مقدمه

مسیریابی داخلی به فناوری‌ها و سامانه‌هایی گفته می‌شود که برای تعیین موقعیت افراد و اشیاء و هدایت آن‌ها در فضاهای سربسته به کار می‌روند؛ محیط‌هایی که در آن‌ها سامانه‌هایی مانند GPS به دلیل عدم دید مستقیم ماهواره، دقت کافی ندارند یا عملاً از کار می‌افتند (Wikipedia). برای مثال در ساختمان‌های چندطبقه، فرودگاه‌ها، پارکینگ‌های طبقاتی یا فضاهای زیرزمینی، سیستم موقعیت‌یابی داخلی (Indoor Positioning System – IPS) می‌تواند با بهره‌گیری از شبکه‌ای از حسگرها و دستگاه‌ها موقعیت کاربر را مشخص کرده و مسیر بهینه به مقصد را ارائه دهد (Wikipedia) ( Cisco Spaces). اهمیت مسیریابی داخلی در دنیای مدرن روزافزون است، چرا که بخش زیادی از فعالیت‌های روزمره انسان‌ها در محیط‌های سرپوشیده انجام می‌شود (طبق برآوردها حدود ۸۰٪ زمان افراد در فضاهای داخلی سپری می‌شود) و نیاز به خدمات موقعیت‌یابی در داخل بناها به‌شدت احساس می‌شود (Indoor Location) ( Comprehensive Survey). کاربردهای این فناوری بسیار گسترده است و حوزه‌هایی نظیر صنایع تجاری و نظامی، خرده‌فروشی، انبارداری و ردیابی موجودی را در بر می‌گیرد (Wikipedia). به عنوان نمونه، مسیریابی داخلی در مراکز خرید به بهبود تجربه مشتری و تحلیل رفتار او کمک می‌کند، در بیمارستان‌ها جریان بیماران و مراجعین را سامان‌دهی کرده و فشار پرسش‌های راهنما را از دوش کارکنان برمی‌دارد و در انبارها و کارخانجات برای ردیابی دارایی‌ها و بهبود ایمنی به کار می‌رود که در بخش‌های بعدی به تفصیل بررسی خواهند شد. بر اساس آمارهای صنعتی، بازار سیستم‌های موقعیت‌یابی و ناوبری داخلی نیز رشد بسیار سریعی را تجربه می‌کند؛ ارزش این بازار در سال ۲۰۲۲ حدود ۸٫۵۳ میلیارد دلار برآورد شده و پیش‌بینی می‌شود با نرخ رشد ترکیبی سالانه بیش از ۴۲٪ طی چند سال آینده به رقم چشمگیر ۱۰۲ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۹ برسد (The Role of Indoor Wayfinding Solutions at Airports). این امر نشان‌دهنده‌ی توجه فزاینده به راهکارهای مسیریابی داخلی به عنوان جزئی حیاتی از زیرساخت‌های هوشمند آینده است.

شکل ۱: نمونه‌ای از یک رابط کاربری مسیریابی داخلی بر روی تلفن همراه، که مسیر بهینه (خط آبی) را در نقشه‌ی سه‌بعدی فضای داخل یک ساختمان نشان می‌دهد و کاربر را گام‌به‌گام به سوی مقصد راهنمایی می‌کند.

از آنجا که سامانه‌های موقعیت‌یابی ماهواره‌ای در فضاهای بسته کارایی لازم را ندارند، مسیریابی داخلی از ترکیب فناوری‌های متفاوتی بهره می‌گیرد تا موقعیت را با دقت قابل قبول تخمین بزند و مسیریابی را ممکن سازد ( Cisco Spaces). تکنیک‌های متنوعی از سیگنال‌های رادیویی (مانند وای‌فای، بلوتوث، UWB)، نور (مانند Li-Fi یا نشانگرهای دیداری)، صوت (اولتراسونیک)، حسگرهای حرکتی و اینرسی تا بینایی کامپیوتری برای این منظور به کار گرفته شده‌اند ( Wikipedia). هر کدام از این فناوری‌ها مزایا و معایب خاص خود را دارند و بسته به شرایط محیط، بودجه و دقت مورد نیاز به کار گرفته می‌شوند. در ادامه، ابتدا فناوری‌های کلیدی مسیریابی داخلی را معرفی می‌کنیم، سپس کاربردهای مهم آن را در صنایع مختلف مرور کرده و آنگاه چالش‌های فعلی و راه‌کارهای نوظهور را بررسی خواهیم کرد. در پایان نیز جمع‌بندی از وضعیت کنونی و آینده‌ی مسیریابی داخلی ارائه می‌گردد.

فناوری‌های کلیدی

مسیریابی داخلی بر پایه‌ی چندین فناوری کلیدی بنا شده است که هر یک نقشی در تعیین موقعیت (Localization) یا هدایت مسیر (Navigation) در محیط‌های بسته ایفا می‌کنند. در این بخش هفت فناوری مهم را معرفی می‌کنیم:

SLAM (مکان‌یابی و نقشه‌برداری همزمان)

SLAM روشی است که عمدتاً در رباتیک و وسایل خودران به کار می‌رود و به دستگاه اجازه می‌دهد به‌طور همزمان محیط پیرامون خود را نقشه‌برداری کرده و موقعیت خویش را در نقشه تخمین بزند (What Is SLAM). به بیان دیگر، ربات یا دستگاه مجهز به SLAM بدون داشتن نقشه‌ی اولیه، ضمن حرکت در محیط نقاط عارضه‌ها (دیوارها، موانع، اشیاء) را تشخیص داده و نقشه‌ای نسبی از محیط می‌سازد و همزمان با تطبیق حرکت خود در این نقشه، موقعیتش را به‌روز می‌کند. این فرایند امکان مسیریابی خودمختار را در محیط‌های جدید فراهم می‌کند. پیشرفت قدرت پردازشی کامپیوترها و در دسترس بودن حسگرهای ارزان (دوربین‌ها، لیزر اسکنرها و واحدهای اینرسی) سبب شده SLAM از تحقیقات آزمایشگاهی به کاربردهای عملی راه یابد (What Is SLAM). امروزه از SLAM در جاروبرقی‌های رباتیک خانگی گرفته تا هواپیماهای بدون سرنشین و ربات‌های انبار استفاده می‌شود تا بدون نیاز به زیرساخت محیطی ویژه، مسیریابی داخلی انجام دهند. در مسیریابی داخلی مبتنی بر تلفن همراه و انسان نیز، گونه‌هایی از SLAM (مثلاً ویژوال SLAM مبتنی بر دوربین گوشی یا SLAM مبتنی بر حسگرهای حرکتی) می‌توانند برای تخمین مسیر پیموده‌شده (مسیر‌یابی اینرسی) و تشخیص نقاط شاخص محیط به کار روند. به طور خلاصه، SLAM اجازه می‌دهد بدون نقشه اولیه و GPS یک نقشه‌ی محلی ایجاد کرده و موقعیت را در آن به‌صورت آنی به‌دست آوریم که برای ربات‌ها و همچنین عینک‌ها یا گوشی‌های دارای قابلیت واقعیت افزوده بسیار ارزشمند است.

موقعیت‌یابی Wi-Fi

استفاده از شبکه Wi-Fi موجود در ساختمان‌ها یکی از رایج‌ترین روش‌های موقعیت‌یابی داخلی است. در این روش از سیگنال‌های امواج رادیویی Wi-Fi (نقاط دسترسی/روترهای بی‌سیم) به عنوان مبنای تعیین موقعیت استفاده می‌شود. دو رویکرد اصلی وجود دارد: یکی تریLateration بر اساس شدت سیگنال دریافتی (RSSI) و دیگری اثر انگشت‌نگاری سیگنال. در روش RSSI، فاصله‌ی کاربر تا هر نقطه‌ی دسترسی Wi-Fi بر اساس قدرت سیگنال تخمین زده شده و با ترکیب چند Access Point موقعیت محاسبه می‌شود (Indoor positioning system - Wikipedia). این روش ساده است اما دقت محدودی دارد زیرا سیگنال‌های رادیویی در فضای داخل ساختمان با برخورد به دیوارها و اجسام دچار تضعیف و چندمسیری (Multipath) می‌شوند که ارتباط ساده‌ی شدت-فاصله را مختل می‌کند (Indoor positioning system - Wikipedia). روش اثر انگشت‌نگاری شامل پیش‌نگاشت شدت سیگنال Wi-Fi در نقاط مختلف محیط است؛ بدین صورت که در مرحله‌ی کالیبراسیون، نقشه‌ای از مشخصه سیگنال‌های دریافتی (مثلاً بردار RSSI از چندین شبکه‌ی Wi-Fi) در هر مختصات تهیه می‌شود. سپس کاربر با اندازه‌گیری سیگنال‌های Wi-Fi اطراف و تطبیق آن با نزدیک‌ترین اثر انگشت در پایگاه داده، موقعیت خود را تخمین می‌زند (Indoor positioning system - Wikipedia). این روش معمولاً دقت بالاتری نسبت به تری‌لاتراسیون ساده دارد اما نیازمند صرف زمان برای پیمایش و ثبت سیگنال در محیط است. به طور کلی دقت موقعیت‌یابی Wi-Fi در حد چند متر (مثلاً ۲ تا ۴ متر در شرایط معمول) است که برای بسیاری کاربردهای نقشه‌یابی نقطه‌آبی قابل قبول است اما برای کاربردهای دقیق‌تر کافی نیست (Indoor positioning system - Wikipedia). یکی از چالش‌های اصلی Wi-Fi، نویز و ناپایداری شدید قدرت سیگنال در محیط‌های داخلی است که ناشی از چندمسیری، جذب توسط دیوارها و حضور اشیاء متحرک (مانند افراد) می‌باشد و تحقیقات زیادی برای بهبود الگوریتم‌های فیلترینگ و تخمین در جریان است (Indoor positioning system - Wikipedia). نسل‌های جدیدتر Wi-Fi با استانداردهایی نظیر IEEE 802.11mc (Wi-Fi RTT) امکان اندازه‌گیری مستقیم زمان رفت‌وبرگشت سیگنال را فراهم کرده‌اند که به جای RSSI از زمان پرواز سیگنال استفاده می‌کند و می‌تواند دقت زیرمتری ارائه دهد (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article). برای مثال در چیپ‌ست‌های مدرن برخی گوشی‌های اندروید این قابلیت فعال شده و با وجود آنکه فراگیر نشده است، نویدبخش ارتقای دقت موقعیت‌یابی Wi-Fi در آینده نزدیک است (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article).

بیکن‌های بلوتوث (BLE)

فناوری بلوتوث کم‌انرژی (Bluetooth Low Energy – BLE) به دلیل مصرف توان پایین و پشتیبانی گسترده در گوشی‌های همراه، به راهکاری محبوب برای موقعیت‌یابی Indoor بدل شده است. بیکن‌های بلوتوثی در واقع فرستنده‌های کوچک و ارزانی هستند که سیگنال BLE را به صورت دوره‌ای ارسال می‌کنند. این بیکن‌ها با باتری کار می‌کنند و عمر باتری آن‌ها به سال‌ها می‌رسد (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article). برای پوشش یک ساختمان، تعداد زیادی بیکن را می‌توان در نقاط مختلف (معمولاً روی دیوارها یا سقف‌ها) نصب کرد. هنگامی که کاربر با تلفن همراه خود در ساختمان حرکت می‌کند، دستگاه سیگنال BLE چندین بیکن پیرامون را دریافت می‌کند. با اندازه‌گیری قدرت سیگنال دریافتی (RSSI) از هر بیکن و استفاده از مدل تضعیف سیگنال بر حسب فاصله یا تطبیق با نقشه از پیش اندازه‌گیری‌شده (اثر انگشت‌نگاری)، موقعیت کاربر تخمین زده می‌شود (Indoor positioning system - Wikipedia). برد موثر هر بیکن BLE در حد ده‌ها متر است و به‌دلیل برد نسبتاً بلند، یک گوشی می‌تواند همزمان سیگنال تعداد زیادی بیکن را ببیند که این امر امکان تخمین موقعیت را بهبود می‌بخشد (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article). مزیت بزرگ BLE قیمت پایین و نصب آسان است (به‌ویژه اگر از قبل در زیرساخت شبکه‌ی ساختمان، اکسس‌پوینت‌های مجهز به BLE تعبیه شده باشد که خود به عنوان بیکن عمل کنند) (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article). با این حال دقت موقعیت‌یابی با BLE به تنهایی خیلی بالا نیست؛ خطای معمول حدود چند متر (مثلاً ~۵ متر) گزارش شده است (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx) و تنها حدود ۹۰٪ مواقع ممکن است کاربر را درست تشخیص دهد (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). دلیل این امر تکیه بر RSSI است که همانند Wi-Fi دچار نوفه و چندمسیری می‌شود. راه‌حل رایج برای بهبود دقت BLE، ترکیب آن با داده‌های اینرسی گوشی (شتاب‌سنج/ژیرسکوپ) است؛ بدین ترتیب حرکت نسبی کاربر بین دو تخمین BLE با سنجش حرکت از روی قدم‌ها یا تغییرات شتاب تخمین زده شده و موقعیتیابی پیوسته و روان‌تر با خطای کمتر به دست می‌آید (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article). در عمل ترکیب BLE و اینرسی برای بسیاری از کاربردها دقت «به اندازه کافی خوب» فراهم می‌کند (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article). شایان ذکر است استاندارد جدید بلوتوث ۵٫۱ قابلیت اندازه‌گیری زاویه ورود/خروج سیگنال (AoA/AoD) را معرفی کرده که می‌تواند دقت را تا زیر یک متر بهبود دهد، اما برای بهره‌گیری از آن باید زیرساخت گیرنده‌های خاص با آرایه آنتنی در محیط نصب شود و تگ‌های معمولی BLE پاسخ‌گوی این سیستم نیستند (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx) (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). چنین راه‌حل‌هایی (مانند سیستم Quuppa) بیشتر برای ردیابی دارایی‌ها کاربرد دارند که در آن تگ روی شیء و گیرنده‌های آنتن‌دار در محیط نصب می‌شوند (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article) (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article).

LiDAR و بینایی کامپیوتری

لیدار (LiDAR) تکنیکی برای سنجش فاصله و ساخت نقشه سه‌بعدی از محیط با استفاده از پرتوهای لیزر است. سنسور لیدار با چرخاندن یک پرتوی لیزر و اندازه‌گیری زمان رفت و برگشت (ToF) آن، می‌تواند فاصله تا موانع اطراف و زاویه‌ی آن‌ها نسبت به خود را با دقت بالا اندازه‌گیری کند (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). خروجی لیدار معمولاً یک ابرنقطه (Point Cloud) سه‌بعدی از محیط است. در کاربردهای ناوبری خودکار (مانند خودروهای خودران یا ربات‌های متحرک در کارخانه)، لیدار نقش چشم دستگاه را بازی می‌کند و امکان تشخیص موانع و جلوگیری از برخورد را فراهم می‌سازد (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). با این حال، به تنهایی نمی‌تواند یک سیستم موقعیت‌یابی کامل باشد، زیرا لیدار مختصات مطلق دستگاه را نسبت به یک نقشه‌ی مرجع ارائه نمی‌دهد بلکه صرفاً فاصله نسبت به موانع فعلی را می‌دهد (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). اگر یک نقشه دقیق قبلی از محیط در اختیار باشد، می‌توان خروجی لیدار را با آن تطبیق داد و موقعیت دستگاه را روی نقشه محاسبه کرد (رویکرد مکان‌یابی مبتنی بر تطبیق نقشه که گونه‌ای SLAM محسوب می‌شود). اما در محیط‌هایی که اشیاء متحرک زیاد است یا الگوی فضا تکراری است (مثلاً راهروهای یک انبار که همه مشابه‌اند)، تطبیق لیدار با نقشه بسیار دشوار یا غیرممکن می‌شود (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). از این رو، در عمل لیدار معمولاً همراه با یک فناوری موقعیت‌یابی مطلق دیگر (مثل UWB یا GPS در فضای باز) به کار می‌رود؛ به این صورت که تکنولوژی دوم یک موقعیت اولیه با خطای مثلا چند ده سانتیمتر می‌دهد و سپس لیدار با تشخیص دقیق فاصله تا موانع اطراف، خطای موقعیت را به چند سانتیمتر یا حتی میلی‌متر کاهش می‌دهد (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). بنابراین لیدار یک مکمل عالی برای افزایش دقت و جلوگیری از برخورد است، اما برای تعیین مختصات مطلق در فضای داخلی به تنهایی کافی نیست.

در کنار لیدار، بینایی کامپیوتری یا روش‌های مبتنی بر دوربین نیز در مسیریابی داخل ساختمان مطرح شده‌اند. این دسته شامل دو رویکرد کلی است: یکی زیرساخت دوربینی ثابت در محیط و دیگری استفاده از دوربین دستگاه کاربر (مثلاً دوربین گوشی یا عینک هوشمند). در حالت اول، چندین دوربین نظارتی در نقاط مختلف ساختمان نصب و با کمک الگوریتم‌های بینایی ماشین و هوش مصنوعی، افراد یا اشیاء مورد نظر در تصاویر دنبال می‌شوند (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). این روش مشابه سیستم‌های امنیتی است با این تفاوت که هدف آن تخمین موقعیت اشیاء به صورت آنی است. اگر مدل‌های هوشمند، افراد یا تجهیزات را تشخیص دهند، می‌توان موقعیت آن‌ها را در تصویر تعیین کرد و با دانستن مکان و جهت دوربین، به مختصات واقعی تبدیل نمود. هرچند چالش‌هایی وجود دارد از جمله این که تشخیص هویت منحصر به فرد اشیاء دشوار است؛ برای مثال اگر چند فرد یا وسیله‌ی مشابه در دوربین‌های مختلف دیده شوند، این که کدام شیء در دوربین A همان شیء در دوربین B است، مبهم می‌شود (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). همچنین اجسامی که پشت مانع رفته یا نور نامناسب دارند ممکن است موقتاً گم شوند یا اشتباه تشخیص داده شوند (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). در کل، پیاده‌سازی یک سیستم موقعیت‌یابی تنها با دوربین ثابت بسیار پیچیده و پرهزینه است و اغلب به عنوان بخشی از راهکار ترکیبی (مثلاً همراه RFID برای تشخیص هویت یا همراه UWB) استفاده می‌شود. در رویکرد دوم، از دوربین دستگاه کاربر استفاده می‌شود؛ به این صورت که کاربر با دوربین موبایل خود اطراف را مشاهده می‌کند و الگوریتم‌های دیداری (مانند تطبیق ویژگی‌های بصری محیط با یک پایگاه داده تصاویر مرجع از ساختمان) موقعیت وی را تعیین می‌کنند (Indoor positioning system - Wikipedia). این ایده توسط شرکت‌های بزرگ نیز دنبال شده است؛ مثلاً گوگل در پروژه VPS (سرویس موقعیت‌یابی دیداری) تلاش کرده با بهره‌گیری از تصاویر اسکن‌شده از محیط‌های داخلی (نظیر ایستگاه‌های قطار) و تطبیق آن با تصویر دوربین کاربر، امکان مسیریابی دیداری را فراهم کند. همچنین در فناوری‌های واقعیت افزوده (AR) نیز از دوربین گوشی برای هم‌زمان تشخیص محیط و قرار دادن اشیاء مجازی راهنما استفاده می‌شود که در بخش ترندهای آینده بیشتر به آن می‌پردازیم. نقطه قوت روش‌های بینایی کامپیوتری دقت بالقوه بالای آن‌ها و عدم نیاز به سیگنال‌های رادیویی است، اما نقاط ضعفشان نیاز به پردازش سنگین آنی، وابستگی به شرایط نوری و بافت محیط، و نگرانی‌های حریم خصوصی (در صورت استفاده از تصاویر افراد) است (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx) (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx).

UWB (فراپهن‌باند)

UWB یک فناوری مخابراتی بی‌سیم باندفراگستر (Ultra-Wideband) است که با انتشار پالس‌های رادیویی بسیار کوتاه در طیف وسیع عمل می‌کند. UWB برای موقعیت‌یابی داخلی بسیار مورد توجه قرار گرفته زیرا بر خلاف بلوتوث و Wi-Fi که بر پایه RSSI کار می‌کنند، UWB به روش زمان‌سنجی دقیق سیگنال عمل می‌کند. در سیستم UWB معمولاً تعدادی گره مرجع (Anchor) در محیط نصب می‌شود و تگ‌هایی که روی اشیاء یا نزد افراد هستند با این گره‌ها ارتباط UWB برقرار می‌کنند. با اندازه‌گیری زمان رفت‌وبرگشت سیگنال یا زمان رسیدن آن به گیرنده‌های مختلف (TDOA)، می‌توان فاصله‌های دقیق (با خطای چند سانتیمتر) را بدست آورد و از طریق روش‌هایی مانند چندلتراتیون یا چندوجهی‌یابی، مختصات شیء را محاسبه کرد (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx) (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). دقت سیستم‌های UWB در صورت پیکربندی مناسب می‌تواند در حد ۱۰ تا ۳۰ سانتی‌متر باشد (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx) که به مراتب بهتر از فناوری‌های رایج مبتنی بر قدرت سیگنال است. علاوه بر دقت بالا، یک مزیت UWB عدم تداخل قابل توجه با سایر دستگاه‌های رادیویی است (چون توان سیگنال در هر فرکانس بسیار پایین است) (Indoor positioning system - Wikipedia). همچنین بر اساس گزارش‌ها، تگ‌های UWB می‌توانند با یک باتری تا ۵ سال کار کنند در حالی‌که هر چند ثانیه یک‌بار موقعیت ارسال شود (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx)، که نشان می‌دهد مصرف توان آن در کاربردهای عملی قابل مقایسه با BLE است (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). با این حال، UWB نیز محدودیت‌های خود را دارد: نخست اینکه برای کار نیازمند نصب زیرساخت (چندین گره UWB در کل ساختمان) است (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx) که هزینه‌ی سخت‌افزار و نصب را به همراه دارد. قیمت تراشه‌ها و ماژول‌های UWB فعلاً بالاتر از BLE است (گفته می‌شود حدود دو برابر) (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx)، هر چند انتظار می‌رود با رواج بیشتر کاهش یابد (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article). دیگر آنکه استفاده از UWB در گوشی‌های همراه هنوز کاملاً فراگیر نشده است؛ در حال حاضر برخی گوشی‌های پرچمدار (مانند آیفون‌های جدید و تعدادی از مدل‌های سامسونگ) چیپ UWB دارند (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article)، اما تا همه‌گیر شدن این قابلیت در اکثر دستگاه‌های همراه زمان بیشتری لازم است. بنابراین در کاربردهایی که دقت بسیار بالا مورد نیاز است (مثلاً صنعت و تولید)، UWB گزینه‌ی ایده‌آلی به شمار می‌رود و حتی برخی منابع آن را «استاندارد طلایی صنعت» خوانده‌اند (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx)، اما در محیط‌های اداری یا فروشگاهی معمول که دقت چند متر کافیست، شاید BLE به دلیل ارزانی و سادگی ترجیح داده شود (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). لازم به ذکر است برای پوشش یک فضای وسیع با UWB باید تراکم گره‌های UWB به حد کافی باشد، و در محیط‌های دارای موانع زیاد ممکن است برای حفظ خط دید سیگنال، تعداد گره‌ها افزایش یابد که خود بر هزینه و پیچیدگی سیستم می‌افزاید (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article) (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article). در مجموع، UWB نویدبخش‌ترین فناوری موقعیت‌یابی داخلی دقیق در سال‌های اخیر بوده و با ورود سازندگان بزرگی چون اپل (تعبیه تراشه UWB U1 در آیفون ۱۱ به بعد) مورد توجه بیشتری قرار گرفته است ( Indoor Positioning Systems: A Blessing for Seamless Object Identification, Monitoring, and Tracking - PMC ).

RFID و NFC

شناسایی با امواج رادیویی (RFID) یکی دیگر از فناوری‌های مورد استفاده در محیط‌های داخلی است که بیشتر برای شناسایی اشیاء و افراد به کار می‌رود تا مسیریابی لحظه‌ای. در RFID از برچسب‌های کوچکی استفاده می‌شود که هر یک کد شناسایی منحصربفردی دارند و می‌توانند آن را از طریق امواج رادیویی به یک خواننده (Reader) ارسال کنند. RFID در دو نوع کلی منفعِل و فعّال وجود دارد. در RFID غیرفعال (Passive RFID)، برچسب‌ها باتری ندارند و انرژی مورد نیاز خود را هنگام نزدیک شدن به دستگاه Reader از میدان رادیویی آن دریافت کرده و همان موقع کد خود را مخابره می‌کنند (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). این بدان معناست که برچسب غیرفعال فقط وقتی قابل شناسایی است که از فاصله‌ی بسیار نزدیک یک گیرنده‌ی RFID عبور کند (نظیر گیت‌های فروشگاهی یا دستگاه کارت‌خوان) (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). بنابراین RFID غیرفعال امکان ردیابی پیوسته مسیر حرکت را نمی‌دهد و تنها در نقاط کنترل (Checkpoints) حضور شیء را ثبت می‌کند. مزیت بزرگ آن قیمت فوق‌العاده ناچیز برچسب‌ها (در حد چند سنت) و عمر نامحدودشان بدون نیاز به باتری است (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). از این رو برای کاربردهایی چون کنترل دسترسی (کارت‌های ورود)، رهگیری مرسولات (تگ‌های الصاق‌شده روی بسته‌ها) و شمارش موجودی انبار بسیار مقرون‌به‌صرفه و مناسب هستند. در RFID فعال، برچسب یک فرستنده‌ی باتری‌دار است که به‌طور دوره‌ای سیگنال می‌فرستد یا در پاسخ به سیگنال پرسش‌گر (Reader) پاسخ می‌دهد. برد RFID فعال بیشتر است و می‌تواند چند ده متر را پوشش دهد، لذا برای ردیابی بلادرنگ کاربرد دارد، اما هزینه‌ی برچسب‌های فعال بسیار بیشتر از غیرفعال است و نیاز به تعویض باتری دارند. در صنعت برای ردیابی دارایی‌ها گاهی از ترکیب RFID با سایر فناوری‌ها استفاده می‌شود: مثلاً RFID منفعل برای ثبت عبور یک وسیله از یک دروازه (چون ارزان است) و UWB یا BLE برای دنبال‌کردن مسیر بین دروازه‌ها. NFC نیز شکل خاصی از RFID منفعل است با برد بسیار کوتاه (حداکثر چند سانتی‌متر) که در گوشی‌های هوشمند تعبیه شده و برای تبادل اطلاعات یا پرداخت بدون تماس استفاده می‌شود. NFC در مسیریابی داخلی بیشتر برای تعاملات نزدیک کاربرد دارد (مثلاً کاربر با نزدیک کردن گوشی به یک تگ NFC روی دیوار، اطلاعات یا نقشه‌ی آن نقطه را دریافت کند). در مجموع، RFID/NFC مکمل فناوری‌های مسیریابی هستند و به تنهایی نمی‌توانند مختصات مداوم کاربر را ارائه دهند، اما برای تشخیص هویت، ثبت عبور از یک نقطه یا ارائه خدمات موقعیت‌مبنا (Location-Based Services) بسیار مفیدند.

GNSS و GPS در فضاهای داخلی

ماهواره‌های سامانه‌های موقعیت‌یابی جهانی (GNSS) مانند GPS به طور پیش‌فرض برای فضاهای باز طراحی شده‌اند و سیگنال آن‌ها به سختی می‌تواند به درون ساختمان‌ها نفوذ کند. سیگنال GPS در فضاهای داخلی معمولاً بسیار ضعیف و همراه با خطای زیاد است؛ گیرنده‌های GPS متداول در بهترین حالت دقتی حدود ۱۰ متر در فضای آزاد دارند (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx) که در داخل ساختمان به دلیل تضعیف سیگنال و چندمسیرگی حتی بدتر هم می‌شود و در بسیاری نقاط کلاً قطع می‌گردد (Pozyx). بنابراین برای کاربردهای مسیریابی درون بنا، GPS به تنهایی قابل اتکا نیست. با این حال، برخی راهکارها تلاش کرده‌اند از GPS به شکل محدود در indoor استفاده کنند: برای مثال نصب ریبیکار (repeater) یا تقویت‌کننده‌های سیگنال GPS در داخل ساختمان که سیگنال‌های ماهواره را از فضای بیرون گرفته و در داخل منتشر می‌کنند. این روش تا حدی در تونل‌ها یا فضاهای باز ولی سرپوشیده (مثل سالن‌های نمایشگاهی) به کار رفته اما همه‌گیر نشده است. ابتکار دیگر، استفاده از GPS در تجهیزاتی است که نزدیک پنجره یا سقف قرار دارند؛ مثلاً شرکت Aruba اعلام کرده در اکسس‌پوینت‌های جدیدش GPS تعبیه کرده تا مکان خود دستگاه‌های Wi-Fi را با دیدن ماهواره مشخص کنند و سپس موقعیت بقیه اکسس‌پوینت‌ها را نسبی بدست آورند (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article). اما خود Aruba اذعان کرده است که بسیاری از این نقاط دسترسی در عمل سیگنال ماهواره کافی دریافت نخواهند کرد و مهم‌تر اینکه راه‌حل فعلی برای محیط‌های چندطبقه پاسخگو نیست (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article). بنابراین حتی این رویکرد نیز کاربرد محدودی دارد. در نتیجه، تقریباً تمام سیستم‌های ناوبری داخلی به جای تکیه بر GPS کلاسیک، از یکی از فناوری‌های مذکور (وای‌فای، بلوتوث، UWB، بینایی، غیره) بهره می‌گیرند. البته در سال‌های اخیر صحبت از ادغام هر چه بیشتر سیستم‌های بیرونی و درونی است تا کاربر هنگام جابه‌جایی بین فضای باز (تحت پوشش GPS) و فضای بسته، تغییر حالت ناوبری را حس نکند. به عنوان نمونه، پلتفرم Pozyx از ترکیب سیگنال GPS (مطابق استاندارد omlox) با UWB پشتیبانی می‌کند تا ردیابی اشیاء از فضای باز به داخل ساختمان و بالعکس به‌صورت یکپارچه انجام شود (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). در آینده احتمالاً شاهد توسعه استانداردهایی برای ناوبری پیوسته indoor-outdoor خواهیم بود که GNSS را با شبکه‌ای از فرستنده‌های محلی زمین‌پایه تلفیق می‌کنند.

کاربردهای مسیریابی داخلی

فناوری‌های مسیریابی و موقعیت‌یابی داخل ساختمان در سال‌های اخیر در طیف وسیعی از صنایع و محیط‌ها به کار گرفته شده‌اند. در ادامه به برخی از مهم‌ترین کاربردها و مزایای به‌کارگیری سیستم‌های Indoor Navigation در حوزه‌های مختلف اشاره می‌کنیم:

مراکز خرید و خرده‌فروشی

مراکز خرید بزرگ و فروشگاه‌های زنجیره‌ای از اولین مکان‌هایی بودند که به سراغ مسیریابی داخلی رفتند تا تجربه بهتری به مشتریان ارائه دهند. یک سیستم مسیریابی داخلی در مرکز خرید نقش یک «نقشه‌خوان هوشمند» را ایفا می‌کند که همانند ویز (Waze) اما در محیط سرپوشیده، مسیری بهینه به فروشگاه یا محصول مورد نظر را به بازدیدکننده نشان می‌دهد (Benefits of Indoor GPS in Shopping Malls - Zapt Tech). برای نمونه، کاربر می‌تواند در اپلیکیشن مرکز خرید جستجو کند "کفش ورزشی" و برنامه نزدیک‌ترین فروشگاه‌های کفش ورزشی را روی نقشه داخلی نمایش داده و بهترین مسیر را از موقعیت فعلی کاربر تا فروشگاه انتخابی با راهنمای گام‌به‌گام ارائه کند (Mappedin Airports: Enhancing passenger experience | Mappedin). این مسیر ممکن است شامل طبقات مختلف باشد که سامانه با در نظر گرفتن پله‌برقی‌ها یا آسانسورها هدایت لازم را انجام می‌دهد (Benefits of Indoor GPS in Shopping Malls - Zapt Tech). برخی سامانه‌ها امکان دستور صوتی یا نمایش نمای سه‌بعدی را نیز فراهم می‌کنند تا حرکت در فضای مجتمع تجاری آسان‌تر شود (Benefits of Indoor GPS in Shopping Malls - Zapt Tech). علاوه بر راهنمایی مشتریان، مراکز خرید از سرویس‌های مبتنی بر مکان برای اهداف بازاریابی و مدیریتی نیز بهره می‌برند. به عنوان مثال، با ردیابی مسیرها و توقف‌های خریداران می‌توان الگوی رفتاری مشتریان را تحلیل کرد و نقاط پرتردد یا کم‌تردد را شناسایی نمود (Benefits of Indoor GPS in Shopping Malls - Zapt Tech). این داده‌ها به مدیریت مجموعه کمک می‌کند چیدمان فروشگاه‌ها را بهینه کند یا اجاره‌بهای قسمت‌های مختلف را بر اساس میزان ترافیک تنظیم نماید. همچنین کسب‌وکارهای خرده‌فروشی می‌توانند تبلیغات و پیشنهادهای ویژه مبتنی بر مکان ارسال کنند؛ مثلاً وقتی کاربر از کنار یک فروشگاه پوشاک عبور می‌کند، کوپن تخفیف آن فروشگاه را روی گوشی دریافت کند (Benefits of Indoor GPS in Shopping Malls - Zapt Tech). تمامی این قابلیت‌ها نیازمند آن است که مشتریان، نقشه داخلی دقیق و موقعیت لحظه‌ای خود را در اختیار داشته باشند که توسط فناوری‌های مسیریابی داخلی (BLE Beaconها، وای‌فای، یا ترکیبی از آن‌ها) تأمین می‌شود. در مجموع، مراکز خرید با به‌کارگیری مسیریابی indoor در تلاش‌اند تجربه‌ی خرید حضوری را هوشمندتر و جذاب‌تر کنند تا بتوانند با راحتی خرید آنلاین رقابت نمایند (Benefits of Indoor GPS in Shopping Malls - Zapt Tech).

بیمارستان‌ها و مراکز درمانی

بیمارستان‌های بزرگ و مراکز درمانی گسترده اغلب دارای ساختمان‌ها، طبقات و بخش‌های متعددی هستند که مسیر‌یابی در آن‌ها برای بیماران و مراجعین چالشی جدی است. گم‌شدن در راهروهای بیمارستان نه تنها وقت و انرژی بیماران را تلف می‌کند بلکه می‌تواند موجب اضطراب و استرس در افرادی شود که به‌دنبال بخش مورد نظر خود می‌گردند (Why wayfinding and navigation in healthcare facilities are important in 2024?). همچنین پرسیدن مداوم آدرس از کارکنان، تمرکز کادر درمان را مختل کرده و کارایی آن‌ها را می‌کاهد (Why wayfinding and navigation in healthcare facilities are important in 2024?) (Why wayfinding and navigation in healthcare facilities are important in 2024?). بر همین اساس، مفهوم Wayfinding بیمارستانی یا مسیریابی بیمارستانی در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. با نصب یک سیستم ناوبری داخلی در بیمارستان، بیماران می‌توانند به سادگی مقصد خود (مثلاً بخش رادیولوژی، اتاق پزشک X یا داروخانه) را در یک اپلیکیشن یا کیوسک اطلاعات وارد کرده و بهترین مسیر را دریافت کنند. این مسیر ممکن است شامل راهنمای صوتی برای نابینایان، نمایش مسیر با فلش‌های روی نقشه یا حتی راهنمای واقعیت افزوده باشد (مثلاً نمایش یک پیکان روی تصویر دوربین گوشی). مطالعات نشان داده که پیاده‌سازی مسیریابی داخلی در بیمارستان‌ها باعث می‌شود فشار پرسش از کادر درمان برای راهنمایی راه کاهش یابد و کارکنان وقت بیشتری برای وظایف اصلی‌شان داشته باشند (Why wayfinding and navigation in healthcare facilities are important in 2024?). همچنین بیماران به موقع‌تر به بخش مورد نظر می‌رسند و استرس کمتری تجربه می‌کنند (Why wayfinding and navigation in healthcare facilities are important in 2024?) (Why wayfinding and navigation in healthcare facilities are important in 2024?)؛ به ویژه در شرایط اورژانسی، یافتن سریع مسیر می‌تواند حیاتی باشد. یک سیستم Wayfinding علاوه بر هدایت مراجعین، می‌تواند برای ردیابی تجهیزات پزشکی سیار (مانند دستگاه‌های اکسیژن یا ویلچرها) توسط پرسنل نیز استفاده شود تا در مواقع نیاز، نزدیک‌ترین تجهیزات را سریعا پیدا کنند. از منظر مدیریتی، بیمارستانی که مجهز به ناوبری هوشمند باشد تصویری مدرن و مشتری‌مدار از خود ارائه می‌دهد و رضایت کلی بیماران و همراهان آن‌ها را افزایش می‌دهد (Why wayfinding and navigation in healthcare facilities are important in 2024?). این امر بخشی از مفهوم گسترده‌تر بیمارستان هوشمند است که در آن از فناوری برای بهبود تجربه بیماران استفاده می‌شود (Why wayfinding and navigation in healthcare facilities are important in 2024?). به طور خلاصه، مسیریابی داخلی در بیمارستان‌ها با تسهیل یافتن مسیر، کاهش سردرگمی و اتلاف وقت، آسوده‌خاطر کردن بیماران و بهره‌وری بیشتر کارکنان همراه است و به یک استاندارد جدید در طراحی مراکز درمانی بزرگ تبدیل می‌شود (Why wayfinding and navigation in healthcare facilities are important in 2024?) (Why wayfinding and navigation in healthcare facilities are important in 2024?).

فرودگاه‌ها و ایستگاه‌های حمل‌ونقل

فرودگاه‌های بین‌المللی و ایستگاه‌های بزرگ راه‌آهن یا مترو به دلیل وسعت زیاد و داشتن سالن‌ها و ترمینال‌های متعدد، از جمله مکان‌هایی هستند که ناوبری داخلی برای آن‌ها مزایای چشمگیری به همراه دارد. هر مسافری که حتی یک‌بار پرواز اتصال‌دار (ترانزیت) را تجربه کرده باشد، اهمیت یافتن سریع گیت خروجی یا سالن ترانزیت را به خوبی درک می‌کند. سیستم‌های مسیریابی داخلی در فرودگاه‌ها با نمایش نقطه آبی (موقعیت لحظه‌ای مسافر) بر روی نقشه ترمینال و ارائه مسیر بهینه تا گیت یا مقصد مورد نظر (مثلاً رستوران، گیت پرواز، باجه اطلاعات یا سالن استراحت) می‌توانند استرس و سردرگمی مسافران را کاهش دهند (How Indoor Navigation can Improve the Future of Aviation Services) (The Role of Indoor Wayfinding Solutions at Airports). این سیستم‌ها معمولاً از ترکیب BLE و وای‌فای بهره می‌گیرند و حتی امکان واقعیت افزوده نیز در برخی اپلیکیشن‌های فرودگاهی افزوده شده که مسیر را به صورت فلش‌های مجازی در محیط واقعی نمایش می‌دهد (The Role of Indoor Wayfinding Solutions at Airports). نتیجه بکارگیری این فناوری، بهبود چشمگیر تجربه مسافر است؛ افراد راحت‌تر مسیر خود را می‌یابند، دیر به پرواز نمی‌رسند و در مجموع رضایت بیشتری از خدمات فرودگاه دارند (The Role of Indoor Wayfinding Solutions at Airports). از سوی دیگر، مدیریت فرودگاه نیز از داده‌های موقعیت‌یابی بهره می‌برد. با تحلیل تراکم مسافران در بخش‌های مختلف می‌توان جریان حرکت را مدیریت کرد و در صورت ایجاد ازدحام یا صف‌های طولانی (مثلاً در کنترل امنیت یا باجه‌های بازرسی پاسپورت) سریعا نیروی کمکی اعزام نمود (The Role of Indoor Wayfinding Solutions at Airports). همچنین ایمنی فرودگاه بهبود می‌یابد، چرا که در مواقع اضطراری (آتش‌سوزی، تخلیه اضطراری) اطلاع از محل دقیق افراد و هدایت آن‌ها به نزدیک‌ترین خروجی می‌تواند جان‌ها را نجات دهد (The Role of Indoor Wayfinding Solutions at Airports). یک جنبه تجاری دیگر، امکان بازاریابی و تبلیغات مکانی در فرودگاه است؛ فروشگاه‌های منطقه Free-Shop یا کافه‌ها می‌توانند تخفیف‌های ویژه به مسافرانی که نزدیکشان عبور می‌کنند ارسال کنند. از منظر فناوری، فرودگاه‌ها به نوعی ویترینی برای جدیدترین راهکارهای مسیریابی داخلی شده‌اند؛ برای مثال استفاده از کدهای QR برای ناوبری (اسکن کد در نقاط مختلف توسط مسافر)، یا نقشه‌های دیجیتال تعاملی که با گوشی همگام می‌شوند، و حتی ربات‌های راهنما در برخی فرودگاه‌های پیشرفته به خدمت گرفته شده‌اند (The Role of Indoor Wayfinding Solutions at Airports). به طور خلاصه، مسیریابی داخلی در صنعت حمل‌ونقل هوایی و ریلی موجب تجربه سفر روان‌تر و دلپذیرتر برای مسافران و مدیریت کارآمدتر و ایمن‌تر برای بهره‌برداران شده است (The Role of Indoor Wayfinding Solutions at Airports).

انبارها و لجستیک

در صنعت انبارداری و لجستیک، دسترسی سریع به اطلاعات مکان اقلام و تجهیزات نقشی کلیدی در بهره‌وری دارد. انبارهای بزرگ ممکن است هزاران محل قفسه‌بندی داشته باشند و کارکنان برای پیدا کردن یک کالا یا ابزار خاص زمان قابل توجهی صرف جستجو کنند. سیستم‌های موقعیت‌یابی بلادرنگ (RTLS) در انبار با استفاده از فناوری‌هایی مانند UWB، BLE یا ترکیبی از آن‌ها، امکان ردیابی لحظه‌ای وسایل نقلیه (مانند لیفتراک‌ها)، پالت‌های کالا و حتی پرسنل انبار را فراهم می‌کنند (Warehouse Tracking Systems - Asset Management and Monitoring In Warehouse). با نصب این سیستم، هر دارایی دارای یک تگ (مثلاً برچسب UWB یا BLE) می‌شود و آنتن‌ها/گیرنده‌های نصب‌شده در سقف یا دیوار، موقعیت آن‌ها را پایش می‌کنند. نتیجه این است که در هر لحظه می‌توان روی یک نقشه دیجیتال دید که مثلاً لیفتراک شماره ۳ کجاست، پالت حاوی محصول X در کدام راهرو قرار دارد و آخرین موقعیت کارگر انبار بخش Y کجا ثبت شده است. این اطلاعات به چند طریق بهره‌برداری می‌شود: نخست برای افزایش کارایی عملیات انبار – کارکنان به جای جستجوی فیزیکی در راهروها، با یک جستجو در سیستم می‌بینند کالای مدنظر کجاست و سریع‌ترین مسیر را به آن طی می‌کنند (Warehouse Tracking Systems - Asset Management and Monitoring In Warehouse). مطالعات نشان داده این امر زمان جستجوی موجودی و تجهیزات را به شدت کاهش داده و جریان کاری را بهینه می‌کند (Warehouse Tracking Systems - Asset Management and Monitoring In Warehouse). دوم برای ایمنی و نظارت – موقعیت لحظه‌ای لیفتراک‌ها و کارکنان باعث می‌شود احتمال برخورد و حوادث کاهش یابد (می‌توان مثلاً مناطق پرخطر را ژئوفِنس کرد تا اگر کارگری نزدیک شد هشدار بدهد) (Warehouse Tracking Systems - Asset Management and Monitoring In Warehouse) (Warehouse Tracking Systems - Asset Management and Monitoring In Warehouse). همچنین در شرایط اضطراری (مثل آتش‌سوزی)، مکان افراد برای نجات سریع‌تر مشخص می‌شود. سوم تحلیل داده‌های بهره‌وری – مدیران انبار با گزارش‌های حاصل از RTLS می‌توانند مسیرهای طی‌شده و زمان‌بندی کار را تحلیل کنند و فرآیندها را بهبود دهند (Warehouse Tracking Systems - Asset Management and Monitoring In Warehouse) (Warehouse Tracking Systems - Asset Management and Monitoring In Warehouse). برای مثال شاید دریابند یک مسیر مشخص طی روز خیلی پرترافیک است و چیدمان قفسه‌ها را برای تعادل جریان کار تغییر دهند. فناوری‌های به کار رفته در انبار معمولاً ترکیبی است؛ مثلاً تگ‌های فعال BLE روی وسایل نقلیه، شبکه مش BLE/Wi-Fi در کل انبار و در مواردی UWB برای مناطق نیازمند دقت بالا (Warehouse Tracking Systems - Asset Management and Monitoring In Warehouse). به علاوه حسگرهای RFID غیرفعال هم برای موارد خاص (مانند اطمینان از خروج یک پالت از درب صحیح) استفاده می‌شود. در مجموع، راهکارهای ناوبری داخلی و RTLS در انبارها و مراکز توزیع سبب بهینه‌شدن فرایندهای لجستیکی، کاهش زمان‌های تلف‌شده، افزایش ایمنی و بهبود مدیریت موجودی شده‌اند که نهایتاً سودآوری را افزایش می‌دهد (How to Increase Warehouse Profits With Indoor Navigation) (Indoor Positioning Systems (IPS): Understanding Their Role on ...).

محیط‌های صنعتی و کارخانجات

در کارخانجات تولیدی و محیط‌های صنعتی وسیع، آگاهی از مکان تجهیزات، وسایل نقلیه، محصولات و حتی کارکنان اهمیت زیادی در بهره‌وری و ایمنی دارد. مفهوم صنعت ۴٫۰ که بر دیجیتال‌سازی و هوشمندسازی فرایندهای صنعتی تأکید دارد، شامل یک رکن مهم به نام سیستم‌های مکان‌یابی آنی در صنعت است (Industrial Indoor Positioning and Tracking System for Manufacturing). این سیستم‌ها با به‌کارگیری ترکیبی از فناوری‌های موقعیت‌یابی (مانند UWB، BLE، RFID و بینایی ماشین) امکان نظارت بر خط تولید و جریان مواد را در لحظه فراهم می‌کنند. برای مثال، در یک کارخانه خودروسازی می‌توان با نصب برچسب‌های UWB روی محموله‌های قطعات و ربات‌های حمل‌کننده، به‌صورت لحظه‌ای ردیابی کرد که هر قطعه در کجای خط تولید قرار دارد و آیا به‌موقع به ایستگاه بعدی می‌رسد یا خیر. این داده‌های موقعیتی به همراه الگوریتم‌های هوش مصنوعی اجازه می‌دهد گلوگاه‌های تولید شناسایی و برطرف شوند و توزیع کار میان ایستگاه‌ها متعادل گردد (Industrial Indoor Positioning and Tracking System for Manufacturing) (Industrial Indoor Positioning and Tracking System for Manufacturing). همچنین مدیران می‌توانند بهره‌وری نیروی کار را با دقت بیشتری ارزیابی کنند و برای هر بخش اهداف واقع‌بینانه تعیین نمایند (Industrial Indoor Positioning and Tracking System for Manufacturing). از نگاه ایمنی، سیستم‌های RTLS صنعتی امکان تعریف مناطق خطر (مانند محدوده حرکت جرثقیل یا روبات) را فراهم می‌کنند و اگر کارگری به این مناطق نزدیک شود هشدارهای لازم داده می‌شود تا از حوادث جلوگیری گردد (Warehouse Tracking Systems - Asset Management and Monitoring In Warehouse) (Warehouse Tracking Systems - Asset Management and Monitoring In Warehouse). حوادث کاری هزینه‌های هنگفتی در صنعت دارند (از آسیب به نیروی انسانی تا توقف تولید)، لذا ردیابی موقعیت افراد و تجهیزات به‌صورت آنی یک ابزار قدرتمند برای پیاده‌سازی پروتکل‌های ایمنی هوشمند است (Warehouse Tracking Systems - Asset Management and Monitoring In Warehouse) (Warehouse Tracking Systems - Asset Management and Monitoring In Warehouse). علاوه بر این، اموال و تجهیزات گران‌قیمت کارخانه (مانند قالب‌ها، ابزار دقیق یا وسایل نقلیه صنعتی) را می‌توان با تگ‌های موقعیت‌یاب نشان‌دار کرد تا خطر سرقت یا گم‌شدن آن‌ها کاهش یابد – سیستم هر لحظه می‌داند آخرین محل ثبت‌شده هر دارایی کجا بوده است (Industrial Indoor Positioning and Tracking System for Manufacturing). پژوهشی نشان داده شرکت‌های تولیدی پیشرو که فناوری‌های RTLS را به کار گرفته‌اند توانسته‌اند هزینه‌های تولید را در هر واحد کاهش دهند، راندمان نیروی کار را بالاتر ببرند و تعداد حوادث کاری را کم کنند (Industrial Indoor Positioning and Tracking System for Manufacturing). به بیان دیگر، داده‌های موقعیت لحظه‌ای به صنعتی‌ها دید جدیدی در مدیریت کارخانه می‌دهد که قبلاً میسر نبود. بدین ترتیب مسیریابی داخلی و مکان‌یابی هوشمند تبدیل به یکی از تکنولوژی‌های کلیدی صنعت آینده شده است که با فراهم کردن داده‌های غنی از محیط واقعی، تصمیم‌گیری داده‌محور و خودکارسازی فرایندها را تسهیل می‌کند (Industrial Indoor Positioning and Tracking System for Manufacturing) (Industrial Indoor Positioning and Tracking System for Manufacturing).

ساختمان‌های هوشمند و ادارات

در ساختمان‌های اداری بزرگ و پردیس‌های شرکتی، مسیریابی داخلی نقش مهمی در شکل‌دهی تجربه یکپارچه کارمندان و مراجعین ایفا می‌کند. یک ساختمان هوشمند امروزی فراتر از داشتن سنسورهای دما و روشنایی است – این ساختمان‌ها با اپلیکیشن‌های هوشمند داخلی به کارمندان امکان می‌دهند محیط کار خود را بهتر مدیریت کنند و بهره‌وری را افزایش دهند. برای مثال، فرض کنید کارمندی وارد یک اداره‌ی بزرگ با چندین طبقه و ده‌ها اتاق جلسه می‌شود. به کمک یک اپلیکیشن داخلی، او می‌تواند مکان دقیق همکارانش را (با رعایت حریم خصوصی، معمولاً به صورت اختیاری) مشاهده کند یا ببیند نزدیک‌ترین اتاق جلسه‌ی خالی کجاست و آن را رزرو کند (Indoor navigation for offices | Interact). فناوری ناوبری داخلی این امکان را می‌دهد که روی نقشه ساختمان، موقعیت لحظه‌ای فرد نمایش داده شود و مسیر بهینه به اتاق جلسه انتخابی یا میز کار مورد نظر به او نشان داده شود (Indoor navigation for offices | Interact). این قابلیت به ویژه در دفاتر Open Office یا فضاهای کار مشترک (Coworking) که صندلی اختصاصی ثابت وجود ندارد، بسیار مفید است – کارمندان سریع‌تر یک میز خالی پیدا می‌کنند و سردرگم نمی‌شوند (Indoor navigation for offices | Interact) (Indoor navigation for offices | Interact). از سوی دیگر، داده‌های اشغال فضا برای مدیران ساختمان ارزشمند است؛ سیستم‌های موقعیت‌یابی می‌توانند نقشه‌ی حرارتی از میزان استفاده اتاق‌ها و فضاها ارائه دهند (Indoor navigation for offices | Interact). مدیر تأسیسات می‌بیند کدام اتاق‌ها همیشه خالی‌اند و کدام بیش از حد رزرو می‌شوند و بر اساس آن می‌تواند چیدمان دفاتر یا ظرفیت اتاق‌ها را بهبود دهد (Indoor navigation for offices | Interact). همچنین بهینه‌سازی مصرف انرژی از طریق این داده‌ها ممکن می‌شود – برای مثال، اگر بخش‌هایی از ساختمان خالی باشد، سیستم HVAC و روشنایی آنجا را به طور خودکار کاهش می‌دهد. شرکت‌های پیشرو نظیر Signify (Philips) سیستم‌هایی عرضه کرده‌اند که از زیرساخت روشنایی هوشمند برای مسیریابی استفاده می‌کند؛ به این صورت که لامپ‌های LED متصل در سقف به عنوان شبکه‌ای از بیکن‌های نوری/بلوتوث عمل می‌کنند و کارمندان با گوشی خود سیگنال آن‌ها را دریافت کرده و موقعیتشان تعیین می‌شود (Indoor navigation for offices | Interact). به گفته این شرکت‌ها، چنین سیستمی در یک دفتر هوشمند می‌تواند کاری کند که «کارمندان با میل و رغبت به دفتر بازگردند، چون امکانات راحتی دارند» (Indoor navigation for offices | Interact) (Indoor navigation for offices | Interact). از دیگر کاربردهای جالب، شخصی‌سازی محیط کار توسط کارمند است؛ یعنی اپلیکیشن ساختمانی به فرد اجازه می‌دهد نور، دما یا تنظیمات میز خود را بر اساس ترجیحاتش تنظیم کند و سیستم مکان‌یابی تشخیص می‌دهد که فرد در کدام میز مستقر شده است (Indoor navigation for offices | Interact). به این ترتیب هرکس محیط اطراف خود را بهینه می‌کند که بهره‌وری و رضایت شغلی را بالا می‌برد (Indoor navigation for offices | Interact). در بحث ایمنی نیز ادارات هوشمند از ناوبری داخلی بهره می‌برند – در مواقع تخلیه اضطراری، سیستم می‌تواند سریعاً حضور همه را در نقاط تجمع چک کند و افراد جامانده را مکان‌یابی نماید. همچنین در دوران پاندمی کووید، برخی دفاتر از داده‌های occupancy برای رعایت فاصله‌گذاری استفاده کردند (Indoor navigation for offices | Interact)؛ مثلاً اگر اتاقی بیش از حد پر می‌شد هشدار می‌دادند. در نهایت، مسیریابی داخلی به همراه سایر سرویس‌های هوشمند، مدیریت ساختمان‌های اداری را متحول کرده و محیطی مدرن فراهم ساخته که هم کارآمدتر است و هم برای کارکنان جذاب‌تر (Indoor navigation for offices | Interact) (Indoor navigation for offices | Interact).

چالش‌ها و محدودیت‌ها

با وجود پیشرفت‌های زیاد در فناوری‌های مسیریابی داخلی، هنوز چالش‌ها و موانعی در مسیر پیاده‌سازی گسترده و دستیابی به عملکرد ایده‌آل وجود دارد. مهم‌ترین چالش‌ها و محدودیت‌های فعلی عبارت‌اند از:

دقت و نویز سیگنال‌ها: محیط‌های داخلی پر از سطوح بازتابنده (دیوارها، ستون‌ها) و موانع جذب‌کننده سیگنال (اثاثیه، بدن انسان) هستند که باعث

می‌شوند سیگنال‌های رادیویی مانند Wi-Fi و BLE دچار چندمسیرگی (Multipath) و افت‌ و خیز شوند (Indoor positioning system - Wikipedia). این پدیده مدل‌های ساده فاصله‌سنجی را مختل می‌کند و نویز زیادی در اندازه‌گیری ایجاد می‌نماید.

نتیجتاً سیستم‌های موقعیت‌یابی مبتنی بر RSSI اغلب با خطای قابل توجه (چند متر) مواجه‌اند و تخمین آن‌ها پایدار نیست (Indoor positioning system - Wikipedia).

ارتقای دقت نیازمند به‌کارگیری روش‌های زمان‌سنجی (TOF/TDOA) یا تکنیک‌های فیلتراسیون پیشرفته (مانند کالمن فیلتر یا یادگیری ماشین برای تخمین موقعیت از داده‌های نویزی) است.

همچنین مسائل طبقه‌بندی ارتفاع (Layering) در ساختمان‌های چندطبقه وجود دارد – تفکیک اینکه کاربر در طبقه اول است یا دوم چالش‌برانگیز است، هرچند روش‌هایی مثل فشارسنج گوشی یا نقشه‌های میدان مغناطیسی زمین به حل آن کمک کرده‌اند.

محدودیت‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری: هر فناوری نیازمند زیرساخت مناسب است. مثلاً BLE Beaconها باید هر چند سال باتری‌شان عوض شود، یا برای پوشش دقیق UWB ده‌ها گره باید نصب شود.

ممکن است ساختمان‌های قدیمی امکان سیم‌کشی یا نصب این تعداد دستگاه اضافی را نداشته باشند. از سوی دیگر، در سمت کاربر، همه‌ی گوشی‌ها از استانداردهای جدید مثل UWB یا Wi-Fi RTT پشتیبانی نمی‌کنند؛

به عنوان مثال iOS هنوز اجازه دسترسی اپ‌ها به RTT را نمی‌دهد (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article).

همچنین محاسبات موقعیت‌یابی اگر روی سرور انجام شود به شبکه سریع نیاز دارد و اگر روی خود گوشی انجام شود به توان پردازشی و بهینه‌سازی نرم‌افزاری نیازمند است.

کالیبراسیون و نگهداری سیستم‌ها نیز از محدودیت‌هاست – نقشه‌های اثر انگشت Wi-Fi باید دوره‌ای به‌روزرسانی شوند چون محیط ممکن است تغییر کند.

در مجموع، ابعاد سیستم، توان مصرفی و هزینه نگهداری فاکتورهایی هستند که بر عملی بودن یک راه‌حل اثر می‌گذارند ( Indoor Positioning Systems: A Blessing for Seamless Object Identification, Monitoring, and Tracking - PMC ).

هنوز یافتن توازن میان دقت بالا و مصرف انرژی پایین یک چالش تحقیقاتی است.

هزینه‌های پیاده‌سازی: راه‌اندازی یک سیستم مسیریابی داخلی می‌تواند پرهزینه باشد. بسته به فناوری انتخابی، هزینه تجهیزات (بیکن‌ها، گره‌های UWB، دوربین‌ها، سرورها)، هزینه نصب (سیم‌کشی برق یا شبکه برای صدها دستگاه) و هزینه طراحی نرم‌افزار قابل توجه است.

از آنجا که هنوز استاندارد واحدی وجود ندارد، هر پروژه معمولاً نیاز به شخصی‌سازی دارد که هزینه را بالاتر می‌برد (Indoor positioning system - Wikipedia). یکی از چالش‌های صنعت IPS این است که مشتریان توجیه اقتصادی کافی برای سرمایه‌گذاری اولیه ببینند.

به بیان دیگر، اگرچه مزایای بهره‌وری و تجربه کاربری واضح است، اما مدیران باید قانع شوند که این سیستم‌ها در مدت معقولی هزینه خود را جبران می‌کنند.

خوشبختانه با پیشرفت فناوری و کاهش قیمت‌ها، این موانع در حال کمتر شدن است، اما همچنان هزینه یک فاکتور تعیین‌کننده در انتخاب فناوری (مثلاً BLE ارزان‌تر را بر UWB دقیق‌تر ترجیح دادن) است (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article).

همچنین مقیاس‌پذیری سیستم مطرح است – سیستمی که در ابعاد یک فروشگاه کار می‌کند شاید در ابعاد یک فرودگاه هزینه‌هایش تصاعدی شود ( Indoor Positioning Systems: A Blessing for Seamless Object Identification, Monitoring, and Tracking - PMC ).

مسائل امنیتی و حریم خصوصی: هر سامانه‌ی ردیابی مکانی به طور ذاتی با اطلاعات حساس موقعیت افراد سروکار دارد.

دانستن اینکه یک شخص کجاست می‌تواند نقض حریم خصوصی تلقی شود مگر اینکه کنترل و رضایت کافی وجود داشته باشد.

نگرانی‌ها شامل این موارد است: حفظ ناشناس بودن کاربران (سیستم‌های تحلیلی نباید بی‌اجازه فرد را مشخصاً شناسایی کنند)، امنیت ذخیره‌سازی داده‌های مکانی (جلوگیری از نشت موقعیت‌های پیموده شده یک فرد) و سوءاستفاده‌های احتمالی.

تحقیقات نشان داده که از روی الگوی حرکت یک فرد در داخل فروشگاه می‌توان به علایق یا حتی وضعیت سلامت او پی برد (Indoor Location Fingerprinting Privacy: A Comprehensive Survey). بنابراین حفاظت از این داده‌ها بسیار مهم است.

خوشبختانه راهکارهایی وجود دارد؛ برای مثال در سیستم‌های Client-based که موقعیت‌ محلی روی خود گوشی محاسبه می‌شود و به سرور فرستاده نمی‌شود، عملاً اطلاعات حریم خصوصی نزد کاربر می‌ماند (infsoft Blog: Security and Privacy in Indoor Positioning).

اما در سیستم‌های Server-based که مثلاً برای تحلیل تجمع افراد داده‌ها به سرور می‌رود، باید از تکنیک‌های ناشناس‌سازی (hash کردن آدرس‌های MAC، استفاده از IDهای موقت و ...) استفاده کرد (infsoft Blog: Security and Privacy in Indoor Positioning).

از دید امنیتی، سیستم‌های مسیریابی می‌توانند هدف حملات قرار گیرند؛ یک نمونه، حمله‌ی spoofing سیگنال است که مهاجم با قراردادن فرستنده‌های جعلی، دستگاه‌ها را گمراه کند و موقعیت نادرست القا نماید (Cybersecurity in Indoor Geolocation Services: Protecting the Invisible - Pole Star).

چنین اقدامی می‌تواند هم به تجربه کاربری لطمه بزند (مثلاً فرد را به مسیر اشتباه ببرد) و هم مخاطرات ایمنی داشته باشد (در سناریوی صنعتی ممکن است ماشین خودران مسیر غلط برود). بنابراین تأمین امنیت ارتباطات (احراز هویت بیکن‌ها، رمزنگاری سیگنال‌ها) و پایش برای شناسایی حملات احتمالی ضروری است (Cybersecurity in Indoor Geolocation Services: Protecting the Invisible - Pole Star).

همچنین دستکاری زیرساخت یک نگرانی است – مثلاً اگر کسی یک بیکن BLE را بردارد و جابجا کند، سیستم مختل می‌شود یا می‌تواند اطلاعات غلط بدهد.

راهکار این مشکل، استفاده از حسگرهای ضد‌دستکاری یا بررسی دوره‌ای سلامت دستگاه‌هاست. در کل، مانند هر سیستم سایبری فیزیکی دیگر، IPSها نیز باید از منظر امنیت سایبری و حریم خصوصی سخت‌گیری‌های لازم را داشته باشند تا اعتماد کاربران و مدیران جلب شود (Cybersecurity in Indoor Geolocation Services: Protecting the Invisible - Pole Star) (Cybersecurity in Indoor Geolocation Services: Protecting the Invisible - Pole Star).

ترندهای آینده و نوآوری‌ها

فناوری مسیریابی داخلی در مرز دانش فعالانه در حال توسعه است و انتظار می‌رود طی سال‌های آتی پیشرفت‌های قابل توجهی در این حوزه رخ دهد. در این بخش به برخی از مهم‌ترین روندها و نوآوری‌های آینده اشاره می‌کنیم:

نقش هوش مصنوعی و یادگیری ماشین: هوش مصنوعی به یکی از ارکان ارتقای دقت و قابلیت‌های سیستم‌های موقعیت‌یابی داخلی بدل شده است.

به‌کارگیری الگوریتم‌های یادگیری ماشین برای تحلیل الگوی سیگنال‌ها، ترکیب داده‌های حسگرهای متعدد و پیش‌بینی حرکت کاربر، می‌تواند عملکرد سیستم را بهبود بخشد.

برای مثال، در روش اثرانگشت Wi-Fi اکنون پژوهش‌ها به سمت استفاده از شبکه‌های عصبی عمیق رفته‌اند که نسبت به الگوریتم‌های سنتی (k-NN یا SVM) دقت بالاتری در تطبیق الگوهای سیگنال دارند

(A Review). این شبکه‌ها قادرند از روی داده‌های خام RSSI یا حتی شکل موج سیگنال، ویژگی‌های پنهان را یاد بگیرند و تخمین مکان را دقیق‌تر کنند (Deep Learning Methods for .

همچنین یادگیری ماشین در کالیبراسیون خودکار سیستم نقش دارد – برای نمونه مدل‌هایی که با گذشت زمان و دریافت فیدبک موقعیت‌های تصحیح‌شده، نقشه‌ی رادیویی را به‌روزرسانی می‌کنند.

هوش مصنوعی در تشخیص فعالیت کاربر (مثلاً پیاده‌روی، سوار آسانسور شدن، دویدن) نیز به کار می‌آید تا الگوریتم‌های ناوبری اینرسی بتوانند خود را وفق دهند.

در مجموع، AI مانند مغزی است که می‌تواند داده‌های گوناگون (وای‌فای، BLE، اینرسی، مغناطیس‌سنج و ...) را هوشمندانه ترکیب کند و نتیجه‌ای بدهد که هر کدام از آن سنسورها به تنهایی قادر به آن نبودند (Indoor positioning system - Wikipedia).

انتظار می‌رود با افزایش قدرت پردازشی گوشی‌ها و در دسترس قرار گرفتن مدل‌های یادگیری سبک بهینه‌شده، ناوبری داخلی مبتنی بر AI بسیار رایج شود – تا حدی که کاربر از میزان هوشمندی سیستم (که مثلا پیش‌بینی می‌کند کاربر قصد پیچیدن به کدام طرف را دارد) شگفت‌زده شود.

پیشرفت در پردازش تصویر و واقعیت افزوده (AR): ترند مهم دیگر، ترکیب مسیریابی داخلی با واقعیت افزوده است.

واقعیت افزوده این قابلیت را دارد که عناصر مجازی راهنما (فلش‌ها، علائم جهت‌نما، خطوط مسیر) را روی نمای زنده‌ی دوربین کاربر قرار دهد و یک تجربه بصری مستقیم برای جهت‌یابی ایجاد کند (The Present And The Future of Indoor Navigation With Augmented Reality (AR)). در حال حاضر نمونه‌هایی از این تکنولوژی را در محیط‌های عمومی می‌بینیم (برای مثال، برخی ایستگاه‌های قطار در ژاپن آزمایش کرده‌اند که با اپ AR، جهت خروجی‌ها روی تصویر دوربین نشان داده شود).

شرکت‌هایی مانند گوگل و اپل نیز پلتفرم‌های AR خود (ARCore و ARKit) را مجهز به قابلیت مسیریابی کرده‌اند.

برای اینکه AR ناوبری بخوبی کار کند، نیاز به تشخیص دقیق موقعیت و جهت دوربین است که خود چالشی بود اما با روش‌های SLAM دیداری (Visual-Inertial SLAM) اکنون گوشی‌ها تا حد خوبی قادر به این کار هستند.

پیش‌بینی می‌شود در آینده نزدیک، افراد به جای دنبال کردن نقطه آبی روی یک نقشه انتزاعی، صرفاً دوربین گوشی خود را بالا بگیرند و ببینند یک پیکان مجازی در راهرو جلویشان ظاهر شده و آن‌ها را به سمت سالن کنفرانس یا فروشگاه موردنظر هدایت می‌کند

The Present And The Future of Indoor Navigation With Augmented Reality (AR) افزون بر این، پردازش تصویر مبتنی بر هوش مصنوعی می‌تواند عناصر محیطی را برای کمک به موقعیت‌یابی شناسایی کند؛

مثلاً دوربین تشخیص دهد کاربر از جلو یک فروشگاه لباس عبور کرده و با دانستن مختصات آن فروشگاه در نقشه، موقعیت کاربر را تصحیح نماید. چنین نشانگرهای دیداری (Visual Markers) می‌توانند

لوگوی فروشگاه‌ها، کدهای QR، یا الگوهای خاص نصب‌شده روی دیوارها باشند (Indoor positioning system - Wikipedia).

استفاده از دوربین هرچند مصرف باتری بیشتری دارد، ولی با بهبود کارایی سخت‌افزار و الگوریتم‌ها ممکن است به بخشی عادی از راهکارهای مسیریابی بدل شود. حتی گجت‌های پوشیدنی

نظیر عینک‌های AR در آینده می‌توانند نقشه و راهنمای مسیر را مستقیماً در دید کاربر قرار دهند.

به طور کلی، تلفیق مسیریابی داخلی با AR نوید تجربه کاربری بسیار غنی‌تر و شهودی‌تر را می‌دهد که در آن مرز بین دنیای فیزیکی و اطلاعات دیجیتال مسیریابی کمرنگ می‌شود.

ترکیب فناوری‌های مختلف برای افزایش دقت (Sensor Fusion): همان‌طور که دیدیم، هر فناوری مزایا و معایب خاص خود را دارد – Wi-Fi همه‌جا در دسترس است ولی دقیق نیست،

UWB دقیق است ولی گران است، لیدار دقیق است ولی مطلق نیست، اینرسی پیوسته است ولی انحراف تجمعی دارد، و … .

آینده مسیریابی داخلی متعلق به راهکارهای ترکیبی است که بهترین‌های هر روش را به خدمت می‌گیرند. روندی که اکنون مشاهده می‌شود

حرکت به سمت پلتفرم‌های چندحسگری است. برای مثال، یک ربات انبار ممکن است همزمان از UWB برای به‌دست آوردن مختصات اولیه،

از لیدار برای جلوگیری از برخورد و از دوربین برای خواندن شماره قفسه‌ها استفاده کند و تمامی این داده‌ها را ادغام نماید

تا موقعیت خود را با دقت میلی‌متری بداند (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx).

در گوشی‌های هوشمند نیز ترکیب Wi-Fi، BLE و سنسورهای اینرسی در برخی کیت‌های توسعه ارائه شده است (به عنوان نمونه، گوگل ARCore

ترکیبی از بینایی و اینرسی را برای تثبیت موقعیت ارائه می‌دهد و سیسکو Spaces ترکیب Wi-Fi و BLE را پشتیبانی می‌کند).

نتیجه‌ی Sensor Fusion، سیستمی است که نواقص یک سنسور را با کمک سنسوری دیگر پوشش می‌دهد.

برای مثال اگر کاربر گوشی را از جی‌بیش بیرون آورد و چند قدم با آن راه برود، سیستم می‌تواند از قدم‌شمار اینرسی برای ادامه‌ی مسیر استفاده کند حتی اگر سیگنال رادیویی موقتاً ضعیف شود.

یا اگر در راهرویی سیگنال Wi-Fi افت کرد، دیدن یک نشانگر مغناطیسی (اختلاف میدان مغناطیسی زمین) می‌تواند کمک کند (شرکت‌هایی مثل IndoorAtlas از همین ترکیب Wi-Fi و سنجش میدان مغناطیسی بهره می‌گیرند).

همچنین ترکیب UWB و BLE در برخی پلتفرم‌ها پیشنهاد شده تا هر کجا نیاز به دقت بالا بود UWB فعال شود و در بقیه مواقع BLE که کم‌مصرف‌تر است کفایت کند (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx).

به طور خلاصه، آینده مسیریابی داخلی به سوی سیستم‌های چندوجهی است که از هر منبع اطلاعاتی ممکن بهره می‌برند تا موقعیت را با بیشترین دقت و پایداری تعیین کنند.

این سیستم‌ها پیاده‌سازی پیچیده‌تری دارند اما پیشرفت در توان پردازشی و الگوریتم‌های هوشمند، ادغام سنسورها را تسهیل کرده و نتایج چشمگیری به همراه خواهد داشت.

ظهور استانداردهای جدید: یکی از نقاط ضعف حوزه IPS تاکنون عدم وجود استاندارد واحد و مشترک بوده است (Indoor positioning system - Wikipedia).

هر شرکت یا راهکار، پروتکل و فرمت خاص خود را داشته و ادغام سیستم‌ها یا گسترش آن‌ها به‌شدت مشکل بوده است. خوشبختانه اخیراً حرکت به سمت استانداردسازی آغاز شده است.

برای مثال، Apple IMDF (Indoor Mapping Data Format) که یک قالب داده برای نقشه‌های داخلی است، توسط سازمان Open Geospatial Consortium به عنوان استاندارد انجمنی پذیرفته شده است (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article).

این بدان معناست که توسعه‌دهندگان مختلف می‌توانند نقشه‌های داخلی را در این قالب تولید و تبادل کنند بدون وابستگی به پلتفرم خاص.

در زمینه‌ی موقعیت‌یابی، استاندارد Bluetooth 5.1 AoA/AoD گام مهمی در یکپارچه کردن قابلیت مکان‌یابی در فناوری BLE بود و حال بسیاری از تولیدکنندگان چیپ‌ست BLE از آن پیروی می‌کنند (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx).

همچنین در صنعت، کنسرسیوم‌هایی مانند omlox شکل گرفته‌اند که هدفشان ایجاد استاندارد RTLS مختلط است؛ یعنی یک چارچوب که در آن UWB، GPS، BLE و غیره همگی داده‌هایشان را در قالبی مشترک ارائه کنند و دستگاه‌های مختلف سازگار باشند (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). به عنوان نمونه، استاندارد omlox امکان می‌دهد یک تگ که از سیگنال UWB برای فضای داخل استفاده می‌کند، هنگامی که به محیط باز می‌رسد با همان شناسه، سیگنال GPS خود را گزارش دهد و سیستم مرکزی بدون وقفه سوئیچ را انجام دهد (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx). در حوزه امنیت و حریم خصوصی نیز احتمالاً استانداردها و مقرراتی توسعه خواهد یافت تا حداقل‌های ایمنی (مثل رمزنگاری ارتباط بیکن‌ها) و حفظ حریم خصوصی (مثل ناشناس‌سازی داده‌ها) تضمین شود (Cybersecurity in Indoor Geolocation Services: Protecting the Invisible - Pole Star) (Cybersecurity in Indoor Geolocation Services: Protecting the Invisible - Pole Star). به طور کلی، همکاری صنایع مختلف (شبکه‌های بی‌سیم، نقشه‌سازی، AI و غیره) در جریان است تا نسل بعدی استانداردهای ناوبری داخلی را شکل دهند؛ نسل جدیدی که با سازگاری متقابل (Interoperability) بالا و اکوسیستم باز، راه را برای پذیرش انبوه این فناوری در سراسر جهان هموار خواهد کرد (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article) (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article).

نتیجه‌گیری

مسیریابی داخلی به عنوان راه‌حل مکان‌یابی در محیط‌های سرپوشیده، در سال‌های اخیر از یک ایده آزمایشگاهی به جزئی جدایی‌ناپذیر از زیرساخت‌های هوشمند مدرن تبدیل شده است. در این گزارش دیدیم که فناوری‌های متعددی – از امواج رادیویی مانند Wi-Fi, BLE و UWB گرفته تا حسگرهای اینرسی، بینایی کامپیوتری و لیدار – دست به دست هم داده‌اند تا خلأ نبود GPS در فضاهای بسته را پر کنند. هر یک از این روش‌ها نقاط قوت و ضعفی دارند و هیچ راهکار واحدی که برای همه سناریوها بهترین باشد وجود ندارد؛ بلکه انتخاب مناسب بستگی به نیازمندی دقت، هزینه و شرایط محیط دارد (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article). در بسیاری موارد، ترکیب چند فناوری بهترین نتیجه را ارائه می‌دهد و شاهد رشد روش‌های ترکیبی و پلتفرم‌های جامع هستیم. همچنین دریافتیم که کاربردهای IPS بسیار متنوع است: از هدایت ساده‌ی بازدیدکنندگان در یک مرکز خرید گرفته تا ردیابی لحظه‌ای تجهیزات در کارخانه و ارائه‌ی خدمات موقعیت‌مبنا در ساختمان‌های هوشمند. مزایای این سیستم‌ها شامل بهبود تجربه کاربری (مثلاً کاهش استرس و سردرگمی مسافران یا بیماران)، افزایش بهره‌وری عملیاتی (کاهش زمان‌های هدررفته در جستجوی دارایی‌ها یا مکان‌ها) و ارتقای ایمنی (واکنش سریع در مواقع اضطراری، جلوگیری از حوادث) است که همه‌ی این‌ها توجیه‌کننده سرمایه‌گذاری روی مسیریابی داخلی در بخش‌های مختلف هستند.

با این حال، مسیریابی داخلی هنوز در حال تکامل است و چالش‌هایی چون نویز سیگنال‌ها، نیاز به زیرساخت، هزینه‌ها و ملاحظات امنیت/حریم خصوصی در مسیر پذیرش کامل آن قرار دارند. خوشبختانه روندهای نوظهور نشان می‌دهند که این موانع به تدریج در حال برطرف شدن‌اند: استفاده از هوش مصنوعی دقت و قابلیت اطمینان سیستم‌ها را بالا می‌برد؛ واقعیت افزوده تجربه ناوبری را شهودی‌تر و جذاب‌تر می‌کند؛ استانداردهای باز در حال شکل‌گیری‌اند که سازگاری بین سیستم‌ها را افزایش داده و هزینه‌ها را کاهش می‌دهد (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article)؛ و ترکیب خلاقانه‌ی فناوری‌های مختلف به سیستم‌هایی منجر می‌شود که محدودیت‌های تکنیک‌های منفرد را پشت سر می‌گذارند. به ویژه فناوری UWB با دقت خارق‌العاده خود جایگاه ویژه‌ای در کاربردهای صنعتی یافته و انتظار می‌رود به محور اصلی بسیاری از راهکارهای RTLS دقیق بدل شود (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx)، هرچند احتمالاً در کنار UWB از سایر فناوری‌ها نیز برای پوشش بهتر و کاهش هزینه استفاده خواهد شد (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx).

به طور خلاصه، می‌توان گفت چشم‌انداز آینده مسیریابی داخلی روشن و هیجان‌انگیز است. با افزایش تقاضا برای محیط‌های داخلی هوشمند و متصل – از فروشگاه‌ها و فرودگاه‌های هوشمند گرفته تا کارخانجات خودکار – نیاز به سیستم‌های ناوبری داخلی بیش از پیش احساس خواهد شد. این محرک اقتصادی، همراه با پیشرفت سریع تکنولوژی، موجب می‌شود طی ۵ تا ۱۰ سال آتی شاهد نسل چهارم مسیریابی داخلی باشیم که دقتی در حد GPS (و حتی بهتر)، سازگاری جهانی و یکپارچگی کامل با زندگی دیجیتال ما خواهد داشت. سیستم‌هایی که در نهایت به کاربران اجازه می‌دهند بدون هیچ زحمتی در هر فضای پیچیده‌ای مسیر خود را پیدا کنند و به توسعه‌دهندگان و مدیران نیز ابزارهایی قدرتمند برای بهینه‌سازی فضاهای داخلی ارائه می‌کنند. مسیریابی داخلی به سرعت در حال حرکت از حاشیه به مرکز توجه دنیای فناوری است و بی‌شک یکی از ارکان مهم شهرها و ساختمان‌های هوشمند آینده خواهد بود.

منابع:

Mautz, R. (2012). Indoor positioning technologies. Habilitation thesis, ETH Zurich. (Indoor positioning system - Wikipedia) (Indoor positioning system - Wikipedia)

Zafari, F., Gkelias, A., & Leung, K. K. (2019). A survey of indoor localization systems and technologies. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 21(3), 2568-2599. (Indoor positioning system - Wikipedia) ( Indoor Positioning Systems: A Blessing for Seamless Object Identification, Monitoring, and Tracking - PMC )

Zhang, Z., et al. (2022). Deep Learning Methods for Fingerprint-Based Indoor Positioning: A Review. Journal of Location Based Services, 14(3), 129-200. ([2205.14935] Deep Learning Methods for Fingerprint-Based Indoor Positioning: A Review)

Navigine Blog (2024). The Present and the Future of Indoor Navigation Using Augmented Reality (AR) (The Present And The Future of Indoor Navigation With Augmented Reality (AR))

Pozyx (2024). Ultra-wideband versus other location technologies (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx) (Ultra-wideband versus other location technologies | Pozyx)

Crowd Connected (2023). Indoor Positioning Technology Review 2024 (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article) (Indoor Positioning Technology Review 2024 | Article)

Infsoft (2016). Security and Privacy in Indoor Positioning (infsoft Blog: Security and Privacy in Indoor Positioning) (Cybersecurity in Indoor Geolocation Services: Protecting the Invisible - Pole Star)

Zapt Tech (2021). Benefits of Indoor GPS in Shopping Malls (Benefits of Indoor GPS in Shopping Malls - Zapt Tech) (Benefits of Indoor GPS in Shopping Malls - Zapt Tech)

Navigine (2024). Importance of hospital wayfinding in 2024 (Why wayfinding and navigation in healthcare facilities are important in 2024?) (Why wayfinding and navigation in healthcare facilities are important in 2024?)

Navigine (2024). Navigating airports with ease: Indoor wayfinding solutions (The Role of Indoor Wayfinding Solutions at Airports)

Navigine (2023). Warehouse Tracking and Navigation Solutions (Warehouse Tracking Systems - Asset Management and Monitoring In Warehouse)

Navigine (2023). Industrial Indoor Positioning for Manufacturing (Industrial Indoor Positioning and Tracking System for Manufacturing)

Interact (Signify) (2022). Indoor navigation for offices (smart office use-case) (Indoor navigation for offices | Interact) (Indoor navigation for offices | Interact)

Cisco Spaces (2025). Indoor Navigation: Concepts, Tech, & What You Need to Know (What you need to know about Indoor Navigation - Cisco Spaces)