I sistemi di localizzazione indoor, ovvero i sistemi di localizzazione interna, sono una tecnologia rivoluzionaria che permette all’utente una grande varietà di nuove esperienze, elevando ulteriormente la qualità della vita di tutti coloro che decidono di beneficiare di questo strumento.
Il modo più immediato per descrivere i sistemi di localizzazione interna (Indoor Positioning Systems, da qui in avanti verrà utilizzato anche l’acronimo IPS), per avere un’idea generale, è definirli come un GPS valido per ambienti interni, che stanno prendendo sempre più piede per le innumerevoli applicazioni.
L’IPS può essere utilizzato per localizzare individui e oggetti all’interno degli edifici, sovente grazie all’utilizzo di un dispositivo mobile come uno smartphone o un tablet.
Anche se questo tipo di tecnologia è più recente del GPS, i servizi che sfruttano IPS stanno rapidamente guadagnando terreno in luoghi come centri commerciali, ospedali, aeroporti e altri luoghi al coperto, dove servizi come la navigazione e altri basati sulla posizione si rivelano indispensabili.
Questa tecnologia basa il suo funzionamento sullo sfruttamento delle potenzialità di sensori interni presenti all’interno degli smartphone al fine di calcolare la posizione del dispositivo utilizzando complessi algoritmi matematici che sono basati su un bagaglio di conoscenze che, fino a poco tempo fa, difficilment era stato considerato tanto importante nella programmazione di un software di questo genere.
Mettendo in relazione i dati in input trasmessi da questi sensori in modo intelligente con le planimetrie, o più in generale, le mappe dei luoghi considerati, è possibile misurare una posizione molto precisa, con uno scarto decisamente piccolo e con la possibilità di garantire all’utente un’esperienza fluida, efficace e intuitiva.
Per ottenere un’esperienza tanto accurata quanto veloce e, di conseguenza, la migliore esperienza utente possibile, l’IPS si basa in genere su tre elementi distinti.
La piattaforma del sistema di posizionamento dinamico sottostante, i beacon che trasmettono segnali rilevati dallo smartphone, e quindi inviati al sistema di posizionamento, e tutte quelle app create appositamente per il sistema di posizionamento che danno valore e rendono i sistemi imprescindibili per gli utenti, in svariate occasioni.
Il sistema interno di posizionamento agisce sovente come una sorta di geolocalizzatore, comportandosi in modo tale da localizzare con un altissimo grado di precisione, l’effettiva collocazione spaziale tridimensionale di un dispositivo.
Il risultato che fornisce il sistema sono la latitudine, la longitudine e il livello del piano del dispositivo stesso: ovvero le coordinate nello spazio.
Attraverso l’output, è possibile creare un contesto in cui poter operare: per questo motivo, è di fondamentale importanza la creazione di una mappa, tramite il processo chiamato mappatura tridimensionale.
Le coordinate dell’IPS e dei dati ricavati delle mappe interne, immagazzinati come punti di interesse, vengono poi trasmesse all’applicazione, nella quale si trovano ulteriori funzionalità, strutturate per dar vita ad un’esperienza utente completa e funzionale, sotto ogni punto di vista.
Gli esperti, nel corso degli ultimi anni, hanno concentrato i loro sforzi sul terzo livello, quello relativo ai layer, che restituisce sempre maggiori garanzie nell’ambito della realizzazione di una mappatura particolarmente dettagliata e sempre più completa di uno specifico luogo.
La misura dei segnali di prossimità rappresenta le fondamenta dell’idea dei sistemi IPS.
Mettendosi in condizione di poter sfruttare i vari sensori presenti all’interno dei cellulari più moderni, grazie ai quali poter mappare gli ambienti interni.
I sistemi beacon di prossimità costituiscono il database che collega tutte le informazioni necessarie per poter eseguire una mappatura dell’ambiente circostante: il modo in cui funzionano ha a che vedere con la misurazione in base alla superficie o all’oggetto più vicino nel momento stesso in cui l’applicazione viene attivata.
Questa specifica tipologia di beacon utilizza il rilevamento quando uno smartphone è vicino a un sistema affine, e seguono precisi algoritmi che gli permettono di effettuare delle operazioni specifiche in base a tali informazioni, per inviare una notifica oppure, tramite diverse configurazioni dell’app stessa, per consentire all’utente di interagire.
I sistemi di posizionamento al coperto sono in grado di rilevare delle posizioni per l’intera area e questa caratteristica ha permesso che si distinguessero particolarmente gli ultimi anni.
In questo caso, le aree non sono limitate a un beacon specifico, ma possono essere di una qualsiasi dimensione o entità: ciò apre le porte ad una vasta serie di innovazioni e potenzialità per quanto concerne questa tecnologia che, seppur recente, dimostra di poter essere affidabile anche se utilizzata su larga scala.
Strumentazioni di questo tipo, nel corso degli ultimi anni, si sono diffuse a macchia d’olio, in virtù dell’importanza dell’IoT e della possibilità di offrire una serie di vantaggi, ad ampio raggio, a tutti coloro che intendono adoperare l’IPS sia nell’ambito lavorativo che in quello privato.
Una volta che questa tecnologia è stata elaborata e, di conseguenza, immessa nel mercato, sono stati creati anche diversi algoritmi, particolarmente complessi, quali l’algoritmo a due vie – per trovare la distanza tra il sistema di localizzazione ed il bersaglio – ed il metodo di differenza di orario di arrivo.
1. Metodo a due vie e messaggio di risultato inviato al bersaglio
Il “Two-Way-Ranging” è il primo algoritmo utilizzato a livello software ad essere stato implementato: l’algoritmo permette di misurare la distanza tra un’ancora di posizione fissa e un bersaglio mobile.
Il suo funzionamento implica una fase di probing del canale dove il tag inizia la comunicazione effettuando un “sondaggio”.
Ll’obiettivo risponderà con un messaggio di “risposta” ed a quel punto il tag risponde con un messaggio che indica la fine della comunicazione, quindi, il sistema riprende il calcolo della distanza all’interno di un messaggio.
Inaftti, quest’ultima fase della comunicazione prevede che il contenuto del messaggio sia inviato all’app presente nello smartphone tramite Wi-fi o Bluetooth.
2. Differenza di orario di arrivo
Questa soluzione appariva particolarmente complessa da realizzare inizialmente ma nel corso del tempo si è riusciti a sfruttare questo algoritmo, la cui sigla è “TDoA”, e il cui scopo è quello di misurare la distanza fra un soggetto, sul quale è collocato un dispositivo indossabile, ed un altro oggetto, o struttura solida.
Questo particolare approccio è in qualche modo assimilabile al funzionamento del GPS esterno, anche se il suo funzionamento è quasi esattamente al contrario rispetto a quello classico.
3. Misurazione dell’angolo di ricezione
La soluzione che combina la tecnologia Bluetooth 4.0 con metodo di analisi del segnale basata sul calcolo dell’angolo di ricezione è una soluzione ancora più innovativa: utilizzando questa tecnologia si ottiene un sistema di posizionamento che ha il pregio di essere più preciso e accurato.
Dal punto di vista in cui questa tecnologia risulta performante, ovvero i business cases, si possono evidenziare due macrocategorie per quanto riguarda gli ambiti di applicazione dell’IPS:
1. Uffici intelligenti
Con l’avvento dello smart work, molte aziende innovative, come quelle di Parma, si stanno orientando verso la scelta di un ambiente di lavoro più agile, con politiche di seduta libere e lavoro che viene basato sulle attività indipendentemente dalla presenza fisica fissa del dipendente.
Il problema di trovare una postazione o un collega rappresenta, in alcuni casi, una notevole perdita di tempo.
Le soluzioni per smart offices, basate sul posizionamento interno, consentono ai dipendenti di interagire con l’ambiente lavorativo in modo agevole: trovando le stanze disponibili in prossimità rispetto a dove si trovano o incontrandosi per collaborare con i colleghi.
In quest’ottica, è possibile individuare in modo quasi immediato le sale riunioni disponibili e ottimizzare in modo efficiente i tempi della propria giornata e del proprio gruppo di lavoro.
2. Centri commerciali
I centro commerciale può offrire all’utente un’esperienza di svago e shopping unica e personalizzata perché grazie al posizionamento al coperto vengono rimossi i limiti di precisione e vengono incrementati i livelli di personalizzazione rispetto a tutte le informazioni di interesse per l’utente.
I sistemi di localizzazione interna permettono agli operatori ma anche ai gestori dei centri commerciali più all’avanguardia, come quelli di Parma, di collegare il mondo fisoco a quello digitale: così facendo, diventano in grado di gestire con ulteriore precisione e rapidità ogni istanza della propria attività legata a questo settore, e offrono un’esperienza personalizzata all’interno di un negozio, tramite un meccanismo di segnaposti interni, ideali anche per cercare la propria autovettura nel parcheggio.
In quest’ottica, un dettaglio non meno importante è la possibilità di consultare costantemente statistiche dettagliate e ricavare modelli e analisi dai dati in tempo reale
3. Applicazioni per persone affette da disabilità
Sono molteplici i modi in cu i sistemi di posizionamento indoor possono influire sulla nostra vita di tutti i giorni, ma nel fare ciò, è d’obbligo assicurarsi che dia una soluzione a un problema, piuttosto che creare ulteriori problemi.
La ricerca sulla disabilità è un ambito di ricerca privilegiato per quanto riguarda il settore del posizionamento indoor.
La guida per ipovedenti è un esempio pratico e concreto dell’utilizzo di questa tecnologia, il cui funzionamento è permesso grazie ai feedback a livello uditivo e sensoriale.
Molteplici ricerche universitarie si sono focalizzate su come gli ipovedenti possano usare l’IPS per conseguire un’indipendenza sempre maggiore e anche una miglior sicurezza nell’esplorare edifici in cui non sono mai stati prima.
A seguito dell’elaborazione dei dati ricavati da queste ricerche e, di conseguenza, dalle sperimentazioni, si è arrivati alla conclusione che questa specifica tecnologia è davvero in grado di portare ad un sensibile miglioramento della qualità della vita di quelli che sono affetti da disabilità, motivo imprescindibile per cui le metodologie relative all’IPS devono essere analizzate e sviluppate.
Il nome di Google spicca fra le numerosissime società che si sono interessate a questa ricerca, nell’ottica di portare un numero di soluzioni maggiore a coloro che necessitano realmente di poter usufruire di questi servizi, oltre ad un sensibile miglioramento della qualità intrinseca del servizio offerto.
4. Una panoramica generale sulle realtà in cui l’IPS fa la differenza
I sistemi di posizionamento si basano sui segnali provenienti dai beacon, come detto nel corso di questa guida, ma sono stati sviluppati anche IPS che prelevano le informazioni da segnali WiFi o acustici, da apparecchiature infrarossi o provenienti da una specifica banda di segnale, frequentemente pari a 100 Mbit/s.
Questi sistemi possono essere utilizzati per un gran numero di applicazioni ulteriori rispetto a quelle delineate nel dettaglio poc’anzi.
Vengono utilizzate diverse tecnologie in base ai requisiti di calcolo della posizione e in base alla reale precisione di posizionamento.
I business case sono per la maggior parte focalizzati su aspetti specifici, quali ottimizzazione a livello temporale, automazione dei processi, maggiore sorveglianza o miglioramento dell’esperienza di utilizzo e dell’interfaccia utente.
In linea di massima, i settori nei quali viene utilizzata questa innovativa tecnologia sono:
Le ricerche più recenti mostrano che, con il passare degli anni, vedremo sempre più sistemi ed applicazioni che sfruttano la tecnologia IPS, in particolare rispetto alle molteplici applicazioni che oggi possono sfruttare la banda larga.
A questo si aggiunge che il calo dei prezzi dei dispositivi più moderni e della componentistica che sfrutta questa tecnologia, ha portato ad una diffusione ampissima di soluzioni di indoor location; se consideri la loro struttura, la ragione per la loro estrema diffusione, in tutti i settori citati ed in altri ancora, è presto data.
Inoltre, le potenzialità degli IPS, possono essere utilizzate a pieno nel settore della realtà aumentata.
Ricevere informazioni precise e dettagliate sulla posizione e sulla direzione di un bersaglio, consente di rendere l’esperienza ancora più coinvolgente per l’utente.
Molteplici aziende che agiscono in questo settore sviluppano app dedicate alla navigazione degli ambienti interni e utilizzano dispositivi che si basano sulla tecnologia IPS che sono di dimensioni davvero ridotte: come ad esempio, router Wi-Fi e auricolari, sicuramente più facili da integrare e particolarmente utili nella vita quotidiana.
Il futuro non può quindi che riservare enormi sorprese per tutte le applicazioni che vengono dotate di questa incredibile tecnologia!