Indoor-Positionierungssystem (IPS)
Was ist IPS?
Ein Indoor-Positionierungssystem (auf Englisch, Indoor Positioning System – IPS) ist ein System, das dazu entworfen wurde, die Position von Personen oder Objekten innerhalb von Gebäuden und anderen Innenräumen zu bestimmen. Im Gegensatz zum Globalen Positionierungssystem (GPS), das in Innenräumen oft aufgrund von Signalschwächungen ineffektiv ist, nutzt das IPS verschiedene Technologien, um präzise Positionsangaben zu liefern.
Technologien und Techniken hinter dem IPS
Indoor-Positionierungssysteme verwenden verschiedene Technologien und Techniken, um eine genaue Positionierung in Innenräumen zu erreichen. Dazu gehören:
| Technologie | Beschreibung |
|---|---|
| WLAN-basiertes Positionierungssystem (WPS) | Nutzt die bestehende WLAN-Infrastruktur innerhalb eines Gebäudes, um die Position von Geräten zu bestimmen |
| Bluetooth | Erstellt ein Netzwerk von Referenzpunkten mittels Beacons oder Tags für eine genaue Positionierung |
| Echtzeit-Kinematisches GNSS (RTK) | Erreicht Zentimetergenauigkeit durch Nutzung von Korrekturdaten von Referenzstationen |
| Akustische Signale | Berechnet die Position basierend auf der Zeit, die ultraschall- oder Audiosignale benötigen, um verschiedene Sensoren zu erreichen |
| Inertiale Navigationssysteme (INS) | Kombiniert Daten von Beschleunigungsmessern, Gyroskopen und Magnetometern, um Position und Orientierung zu schätzen |
| Ultra-Breitband (UWB) | Bietet präzise Positionierung durch Nutzung von niederenergetischen, kurzzeitigen Impulsen über ein breites Frequenzband |
| Magnetische Positionierung | Nutzt das Erdmagnetfeld oder lokale magnetische Anomalien, um Position und Orientierung zu bestimmen |
| Computervision | Verarbeitet Bilder oder Videostreams, um Positionierungsinformationen aus visuellen Merkmalen zu extrahieren |
| Lichtbasierte Positionierung | Nutzt Lichtquellen (z.B. LEDs) und Empfänger, um die Position basierend auf den Eigenschaften des Lichtsignals zu schätzen |
Wie funktioniert das IPS?
Installationen von IPS bestehen typischerweise aus einem Netzwerk von Sensoren oder Beacons, die strategisch innerhalb eines Gebäudes positioniert sind. Diese Sensoren können entweder speziell für die Positionierung entwickelte Geräte sein oder vorhandene Infrastrukturkomponenten wie WLAN-Zugangspunkte oder Bluetooth-Beacons.
Die Präzision des IPS wird durch verschiedene Techniken erreicht, einschließlich der Nutzung von Echtzeit-Kinematik (RTK) Global Navigation Satellite System (GNSS) Empfängern. Diese Empfänger nutzen Korrekturdaten von Referenzstationen, um eine Genauigkeit auf Zentimeterebene zu erzielen.
Hohe Genauigkeit erreichen
Um die Genauigkeit zu verbessern, können IPS-Systeme:
- Ein dichtes Netzwerk von Beacons oder Sensoren innerhalb eines Gebäudes einsetzen.
- Fortgeschrittene Algorithmen und maschinelles Lernen verwenden, um Daten von mehreren Sensoren zu analysieren.
- Daten von anderen Systemen integrieren, wie zum Beispiel Bewegungssensoren oder Inertialmessgeräte (IMUs), um Fehler zu kompensieren, die durch Faktoren wie Geräteorientierung oder Signalstörungen verursacht werden.
Anwendungen des IPS
| Anwendungsbereich | Anwendungsfälle |
|---|---|
| Kommerziell | Personalisierte Einkaufserlebnisse Standortbezogene Promotionen Optimierung von Ladengestaltungen |
| Gesundheitswesen | Überwachung medizinischer Geräte Überwachung von Patienten und Personal Verbesserung von Effizienz und Patientenversorgung |
| Militär | Verbesserung des Situationsbewusstseins Verbesserung der Sicherheit des Personals Koordination und Durchführung von Operationen |
| Logistik und Fertigung | Optimierung von Arbeitsabläufen Inventarverfolgung Verbesserung der Gesamteffizienz |
Integration mit anderen Systemen
| Dienstleistung | Vorteile |
|---|---|
| Systeme für Gebäudeinformationsmodellierung (BIM) | Verbesserte Genauigkeit und zusätzliche Kontextinformationen für die Innenraumnavigation |
| Internet der Dinge (IoT)-Geräte | Echtzeitinformationen über Belegung, Umweltbedingungen und Asset-Tracking |
Referenzen
- Farid, Z.; Nordin, R.; Ismail, M. (2013). “Recent Advances in Wireless Indoor Localization Techniques and System”. Journal of Computer Networks and Communications. 2013: 1–12
- “2cm accuracy using an Indoor Positioning System”. VBOX Automotive.
- Indoor positioning system – Wikipedia
- Indoor Navigation vs Indoor Positioning by Mappedin
- Indoor Positioning Systems & Location Tracking (Indoor GPS) | Inpixon
- Indoor Positioning System & Location Tracking Types | Litum