Позиционирование внутри помещений с помощью Bluetooth-устройств

Авторы
  • Гриняк Виктор Михайлович

    Д-р техн. наук, доцент кафедры информационных технологий и систем Института информационных технологий
    Владивостокский государственный университет экономики и сервиса
    Владивосток. Россия

  • Гриняк Тимофей Михайлович

    Инженер-программист
    ООО Тера-Рекон
    Токио. Япония

  • Цыбанов Павел Алексеевич

    Студент Института информационных технологий
    Владивостокский государственный университет экономики и сервиса
    Владивосток. Россия

Аннотация

Статья посвящена проблеме навигации внутри помещений в условиях недоступности сигнала спутниковых средств (GPS, Глонасс). В этом случае для определения местоположения объектов используются альтернативные источники навигационной информации: инерциальные навигационные средства (акселерометры, гироскопы), точки доступа в интернет Wi-Fi, устройства передачи данных Bluetooth, датчик давления, магнитометр и т.п. Использование для задач навигации внутри помещений Bluetooth- устройств имеет целый ряд преимуществ: возможность построения инфраструктуры на базе недорогого и распространённого оборудования, не требующего специальных профессиональных навыков персонала и возможность практически произвольного конфигурирования датчиков на стенах помещения в силу их малого размера и автономности. Передаваемые Bluetooth-устройством данные содержат довольно ёмкую информацию о его работе. Для решения задачи навигации наиболее важными элементами данных являются уникальный идентификатор наблюдаемого устройства и относительный уровень мощности принимаемого от него сигнала. Уровень принимаемого сигнала связан с дальностью «объект-датчик» известным логарифмическим соотношением. Особенности программной реализации рассматриваемой задачи с возможностью накопления и совместной обработки данных измерений за некоторый период времени делают возможным её сведение к методу наименьших квадратов. Такое представление позволяет априорно оценить характерную точность определения координат объекта при различных конфигурациях системы датчиков, используемых для навигации внутри помещения, что особенно важно на этапе проектирования соответствующей информационно-навигационной системы.

Данные расчётов и натурных экспериментов показывают, что характер навигационных измерений, доступных для устройств типа Bluetooth, даёт возможность качественного решения задачи наблюдения на характерных дальностях «объект-датчик», не превышающих 5–7 метров. При этом важны также условия наблюдения – взаимное расположение датчиков и объекта. В целом можно оптимистично оценить возможность построения навигационной системы на основе Bluetooth-устройств с использованием классических модельных представлений маячных дальномерных систем. При характерном расстоянии между маяками и объектом 5 м реально достижимая точность определения координат объекта составляет 1–2 м, что достаточно для традиционных задач навигации внутри зданий (построение пути, контекстная реклама).

Ключевые слова и словосочетания: информационная система, навигация внутри помещений, маячная система, Bluetooth, координаты, скорость, метод наименьших квадратов.