POSITIONERING - NÅR VI VED HVOR TINGENE ER

Transkript

1 POSITIONERING - NÅR VI VED HVOR TINGENE ER Letlæst inspirationshæfte med idékatalog, kort gennemgang af teknologier samt eksempler på kørende og kommende systemer ALEXANDRA INSTITUTTET, feb. 2010

2 KOLOFON POSITIONERING NÅR VI VED HVOR TINGENE ER Udarbejdet af: Jakob Fredslund, Ph.D., Innovations- og Forskningsspecialist ved Alexandra Instituttet Jeppe Brønsted, Ph.D., Post Doc ved Aarhus Universitet Alexandra Instituttet A/S, KONTAKT Forsknings- og innovationschef for Alexandra Instituttets Pervasive Positioning Lab Tejs Scharling Mob.: ALEXANDRA INSTITUTTET A/S IT-byen Katrinebjerg, Århus Åbogade Århus N Tlf.: Fax: alexandra@alexandra.dk 2 KOLOFON POSITIONERING NÅR VI VED HVOR TINGENE ER

3 INDHOLD INTRO > INSPIRATION > TEKNOLOGIER > GRUNDPRINCIPPER GPS WIFI ULTRA WIDE BAND DECT RFID BLUETOOTH GSM ULTRALYD SOFTWARE OG DIGITALE MODELLER OPSAMLING TRENDS EKSEMPLER > HVORDAN KOMMER VI I GANG? > 3 INDHOLDSFORTEGNELSE POSITIONERING NÅR VI VED HVOR TINGENE ER

4 POSITIONERING NÅR VI VED HVOR TINGENE ER Teknologierne til at stedbestemme positionere ting, dyr og mennesker har i dag nået et stade, hvor de kan give virksomheder en stor gevinst. Vi står i begyndelsen af en revolution, hvor positionering-i-alting vil forandre vores samfund og den måde, vi tænker på. I snart gamle dage vidste man hvor folk var, når man ringede til dem. I dag er første spørgsmål ofte: Hvor er du?, fordi mobiltelefonen har gjort det muligt at ringe og at blive ringet til stort set hvor som helst. Mobiltelefonen er blevet allemandseje, og med den følger håndholdt processorkraft og i flere og flere telefoner muligheden for, at brugeren kan positionere sig selv via GPS. Vi får altså hen ad vejen en befolkning, der via mobilen altid ved, hvor de er. Det har allerede afstedkommet et boom i udviklingen af såkaldte location based services, altså tjenester og serviceydelser, der benytter sig af telefonens positioneringsevne til at fortælle brugeren om nærmeste restaurant, biograf, benzinstation, om vejret i morgen i lokalområdet, om gennemsnitsfarten på cykelturen osv. Også til bilen er det meget almindeligt at have en GPSmodtager, der ud over hurtigste rute også tilbyder forskellige stedbestemte serviceydelser. Den samme udvikling vil komme i andre sektorer end direkte hos forbrugerne. Virksomheder på tværs af brancher vil kunne få gavn af positionering, og jo billigere og mere pålidelige teknologierne bliver, jo hurtigere vil de udbredes. Sammen med selve teknologierne, der gør positionsbestemmelse mulig, er det nødvendigt at have intelligent software, der udnytter positionen og skaber værdien i form af fx øget effektivitet eller nyt forretningspotentiale. Med denne håndbog vil vi forsøge at inspirere virksomhederne og hjælpe dem med at få øje på mulighederne. Vi vil kort gennemgå forskellige teknologier og deres fordele og ulemper, og vi vil give eksempler på kommercielle systemer, der benytter sig af positionering. Desuden præsenteres nogle igangværende projekter, som vi selv i Alexandra Instituttet er involveret i. Alexandra Instituttet, januar INTRO POSITIONERING NÅR VI VED HVOR TINGENE ER

5 INSPIRATION HVOR KAN POSITIONERINGS- TEKNOLOGIER BRUGES? Dette afsnit kan læses som et idékatalog. Idéerne er ikke nødvendigvis hverken geniale eller originale og skal derfor snarere illustrere, hvor mange forskellige steder positionering helt oplagt kan bidrage. Flere af idéerne er allerede implementeret i praksis. Vi håber, at mange virksomheder enten opdager eller genopdager nogle muligheder, som det er værd at overveje nærmere også virksomheder fra brancher, som ikke er repræsenteret her, men hvor de skitserede problemstillinger går igen. 5 INSPIRATION HVOR KAN POSITIONERINGSTEKNOLOGER BRUGES?

6 INSPIRATION HVOR KAN POSITIONERINGS- TEKNOLOGIER BRUGES? LAGER- OG PRODUKTIONSSTYRING Man vil kunne eliminere omkostningen ved forsvundne varer, der er sat forkert på plads, og man vil kunne automatisere og effektivisere flere processer. Effektiv håndtering af paller via et system, der automatisk hele tiden har et opdateret billede af, hvilke paller der er placeret hvor. Bedre planlægning af truck-ruter. Håndtering og kontrol af samlebåndsprocesser det sikres, at alle emner har været forbi alle led i produktionskæden. Intelligente reoler på bibliotekerne holder selv styr på bøgerne og kan give besked, hvis en bog sættes forkert på plads. CROWD CONTROL I sammenhænge med hundreder eller tusinder af mennesker samlet på ét sted kan man lettere overvåge og styre, hvordan menneskemængden bevæger sig, så sikkerheden eller flowet øges, hvis folk og personale kan stedbestemmes. I lufthavnen kan passagerer, der er ved at bevæge sig for langt væk fra deres gate, få besked om, at de nu skal vende om. Koncerter kan overvåges, så det straks opdages, hvis folk står for tæt i et område foran scenen, og en farlig situation kan undgås. Nærmeste læge kan omgående identificeres og tilkaldes, hvis en person får brug for akut lægehjælp. I storcentre og forlystelsesparker og på festivaler kan folks adfærd kortlægges, så flaskehalse kan identificeres. Desuden kan man lave analyser af, hvor de bruger deres tid. 6 INSPIRATION HVOR KAN POSITIONERINGSTEKNOLOGER BRUGES?

7 INSPIRATION HVOR KAN POSITIONERINGS- TEKNOLOGIER BRUGES? VEJVISNING I mange situationer har folk brug for at finde vej. Frem for de eksisterende statiske skilte vil man kunne lave dynamisk skiltning, hvor hver enkelt person netop får den vejvisning, han eller hun har brug for på netop det aktuelle tidspunkt, og hvis man ændrer lokaleplaner, kræver det ikke omfattende nyskiltning. Det kan fx ske ved at lade brugerne stedbestemme via deres mobiltelefon eller ved hjælp af et lille, billigt elektronisk tag, et mærke, som de tager med sig rundt. På et hospital er både patienter og pårørende ofte under et følelsesmæssigt pres, og man kan derfor gøre besøget mere trygt, hvis man i det mindste let og sikkert kan guide folk hen til det rette sted. DYREHOLD OG LANDBRUG Man vil kunne lave dokumentation på enkeltdyrsniveau over for diverse myndigheder, og det bliver muligt at lave automatiseret overvågning. Stedbestemt dokumentation for, at hvert enkelt dyr har været fritgående, eller at dyret har fået økologisk foder. Dokumentation for overholdte dyretransporttider. Automatisk helbredsovervågning ud fra dyrenes bevægelsesmønster, så systemet fx sender en sms til landmanden, hvis noget er galt hos et af dyrene. På et museum kan man lade gæsterne vælge forskellige temature rundt i udstillingerne og derefter guide dem rundt via hovedtelefoner med indbygget positionsbestemmelse, og man kan udvide oplevelsen med multimedieinformation om det værk, som gæsten netop står ved. På konferencen kan man automatisk udveksle elektroniske visitkort med den kollega, man netop taler med, eller man kan få vist vej til det næste foredrag, man har planlagt at høre. Turister kan vises rundt til relevante seværdigheder via deres mobiltelefon eller en elektronisk enhed, de kan låne eller leje. Effektiv foderstyring og evt. medicinering, så hvert dyr får præcis hvad det skal have. Dokumentation af præcis sprøjtning tilstrækkelig langt fra vandløb osv. gennem positionerede landbrugsmaskiner. 7 INSPIRATION HVOR KAN POSITIONERINGSTEKNOLOGER BRUGES?

8 INSPIRATION HVOR KAN POSITIONERINGS- TEKNOLOGIER BRUGES? FLEET MANAGEMENT I mange brancher er der en eller anden flåde af transportmidler at holde styr på. Man kan spare meget tid i planlægningen, hvis man altid kender flådens positioner. Taxature kan planlægges mere effektivt, fordi man ud fra taxaernes positioner kan beregne hurtigste ruter og fordele turene til de rigtige vogne. Ventende passager kan få præcis information om ventetiden til nærmeste bus skal jeg løbe for at nå den, eller er den forsinket, så jeg kan spadsere stille og roligt hen til stoppestedet? BETALING I mange sammenhænge vil det spare tid og penge, hvis en betalingstransaktion kunne gennemføres sikkert og automatisk uden menneskelig indblanding. Vejafgifter betales automatisk, når man kører ind på en betalingsvej. Bus- og togtransport betales månedsvis alt efter, hvor og hvor langt man har rejst. Liftpasset fungerer kun i de skilifte, der er betalt for. Udlejningscykler og både kan lokaliseres, hvis de forsvinder, og det kan dokumenteres, hvis lejeren har bevæget sig uden for det tilladte område. Bilforhandlere kan spare tid og undgå at gå rundt og lede efter en specifik bil sammen med en kunde, fordi bilen efter den seneste prøvetur er blevet flyttet fra sin vante parkeringsplads. Kurer-, logistik- og speditionsfirmaer kan planlægge transporter effektivt og kan til enhver tid fortælle kunden, hvor fragten befinder sig fx via en hjemmeside på internettet, hvor kunden selv kan logge ind og checke det. 8 INSPIRATION HVOR KAN POSITIONERINGSTEKNOLOGER BRUGES?

9 INSPIRATION HVOR KAN POSITIONERINGS- TEKNOLOGIER BRUGES? FACILITY MANAGEMENT Effektiv og dynamisk planlægning kan muliggøres, hvis man ved, hvor alt materiel aktuelt befinder sig. Hospitalsudstyr kan lokaliseres, og nærmeste ledige apparatur kan hentes. Hot desking, hvor kontoransatte ikke har faste skrivebordspladser, kan effektiviseres og gøres endnu mere fleksibelt, hvis det altid er muligt at finde, flytte og reservere skriveborde og tilpasse indretningen til fx aktuelle projektgruppesammensætninger. Det ville lette enhver form for bygningsopsyn og vedligehold, hvis man kunne inspicere bygningen inde og ude og med et håndholdt værktøj udpege fejl og mangler, der automatisk via positionerings- og orienteringsfunktionalitet lagde observationerne ind i en digital bygningsplan, som efterfølgende kunne kaldes frem på kontorets pc. UNDERHOLDNING I sociale sammenhænge, hvor mennesker interagerer med hinanden, kan position ofte hjælpe til at gøre oplevelsen bedre eller evt. skabe en helt ny type oplevelser. Lokalitetsbestemte spil på mobiltelefonen kan løfte almindelige brætspil væk fra sofahjørnet og ud i virkeligheden. Man er selv sin egen brik på virkelighedens spillebræt og bevæger sig rundt i konkurrence eller samarbejde med andre. Sociale medier såsom Twitter, Facebook og Dating.dk kan få en ny dimension, hvis man kender sine venners aktuelle position; fx kan de gøre opmærksom på, hvis man tilfældigvis er på shoppetur og en af ens venner samtidig er i nærheden. Hørespil og teater flyttet ud i virkeligheden kan inddrage virkelige lokaliteter, så man lytter til historien, samtidig med at man selv fysisk befinder og bevæger sig i historiens omgivelser. Visse sportsgrene kan gøres mere publikumsvenlige, hvis tilskuerne lettere kan følge deltagernes position. 9 INSPIRATION HVOR KAN POSITIONERINGSTEKNOLOGER BRUGES?

10 INSPIRATION HVOR KAN POSITIONERINGS- TEKNOLOGIER BRUGES? INDSATSKOORDINERING I mange sammenhænge rykker en indsatsgruppe ud til en kritisk situation, og her er god kommunikation og koordinering blandt gruppens medlemmer afgørende. Blandt andet er det vigtigt at vide, hvor folkene befinder sig i forhold til hinanden. Røgdykkere på opgave i en brændende bygning er under stort psykisk og fysisk pres, og typisk er sigtbarheden pga. røgudviklingen meget lav. Et positionerings- og helbredsovervågende system kan lade indsatslederen have et hele tiden opdateret overblik over mandskabets positioner vist på en bygningstegning, samt deres puls, temperatur osv., så han via radioen kan styre og støtte dem. Nødhjælpsarbejdere i et område ramt af en naturkatastrofe kan skabe hurtigere bedring og behandling for lokalbefolkningen med et system, der tillader dem automatisk at kommunikere situationsrapporter og deres opholdssted til en koordinerende gruppe. MARKEDSFØRING Blandt de enorme mængder af reklamer, vi møder hver dag, er en stor del irrelevante for os, fordi de kommer fra butikker, der ikke ligger i nærheden. Markedsføring kan målrettes meget bedre, hvis den kun når de personer, der fysisk befinder i nærheden af butikken det kaldes også proximity marketing. I bybusser kan skærme fortælle passagerer om gode tilbud i de butikker, der ligger tæt på det kommende stoppested. Man kan på storskærme i vinduerne reklamere målrettet til kunder i indkøbscenteret, idet de passerer butikken, og kunder kan abonnere på tilbudsservices, der kun leveres når de er i nærheden af butikken. I supermarkedet kan indkøbsvognen vise gode tilbud, som den netop passerer, og den kan hjælpe med at vise vej til specifikke varer og den kan selvfølgelig sige hvor den er, hvis den bliver stjålet. 10 INSPIRATION HVOR KAN POSITIONERINGSTEKNOLOGER BRUGES?

11 TEKNOLOGIER GRUNDLÆGGENDE PRINCIPPER BAG POSITIONERINGSTEKNOLOGIER I dette afsnit beskriver vi først de grundlæggende principper bag forskellige positioneringsteknologier, og derefter beskriver vi teknologierne kort. Endelig afrunder vi med et afsnit om de trends, vi ser i øjeblikket, og om hvilken retning vi kan forvente, at teknologierne tager i fremtiden. Positioneringsteknologier har forskellige fordele og svagheder. Teknologiernes anvendelighed afhænger helt af, hvilket brugsscenario der er tale om, og det samme gør priserne. Af den grund og også fordi de nævnte prisoverslag givetvis vil ændre sig skal alle priser i det følgende tages med forbehold; kun for et helt konkret problem kan prisen for en konkret teknologisk løsning findes, og den valgte teknologiproducent kan bedst selv vejlede om, hvad der er muligt og nødvendigt, og hvad prislejet følgelig er. Priserne er kun medtaget her for at give læseren en fornemmelse for omkostningsniveauet. Positioneringsteknologierne har også en skyggeside: Ofte er positioner følsom information, især i forbindelse med privatpersoner. I denne håndbog beskæftiger vi os ikke emner som privacy. Vi har valgt ikke at fremhæve nogen danske teknologiproducenter. Ingen nævnt, ingen glemt. 11 TEKNOLOGIER PRINCIPPER BAG POSTIONERINGSTEKNOLOGIER

12 TEKNOLOGIER GRUNDLÆGGENDE PRINCIPPER BAG POSITIONERINGSTEKNOLOGIER p1 r1 Grundlæggende benytter positioneringsteknologier sig af et eller flere af følgende tre principper: Trilateration, triangulering eller nærhed. TRILATERATION Hvis man kender sin afstand r1 til et punkt p1, kan man udlede, at man befinder sig et sted på den kugle, der har centrum i punktet, og hvis radius er den samme som afstanden til punktet. Hvis man samtidig kender afstanden r2 til et andet punkt p2 kan man udlede, at man også må befinde sig på et punkt på den kugle, der har centrum i p2 og radius r2. De punkter, der både ligger på den ene og den anden kugle, danner netop en cirkel (hvor de to kugler skærer hinanden), så man må altså befinde sig et sted på den cirkel. Man har dermed reduceret positions-usikkerheden fra et punkt på en kugle til et punkt på en cirkel. Hvis man ydermere kender afstanden til et tredje punkt, kan usikkerheden yderligere reduceres; nu kan man udlede, at man befinder sig på et af de to punkter, som er skæringen mellem de tre kugler. Ofte kan man i praksis udelukke det ene punkt (som fx hvis det ene punkt er på jorden og det andet er et sted i det ydre rum), men ellers kan man med fire afstande entydigt bestemme sin position. I det tilfælde hvor man kun har brug for at bestemme sin position i to dimensioner, er det nok at kende afstanden til tre punkter for entydigt at kunne bestemme sin position. For flere af de teknologier, der bruger trilateration, er det tilfældet, at hvis man kender afstanden til mere end fire punkter, forbedres den udregnede positions nøjagtighed. Det illustrerer skellet mellem den matematiske verden og den virkelige verden: i matematikkens verden behøver man kun de nøjagtige afstande til fire punkter for at kende sin position helt præcist, men i virkelighedens verden har man stort set aldrig nøjagtige afstande pga. diverse måleusikkerheder og fejlkilder. Derfor kan man ikke i praksis regne med perfekte kugler men kun med kugler, der ikke har entydige størrelser, og følgelig bliver de områder, hvor kuglerne skærer hinanden, også mere upræcise. Abstrakt set er der altså tale om at måle afstande til et eller flere kendte punkter og ud fra disse udregne en position. I praksis er målingerne som nævnt ikke helt præcise, og for at kompensere for dette bruges forskellige optimeringer eller ekstra målinger. 12 TEKNOLOGIER PRINCIPPER BAG POSTIONERINGSTEKNOLOGIER

13 GRUNDPRINCIPPER GRUNDLÆGGENDE PRINCIPPER BAG POSITIONERINGSTEKNOLOGIER TRIANGULERING Givet afstande og vinkler i en trekant kan man ved hjælp af sinus- og cosinus-relationer udlede manglende informationer om f.eks. sidelængder: Hvis man kender p1 s og p2 s positioner kan man i eksemplet nedenfor udregne p3 s position, hvis man har afstanden fra p3 til p1, afstanden fra p3 til p2 samt vinklen v. Igen gælder der som for trilateration, at hvis man kender vinkler og/eller afstande til yderligere positioner, kan disse bruges til at forøge systemets præcision. NÆRHED (PROXIMITY) Nærhedsprincippet bygger på viden om nærhed til et eller flere kendte steder. Et eksempel på brug af nærhedsprincippet kunne være, at en sender udsender et signal, og en modtager lytter efter det. Hvis man ved hvad rækkevidden af signalet er og hvor senderen befinder sig, kan man ved at se på om signalet kan modtages eller ej konkludere, om man er inden for rækkevidde af senderen. Jo mindre signalets rækkevidde er, jo bedre er præcisionen men omvendt er det område, hvor man intet som helst kan sige om sin position, så også tilsvarende større. Derfor vil man typisk opsætte flere sendere for at dække et område, der er større end senderækkevidden. 13 TEKNOLOGIER PRINCIPPER BAG POSTIONERINGSTEKNOLOGIER

14 TEKNOLOGIER BESKRIVELSE AF POSITIONERINGSTEKNOLOGIER GPS GPS står for Global Positioning System. Mindst 24 satellitter er konstant i kredsløb om jorden i en afstand af ca km, og i hver af disse findes et meget præcist atomur. Hver satellit udsender hele tiden informationer om sin bane dvs. hvor den befinder sig hvornår og hvad dens ur siger. En GPS-modtager finder sin position ved at bruge trilateration. Den beregner sin afstand til mindst fire satellitter, hvis position den kender, og derudfra kan den udlede sin position. Afstanden til en satellit beregnes ud fra den tid det tager for en besked at nå fra satellitten til modtageren efter formlen afstand = hastighed * tid; en sådan radiobesked bevæger sig med lysets hastighed, som vi kender. Rejsetiden for en besked fra en satellit er ikke ret stor, ned til omkring 0.06 sekunder. Det siger derfor sig selv, at når afstanden ligger omkring km og hastigheden er ca km/s, så skal der ikke ret meget fejl i tidsmålingen til, før fejlen i afstandsberegningen og som konsekvens heraf positionsbestemmelsen bliver enorm. Med andre ord kræver det meget præcise ure. Ydermere er det ikke så let at finde rejsetiden for beskeden, som det måske ser ud. Satellitten skriver i sin besked, hvad dens ur viste, da den sendte beskeden, men GPS-modtageren har jo et andet ur og kan derfor ikke umiddelbart bruge satellittens lokale afsendelsestidspunkt til noget. Heldigvis er satellitternes ure ekstremt præcise, og de er desuden synkroniserede med hinanden det sker vha. af basestationer på jorden, der hele tiden sender korrektionsbeskeder til alle satellitter angående den universelle tid og satellitternes bane. Satellitternes ure viser altså samme tid. Det betyder, at modtagerens ur har samme afvigelse i forhold til alle satellitternes ure. Fx kunne modtagerens tid være millisekunder foran satellitternes fælles tid. Denne afvigelse kan derfor betragtes som en ubekendt sammen med modtagerens x-, y-, og z-koordinater. Et ligningssystem med fire ubekendte kræver fire ligninger, og derfor skal en GPS-modtager kunne se mindst fire satellitter, før den kan finde sin position i tre dimensioner. Jo flere satellitter en modtager får signaler fra, jo bedre præcision. Modtageren beregner som nævnt sit eget urs afvigelse fra satelliturenes, og når den først er kendt, kan modtageren efterfølgende i princippet nøjes med signaler fra tre satellitter. 14 TEKNOLOGIER BESKRIVELSE AF POSTIONERINGSTEKNOLOGIER

15 TEKNOLOGIER BESKRIVELSE AF POSITIONERINGSTEKNOLOGIER En modtager har et antal kanaler og kan simultant modtage et signal fra én satellit per kanal; flere kanaler betyder altså bedre præcision. De bedste modtagere på markedet har i øjeblikket 20 kanaler. GPS-systemet er gratis at bruge; man skal blot investere i en GPS-modtager, som i øjeblikket koster fra 200 kr. for en modtager med 12 kanaler og fra 430 kr. for en med 20 kanaler. GPS-systemet har eksisteret i mange år og kan betragtes som værende stabilt, men det virker ikke ordentligt indendørs, da der netop kræves udsyn til satellitter. Desuden er der en pause fra modtageren bliver tændt, til den kan levere de første positioner. Hvor lang tid denne pause er, varierer fra enhed til enhed men er typisk i størrelsesordenen sekunder, nogle gange længere. Når først modtageren er kommet i gang, leverer den information omtrent en gang per sekund. GPS-systemet kontrolleres af det amerikanske militær, og blandt andet af denne grund er Europa i gang med at lave deres eget system, Galileo. Galileo har oplevet mange forsinkelser, og senest er det meldt ud, at det alligevel ikke bliver klar til brug i Rusland har allerede deres eget system GLO- NASS (Global Navigation System) som dog i øjeblikket kun har 16 operationelle satellitter og ikke har global dækning, og i Kina har man Beidou Global Positioning System, som kun har dækning i Østasien. Præcisionen kan forventes at være omkring meter 95% af tiden. Hvis denne præcision ikke er tilstrækkelig, kan man anvende Differential GPS (DGPS), hvor præcisionen kan forventes at være 3-10 meter. I denne teknologi bruger man en stationær sender på en kendt position, der hele tiden udsender korrektionssignaler, der gør det muligt at få en endnu bedre præcision og hurtigere opstart, men disse enheder er noget dyrere og kræver installation af en stationær sender, hvis der ikke er nogen i nærheden. En helt tredje variation er Assisted GPS, hvor forskellige typer korrektionsinformation sendes over mobil- eller internettet. 15 TEKNOLOGIER BESKRIVELSE AF POSTIONERINGSTEKNOLOGIER

16 TEKNOLOGIER BESKRIVELSE AF POSITIONERINGSTEKNOLOGIER WIFI Ved WiFi-positionering anvendes et almindeligt trådløst netværk til positionering (WiFi står for wireless fidelity). WiFi-radiokommunikationen følger den standard, der har navnet IEEE Enhver enhed med et trådløst netværkskort fx bærbare computere, pc er eller PDA er kan kommunikere med såkaldte access points, som er forbundet til et datanetværk. De trådløse netværkskort og access points kan måle signalstyrken på de signaler de modtager, også kaldet RSSI Received Signal Strength Indication. Da signalstyrken i teorien aftager kvadratisk med afstanden kan man via signalstyrken beregne sin afstand til et eller flere access points med kendte positioner. Herefter kan man ved hjælp af trilateration bestemme sin egen position. Radiosignalerne reflekteres og dæmpes når de trænger igennem bygninger, og derfor kan det give langt bedre præcision at opbygge et signalstyrkekort over det område, hvor positioneringen foregår. Dette kort laves ved at tage målinger på forskellige steder i bygningen for at se hvilke access points der er tilgængelige på forskellige steder og med hvilken sendestyrke. Metoden kaldes også fingerprinting, fordi man i hvert målepunkt på signalstyrkekortet får et fingeraftryk af access points, og når en enhed herefter vil positionere sig, behøver den bare sammenligne den liste af access points, den aktuelt kan se, med den kendte liste af fingeraftryk og finde det og den hermed forbundne position der passer bedst. Signalstyrkekortet har dog den ulempe, at det skal ændres, hvis man laver om på bygningen, flytter møbler og lignende, fordi det indvirker på radiosignalernes udbredelsesmønster. Desuden forstyrrer det signalerne, hvis der er mange mennesker, der bevæger sig rundt; det skyldes kroppens indhold af vand. FORTSÆTTES TEKNOLOGIER BESKRIVELSE AF POSTIONERINGSTEKNOLOGIER

17 TEKNOLOGIER BESKRIVELSE AF POSITIONERINGSTEKNOLOGIER WIFI FORTSAT Med teknologien kan man som nævnt positionere standard WiFi-udstyr som f.eks. bærbare computere og PDA er, men man kan også købe såkaldte WiFitags, som er små badges, der kan bæres i en lomme eller i en taske. En stor fordel ved WiFi-positionering er, at man i mange tilfælde kan genbruge en allerede eksisterende infrastruktur. Det skal dog siges, at præcisionen af systemet er meget afhængig af placeringen af access points. Med nogle produkter medfølger værktøjer til at optimere placeringen af access points. Præcisionen af Wifi-positioneringssystemer afhænger af, hvor tæt access points er placeret. Producenter af WiFi-positioneringssystemer reklamerer med en præcision på helt ned til 1 m i optimale omgivelser, men i praksis er det mere, fordi virkelige omgivelser næsten aldrig er optimale hele tiden. Prisen afhænger typisk af hvor mange ting man vil positionere, fx i størrelsesordenen kr. for software, hvis man vil kunne positionere 100 genstande eller personer, og ca. 300 kr. for hver af de tilhørende tags. Dertil kommer udgifter til access points (ca kr. per styk) og netkort (ca kr. per styk), hvis man ikke har det i forvejen. WiFi-positionering kan også benyttes udendørs. Fx er det muligt at positionere sig i forhold til de anonyme access points, der af den ene eller anden grund befinder sig i området. Et access point har en unik MAC-adresse, og WiFi-positionering afhænger ikke af, at man har kontrol over access points men blot at man har et signalstyrkekort som beskrevet ovenfor. Et signalstyrkekort kan også opbygges udendørs og benytte andre menneskers og institutioners access points helt uden sikkerhedsproblemer. Open source-forskningsprojektet PlaceLab bruger udover WiFi-access points også GSM-celleinfo (beskrives senere) og stationære Bluetooth-enheder til positionering. Hjemmesiden, er dog ikke opdateret siden 2006, så systemets nuværende status (2009) er ukendt. 17 TEKNOLOGIER BESKRIVELSE AF POSTIONERINGSTEKNOLOGIER

18 TEKNOLOGIER BESKRIVELSE AF POSITIONERINGSTEKNOLOGIER ULTRA WIDE BAND Et spin-off af et forskningsprojekt på Cambridge er det engelske firma Ubisense. Ubisense leverer et system, hvor et antal modtagere placeres i hvert rum, og disse bruges så til at positionere et antal tags fordelt i rummene. Ubisense benytter den såkaldte Ultra Wide Band-teknologi (UWB), hvor man bruger radiosignaler udsendt med lav effekt men i et meget bredt spektrum (i modsætning til fx WiFi ( protokollen), hvor man bruger højere effekt men et meget snævrere frekvensbånd). Modtagerne kan dels måle TDOA (Time Difference Of Arrival) som i GPS og dels finde den vinkel hvorfra signalet kommer fra ved hjælp af en retningsbestemt antenne (AOA Angle Of Arrival). Disse to typer af informationer kan bruges til at triangulere tag ets position. Fordelen ved at bruge både TDOA og AOA er, at til forskel fra GPSsystemet er det kun nødvendigt, at et tag kan se to modtagere for at kunne positionere i tre dimensioner i forhold til fire for GPS. Præcisionen ligger på omkring 15 cm. Fordelen ved at bruge UWB-teknologien er, at den ikke er så følsom overfor refleksion af signalerne som andre teknologier. Ulempen er, at signalerne ikke kan passere vægge, og der skal derfor helst placeres mindst to modtagere i hvert rum. Et tag er cirka på størrelse med en pakke cigaretter, har en batterilevetid på ca. 4 år og koster fra ca. 500 kr. Modtagerne (Ubisensors) koster omkring kr. per styk inklusiv den nødvendige software. 18 TEKNOLOGIER BESKRIVELSE AF POSTIONERINGSTEKNOLOGIER

19 TEKNOLOGIER BESKRIVELSE AF POSITIONERINGSTEKNOLOGIER DECT Standarden for trådløs digital telefoni DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) kan bruges til positionering. Grundlæggende benytter DECT-positionering sig af samme princip som WiFipositionering. Et antal basestationer er installeret i en bygning, og ved hjælp af disse kan man positionere håndholdte telefoner. Fordelen ved at bruge DECT i forhold til WiFi er, at standarden er designet til realtidsapplikationer. Det betyder, at man kan opnå garantier for hvornår man kan positionere en bestemt telefon. En del af DECT-systemets standardfunktionalitet er, at man kan bevæge sig rundt i en bygning samtidig med at man taler i telefon. Telefonen skifter automatisk basestation alt efter hvor man befinder sig. Dette kan lade sig gøre, fordi telefonerne hele tiden måler signalstyrken fra basestationer i nærheden og derfor kan vælge den med det bedste signal. Man er altså ikke nødt til at afbryde datastrømmen for at måle signalstyrken, som det ellers er tilfældet med WiFi. DECT-standarden har sit eget reserverede område af radiospektret. Dette betyder, at der ikke opstår interferens fra mikrobølgeovne, Bluetooth og andre ting. Ligesom med WiFi-positionering kan en eksisterende infrastruktur genanvendes. Alt afhængig af hvilken producent man vælger, kan man få en præcision på op til 7 m 95% af tiden ved normal placering af basestationer. 19 TEKNOLOGIER BESKRIVELSE AF POSTIONERINGSTEKNOLOGIER

20 TEKNOLOGIER BESKRIVELSE AF POSITIONERINGSTEKNOLOGIER RFID RFID (Radio Frequency IDentification) tags består af en lille chip og en antenne. De findes i to hovedudgaver, passive og aktive. De passive fungerer ved, at man med en læser inducerer en strøm i antennen som lige præcis er nok til at sende et radiosignal tilbage til læseren. I aktive tags sidder et lille batteri som gør det muligt at forøge læseafstanden yderligere og lave mere avanceret programmering af chippen. De aktive tags har dog den ulempe, at de er mere komplicerede at lave, og at batteriet løber tør på et tidspunkt. Hvor langt væk et tag kan aflæses afhænger af, om tagget er passivt eller aktivt. Et passivt tag kan typisk aflæses inden for få centimeter og op til 6 meter, hvorimod et aktivt tag, afhængig af hvilken type der er tale om, kan aflæses på afstande op til 100 m. RFID-tags kan bruges til positionering, ved at man fordeler dem ud over et område på kendte positioner, og derefter kan man bestemme sin egen omtrentlige position ved at se, hvilke tags der er inden for rækkevidde. Typisk vil det dog være omvendt, så man holder øje med et mobilt emne med et tag via stationære læsere. RFID-positionering bruger altså nærhedsprincippet. Præcisionen afhænger af hvilken type tag man bruger, men RFID-teknologi er under alle omstændigheder ikke egnet til centimeterpræcis positionsbestemmelse. Prisen på et passivt RFID-tag varierer alt efter hvor mange man køber og hvordan tag-chippens indpakning er (hård plastic eller som tyndt label fx) fra omkring 50 øre - 35 kr. per styk. Læsere til passive tags koster fra ca kr., hvis kort rækkevidde er tilstrækkelig; for længere rækkevidde og i komplekse omgivelser er det mere realistisk med kr. 20 TEKNOLOGIER BESKRIVELSE AF POSTIONERINGSTEKNOLOGIER