Indoor Positionsbestimmung, Tracking und Indoor Navigation mit Beacons

Die Indoor Navigation mit Beacons (am weitesten verbreitet sind die Typen iBeacon und Eddystone) bietet entscheidende Vorteile in Projekten, die auf hohe Genauigkeit angewiesen sind und Apple-Geräte berücksichtigen möchten. Beacons sind typischerweise Sender im clientseitigen Verfahren. Sie ermöglichen zum Beispiel Indoor Navigation für Fluggäste, die eine App benutzen - plattformübergreifend und mit einer Genauigkeit von bis zu 1 Meter. Serverseitiges Tracking von Personen oder Waren (Beacon Tracking) ist nur mit gesonderter Hardware möglich (z.B. infsoft Locator Node, Cisco, Aruba).

Setzt man Beacons zur Indoor Navigation ein, sind auch temporäre Installationen, beispielsweise zu Ausstellungen und in außergewöhnlichen Locations möglich. Die Montage ist sehr flexibel und einfach. Das Gehäuse ist in verschiedenen Farben erhältlich, sodass die Geräte unauffällig montiert werden können. Die Bluetooth Low Energy (BLE) -Technologie ermöglicht Batteriebetrieb über zwei bis acht Jahre hinweg, ohne dabei auf externe Stromversorgung zurückgreifen zu müssen. Die Beacons können aber auch an das Stromnetz angeschlossen werden oder die Stromversorgung von Lampen nutzen. Für sehr unauffällige und platzsparende Installationen zum Beispiel auf ISO-Cards oder auf Werbemitteln eignen sich papierdünne Beacons mit gedruckter Batterie. Sie haben eine Batterielaufzeit von drei bis vier Tagen. Die in die Systeme von infsoft integrierte Beacon Managementplattform „Beacon Alive“ erleichtert das Verwalten und Überwachen der Beacons.

Funktionsweise von Indoor Navigation mit Beacons

Positionsbestimmung mit Beacons

Bluetooth Beacons sind kleine Funksender, die im Umkreis von 10-30 Metern (Innenräume) Signale aussenden. Die Vorteile von Beacons liegen auf der Hand: Sie sind günstig (drei bis dreißig Euro), lassen sich mit minimalem Aufwand installieren, ermitteln eine Position bis zu 1 Meter genau und werden von vielen Betriebssystemen und Geräten unterstützt. Der neue Standard BLE (Bluetooth Low Energy) ist zudem sehr stromsparend. Mit Beacons können sowohl serverbasierte (Beacon Tracking) als auch clientbasierte Anwendungen realisiert werden. Bei der Positionsbestimmung mit Beacons kann auch das aktuelle Stockwerk erkannt werden.

infsoft stellt selbst keine Beacons her, vermittelt jedoch gern den Kontakt zu entsprechenden Anbietern. Unsere Lösungen sind mit Beacons aller Hersteller kompatibel.





Parametrierung und Interferenzen

Infografik: Kennzahlen von Beacons (UUID, Major, Minor)
Beacons tragen bestimmte Kennzahlen, mithilfe derer sie sich zuordnen, unterscheiden und parametrieren lassen. Bei iBeacons sind das UUID (Zugehörigkeit zu einer Obergruppe, z.B. "Frankfurt Airport"), Major (Zuordnung zu einer bestimmten Gruppe, z.B. "Terminal 1"), Minor (Identifikation einzelner Beacons, z.B. "Beacon #10"), TX Power (Signalstärke) und Sendeintervall. 

Eddystone Beacons
 tragen mehrere „frame types“, die sich von iBeacon unterscheiden: Eddystone-UUID: (16-stellige ID, die Gruppenzugehörigkeit und Identität eines einzelnen Beacons angibt), Eddystone-URL (frei wählbare URL) und Eddystone-TLM (aktueller Status des Beacons).





Frequency Hopping - Interferenzen WLAN Bluetooth

Bluetooth Beacons beeinflussen andere Funknetze normalerweise nicht (Interferenzen) und auch medizinische Geräte bleiben ungestört. Installiert man jedoch Beacons in einem Raum mit sehr vielen WiFi-Signalen (zum Beispiel auf einer Messe), können Interferenzen auftreten, da sich BLE und WiFi den gleichen Frequenzbereich (2,4 GHz) teilen. Das Problem lässt sich allerdings leicht umgehen, indem man bei der Konfiguration des WiFi die Kanäle 2,3,4,13 und 14 vermeidet und stattdessen 1,6,7,8,9,10,11 und 12 nutzt. Bluetooth lastet die zur Verfügung stehenden restlichen Kanäle gleichmäßig aus (Frequency Hopping). In der Grafik gelb markiert sind die Advertising Channels, die zur Positionsbestimmung genutzt werden. Die blau eingefärbten Kanäle sind für Zusatzfunktionen wie z.B. einen Temperatursensor reserviert.


Innerhalb von Gebäuden ergeben sich bei BLE Beacons Dämpfungen in der Signalausbreitung. Entsprechende Charakteristiken werden bei der Anbringung und Parametrierung berücksichtigt.

Geringe Dämpfungseigenschaften:
Holz, synthetische Materialien, Glas
Mittlere Dämpfungseigenschaften: Ziegel, Marmor
Hohe Dämpfungseigenschaften: Gips, Beton, beschichtete Glasoberflächen (schussfeste Ausführungen etc.)
Sehr hohe Dämpfungseigenschaften: Metall, Wasser (hierzu zählen auch Personen/-gruppen)

Use Cases

Clientbasierte Lösungen, die mit Beacons arbeiten, erfordern eine App auf dem Gerät des Benutzers. Diese ermöglicht einen Rückkanal, über den Push-Nachrichten gesendet und Indoor-Navigation realisiert werden kann. Eine typische clientbasierte Installation hat infsoft am Zürich Hauptbahnhof umgesetzt. Hier befinden sich auf einer Fläche von ca. 370.000 Quadratmetern etwa 1.200 Beacons, mit denen eine Genauigkeit von 2-3 Metern erreicht wird. Reisende profitieren von besserer Navigation und vielen nützlichen Angeboten und Informationen via App. Lesen Sie mehr über die Indoor Navigation am Zürich Hauptbahnhof. 

Weitere Anwendungsszenarien finden sich in Flughäfen, auf Messen, in Krankenhäusern, im Retailbereich und bei Mitarbeiterapps.

Serverbasierte Lösungen, die mit Beacons arbeiten, ermöglichen beispielsweise das Auffinden von Personen und Objekten in großen Industriearealen (Beacon Tracking, Personentracking/Evakuierungsfall), die Analyse von Laufwegen, diverse Anwendungen im Sicherheitsbereich (Zugangskontrolle, Totmannschaltung, Diebstahlschutz) und Workplacemanagement. Für diese serverbasierten Lösungen ist eine zusätzliche Hardwarekomponente erforderlich: die infsoft Locator Nodes. Ein Rückkanal erfordert eine App. Ein möglicher konkreter Anwendungsfall ist ein Service für Eltern, der sie ihre im Getümmel eines Einkaufszentrums aus den Augen verlorenen Kinder wiederfinden lässt.

Lesen Sie hier mehr zu Grundlagen der Indoor Positionsbestimmung und zum Unterschied zwischen clientbasierter und serverbasierter Ortung.

  • Beacon-Rechner

    Mit dem Beacon-Rechner von infsoft finden Sie heraus, wie viele Beacons Sie für Ihr clientseitiges Indoor-Positionsbestimmungs-Projekt ungefähr brauchen. Bitte beachten Sie, dass die genaue Anzahl von verschiedenen Faktoren wie zum Beispiel Branche, gewünschter Genauigkeit, Parameterisierung und den baulichen Gegebenheiten vor Ort abhängig ist. Wir beraten Sie gern hierzu!

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