радиус действия (до 1 км), а также увеличенный объем памяти, размер и стоимость, а также могут работать с более слабыми считывателями.

Отслеживание активов с помощью RFID

Прежде чем оценивать достоинства RFID как технологии отслеживания активов, нам необходимо уточнить, что мы подразумеваем под «отслеживанием». RFID с момента своего создания использовался для отслеживания активов в виде электронных таблиц. Это позволяет легко идентифицировать и регистрировать, какие отслеживаемые предметы находятся поблизости. Если ваша цель состоит в том, чтобы убедиться, что все вагоны поезда, которые прошли через ворота А, также прошли через ворота В, или чтобы сотрудник проник в здание, то RFID — это хорошо проверенное решение.

В таких приложениях RFID напрямую конкурирует со штрих-кодами или QR-кодами. Он предлагает очевидное преимущество в том, что его можно прочитать на расстоянии. Активные или полуактивные RFID-метки могут предоставить ценную информацию о датчиках. С другой стороны, пассивные считыватели очень дороги, а активные метки дороги и имеют ограниченный срок службы.

Более сложным типом отслеживания является знание местоположения отслеживаемого актива (почти) в реальном времени. Хотя это относительно недавнее приложение для RFID, на рынке уже есть немало коммерческих решений.

Принцип работы этих систем разный. Некоторые системы используют RFID исключительно для идентификации объекта, а для измерения дальности используют другую технологию. Те, кто полагается исключительно на RFID, почти исключительно используют активные метки RFID. Есть интересные исследования, в которых используются пассивные RFID-метки, но стоимость пассивных считывателей и малая дальность действия этих систем делают их коммерчески недоступными. 

Системы определения местоположения в реальном времени (RTLS), использующие активные метки RFID, ведут себя аналогично конкурирующим технологиям — Bluetooth, Bluetooth Low-Energy (BLE), WiFi, Ultrasonic и Ultra-Wideband (UWB). Версии RFID в значительной степени основаны на системе LANDMARC, которая определяет местоположение путем сравнения силы принятого сигнала (RSS) сигналов активной метки с RSS эталонных меток с известным местоположением.

Активный RFID имеет гораздо больший радиус действия, чем BLE. Он способен преодолевать километр на открытом воздухе по сравнению с 80 метрами у BLE. Это менее важно в закрытых помещениях с препятствиями ( например  , стенами или полом), но на складах или в амбарах активный диапазон RFID может позволить предприятиям обойтись меньшим количеством считывателей, сократив расходы и уменьшив потенциальные точки отказа.

Проблемы и решение

RFID как решение для отслеживания имеет несколько недостатков. Как и все решения на основе RF / RSSI, он страдает от просачивания. Поскольку РЧ-сигналы могут проникать сквозь стены, становится трудно определить, из какой комнаты идет передача. Широкая полоса пропускания, используемая активными трекерами, особенно трекерами дальнего действия, сильно подвержена помехам. И, по сравнению с BLE, и метки, и считыватели очень дорогие.

RFID находит наибольший успех как часть гибридной системы. Он обеспечивает надежную идентификацию, которая может дополнять системы, которые полагаются на ультразвуковую, инфракрасную или сверхширокополосную информацию о местоположении.

Заключение

В настоящее время технология RFID не способна предоставить автономное решение для позиционирования внутри помещений. Однако, как часть мультитехнологической системы, RFID привносит в позиционирование внутри помещений свою многолетнюю историю надежной идентификацией, например при использовании систем контроля доступа (СКУД).

Подробнее ознакомиться со всеми технологиями поддерживаемыми платформой для позиционирования Indoors Navigation Platform вы можете на нашем сайте.

Технология внутренней навигации с дополненной реальностью соединяет продавцов с покупателями

Технологии стимулируют инновации, и для большинства розничных компаний девиз «Преобразуйся или умри» по-прежнему актуален. Ритейлеры всегда экспериментируют с последними техническими инновациями, чтобы изменить качество обслуживания клиентов и изменить их ожидания как в обычных магазинах, так и в Интернете.

Технология дополненной реальности (AR) уже много лет используется в розничной торговле , в основном для продажи товаров по виртуальной модели «попробуй, прежде чем купить».

В начале 2000-х проводились исследования с использованием AR в качестве системы навигации внутри помещений. Но в то время он не прижился из-за различных технологических ограничений.

Сегодня это меняется. Достижения в области AR, обеспечиваемые технологическими гигантами, такими как Apple, Google, Microsoft и другими, сделали внутреннюю навигацию на основе AR желаемой возможностью для многих розничных продавцов.

Что это значит для ритейлеров?

Покупатели часто ищут новые продукты, которые они видели в рекламе и рекламных акциях. Навигация в магазине в режиме реального времени может оказать огромное влияние на качество обслуживания клиентов, упростив им поиск этих продуктов.

Согласно опросу потребительских технологий розничной торговли 2019 года, проведенному AT Kearney, 61% респондентов заявили, что технологии, сокращающие время, затрачиваемое на навигацию по магазину, были бы наиболее ценными.

Предоставление покупателям расширенных возможностей навигации способствует лояльности к бренду. В сочетании с виртуальным каталогом и персонализированными предложениями в режиме реального времени, основанными на анализе данных, технология внутренней навигации может выступать в качестве дополнительной услуги, выходящей далеко за рамки простой помощи потерянным клиентам.

Решения для навигации в магазине не являются новинкой. Крупные ритейлеры, такие как Target, Walgreens, The Home Depot и другие, используют различные системы внутренней навигации для улучшения обслуживания клиентов.

Обзор технологии внутренней навигации

Давайте сделаем краткий обзор того, какие навигационные решения доступны сейчас. Мера успеха приложения для поиска пути определяется тем, насколько своевременно и точно пользователь может добраться до конечного пункта назначения.

Конечная позиция пользователя зависит от точности его начального позиционирования. Большинство пользователей готовы принять точность в пределах пяти метров для наружной навигации, обеспечиваемую модулем GPS , установленным в смартфоне или другом навигационном устройстве.

Внутренняя навигация ставит уникальный набор задач. В помещении сигналы GPS часто искажаются, что делает невозможным точное позиционирование. Ритейлеры могут выбирать из множества решений, которые помогут им преодолеть эту проблему. Эти решения включают в себя:

  • Маяки Bluetooth с низким энергопотреблением

  • Система позиционирования Wi-Fi (WPS)

  • Служба визуального позиционирования (VPS)

  • Визуальное позиционирование на основе маркеров дополненной реальности

Самая большая проблема, с которой сталкиваются ритейлеры, — это выбрать, какой из них лучше всего подходит для их уникальной ситуации.

Маяки Bluetooth с низким энергопотреблением

Большинство ранних навигационных решений для торговых центров были реализованы с использованием технологии Bluetooth . Эта технология изначально была отправлена на рынок в качестве миссии Proximity -маркетинга.

Это объясняет, почему маяки отлично справляются с обнаружением устройства приближающегося покупателя и отправкой предложения или кода купона на его устройство. Однако у них есть ограничения, когда они необходимы для определения точного позиционирования покупателей.

Технология Beacon является популярным вариантом, который был принят во многих крупных организациях. В аэропорту Гатвик было установлено навигационное решение из 2000 радиомаяков. Между тем, некоторые американские ритейлеры, такие как Mall of America и Target, также решили внедрить маяки.

Является ли это лучшим решением, и что еще доступно?

Позиционирование в помещении на основе маяков достигает средней точности от пяти до шести метров, что приемлемо при переходе между выходами на посадку в аэропорту, но может привести к разочарованию при навигации по магазину.

Точность для этих типов навигационных систем зависит от общей плотности маяков. Мультилатерационные наборы из трех и более маяков должны повторяться каждые 10–20 метров для обеспечения точности.

По словам Майка Макнамара, ИТ-директора Target, в магазине Target среднего размера около 1000 маяков . Эти маяки стоят 10-20 долларов за единицу и требуют регулярной замены батарей. Для большого внутреннего пространства сочетание количества маяков в сочетании с усилиями по установке и обслуживанию может значительно увеличить эксплуатационные расходы компании.

Недавнее обновление спецификаций Bluetooth до Bluetooth 5.1 способно вывести на рынок улучшенные и более экономичные навигационные решения с точностью позиционирования менее метра. Однако компаниям, которые в настоящее время используют маяки для внутренней навигации, потребуется обновить свою аппаратную инфраструктуру, чтобы принять новый протокол.

Система позиционирования Wi-Fi

Слабость внутренней технологии на основе радиомаяков была одной из основных причин, по которой некоторые крупные аэропорты решили вместо этого внедрить системы позиционирования Wi-Fi (WPS). Это решение использует уже существующую инфраструктуру Wi-Fi и имеет точность от 5 до 15 метров. Однако фактическая точность зависит от многих факторов.

Apple представила свою технологию картографирования помещений на основе Wi-Fi в 2014 году. Теперь она массово внедряется в крупных аэропортах и торговых центрах почти в 300 городах по всему миру в США, Европе и Австралии.

Владельцы бизнеса предоставляют информацию о планировке своих пространств, а посетители могут точно определить свое положение в месте, по которому они проходят, вручную выбирая этаж, который к ним относится.

С 2011 года Google составляет карты крупных аэропортов, торговых центров и музеев. Однако эта функция также требует ручного выбора этажа посетителями. Как и Apple, Google использует радио отпечатки Wi-Fi, настроенные сетями мобильных вышек, и акселерометры в мобильных устройствах, чтобы помочь посетителям ориентироваться в помещении. 

На горизонте технологии WPS грядут большие изменения. Точно так же, как Bluetooth 5.1, системы позиционирования Wi-Fi могут повысить точность позиционирования до двух метров, если они примут новый протокол  Wi-Fi RTT.

Это внедрение все еще потребует времени из-за ограничений как потребителей, так и поставщиков инфраструктуры. Wi-Fi RTT поддерживается только устройствами Android Pie, а для технической инфраструктуры потребуются дополнительные обновления.

Служба визуального позиционирования

Google был одним из пионеров в разработке систем визуального позиционирования (VPS) . Эта платформа основана на технологии компьютерного зрения. Walgreens и Lowes приняли участие в пилотной программе по использованию технологии Project Tango для реализации навигации в магазине по продуктовым рядам и повышения качества обслуживания клиентов с помощью функций виртуальных покупок.

Но это решение далеко от совершенства. Ограничения совместимости были самой большой проблемой, поскольку он был совместим только с двумя устройствами. Проект был закрыт в 2018 году и заменен Google ARCore, который уже вносит свой вклад в развитие технологии дополненной реальности.

Внутренняя навигация на основе дополненной реальности

Внутренняя навигация на основе AR способна преодолеть многие недостатки, с которыми сталкиваются другие решения. Он также обеспечивает сверхточное позиционирование для пользователей. Apple и Google также активно работают над улучшением своих сред разработки программного обеспечения для дополненной реальности ARKit и ARCore.

Текущая технология способна определять местонахождение посетителей внутри магазина с точностью до нескольких сантиметров и даже создавать виртуальные пути и стрелки для облегчения навигации по магазину.

Этот метод основан на размещении визуальных маркеров у входа в магазин, которые покупатели сканируют с помощью камеры своего мобильного устройства. Маркеры отображаются в виде плакатов на стенах или полу и помогают программному обеспечению дополненной реальности точно определять местоположение покупателя. Затем программное обеспечение показывает самый быстрый маршрут к выбранному отделу или продукту и может даже улучшить впечатление покупателя, создав эффект дополненной реальности.

Эта технология может даже способствовать улучшению внутренних процессов магазина, помогая персоналу перемещаться по офисам и складам.

В мае 2019 года количество устройств с поддержкой дополненной реальности в мире достигло 1,05 миллиарда . Это дает ритейлерам больше свободы, когда речь заходит о совместимости устройств, и побуждает их использовать технологические преимущества, предлагаемые навигационными платформами AR.

Технология дополненной реальности при эффективном внедрении может даже помочь улучшить бизнес, испытывающий трудности. Toys ‘R’ Us — один из примеров этого. Несмотря на свое продолжающееся банкротство, компания оцифровала внутреннее пространство всей сети магазинов, и компания признала, что технология дополненной реальности была ключевой причиной ее поворота.

Технология AR все еще находится в стадии разработки, но решения, необходимые для повышения точности навигации в помещении на основе AR , уже известны. Их внедрение — следующий шаг для ритейлеров, которые хотят улучшить навигацию в своих магазинах. В сочетании с наукой о данных и машинным обучением это может помочь оптимизировать размещение продуктов в соответствии с данными о посещаемости магазинов и создавать модели прогнозирования продаж на основе этой информации.

Благодаря стремлению к персонализированным покупкам будущее технологии дополненной реальности выглядит ярким.

Подробнее о технологии дополненной реальности можно изучить на сайте.

Развитеие IoT и сверхширокополосной связи

Интернет вещей (IoT) каждый день формирует то, как мы взаимодействуем с миром за счет всевозможных датчиков и механизмов, подключенными через облачное решение к пользовательским приложениям, которые влились в нашу жизнь так плотно, что мы и не могли себе представить несколько лет назад. Такие стандарты, как IEEE 802.15.4 и сверхширокополосная связь (UWB), позволяют устройствам взаимодействовать друг с другом без необходимости прямой видимости, а это означает, что IoT наконец-то может стать реальностью не только в наших домах и офисах.

Почему сверхширокополосный доступ стал модным словом в последнее время?

Сверхширокополосная связь впервые была замечена в мобильных технологиях, когда в сентябре 2019 года была представлена премьера iPhone 11 от Apple. С тех пор передовые технологии стали завоевывать популярность и присутствие во всем мире. Телефоны на Android и Google быстро последовали примеру Apple и продолжили использовать ту же технологию UWB, которую вы теперь можете найти в Samsung Galaxy Note20 Ultra и в грядущем телефоне Google Pixel 6.

Вы можете спросить себя, что делает эту последнюю разработку настолько популярной для навигации внутри помещений, что она пользуется таким большим спросом сейчас. Широкие массы пользователей заинтересованы в UWB из-за того, что это дополняет предшествующие технологии, такие как Wi-Fi и Bluetooth, давая дополнительный уровень точности при внутренней навигации. UWB имеет большое преимущество в этой области, поскольку он может обеспечить уровень точности определения положения в 30 см между двумя устройствами, в то время как Bluetooth и Wi-Fi могут достигать только 3 и 10 м.

Как сверхширокополосная связь изменит индустрию

Концепция взаимосвязанных устройств, известная как Интернет вещей, продолжает активно развиваться, и теперь с технологией UWB устройства IoT, которым требуются данные о местоположении и перемещении, будут иметь более высокую популярность чем прежде.

Благодаря функциональной совместимости UWB можно использовать для дополнения Bluetooth и Wi-Fi. UWB может сыграть важную роль в обновлении уже имеющихся устройств IoT, а также в будущем представить общественности еще более сложные сети взаимосвязанных между собой устройств.

UWB быстро удовлетворяет потребности многочисленных приложений IoT на рынке, требующих точного отслеживания местоположения и ориентации в пространстве. ABI Research ожидает, что к 2025 году UWB будет присутствовать в более чем одной трети смартфонов, поступающих в продажу. Присущая в UWB надежная защита от утери данных значительно повысит надежность IoT и конфиденциальность частной информацией.

Существует несколько направлений использования UWB в связке с IoT для обеспечения наиболее важных решений для бизнеса и для личного использования:

Контроль доступа

UWB предоставляет предприятиям возможность отслеживать местонахождение своих сотрудников на территории (находятся ли они в помещении, на улице и т.п.) и предоставлять им бесконтактный доступ на работу. Владельцы помещений также могут использовать эту технологию как цифровой ключ, для предотвращения несанкционированного доступа. Было бы отлично больше не беспокоиться о том, заперли вы двери или нет.

Внутренняя навигация

Вы когда-нибудь сталкивались с трудностями в поиске товаров, магазинов или даже людей внутри крупных супермаркетов или торговых центров? Навигация в помещениях решает эту задачу, позволяя вам априори знать где находится все что вам нужно. Таким образом вы можете планировать порядок покупок, когда хотите сэкономить время при походе в магазин. Маркетологи также могут использовать навигацию внутри помещений для маркетинговых кампаний с привязкой к местоположению.

Решения для умного дома

Можно сделать ваш умный дом еще умнее с помощью приложений на базе UWB. Эти решения будут более эффективно отслеживать включенные устройства и сколько энергии они потребляют в соответствии с вашими требованиями. Умный дом на основе UWB экономит расход ресурсов, например гарантируя что телевизор выключен, когда вы им не пользуетесь, и автоматически регулирует термостат, изменяет цвет света или температуру в вашем холодильнике.

UWB

Отслеживание устройств

Людям не нужно беспокоиться о постоянно необходимых под рукой предметах, например таких как кошельки и ключи с метками для отслеживания. Такие метки как Apple AirTags и Samsung Galaxy SmartTags имеют возможность работы по UWB позволяя легко отслеживать устройства. Tile также объявила о своем первом теге отслеживания, включающем UWB в 2022 году.

Здравоохранение

В сфере здравоохранения возросло присутствие переносных решений. Это обеспечивает точный мониторинг состояния пациента не выходящего из дома.

В здравоохранении существуют три основные группы приложений Интернета вещей (HIoT): технологии идентификации, технологии определения местоположения и технологии связи.

Технология идентификации позволяет поставщикам медицинских услуг удаленно обмениваться данными о пациентах, используя различные типы идентификаторов. Коммуникационные технологии обеспечивают установленную связь между двумя или более медицинскими работниками, а также соединяют врачей с пациентами. Некоторыми примерами из них являются радиочастотная идентификация (RFID), Wi-Fi, Bluetooth и Zigbee. Технология определения местоположения может использоваться для отслеживания медицинских устройств и людей, например мед персонала и пациентов.

UWB

Розничная торговля

Некоторые из самых больших неприятностей, с которыми потребители сталкиваются при совершении покупок — это длинные очереди и трудности с поиском товаров в магазине. Так же с началом пандемия люди боялись прикасаться к поверхностям, поэтому варианты самообслуживания стали более популярными, чем раньше. К счастью, это открыло целый ряд возможностей для розничного сектора. Amazon лидирует со своей моделью самообслуживания, исключая очереди на кассе для совершения платежей в магазине. Потребителям нужно только активировать свою карту «Amazon Go», выбрать то, что им нужно, и они будут автоматически списаны. Сверхширокополосная связь может еще больше преобразовать розничную торговлю за счет точного отслеживания местоположения внутри магазина, или чтобы быстрее находить авто на парковках.

UWB

Недвижимость

Одной из наиболее эффективных возможностей UWB в сфере недвижимости является автоматическое открытие и закрытие дверей. Это сможет улучшить контроль доступа и сделает дома более безопасными. Поскольку во время пандемии COVID существует большой спрос на бесконтактные услуги, риелторы смогут проводить показы недвижимости потенциальным покупателям сохраняя процесс бесконтактным. Умные дома позволяют риелторам продолжать свою работу за счет внедрения технологий UWB.

Будущие возможности

Вероятно UWB будет существовать еще долгое время, потому что это технология с высокой степенью безопасности. Из-за возможности точного отслеживания и использования измерений времени прохождения сигнала, попытка ретрансляционной атаки отклонить или перенаправить сигнал будет неудачной. Поскольку технологии UWB и IoT продолжают развиваться, коммерческие организации могут использовать это для крупномасштабных решений в сфере безопасности.

Подробнее узнать о решениях Индорс Навигейшн с применением UWB можно на странице.

Навигация на выставке РАДЭЛ 2022

Компания ООО «Индорс Навигейшн» – резидент Инновационного территориального кластера «Зеленоград» – на XXII Международной выставке «Радиоэлектроника и приборостроение» развернула систему навигации внутри павильона F Экспофорума в Санкт-Петербурге.

Организатор выставки ООО «ФАРЭКСПО» сделал ставку на использование современных технологий и обеспечил экспонентов и посетителей выставки современной и удобной системой индор навигации.

Теперь любой желающий при помощи мобильного приложения может увидеть цифровую копию выставочного павильона с расположением стендов, экспонентов и важных объектов, а также строить к ним маршрут и двигаться по нему.

Компания ООО «Индорс Навигейшн» (https://indoorsnavi.pro) является одним из первых разработчиков систем навигации для зданий и выпустила геолокационную платформу для навигации внутри помещений на основе цифрового двойника объекта. Платформа позволяет также отслеживать перемещения внутри здания, собирать аналитическую информацию о посетителях, осуществлять трекинг персонала и ценных активов. В нее интегрирован аудиогид, модуль навигации в дополненной реальности и модуль навигации для МГН с голосовыми подсказками

Потенциальными клиентами являются компании, специализирующиеся на строительстве и управлении крупными зданиями и сооружениями.

РАДЭЛ

Так же всю интересующую вас информацию вы сможете найти на нашем сайте, а так же скачать наше приложение для навигации по выставке вы можете с помощью QR-кода.

Эксперимент Индорс Навигейшн по интеграции AoA позиционирования

В течении нескольких месяцев наши сотрудники разработали специальный алгоритм определения положения в помещении на основе угла прибытия радиосигнала — Angle of Arrival (AoA).

В одном из помещений здания мы установили 4 локатора IN-AR, которые подключили к одному шлюзу IN-AoA-G кабелям UTP по средствам Ethernet интефейса. В качестве объекта трекинга использовали две BLE 5.1 метки IN-AoA-Beacon-1.

Эксперимент проводился в помещении с прямоугольной планировкой и размерами 6х8 метров. Каждый локатор был установлен на одинаковом расстоянии друг от друга и стен помещения (см рисунок). Антенны локаторов были направлен в разные стороны относительно друг от друга.

Эксперимент Индорс Навигейшн по интеграции AoA позиционирования

В разных местах помещения мы расположили несколько меток IN AoA Beacon 1 и отслеживали их перемещение, постоянно оценивая точность определения местоположения в реальном времени на платформе INP с применением разработанного нами программного обеспечения и нового алгоритма навигации по АоА.

В результате этого эксперимента мы получили точность определения положения в помещении методом Angle of Arrival равную 1 метру.

Обращайтесь к нам, и вы получите решение, основанное на самых последних достижениях позиционирования в помещениях! Мы всегда рады сотрудничеству! 

Подробнее узнать о технологии AoA вы можете на странице.

#secondary