Úvod
Nejčastější technikou pro vnitřní lokalizaci, tedy určení polohy pozorovatele uvnitř uzavřeného prostoru, je metoda sledování modré tečky. Algoritmus na straně klienta aktivně sleduje signály ve svém okolí, aby určil polohu pozorovatele v kontextu přijatých signálů. Typy přijímaných elektronických signálů mohou sahat od 802.11.x signálů (WiFi, Bluetooth atd.) až po detekci magnetických anomálií. Tato metoda je považována za aktivní lokalizační přístup na straně klienta.
Jinou metodou je provádět lokalizaci na straně serveru. Prostředí samo je nakonfigurováno tak, aby vyhledávalo okolní signály a korelovalo odpovídající signály z různých míst v prostředí. Toto se nazývá pasivní přístup na straně serveru.
My (Applications Prototype Lab) jsme chtěli pasivní přístup dále prozkoumat, protože umožňuje větší flexibilitu v typech zařízení, která lze zaznamenávat. Protože není potřeba instalovat žádný další software na sledované zařízení, můžeme detekovat nový hardware v našem in-situ prostředí. Nicméně vzhledem k tomu, že musíme přijmout více záznamů z našeho prostředí, je nutné správné rozmístění hardwaru, aby byla zajištěna dostatečná pokrytí.
Vidíme potenciál pro serverové lokalizační služby v kontextu určování digitální stopy a toku provozu v dané lokalitě. Pro podnik by tento přístup mohl být užitečný při plánování a návrhu i pro poskytování informací na vyžádání v nouzových situacích.
Rozvržení prototypu
Zde je obecná strategie, kterou jsme implementovali. Modrá tečka na diagramu představuje skenovací zařízení (modrá krabička), které aktivně vyhledává signály. Pro tento prototyp jsme se zaměřili na detekci chytrých hodinek, bezdrátových routerů, mobilních telefonů a notebooků.
Použitím více modrých krabiček jsme vytvořili prostředí sledující signály v naší kancelářské oblasti. Modré krabičky odesílají signály zaznamenané centrální službě v cloudu. Kromě poskytování centrální sběrné služby nás cloudová služba informuje o aktuálním stavu hardwaru modrých krabiček a poskytuje mechanismus aktualizace softwaru.
Hardware
Při stavbě našeho prototypu modré krabičky jsme použili desku Raspberry Pi Zero W s operačním systémem Raspian Jessie 4.9.24. Hardware Zero je výhodný, protože již obsahuje Bluetooth a WiFi čip na palubě. Protože používáme vestavěný čip pro komunikaci s cloudovou službou, potřebujeme ještě jeden bezdrátový adaptér (viditelný jako dongle), který bude fungovat jako skenovací modul.
Pro jednoduchost jsme rozmístili modré krabičky po kancelářské oblasti a připojili je k elektrické zásuvce pro nepřetržitý sběr dat 24 hodin denně.
Abychom modrým krabičkám dali prostorovou identitu, napsali jsme aplikaci založenou na ArcGIS Runtime, která nám umožňuje umístit modrou krabičku do kontextu budovy.
Metodologie
Když se Raspberry Pi spustí, zaregistruje se u centrální cloudové služby. Po registraci je modré krabičce přiřazeno jedinečné identifikační číslo založené na MAC adrese a skripty na straně klienta zajistí synchronizaci existujícího softwaru s verzí poskytovanou cloudovým prostředím.
Po úvodním navázání spojení modrá krabička převezme svou roli skeneru a je připravena přijímat WiFi MAC adresy a zaznamenávat RSSI (indikátor síly přijatého signálu) pro Bluetooth a WiFi zařízení. Tyto informace jsou odesílány do cloudové služby, odkud můžeme použít trilateraci k určení polohy zaznamenaných signálů. Informace o poloze jsou uloženy jako časově aktivovaný bodový prvek v ArcGIS Online.
Výsledky
Snímek obrazovky níže ukazuje rozložení a polohu přijatých signálů. Modré tečky jsou zaznamenané Bluetooth signály a jantarově zbarvené tečky jsou WiFi signály. Červené čtverce ukazují polohu modrých krabiček v kontextu budovy spolu s jejich jedinečnými identifikátory. Díky časové informovanosti služby prvků můžeme zobrazit živá data jako vrstvu v ArcGIS Pro nebo ve webové mapě.
Vyvinuli jsme také doplněk ArcGIS Pro pro zobrazení archivovaného rozložení obsahu podle data a typu zařízení. Vidíme začátek a konec pracovního dne podle počtu zařízení rostoucích během dne. Dalším zajímavým pozorováním je pokles Bluetooth zařízení během nocí a víkendů.
Závěr
Prototypovali jsme serverovou lokalizační službu a integrovali naše řešení do ArcGIS Enterprise. Pro náš prototyp modré krabičky jsme použili nízkonákladový hardwarový přístup s potenciálem škálování mimo naše testovací prostředí. Napsali jsme pomocné aplikace pro ArcGIS Runtime (iOS) a aplikaci ArcGIS Pro pro usnadnění nastavení a analýzy zaznamenaných informací. S popsaným přístupem vidíme potenciál pro všudypřítomnou detekci přítomnosti s přesností uvnitř budov kolem 8 – 20 m / 24 – 60 stop.
