I sistemi di localizzazione interna, noti anche con il nome di sistemi di localizzazione indoor, sono una tecnologia rivoluzionaria che consente all’utente una moltitudine di nuove esperienze, elevando ulteriormente la qualità della vita di coloro che beneficiano di questo strumento.
Dal punto di vista generale, il modo più semplice per descrivere i sistemi di localizzazione interna (Indoor Positioning Systems, da qui in avanti verrà utilizzato anche l’acronimo IPS) è definirli come un GPS valido per ambienti interni, che stanno man mano prendendo sempre di più piede per le più svariate applicazioni.
L’IPS può essere utilizzato per localizzare persone o oggetti all’interno degli edifici, in genere tramite un dispositivo mobile come uno smartphone o un tablet.
Sebbene la tecnologia sia 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 la navigazione e altri servizi basati sulla posizione possono rivelarsi indispensabili.
La tecnologia IPS si focalizza sullo sfruttamento delle potenzialità di sensori interni presenti negli smartphone al fine di calcolare la posizione del dispositivo utilizzando complessi algoritmi matematici basati su concetti che, fino a poco tempo fa, difficilmente erano stati considerati tanto importanti nella programmazione di un software di questo genere.
Combinando i dati in input da questi sensori in modo intelligente con le planimetrie, o più in generale, le mappe dei luoghi considerati, è possibile calcolare una posizione molto precisa, con uno scarto decisamente piccolo e garantendo all’utente un’esperienza particolarmente fluida ed efficace.
Per ottenere la migliore esperienza utente possibile, tanto accurata quanto veloce, 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 le app create per il sistema di posizionamento che aggiungono valore e rendono i sistemi indispensabili per gli utenti, in moltissime occasioni.
Un sistema di posizionamento interno spesso agisce come una sorta di geolocalizzatore, operando in modo tale da localizzare con un elevato grado di precisione la collocazione spaziale tridimensionale di un dispositivo.
L’output del sistema sono le coordinate nello spazio, ossia latitudine, longitudine e livello del piano del dispositivo stesso.
Tramite queste informazioni, è possibile creare un contesto in cui poter operare: per questo motivo, è fondamentale la realizzazione di una mappa, tramite il processo noto come di mappatura tridimensionale.
Le coordinate dell’IPS e dei dati delle mappe interne, memorizzati come punti di interesse, vengono inviate all’applicazione, all’interno della quale sono presenti ulteriori funzionalità, volte a dar vita ad un’esperienza utente completa, sotto ogni punto di vista.
Nel corso degli ultimi anni, in particolare, gli esperti si sono focalizzati sul terzo livello, quello relativo ai layer, che offre sempre maggiori garanzie nell’ambito della realizzazione di una mappatura sempre più completa e dettagliata di uno specifico luogo.
Alla base dell’idea dei sistemi IPS vi è la misurazione dei segnali di prossimità, sfruttando i sensori presenti all’interno dei cellulari più moderni, grazie ai quali poter mappare gli ambienti interni.
I sistemi beacon di prossimità, che prendono le misure in base alla superficie o all’oggetto più vicino al momento in cui l’applicazione viene attivata, costituiscono il database che riunisce tutte le informazioni necessarie per poter mappare l’ambiente circostante.
Questo tipo di beacon sfrutta il rilevamento quando uno smartphone è vicino a un sistema affine, e seguono precisi algoritmi che gli consentono di effettuare una serie di operazioni specifiche in base a tali informazioni, per inviare una notifica o, tramite differenti modalità, per consentire all’utente di interagire.
Nel corso degli ultimi anni, in particolare, si sono distinti i sistemi di posizionamento al coperto, capaci di rilevare delle posizioni per l’intera area in real time.
Ciò significa che, ad esempio, le aree non sono limitate a un beacon specifico, ma possono essere di qualsiasi dimensione: questo apre le porte ad una grande serie di innovazioni e potenzialità rispetto a questa tecnologia che, per quanto recente, sta dimostrando di poter essere affidabile anche su larga scala.
Questo genere di strumentazioni, nel corso degli ultimi anni, è estremamente diffuso, in virtù dell’importanza dell’IoT e della possibilità di offrire una serie di opportunità su vasta scala a tutti coloro che intendono adoperare l’IPS sia nell’ambito lavorativo che nella vita privata.
Nel momento in cui questa tecnologia è stata elaborata e realizzata per il mercato, sono stati creati anche una serie di algoritmi, particolarmente sofisticati, 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 primo algoritmo utilizzato a livello software ad essere stato implementato è il “Two-Way-Ranging” per calcolare la distanza tra un’ancora di posizione fissa e un bersaglio mobile.
Il tag inizia la comunicazione effettuando un “sondaggio”, in quella che si definisce fase di probing del canale, l’obiettivo risponderà con un messaggio di “risposta” ed infine il tag risponde con un messaggio che indica la fine della comunicazione, quindi, il sistema riporta il calcolo della distanza in all’interno di un messaggio.
Quest’ultima istanza del protocollo prevede che il contenuto del messaggio venga inviato all’app presente nello smartphone tramite Bluetooth o Wi-Fi.
2. Differenza di orario di arrivo
Nonostante questa soluzione apparisse, perlomeno inizialmente, particolarmente complessa da realizzare, nel corso del tempo si è riusciti a sfruttare questo algoritmo, la cui sigla è “TDoA”, e il cui fine è quello di calcolare la distanza fra un soggetto, sul quale è collocato un dispositivo wearable per la misura fra questi ed un altro oggetto, o struttura solida.
Questo approccio è in qualche modo simile a come funziona il GPS esterno, tranne per il fatto che funziona quasi esattamente al contrario rispetto a quello classico.
3. Misurazione dell’angolo di ricezione
Ancora più innovativa la soluzione che combina la tecnologia Bluetooth 4.0 con metodo di analisi del segnale basata sul calcolo dell’angolo di ricezione, ottenendo un sistema di posizionamento molto più accurato e preciso.
Dal punto di vista dei business cases, ossia delle situazioni in cui questa tecnologia risulta performante, è possibile definire due macrocategorie per quanto concerne gli ambiti di applicazione dell’IPS:
1. Uffici intelligenti
Poiché sempre più aziende stanno passando a un ambiente di lavoro più agile, con politiche di seduta libere e lavoro basato sulle attività piuttosto che sulla presenza fisica del dipendente, il problema di trovare una postazione o un collega può rappresentare una notevole perdita di tempo.
Le soluzioni per smart offices basate sul posizionamento interno consentono ai dipendenti di interagire più facilmente con l’ambiente dell’ufficio, ad esempio individuando le stanze disponibili nelle vicinanze o incontrandosi per collaborare con i colleghi.
Inoltre, è possibile individuare con molta più rapidità le sale riunioni disponibili e ottimizzare ulteriormente i tempi della propria giornata.
2. Centri commerciali
Il posizionamento al coperto consente ai centri commerciali di offrire un’esperienza di shopping e svago unica rimuovendo i limiti di precisione ed incrementando il livello di personalizzazione su tutte le informazioni di interesse da parte dell’utente.
Collegando il mondo fisico a quello digitale, i sistemi di localizzazione interna consentono agli operatori ed ai gestori dei centri commerciali più all’avanguardia di gestire con ulteriore precisione e rapidità ogni istanza della propria attività legata a questo settore, offrendo un’esperienza personalizzata all’interno di un negozio, tramite un meccanismo di segnaposti interni, ideali anche per trovare la propria auto al parcheggio.
Infine, un dettaglio non meno importante è la possibilità di consultare costantemente statistiche dettagliate ed effettuare una modellazione dei dati in tempo reale.
3. Applicazioni per persone affette da disabilità
Ci sono molti modi in cu i sistemi di posizionamento indoor possono influire sulla nostra vita di tutti i giorni, ma nel fare ciò, dobbiamo assicurarci che fornisca una soluzione a un problema, piuttosto che creare ulteriori problemi.
C’è molto spazio nel campo del posizionamento indoor relativo alla ricerca sulla disabilità.
Un esempio pratico potrebbe essere quello relativo alla creazione di una guida per ipovedenti, grazie ai feedback a livello uditivo e sensoriale.
Numerose ricerche universitarie, infatti, si sono concentrati su come gli ipovedenti possano usare l’IPS per ottenere un’indipendenza sempre maggiore ed una crescente sicurezza nell’esplorare edifici in cui non sono mai stati prima.
Dopo aver elaborato i dati derivanti da queste sperimentazioni, si è giunti alla conclusione che questa tecnologia può davvero portare ad un miglioramento della qualità della vita di coloro che sono affetti da disabilità, motivo per cui le metodologie relative all’IPS devono essere ulteriormente sviluppate.
Sono infatti numerosissime le società, fra le quali spicca il nome di Google, che si sono interessate a questa ricerca, nell’ottica di portare un numero maggiore di soluzioni a tutti coloro che necessitano di questi servizi, oltre ad un netto miglioramento della qualità di base del servizio offerto.
4. Una panoramica generale sulle realtà in cui l’IPS fa la differenza
I sistemi di posizionamento per interni sono solitamente basati su 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, solitamente pari a 100 Mbit/s, e possono essere utilizzati per una varietà di applicazioni ulteriori a quelle descritte nel dettaglio poc’anzi.
A seconda della precisione di posizionamento e dei requisiti relativi al rilevamento della posizione, vengono utilizzate diverse tecnologie.
La maggior parte dei business case legati alle applicazioni sono focalizzati su aspetti specifici, quali ottimizzazione temporale, maggiore sorveglianza, automazione dei processi o miglioramento dell’esperienza e dell’interfaccia utente.
In linea di principio, gli ambienti in cui viene utilizzata l’innovativa tecnologia per la localizzazione interna sono soprattutto:
Secondo recenti studi, con il passare degli anni vedremo sempre più sistemi ed applicazioni che sfruttano la tecnologia IPS, specialmente in virtù delle molteplici applicazioni che oggi possono sfruttare la banda larga.
Inoltre, il calo dei prezzi dei più moderni dispositivi e della componentistica che sfrutta questa tecnologia, ha portato ad un’ampia diffusione di soluzioni di indoor localization; se consideri aforma, la ragione per la loro estrema diffusione, in tutti i settori citati ed in altri ancora, è presto data.
Le esperienze di realtà aumentata sfrutteranno a pieno le potenzialità degli IPS, poiché ottenere informazioni precise sulla posizione e sulla direzione di un bersaglio, consente di rendere l’esperienza ancora più immersiva per l’utente.
Molte aziende che operano in questo settore sviluppano app dedicate alla navigazione degli ambienti interni, utilizzando anche dispositivi che sfruttano la tecnologia IPS molto piccoli come ad esempio router Wi-Fi e auricolari: decisamente più facili da interagire e particolarmente utili nella vita di tutti i giorni.
Il futuro non può quindi che essere prospero per le applicazioni che sfruttano questa straordinaria tecnologia!