Система внутреннего позиционирования

Для реализации внутреннего позиционирования используется широкий спектр технологий и устройств: как переоборудованные уже существующие (смартфоны, антенны Wi-Fi и Bluetooth, цифровые камеры, часы), так и специально установленные ретрансляторы и маяки, размещённые по всему обслуживаемому пространству. В системах внутреннего позиционирования применяются световые, радиоволновые, магнитные, акустические сигналы и методы поведенческой аналитики^[2][3]. Точность подобных систем может достигать 2 см^[4], что сравнимо с решениями на основе GNSS с поддержкой RTK вне помещений^[5]. IPS могут использовать разные технологии, включая измерение расстояния до ближайших опорных точек (точек с заданными фиксированными координатами, например, Wi-Fi или Li-Fi точек доступа, Маяков Bluetooth или Ultra-Wideband-маяков), магнитное позиционирование, инерциальная навигация^[6]. Система может как активно отслеживать мобильные устройства и метки, так и предоставлять окружающей среде координатный или контекстный фон для считывания^[7][8][9].

Из-за локального характера IPS отрасль отличается большой фрагментацией решений, где используются разнообразные оптические^[10], радиотехнологии^{[11][12][13][14][15][16][17]}, или даже акустические^[18][19] технологии.

Применение IPS охватывает коммерческий, военный секторы, розничную торговлю и логистику. Существует множество коммерческих решений, однако не выработано стандартов на данную технологию — каждое внедрение адаптируется под размеры помещения, материалы здания, требования к точности и бюджет.

Для снижения случайных (стохастических) ошибок необходимы методы фильтрации и компенсации ошибок, включая использование информации внешних систем, чтобы разрешать физическую неоднозначность. Для определения ориентации устройства (компасное направление) используются распознавание ориентиров на снимках, сделанных в реальном времени, либо триангуляция с помощью маяков^[20]. Также разработаны методы анализа магнитного поля в зданиях со стальной конструкцией или на рудниках^[21].

Из-за затухания сигнала под воздействием строительных материалов спутниковые системы (GPS) заметно теряют мощность внутри помещений, что нарушает минимальное покрытие четырьмя спутниками. Множественные отражения приводят к эффекту многолучевости, создавая неконтролируемые ошибки. Подобные явления снижают точность всех внутренних методов позиционирования на основе электромагнитных волн. Для компенсации используются физико-математические методы, а дополнительная информация от таких источников, как инерциальный измерительный блок, SLAM и Wi-Fi SLAM, повышает устойчивость и точность^[22].

GPS и другие аналогичные ГНСС-решения мало пригодны для использования внутри зданий из-за экранирования и отражения высокочастотных волн перекрытиями и стенами. Однако интеграция GPS и внутренних систем может расширять возможности позиционирования^{[23][24][25][26][27][28][29][30]}.

Современные ГНСС-приёмники становятся всё более чувствительными по мере роста вычислительных возможностей микросхем. Высокочувствительные ГНСС-приёмники могут принимать сигнал даже в большинстве помещений, и уже есть успешные попытки определения положения внутри зданий^[31]. Повышение чувствительности дополняется применением метода A-GPS, когда служебная информация передаётся через сеть мобильной связи.

Несмотря на то, что надёжное покрытие четырьмя спутниками для позиционирования внутри помещений остаётся недостижимым во многих современных вариантах (2008–2011), эмуляция GPS успешно внедрена, например, в метро Стокгольма^[32]. Такие решения расширения GPS-зоны позволяют реализовать определение местоположения в помещениях с помощью стандартного GPS-чипа^[32].