استكشاف الملاحة الداخلية: نظرية العمل, التكنولوجيا والتطبيق

يعد التنقل الداخلي أحد التقنيات الأساسية للذكاء الاصطناعي في المستقبل. تفتح هذه التقنية عالمًا جديدًا تمامًا في البيئات الداخلية حيث لا يعمل نظام تحديد المواقع (GPS) بشكل صحيح. مواجهة الطلب المتزايد, لقد تطورت تكنولوجيا الملاحة الداخلية بسرعة. لقد أصبحت نقطة بحثية ساخنة في صناعة إنترنت الأشياء وتلعب دورًا تدريجيًا في جميع مناحي الحياة, والتي كان لها تأثير معين على حياة الناس اليومية.

في مجتمع اليوم, المعلوماتية والرقمنة في كل مكان. تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية, تم تطبيق تكنولوجيا الملاحة وتحديد المدى بنجاح في مختلف المجالات. لا يمكن فصل جميع جوانب حياتنا عن تطبيق هذه التقنيات. في هذه المقالة, سوف نقدم لك الملاحة الداخلية بالتفصيل.

ما هو الملاحة الداخلية?

يشير التنقل الداخلي إلى المستخدم في المبنى, الذين لا يزال بإمكانهم استخدام هذا النظام لتحديد موقعهم ومواقع المرافق الأخرى في المبنى. على عكس الملاحة الخارجية, والتي تعتمد على إشارات GPS, تستخدم أنظمة الملاحة الداخلية تقنيات مختلفة لتوفير بيانات دقيقة عن الموقع داخل المباني حيث تكون إشارات GPS ضعيفة أو غير متوفرة.

أصبحت الملاحة الداخلية ذات أهمية متزايدة حيث يقضي المزيد من الأشخاص وقتًا في بيئات داخلية كبيرة, وتبحث الشركات عن طرق لتحسين تجربة المستخدم وتحسين الكفاءة التشغيلية.

كيف تعمل الملاحة الداخلية?

هناك عملية كاملة لكيفية عمل الملاحة الداخلية. أولاً, ينبغي رسم خريطة داخلية. كل مبنى, يجب رسم خريطة الجدار والغرفة بدقة. خلاف ذلك, الملاحة في الأماكن المغلقة سوف تخطئ. ثم, سيتم استخدام تكنولوجيا الملاحة الداخلية. أخذ منارات الملاحة الألغام كمثال, تعد تقنية Bluetooth تقنية شائعة تُستخدم على نطاق واسع في الملاحة الداخلية.

على غرار مبدأ جهاز الإرسال والاستقبال لنظام تحديد المواقع, يعمل التنقل الداخلي بنفس الطريقة. استخدام إشارات الملاحة المختلفة وعلامات الموقع, يقوم نظام الملاحة الداخلي بتقدير موضع الجسم المستهدف بناءً على بيانات الرصد المجمعة. لتتبع الأشياء في الأماكن المغلقة, يتم نشر المنارات الثابتة لاستقبال الإشارات المرسلة من المنارات المتنقلة المرتبطة بالأشياء التي يتم تعقبها. تتلقى المراسي إشارات من العلامات وترسلها إلى الخادم, والذي يقوم بعد ذلك بحساب الموقع في الوقت الحقيقي للكائن.

8 تقنيات الملاحة الداخلية

مع التطور المتزايد لشبكات الاستشعار اللاسلكية, كما حققت تقنيات تحديد المواقع الداخلية تقدمًا سريعًا, وخاصة البلوتوث, زيجبي, واي فاي, RFID وUWB. في مجال تحديد المواقع في الأماكن المغلقة, وقد تم استخدامها على نطاق واسع. وفيما يلي مقدمة مفصلة لهذه التقنيات.

1. زيجبي

ZigBee هو قصير المدى, تقنية الشبكات اللاسلكية منخفضة السعر والتي تقع في مكان ما بين RFID وBluetooth. لديها معيار الراديو الخاص بها, الذي ينسق الاتصال بين آلاف أجهزة الاستشعار الصغيرة لتحديد المواقع. تتطلب هذه المستشعرات طاقة قليلة جدًا لنقل البيانات من مستشعر إلى آخر عبر موجات الراديو, لذا فإن كفاءة الاتصال لديهم عالية جدًا. الميزة التقنية الأكثر بروزًا لـ ZigBee هي استهلاكها المنخفض للطاقة وتكلفتها المنخفضة.

2. WI-FI

نظرا لشعبية شبكة WiFi, إنها ملاحة داخلية شائعة في الوقت الحاضر. دقة تحديد المواقع يمكن أن تصل إلى مستوى العداد. أيضًا, تكلفة منخفضة, نطاق إرسال واستقبال الإشارة الواسع كبير, وقابلية التطبيق القوية هي مزاياها. لكن, سواء تم استخدامه لتحديد المواقع في الأماكن المغلقة أو في الهواء الطلق, يمكن لجهاز إرسال واستقبال WiFi تغطية المنطقة داخل دائرة نصف قطرها فقط 90 متر, ويتأثر بسهولة بالإشارات الأخرى, مما يؤثر على دقتها, كما أن استهلاك الطاقة لجهاز تحديد المواقع مرتفع أيضًا.

3. بلوتوث

باستخدام بلوتوث منخفض الطاقة (بليه) منارات, يمكن لهذه الأجهزة بث معرف فريد. يمكن للهواتف الذكية أو الأجهزة الأخرى اكتشاف هذه الإشارات لتحديد مدى قربها من المنارة. يُستخدم غالبًا مع تطبيقات الملاحة الداخلية. إجراءات أمنية مشددة, تكلفة منخفضة, يعد الاستهلاك المنخفض للطاقة وصغر حجم الجهاز من المزايا الرئيسية لمنارة البلوتوث. في متجر مينيو, تعد إشارات البلوتوث من المنتجات الجديرة بالثقة في حلول الملاحة الداخلية.

4. تتفاعل

تحديد الترددات الراديوية (تتفاعل) يستخدم إشارات الترددات الراديوية لتبادل البيانات في اتصال ثنائي الاتجاه غير متصل لتحقيق غرض تحديد الهوية وتحديد المواقع. هذه التقنية لديها مسافة عمل قصيرة, عادة ما يكون الأطول عشرات الأمتار. يمكنه الحصول على المعلومات بدقة من خلال تحديد المواقع على مستوى السنتيمتر في غضون بضعة أجزاء من الثانية, ونطاق النقل كبير والتكلفة منخفضة.

لكن, لأن إشارة التردد اللاسلكي الخاصة بها ليس لديها القدرة على التواصل, فقط استخدام تكنولوجيا تحديد الترددات الراديوية لا يمكن تحديد المواقع في الأماكن المغلقة. يجب دمجها مع التقنيات المساعدة الأخرى لإكمالها.

5. UWB

نطاق واسع جدًا (UWB) لا تتطلب التكنولوجيا استخدام الناقل في أنظمة الاتصالات التقليدية. فهو ينقل البيانات عن طريق إرسال واستقبال نبضات ضيقة للغاية تبلغ نانو ثانية أو أقل. لديها مزايا الاختراق القوي, انخفاض استهلاك الطاقة, إجراءات أمنية مشددة, وانخفاض تعقيد النظام. لكن تقنية الملاحة الداخلية هذه مكلفة للغاية. إنه ليس خيار الملاحة الداخلية المدنية.

6. الأشعة تحت الحمراء

بواسطة أجهزة إرسال الأشعة تحت الحمراء, يمكن لتحديد موضع الأشعة تحت الحمراء تحديد موقع العنصر بعد أن تستقبل المستشعرات الضوئية الأشعة المنبعثة في الغرفة. تحديد المواقع في الأماكن المغلقة بالأشعة تحت الحمراء لديه دقة عالية, لكنها لا تستطيع اختراق العوائق وتنتشر فقط في خط مستقيم. المسافة الفعالة قصيرة وسوف تتأثر بالتخطيط الداخلي والإضاءة. التكلفة العالية هي أيضا العائق الرئيسي لتطبيقه.

7. نظام تحديد المواقع العالمي (A-GPS).

نظام تحديد المواقع العالمي (A-GPS). (مساعد-GPS) مقترح من شركة كوالكوم. باستخدام إشارة المحطة الأساسية للهاتف المحمول وتكملها الخوادم البعيدة, يمكن لـ A-GPS تحديد الموقع مع جهاز الاستقبال. ويستخدم على نطاق واسع في الهواتف المحمولة مع وظائف GPS. A-GPS سريع ودقيق, ولكنه يحتاج إلى التواصل مع الخادم عدة مرات, الذي يستهلك الكثير من موارد الاتصال.

8. الموجات فوق الصوتية

تنبعث الموجات فوق الصوتية ويتم استقبال الصدى الناتج عن الجسم المقاس. ويتم حساب المسافة على أساس الفارق الزمني بين الصدى والموجة المنبعثة. دقة تحديد المواقع بالموجات فوق الصوتية عالية والهيكل بسيط, لكن الموجات فوق الصوتية سوف تتأثر بشكل كبير بتأثير المسارات المتعددة والانتشار خارج خط البصر. تتطلب تقنية الملاحة الداخلية هذه الكثير من الاستثمار في مرافق الأجهزة. التكلفة مرتفعة للغاية.

تختلف كل تقنية ملاحة داخلية, كما أن المجالات والأسواق المعنية مختلفة أيضًا. في السيناريو المحدد, فمن الضروري النظر في العديد من الجوانب لتحديد المخطط الذي سيتم استخدامه.

نقاط الاعتبار العملية العامة هي في هذه الجوانب التالية:

دقة تحديد المواقع والمدى, عدد المستخدمين, تركيب المعدات, استهلاك الطاقة, قابلية التوسع, توافق الأنظمة, تنسيق بيانات الإخراج, والتكلفة. لذلك يمكن القول أنه لا توجد تقنية واحدة في هذا المجال يمكنها أن تناسب جميع السيناريوهات والمجالات. فقط وفقا لسيناريو محدد ويحتاج إلى إجراء بعض المقايضات والأحكام.

لماذا الملاحة الداخلية مهمة جدًا؟?

لقد تم تطوير نظام الملاحة الداخلي بسرعة كبيرة لدرجة أن العديد من الشركات تستثمر الآن في هذه التقنية لوظائفها القوية. وهي تتمحور بشكل أساسي حول جزأين:

تجربة مستخدم محسنة

فهو يساعد المستخدمين على إيجاد طريقهم في البيئات الداخلية المعقدة مثل مراكز التسوق, المطارات, المستشفيات, ومباني المكاتب الكبيرة, تحسين تجربتهم الشاملة ورضاهم. إنه يوفر الوقت من خلال توفير الطرق الأكثر كفاءة للوصول إلى الوجهة. مثل المستشفيات, يمكن أن يساعد التنقل الداخلي المرضى على معرفة الأقسام المختلفة وتقليل المواعيد الغائبة.

جيد لفوائد الأعمال

على عكس الملاحة الخارجية, الملاحة الداخلية غير مجهزة على نطاق واسع. هناك أكثر من عشرة ملايين مستخدم يستخدمون وظيفة التنقل. إذا كانت الشركات تقدم نفس الخدمة في المناطق الداخلية, ستكون هناك نقطة بيع كبيرة وفرصة محتملة هائلة لهذه الشركات. الشركات قادرة على جمع البيانات حول أنماط حركة السير على الأقدام, والتي يمكن استخدامها لتحسين التخطيطات, تحسين الخدمات, واستهداف جهود التسويق بشكل أكثر فعالية. مثل المتاجر ومراكز التسوق, يمكن تقديم العروض الترويجية والإعلانات المستندة إلى الموقع للمستخدمين لتعزيز مشاركة العملاء وزيادة المبيعات المحتملة.

تطبيق الملاحة الداخلية

في الوقت الحاضر, تم وضع الملاحة الداخلية موضع التطبيق العملي في صناعات محددة. وقد حقق نتائج تطبيق معينة ولديه احتمالية تطبيق جيدة. مع تحسين أدائها, سيكون لهذه التكنولوجيا المزيد من التطبيقات وستصبح جزءًا لا غنى عنه في حياتنا.

خدمة الموقع الداخلي الأساسية

تم تطبيق خدمة الموقع الداخلي في مراكز التسوق الكبيرة, دور السينما, قاعات المعرض, المطارات والبيئات الداخلية الأخرى. مع تطور تكنولوجيا الملاحة الداخلية, هناك العديد من تطبيقات الموقع الداخلي التي تأتي لتقديم خدمات مثل الملاحة الداخلية, البحث, العثور على السيارة والموقع الاجتماعي.

على سبيل المثال, في محلات السوبر ماركت الكبيرة ذات التخطيطات المعقدة, يمكن للمستخدمين العثور على الموقع والمناطق المحيطة التي يمكن أن تساعدهم في تحديد طريق التسوق بشكل أفضل. يمكن لمحلات السوبر ماركت أيضًا تقديم خدمات توصية المنتجات المقابلة وفقًا لموقع المستخدم, وخدمات الإعلان والبحث عن المواقع لها قيمة تجارية عالية.

الأمن العام

يلعب تحديد المواقع الداخلية دورًا مهمًا في تطبيق القانون الإداري, الإنقاذ في حالات الطوارئ ومكافحة الحرائق. في بيئة الإنقاذ الطارئة مثل الحريق الداخلي, تحديد المواقع في الأماكن المغلقة يمكن الحصول على موقع رجال الاطفاء, عمال الإنقاذ وغيرهم من الموظفين, والتي يمكن أن تحمي بشكل أفضل سلامة رجال الإطفاء والأشخاص المحاصرين, وتساعد على التطور السريع.

خدمات الشبكات الاجتماعية

أصبحت الشبكة الاجتماعية جزءًا من حياة الناس ولها تأثير على حصول الأشخاص على المعلومات, التفكير والحياة. الموقع في كل مكان هو في قلب الشبكات الاجتماعية, وفي البيئات الداخلية, حيث حول 80% من حياة الناس تنفق, يمكن للموقع الحقيقي والدقيق ربط الأصدقاء بالأنشطة.

نظام النقل الذكي

الاتصال مع الملاحة في الهواء الطلق, يمكن للسيارات الحصول على الملاحة من الطريق إلى موقف السيارات. تعد خدمة العثور على السيارة في ساحة انتظار السيارات الداخلية تطبيقًا مهمًا لتقنية تحديد المواقع الداخلية, مما يحل مشكلة العثور على السيارات في مواقف السيارات الكبيرة والمعقدة تحت الأرض.

الطبية الآمنة

وليس مجرد معرفة موقع القسم, كما أصبح تتبع موقع الطاقم الطبي والمرضى ذا أهمية متزايدة في المستشفيات. التطبيق المحدد على الأطفال حديثي الولادة يمكن أن يحميهم من السرقة. للمرضى النفسيين, ستعرف الممرضات مواقعهن بوضوح بفضل الملاحة الداخلية. إنه يعزز الراحة في حلول المستشفيات والرعاية الصحية.

تتبع الموقع وتحليله

تعد الملاحة الداخلية أيضًا أمرًا بالغ الأهمية لضمان سلامة الأشخاص والأشياء في بعض الصناعات. في المناجم تحت الأرض, يمكنه مراقبة مواقع العمال في الوقت الفعلي وتحديد موقع الأشخاص المحاصرين بسرعة لإنقاذهم في الوقت المناسب عند وقوع حادث. من ناحية مستودع ومصنع, يمكن لتكنولوجيا الملاحة الداخلية أن تساعد المؤسسات على إدارة المواد بشكل فعال ومراقبة موقع البضائع واتجاهها.

تحدي الملاحة الداخلية

مقارنة مع تحديد المواقع في الهواء الطلق, تواجه الملاحة الداخلية تحديات مختلفة بسبب تعقيد المساحة الداخلية وتوقعات وظيفة الملاحة:

1. دقة

الصناعات المختلفة لها متطلبات مختلفة للدقة. على سبيل المثال, قد يتطلب العثور على عنصر معين في سوبر ماركت أو مستودع دقة 1 متر أو أقل. ولكن في مراكز التسوق, هناك فقط 5-10 العداد اللازم للعثور على متجر أو مطعم. في المواقف الداخلية المختلفة, كلما كانت المساحة الداخلية أكثر تعقيدًا, وأكثر صعوبة للحفاظ على الدقة. يعد هذا أحد التحديات الرئيسية التي تواجه الملاحة الداخلية الآن.

2. التغطية

وتشير التغطية إلى مدى إمكانية توفير التغطية بدقة كافية. كيفية ضمان دقة محددة مع تغطية واسعة? وهذا لا يحتاج فقط إلى المرافق المحددة ولكن أيضًا إلى تقنيات الملاحة الداخلية.

3. مصداقية

ونذكر أن البيئة الداخلية تتغير دائمًا. الشيء الوحيد الذي يتغير أيضًا هو المرافق مثل WiFi والإعدادات الأساسية الأخرى. وبالتالي فإن موثوقية الملاحة الداخلية تصبح صعوبة يجب التعامل معها.

4. يكلف & تعقيد

التكلفة هي دائمًا النقطة التي سيتم أخذها بعين الاعتبار. مثل تقنية الملاحة بلوتوث, منارات بلوتوث هناك حاجة لتحقيق وظائف تحديد المواقع. لذلك هناك دائمًا تكلفة باهظة لنشر الأجهزة. التعقيد يعني النشر والصيانة. وترتبط هذه أيضا بالتكلفة.

5. استهلاك

استهلاك الطاقة هو مؤشر مهم جدا. الآن, تُستخدم إشارات البلوتوث منخفضة الطاقة على نطاق واسع, مما يقلل بشكل كبير من استهلاك البطارية. لكنها لا تزال تستهلك الكثير من الطاقة, خاصة في الفضاء باستخدام العديد من المنارات. لذلك يكتشف الباحثون كيفية تقليل الاستهلاك الآن.

6. وقت الاستجابة

هناك وقت يقوم فيه النظام بتحديث الموقع للمستخدمين. التطبيقات المختلفة لها أوقات استجابة مختلفة, مثل مستخدمي الهواتف المحمولة وتطبيقات الملاحة التي تحتاج إلى تحديثات سريعة للموقع. للحفاظ على نفس وقت الاستجابة في المساحات والسحابات الأكثر تعقيدًا للمستخدمين, سيكون تحديا كبيرا للفنيين.

مستقبل الملاحة الداخلية: اتجاهات التنمية

مع استمرار الطلب على تحديد المواقع في الأماكن المغلقة في الزيادة, جنبا إلى جنب مع الغرض من خدمات حياة الناس, تطوير البحوث والتكنولوجيا المتعلقة بتحديد المواقع في الأماكن المغلقة سوف تظهر الاتجاهات التالية:

1. نظرًا لمزايا ودقة جوانب الملاحة الداخلية المختلفة, ستصبح التكنولوجيا المعتمدة على تقنية Bluetooth Low Energy سائدة تدريجيًا.

2. سيتم دمج تقنيات الملاحة الداخلية المتعددة معًا للتكيف مع التغيير في البيئة الداخلية وتلبية احتياجات سيناريوهات التطبيق المختلفة. في الوقت الراهن, الباحثون يجدون الحل. يجمع هذا الحل بين WiFi, بلوتوث ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) معًا للتبديل بسلاسة بين التنقل الداخلي والخارجي.

3. يعد الفصل بين الكشف الظرفي والتوطين الداخلي أيضًا اتجاهًا في التطوير. ستعمل هذه الوظيفة على تقليل استخدام المعالج, والتي يمكن أن تقلل من الاستهلاك.

4. سيؤدي تكامل سيناريوهات تطبيق تحديد المواقع إلى تحسين جودة الخدمة في المستقبل. حاول أن تتخيل أن حل الملاحة الداخلي الكامل سيربط جميع السيناريوهات الداخلية معًا. ستوفر هذه الحلول خرائط داخلية مجانية, تحديد المواقع والملاحة, الإعلانات التجارية, خدمات دفع الرسائل, و اكثر.

خاتمة

ختاماً, لا يمكن المبالغة في أهمية الملاحة الداخلية. مع استمرار التكنولوجيا في التقدم, ستصبح أنظمة الملاحة الداخلية أكثر دقة وتكاملاً في حياتنا اليومية. يمكننا أن نعرف أنه يتم استخدام المزيد والمزيد من التقنيات وأن مستقبل التطوير قادم في الطريق.