Visible Light Positioning

Heel wat toepassingen zoals AGV’s en asset management hebben nood aan een indoor lokalisatie. Voor deze technische uitdaging bestaan al heel wat oplossingen, maar die zijn vaak behoorlijk omslachtig. Visible Light Positioning biedt een alternatief waarbij de vele lichtarmaturen in een ruimte een analoge rol krijgen aan de satellieten in een GPS systeem.

In AGV-technologie bestaan er heel wat methodes om de machines de weg te wijzen. In het verleden moest die weg altijd op voorhand aangeduid worden, bijvoorbeeld via kabels of transponders in de vloer.

Moderne systemen maken gebruik van positiebepaling maar die systemen zijn meestal nog redelijk omslachtig. Punt is dat zo een systeem altijd een referentiekader nodig heeft om zich te oriënteren. Bij lasersystemen zijn dat reflectoren die op strategische posities aangebracht worden. Bij geomapping vergelijkt een laser of visiesysteem wat hij ziet met een gedetailleerde kaart om te herkennen waar hij zich bevindt. Beide methodes vergen heel wat voorbereidingswerk.

En dan zijn er nog de stationaire objecten waarvan men in het kader van asset management hun positie wil bepalen. Voor hen is geomapping nog moeilijker omdat ze hun omgeving slechts vanuit één punt kunnen bekijken, wat maar één kans geeft om de vergelijking met een kaart te doen lukken.

Indoor GPS

De oplossing hiervoor is indoor GPS – een systeem analoog aan GPS, maar dan bedoeld voor gebruik in een beperkte ruimte. Waarom dan niet het GPS systeem zelf? Dat kan, maar is in principe niet nauwkeurig genoeg voor de meeste lokaliseringstoepassingen. Er bestaan wel oplossingen om de nauwkeurigheid te verhogen door gebruik te maken van een referentiesignaal van een GPS-ontvanger op een vaste positie. Maar een bijkomend probleem voor indoor toepassingen is al snel de slechte ontvangst.

Dat probleem doet zich ook voor bij zogenaamde indoor GPS systemen. Daarbij worden radiozendertjes op vaste posities opgehangen die de rol overnemen van satellieten in het globale GPS netwerk. Maar de ontvangst van deze signalen blijft in heel wat omgevingen, zeker wanneer er machines en veel metalen constructies zijn, problematisch.

En zo komen we bij Visible Light Positioning – een systeem dat gebruikmaakt van “zenders” die overal in overvloed aanwezig zijn: lichtarmaturen.

Angle of Arrival

Visible Light Positioning (VLP) bouwt verder op een technologie die Optical Wireless Communications (OWC) genoemd wordt. Daarbij wordt een communicatie tot stand gebracht door het licht van LED’s te moduleren.

Bij VLP wordt aan elk verlichtingspunt in een ruimte een ander signaal gegeven. Voor mensen is die modulering niet zichtbaar, maar met een sensor (camera) kan op die manier wel elk verlichtingspunt van elkaar onderscheiden en herkend worden. Een camera die op een bepaald ogenblik drie verschillende lichtbronnen ziet kan bijgevolg aan de hand van de modulering en de relatieve posities van die bronnen exact bepalen waar hij zich bevindt.

Het algoritme dat hierbij gebruikt wordt, heet Angle of Arrival (AoA). Aan de hand van de relatieve posities van de lichtbronnen in het beeld kan immers bepaald worden onder welke hoek de camera zich bevindt ten opzichte van elk van die lichtbronnen, wat voldoende is om zijn positie te achterhalen. AoA wordt overigens ook gebruikt door mobiele telefoons om aan de hand van de faseverschillen tussen de signalen te bepalen waar het toestel zich bevindt tussen de GSM-masten.

Smart phone app

Een mooi voorbeeld van Visible Light Positioning is de Indoor positioning oplossing die ontwikkeld werd door Philips. In dit systeem krijgen gebruikers een app die gebruikmaakt van de camera van een smart phone om de signalen afkomstig van LED’s te detecteren en zo zijn positie te bepalen. Sommige winkels maken al gebruik van het systeem. Door de app aan te bieden aan hun klanten, kunnen deze in de winkel bepalen waar ze zijn en precieze aanwijzingen krijgen om de producten die ze zoeken, te vinden.

Verschillende onderzoeksinstellingen hebben projecten lopen om deze technologie verder te ontwikkelen en performanter te maken.

© Productivity.be