একটি ভবনের মধ্যে কোনো ব্যক্তি, সম্পদ বা যন্ত্রের সঠিক অবস্থান নির্ণয় করতে হাসপাতাল, কারখানা, শপিং সেন্টার, অফিস এবং গুদামঘরের জন্য এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠেছে। সমস্যা হলো, ঘরের ভেতরে জিপিএস নির্ভরযোগ্য নয়: দেয়াল, ছাদ, কাঁচ এবং ধাতব কাঠামো সংকেতকে এতটাই দুর্বল করে দেয় যে রিসিভারটি তা প্রায় ব্যবহারই করতে পারে না। একারণেই, ১৫ বছরেরও বেশি সময় ধরে ওয়াই-ফাই আরটিটি, ব্লুটুথ লো এনার্জি (বিএলই) বিকন, ইউডব্লিউবি, ইনার্শিয়াল সেন্সর, এমনকি ক্যামেরা বা আলোর মতো প্রযুক্তিগুলোকে একত্রিত করে কীভাবে ঘরের ভেতরে নির্ভুল অবস্থান নির্ণয় করা যায়, তা নিয়ে নিবিড় গবেষণা চলছে।
বর্তমানে UWB সহ সেন্টিমিটার-স্তরের সিস্টেম থেকে শুরু করে বিভিন্ন ধরনের হাইব্রিড পদ্ধতি পর্যন্ত নানা সমাধান রয়েছে, যা মিশ্রণ ঘটায় ওয়াই-ফাই আরটিটি, বিএলই, মোবাইল সেন্সর এবং উন্নত অ্যালগরিদম (ট্রাইলেটরেশন, ফিঙ্গারপ্রিন্টিং, কালম্যান ফিল্টার, স্ল্যাম…)। একই সময়ে, ইন্ডাস্ট্রি নতুন স্ট্যান্ডার্ড নিয়ে জোরেশোরে কাজ করছে: RTT-এর জন্য Wi-Fi 802.11mc, দিক নির্ণয় এবং চ্যানেল সাউন্ডিং-এর জন্য ব্লুটুথ 5.1 এবং 5.3/6.0, টাইম অফ ফ্লাইট (ToF) দূরত্ব পরিমাপসহ BLE চিপ, অথবা এমন সম্পূর্ণ প্ল্যাটফর্ম যা খুব কম বিদ্যুৎ খরচে ক্লাউডে অবস্থান পাঠানোর জন্য BLE এবং LoRaWAN-কে একত্রিত করে।
ইনডোর পজিশনিং কী এবং কেন জিপিএস যথেষ্ট নয়?
যখন আমরা সম্পর্কে কথা বলুন ইনডোর পজিশনিং সিস্টেম (IPS) আমরা এমন যেকোনো সিস্টেমের কথা বলছি যা আমাদের ভবন, শিল্প কারখানা, হাসপাতাল, বিমানবন্দর, পার্কিং লট ইত্যাদির মধ্যে মানুষ বা বস্তুর অবস্থান নির্ণয় করতে সাহায্য করে। জিপিএস-এর মতো নয়, এখানে আমরা কোন রাস্তায় আছি তা জানা যথেষ্ট নয়: প্রায়শই আমাদের জানতে হয় রোগী সঠিক ঘরে আছে কিনা, মালবাহী লিফটটি সঠিক ডকে আছে কিনা, বা কোনো কর্মী নিষিদ্ধ এলাকায় প্রবেশ করেছে কিনা।
একটি সাধারণ আইপিএস গঠিত হয় অ্যাঙ্কর এবং ট্যাগঅ্যাঙ্কর হলো নির্দিষ্ট স্থানে স্থাপিত স্থির ডিভাইস (যেমন BLE বীকন, Wi-Fi অ্যাক্সেস পয়েন্ট, UWB নোড, ব্লুটুথ গেটওয়ে ইত্যাদি)। ট্যাগ হলো চলমান উপাদান: এগুলো হতে পারে স্মার্টফোন, আইডি কার্ড, রিস্টব্যান্ড, অ্যাসেট ট্যাগ বা ছোট ট্র্যাকার। অ্যাঙ্করগুলোর সাথে আদান-প্রদান করা সংকেত এবং ডিভাইসটির নিজস্ব সেন্সর থেকে প্রাপ্ত তথ্যের উপর ভিত্তি করে সিস্টেমটি ট্যাগের অবস্থান নির্ণয় করে।
যে নির্ভুলতা অর্জন করা সম্ভব, তা মূলত প্রযুক্তির উপর নির্ভর করে: UWB-এর ক্ষেত্রে ৩০-৫০ সেমি ত্রুটি থেকে শুরু করে Wi-Fi বা BLE-এর ক্ষেত্রে কয়েক মিটার পর্যন্ত।অন্যান্য কারণগুলোর মধ্যে রয়েছে অ্যাঙ্করের ঘনত্ব, পারিপার্শ্বিক কোলাহল (প্রতিফলন, মানুষের চলাচল, যন্ত্রপাতি), আপডেটের হার, অবকাঠামোগত খরচ এবং শক্তি খরচ।
প্রধান অভ্যন্তরীণ অবস্থান প্রযুক্তি
বর্তমানে, বিভিন্ন ধরণের আইপিএস সহাবস্থান করে, যার প্রত্যেকটির নিজস্ব সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে। সবচেয়ে প্রচলিত প্রযুক্তিগুলোকে নিম্নলিখিতভাবে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে: রেডিওফ্রিকোয়েন্সি, আল্ট্রাসাউন্ড, আলো এবং জড়তা সেন্সরপাশাপাশি হাইব্রিড পদ্ধতিও রয়েছে, যা প্রতিটি থেকে সেরাটা পাওয়ার জন্য সবকিছুকে মিশ্রিত করে।
আরএফ প্রযুক্তি: ওয়াই-ফাই, ব্লুটুথ, আরএফআইডি, জিগবি এবং ইউডব্লিউবি
ইনডোর পজিশনিং-এর ক্ষেত্রে রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি (RF) প্রযুক্তি সবচেয়ে বেশি প্রচলিত, কারণ এগুলো সুবিধা গ্রহণ করে... বিদ্যমান পরিকাঠামো বা সস্তা হার্ডওয়্যারসবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণগুলোর মধ্যে রয়েছে ওয়াই-ফাই, ব্লুটুথ, আরএফআইডি, জিগবি এবং ইউডব্লিউবি, যেগুলোর প্রত্যেকটির পরিসর, নির্ভুলতা এবং খরচ ভিন্ন।
অভ্যন্তরীণ অবস্থান নির্ণয়ের জন্য ওয়াই-ফাই: আরএসএসআই, ফিঙ্গারপ্রিন্টিং এবং আরটিটি
El ওয়াই-ফাই পজিশনিং এটি অ্যাক্সেস পয়েন্ট (AP)-কে অ্যাঙ্কর হিসেবে ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে তৈরি। এর দুটি প্রধান প্রচলিত পদ্ধতি রয়েছে: ট্রাইলেটরেশন সহ প্রাপ্ত সংকেত শক্তি (RSSI) ব্যবহার করা, অথবা ফিঙ্গারপ্রিন্ট ম্যাপ তৈরি করা যা ভবনের প্রতিটি বিন্দুতে প্রাপ্ত RSSI সংগ্রহ করে।
Wi-Fi ট্রাইলেটরেশন প্রতিটি AP থেকে দূরত্ব অনুমান করে ক্ষমতা পেয়েছে এবং, কমপক্ষে তিনটি অ্যাক্সেস পয়েন্টের সাহায্যে এটি অবস্থান নির্ণয় করে। এটি সহজ, কিন্তু পরিবেশের প্রতি খুব সংবেদনশীল: দেয়াল, মানুষ, আসবাবপত্র এবং মাল্টিপাথ খুব বড় ত্রুটি তৈরি করতে পারে, বিশেষ করে যদি প্রোপাগেশন লস মডেলটি সঠিকভাবে ক্যালিব্রেট করা না থাকে।
অন্যদিকে, ওয়াই-ফাই ফিঙ্গারপ্রিন্টিং-এ একটি প্রাথমিক ক্যালিব্রেশন পর্যায় থাকে, যেখানে ভবনটি অতিক্রম করে পরিমাপ করা হয়। বিন্দুর একটি গ্রিডে অবস্থিত সমস্ত AP-এর RSSIতারপর, ডিভাইসটি যখন কোনো অজানা অবস্থানে থাকে, তখন এটি সেরা মিলটি খুঁজে বের করার জন্য বর্তমান RSSI ভেক্টরকে ডাটাবেসে সংরক্ষিত ভেক্টরগুলোর সাথে তুলনা করে। এই পদ্ধতিটি সাধারণত বিশুদ্ধ ট্রাইলেটরেশনের চেয়ে বেশি নির্ভুল, কিন্তু এর জন্য প্রয়োজন হয়... রক্ষণাবেক্ষণ এবং পুনঃক্রমাঙ্কন যখন AP-গুলো বা পরিবেশ পরিবর্তিত হয়।
সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, Wi-Fi RTT (রাউন্ড ট্রিপ টাইম, IEEE 802.11mc স্ট্যান্ডার্ড) এর আবির্ভাব ঘটেছে, যা পরিমাপ করে ডিভাইস এবং AP-এর মধ্যে প্যাকেটের রাউন্ড ট্রিপ টাইমযেহেতু এর প্রসারণ গতি আলোর গতির সমান, তাই এই সময় পরিমাপ করলে RSSI-এর তুলনায় অনেক বেশি নির্ভরযোগ্যভাবে দূরত্বের অনুমান করা যায়। অনুকূল পরিস্থিতিতে, ১-২ মিটারের মতো নির্ভুলতা অর্জন করা সম্ভব। অ্যান্ড্রয়েড ৯ এবং এর পরবর্তী সংস্করণগুলো Wi-Fi RTT সমর্থন করে, ফলে সামঞ্জস্যপূর্ণ অ্যাক্সেস পয়েন্ট ছাড়া অন্য কোনো অতিরিক্ত হার্ডওয়্যার ছাড়াই এই কৌশলটি ব্যবহার করা যায়।
বীকন, AoA/AoD, ToF এবং চ্যানেল সাউন্ডিং সহ ব্লুটুথ লো এনার্জি (BLE)
ব্লুটুথ, এবং বিশেষ করে ব্লুটুথ লো এনার্জি (বিএলই)বর্তমানে, এর কম বিদ্যুৎ খরচ, হ্রাসকৃত ব্যয় এবং স্মার্টফোন, ট্যাবলেট, পরিধানযোগ্য ডিভাইস ও সব ধরনের IoT ডিভাইসে ব্যাপক সমর্থনের কারণে এটি অন্যতম প্রধান IPS সিস্টেম। BLE পজিশনিং বিকন বা গেটওয়ে ব্যবহার করে প্যাসিভ বা অ্যাক্টিভভাবে বাস্তবায়ন করা যেতে পারে।
ক্লাসিক বীকন মোডে, ছোট BLE ডিভাইসগুলি স্থাপন করা হয় যেগুলি তারা পর্যায়ক্রমে বিজ্ঞাপনী প্যাকেজ প্রকাশ করে। এর শনাক্তকারী (যেমন, iBeacon, AltBeacon, বা Eddystone প্রোটোকল) ব্যবহার করে। সীমার মধ্যে থাকা যেকোনো স্মার্টফোন বা BLE গেটওয়ে এই প্যাকেটগুলো পড়তে পারে, RSSI পরিমাপ করতে পারে এবং একটি রেফারেন্স মান (১ মিটারে TX পাওয়ার) ও একটি প্রোপাগেশন লস মডেলের উপর ভিত্তি করে দূরত্ব অনুমান করতে পারে। একাধিক বীকন দৃশ্যমান থাকলে, ট্রাইলেটরেশন বা প্রক্সিমিটি এবং জোন পজিশনিং কৌশল প্রয়োগ করা যেতে পারে।
BLE বীকনগুলির বেশ কিছু সুবিধা রয়েছে: কম বিদ্যুৎ খরচ (বছরের পর বছর ব্যাটারি লাইফ), ছোট আকার এবং অত্যন্ত কম খরচএগুলোতে কয়েন সেল বা AA লিথিয়াম ব্যাটারি ব্যবহৃত হয় এবং কম ট্রান্সমিশন পাওয়ারে এগুলো ৩ বছর বা তারও বেশি সময় চলতে পারে। তাছাড়া, এগুলোর জন্য ইন্টারনেট সংযোগের প্রয়োজন হয় না: নেভিগেশন পরিষেবা, প্রাসঙ্গিক বিজ্ঞপ্তি, প্রক্সিমিটি মেসেজিং বা অ্যাসেট ট্র্যাকিং চালু করার জন্য শুধু এদের আইডেন্টিফায়ার প্রেরণ করাই যথেষ্ট।
শুধুমাত্র RSSI ব্যবহার করে এর নির্ভুলতা সাধারণত প্রায় সাধারণ পরিস্থিতিতে ৩-৪ মিটারতবে, এটি পরিবেশের উপর ব্যাপকভাবে নির্ভরশীল। সিগন্যালকে স্থিতিশীল করতে, অনেক সিস্টেম ফিল্টারিং (যেমন, কালম্যান ফিল্টার) প্রয়োগ করে যা আরএসএসআই (RSSI) এর ওঠানামাকে মসৃণ করে। তা সত্ত্বেও, র্যান্ডম নয়েজ এবং মাল্টিপাথ এখনও নির্ভুলতাকে সীমিত করে, তাই বিএলই ফিঙ্গারপ্রিন্টিং (BLE fingerprinting)-এর মতো আরও অত্যাধুনিক কৌশল ব্যবহার করা হয়।
এই পরিস্থিতির উন্নতির জন্য ব্লুটুথ বিকশিত হয়েছে: এর ৫.১ এবং পরবর্তী সংস্করণগুলোতে নতুন সংযোজন করা হয়েছে ঠিকানা অনুসন্ধানএর মাধ্যমে অ্যান্টেনা অ্যারে ব্যবহার করে সিগন্যালের আগমন কোণ (AoA) বা প্রস্থান কোণ (AoD) অনুমান করা যায়। এটি কোণ-ভিত্তিক ট্রায়াঙ্গুলেশনের পথ খুলে দেয়, যেখানে নিয়ন্ত্রিত পরিবেশে ত্রুটির পরিমাণ অনেক কম এবং নির্ভুলতা এক মিটার বা এমনকি সাব-মিটারের কাছাকাছি পৌঁছায়।
অতি সম্প্রতি, ব্লুটুথ স্পেসিফিকেশনে কৌশল যোগ করা হয়েছে চ্যানেল সাউন্ডিং এবং টাইম অফ ফ্লাইট (ToF)Wi-Fi RTT-এর মতোই, এই প্রযুক্তিগুলো RSSI-এর তুলনায় অনেক বেশি নির্ভুল দূরত্ব পরিমাপ করতে সক্ষম। টেক্সাস ইন্সট্রুমেন্টস-এর মতো কিছু নির্মাতা প্রতিষ্ঠান ইতিমধ্যেই টাইম-অফ-ফ্লাইট (ToF)-ভিত্তিক দূরত্ব পরিমাপে সক্ষম BLE চিপ বাজারে এনেছে, যা BLE-কে নির্ভুল টাইম-অফ-ফ্লাইট পজিশনিং-এর আরও কাছাকাছি নিয়ে এসেছে।
বীকন পদ্ধতির পাশাপাশি, এর উপর ভিত্তি করে একটি মডেলও রয়েছে। ব্লুটুথ গেটওয়ে মানুষের প্যাসিভ পজিশনিং অথবা BLE রিস্টব্যান্ড বা ট্যাগ ব্যবহার করে অ্যাক্টিভ পজিশনিংয়ের জন্য। এক্ষেত্রে, গেটওয়েগুলো কাছাকাছি থাকা BLE ডিভাইসগুলোর (যেমন, কারাগার বা নার্সিং হোমের রিস্টব্যান্ড) জন্য ক্রমাগত পরিবেশ স্ক্যান করে, শনাক্ত হওয়া প্রতিটি ট্যাগের RSSI সার্ভারে রিপোর্ট করে এবং কেন্দ্রীয় ইঞ্জিন রিয়েল টাইমে অবস্থান গণনা করে। এর সাধারণ নির্ভুলতাও প্রায় ৩-৪ মিটার, যা স্থিতিশীলতা এবং বিদ্যুৎ খরচের দিক থেকে Wi-Fi-এর চেয়ে উন্নত।
UWB: সেন্টিমিটার-ভিত্তিক বিকল্প
UWB সিস্টেম সাধারণত ToF-ভিত্তিক ট্রাইলেটরেশন ব্যবহার করে কাজ করে, যা বিভিন্ন অ্যাঙ্করের মধ্যে সিগন্যালের যাওয়া-আসা বা পৌঁছানোর সময় পরিমাপ করে। বৃহৎ ব্যান্ডউইথ উচ্চ টেম্পোরাল রেজোলিউশন প্রদান করে এবং প্রতিফলিত পথ থেকে সরাসরি পথকে আলাদা করার উন্নত ক্ষমতা, যা প্রতিবন্ধকতা ও নির্মাণ সামগ্রীর বিরুদ্ধে দৃঢ়তা বৃদ্ধি করে।
এর বিনিময়ে, UWB চায় নির্দিষ্ট অবকাঠামো স্থাপনএটি বেশি ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডউইথ ব্যবহার করে এবং নিয়ন্ত্রক বিধিনিষেধের অধীন (সাধারণত ৩.১ থেকে ১০.৬ গিগাহার্টজের মধ্যে সীমিত ক্ষমতাসহ ব্যান্ড)। এর ব্যবহারিক পরিসীমা সাধারণত কয়েক দশ মিটার হয়, এবং প্রতিটি অ্যাঙ্কর ও ট্যাগের খরচ BLE-এর চেয়ে বেশি, তাই এটি এমন সব অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সংরক্ষিত যেখানে সেন্টিমিটার-স্তরের নির্ভুলতা সত্যিই অপরিহার্য (যেমন শিল্প অটোমেশন, রোবোটিক্স, উচ্চ-নিরাপত্তা অ্যাক্সেস কন্ট্রোল, স্বয়ংচালিত যান)।
RFID এবং Zigbee
Wi-Fi, BLE এবং UWB ছাড়াও অন্যান্য প্রযুক্তিও ব্যবহার করা হয়েছে। RFID এবং Zigbee ঘরের ভেতরে কোনো বস্তুর অবস্থান নির্ণয় করতে আরএফআইডি (RFID) ব্যবহার করা হয়। এটি প্যাসিভ, সেমি-প্যাসিভ বা অ্যাক্টিভ ট্যাগ শনাক্ত করতে তড়িৎচুম্বকীয় ক্ষেত্র ব্যবহার করে, যার পরিসীমা কয়েক সেন্টিমিটার থেকে শুরু করে অ্যাক্টিভ ট্যাগের ক্ষেত্রে প্রায় ১০০ মিটার পর্যন্ত হয়ে থাকে। এটি শনাক্তকরণ এবং মজুত নিয়ন্ত্রণের জন্য আদর্শ, কিন্তু অবিচ্ছিন্ন অবস্থান নির্ণয়ের জন্য ততটা উপযোগী নয়, কারণ এটি নিজে থেকে সুনির্দিষ্ট স্থানাঙ্ক বা রিয়েল-টাইম ট্র্যাকিং প্রদান করে না।
অন্যদিকে, জিগবি হলো একটি মানক যা কম খরচের মেশ নেটওয়ার্ক নিয়ন্ত্রণ এবং পর্যবেক্ষণে (হোম অটোমেশন, স্মার্ট মিটারিং, ইত্যাদি) এটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। যদিও আরএসএসআই (RSSI) বা মেশ (mesh) কৌশল ব্যবহার করে পজিশনিংয়ের জন্য এটি কাজে লাগানো যায়, বাস্তবে এর ভূমিকা বিএলই (BLE)-এর কাছে ম্লান হয়ে গেছে, যার ব্যবহার অনেক বেশি এবং মোবাইল ও কনজিউমার ডিভাইসগুলোতে এর সাপোর্টও উন্নততর।
আল্ট্রাসাউন্ড, ইনফ্রারেড এবং আলো
রেডিও ফ্রিকোয়েন্সির বাইরে, আইপিএস সিস্টেম রয়েছে যা নিম্নলিখিতগুলির উপর ভিত্তি করে তৈরি: আল্ট্রাসাউন্ড, ইনফ্রারেড, বা আলোকসজ্জাআল্ট্রাসাউন্ড, সনার-এর মতোই, ট্রান্সমিটার ও রিসিভারের মধ্যে শব্দতরঙ্গের গতিপথ পরিমাপ করে। এটি সাব-মিটার নির্ভুলতা অর্জন করতে পারে, কিন্তু এটি তাপমাত্রা, পারিপার্শ্বিক কোলাহল এবং কঠিন প্রতিবন্ধকতার প্রতি সংবেদনশীল। এছাড়া এর জন্য উল্লেখযোগ্য সংখ্যক নোঙর এবং শব্দগত দৃশ্যমানতা বজায় রাখার প্রয়োজন হয়।
ইনফ্রারেড সিস্টেমের প্রয়োজন সরাসরি দৃষ্টিসীমা লেবেল এবং অ্যাঙ্করের মধ্যে। এগুলো রুম ডিটেক্টর হিসেবে এবং ভার্চুয়াল রিয়েলিটি সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়েছে, যেখানে বিভিন্ন আলোর উৎস এবং প্রতিফলক উপাদান ব্যবহারকারীর অবস্থান অত্যন্ত নির্ভুলভাবে নির্ণয় করতে সাহায্য করে। সমস্যা হলো, রশ্মিপথকে বাধা দেয় এমন যেকোনো প্রতিবন্ধকতা পরিমাপে ব্যাঘাত ঘটায়, ফলে এর আওতা দুর্বল হতে পারে।
অবশেষে কিছু আলো প্রস্তুতকারক এর জন্য সমাধান তৈরি করেছে দৃশ্যমান আলো-ভিত্তিক অবস্থানএই সিস্টেমগুলোতে প্রতিটি আলো একটি স্বতন্ত্র মিটমিট করার ধরণ নির্গত করে, যা মোবাইল ফোনের ক্যামেরা শনাক্ত করতে পারে। এর ফলে ব্যবহারকারীর অবস্থান অত্যন্ত নির্ভুলভাবে নির্ণয় করা যায়, কিন্তু এর জন্য বিদ্যমান আলোর ব্যবস্থা প্রতিস্থাপন করতে হয় এবং একটি নির্দিষ্ট হার্ডওয়্যার ও সফটওয়্যার সরবরাহকারীর পরিষেবা বজায় রাখতে হয়।
আইএমইউ এবং জড় অবস্থান
সকল আধুনিক স্মার্টফোনে একটি সমন্বিত থাকে জড় পরিমাপ ইউনিট (IMU) অ্যাক্সেলেরোমিটার, জাইরোস্কোপ এবং ম্যাগনেটোমিটারের সাহায্যে। এই সংকেতগুলো একত্রিত করে ত্রিমাত্রিক স্থানে ডিভাইসটির আপেক্ষিক গতিবিধি পুনর্গঠন করা যায়: এটি কতদূর সরেছে, কোন দিকে, কতবার ঘুরেছে, তলা পরিবর্তন করেছে কিনা, ইত্যাদি।
এই পদ্ধতি, যা হিসাবে পরিচিত মৃত হিসাব ডেড রেকনিং বা সাঙ্ক নেভিগেশন পদ্ধতিতে নোঙরের প্রয়োজন হয় না, কিন্তু সময়ের সাথে সাথে ত্রুটি জমা হওয়ার কারণে এর নির্ভুলতা হ্রাস পায়। কয়েক সেকেন্ড বা কয়েক মিনিটের মধ্যেই আনুমানিক অবস্থান কয়েক মিটার সরে যেতে পারে। তাই, গতিপথ সংশোধন ও পুনঃসমন্বয় করার জন্য আইএমইউ (IMU) সাধারণত অন্যান্য প্রযুক্তির (ওয়াই-ফাই, বিএলই, ম্যাগনেটোমিটার, ব্যারোমিটার, ডিজিটাল ম্যাপ) সাথে একত্রে ব্যবহার করা হয়।
জড়ত্বীয় সেন্সর-ভিত্তিক কিছু সিস্টেম আরও এক ধাপ এগিয়ে গিয়ে তথাকথিত প্রস্তাব করেছে বীকন বা অ্যাপ ছাড়া ইনডোর জিপিএসউদাহরণস্বরূপ, একটি কিউআর কোড স্ক্যান করার মাধ্যমে প্রাথমিক অবস্থানটি পাওয়া যায়, যা বিল্ডিংটির ফ্লোর প্ল্যানসহ একটি ওয়েব অ্যাপ খুলে দেয়। সেখান থেকে, ব্যবহারকারী নড়াচড়া করার সাথে সাথে মোবাইল ফোনের আইএমইউ (IMU) অবস্থানটি আপডেট করে। এটি একটি খুবই আকর্ষণীয় সমাধান, কারণ এর জন্য কোনো হার্ডওয়্যার ইনস্টল করার বা ব্যবহারকারীকে কোনো নেটিভ অ্যাপ ডাউনলোড করতে বাধ্য করার প্রয়োজন হয় না, যদিও আপাতত এর কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে: বীকন বা ওয়াই-ফাই সাপোর্ট ছাড়া এটি জিওমার্কেটিং, ব্যাকগ্রাউন্ড নোটিফিকেশন, বা স্ক্রিন বন্ধ থাকা অবস্থায় ট্র্যাকিংয়ের সুবিধা দেয় না।
কম্পিউটার ভিশন, আলো এবং স্ল্যাম
La কম্পিউটার ভিশন এটি কিছু উন্নত আইপিএস সিস্টেমের আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। এর মূলনীতিটি সহজ: ব্যবহারকারী তার চারপাশে ক্যামেরাটি ঘোরান, এবং সিস্টেমটি ছবিগুলোকে একটি ডেটাবেস বা ভবনটির একটি থ্রিডি মডেলের সাথে তুলনা করে নির্ধারণ করে যে সেগুলো কোন দৃষ্টিকোণ থেকে তোলা হয়েছে, অথবা অন্য কোনো সম্ভাবনাকেও কাজে লাগায়। লাইভ ভিউ অবস্থান ট্র্যাকিংয়ের পরিপূরক হিসেবে। এটি অবস্থানটি নির্ভুলভাবে চিহ্নিত করার জন্য কিউআর কোড বা অন্যান্য দৃশ্যমান চিহ্নও শনাক্ত করতে পারে।
এছাড়াও, অনেক ইনডোর নেভিগেশন সিস্টেম বিভিন্ন কৌশল ব্যবহার করে থাকে। SLAM (একযোগে স্থানীয়করণ এবং ম্যাপিং)এই সিস্টেমগুলো সেন্সর ডেটা (আইএমইউ, ক্যামেরা, ইত্যাদি) ব্যবহার করে একটি মানচিত্র তৈরি করে এবং একই সাথে তার মধ্যে ব্যবহারকারীর অবস্থান নির্ণয় করে। এই পদ্ধতিগুলো রোবোটিক্স এবং স্বচালিত যানবাহনের ক্ষেত্রে অত্যন্ত শক্তিশালী এবং মোবাইল ডিভাইসের জন্যও এর ব্যবহার শুরু হচ্ছে, কিন্তু এগুলোর জন্য উল্লেখযোগ্য পরিমাণে কম্পিউটিং ক্ষমতার প্রয়োজন হয় এবং বৃহৎ পরিসরে প্রয়োগের জন্য এগুলো সবসময় বাস্তবসম্মত নয়।
অবস্থান নির্ণয়ের পদ্ধতিসমূহ: আরএসএসআই, ট্রাইলেটরেশন, ট্রায়াঙ্গুলেশন এবং ফিঙ্গারপ্রিন্টিং
ভৌত প্রযুক্তির বাইরে, একটি আইপিএস-এর মূল ভিত্তি নিহিত থাকে অবস্থান পদ্ধতি যেগুলো প্রাপ্ত সংকেতগুলোর উপর প্রয়োগ করা হয়। সবচেয়ে সাধারণগুলোর মধ্যে রয়েছে আরএসএসআই (RSSI), ট্রাইলেটরেশন, ট্রায়াঙ্গুলেশন, ফিঙ্গারপ্রিন্টিং, এওএ/এওডি (AoA/AoD), ডেড রেকনিং, এবং এমনকি কালম্যানের মতো ফিল্টারিং অ্যালগরিদম।
ব্যবহারের RSSI এটি সবচেয়ে সহজ এবং বহুল প্রচলিত: একাধিক অ্যাঙ্কর থেকে প্রাপ্ত সংকেতের শক্তি পরিমাপ করা হয় (উদাহরণস্বরূপ, dBm-এ সংকেত শক্তিএবং একটি প্রসারণ মডেল ব্যবহার করে এটিকে একটি আনুমানিক দূরত্বে রূপান্তরিত করা হয়। এই পদ্ধতিটি সাশ্রয়ী এবং প্রয়োগ করা সহজ, কিন্তু এটি প্রতিবন্ধকতা এবং পরিবেশগত পরিবর্তনের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল। এই কারণে, এটিকে সাধারণত ফিল্টারিং, মানচিত্র বা আরও শক্তিশালী কৌশলের সাথে একত্রিত করা হয়।
La ত্রিপক্ষীয়করণ এটি সেই দূরত্বগুলো গ্রহণ করে এবং প্রতিটি অ্যাঙ্করকে কেন্দ্র করে আঁকা বৃত্তগুলো যেখানে ছেদ করে, সেই বিন্দুটি গণনা করে। GPS, Wi-Fi, এবং BLE-তে এটিই সাধারণ পদ্ধতি, যখন ট্রান্সমিটারগুলোর অবস্থান ভালোভাবে জানা থাকে। অন্যদিকে, ট্রায়াঙ্গুলেশন ব্যবহার করে... আগমন কোণ (AoA/AoD) দূরত্বের পরিবর্তে, অ্যান্টেনা অ্যারে এবং উন্নত ইলেকট্রনিক্সের সাহায্যে ডিভাইসটির একটি বেশ নির্ভুল দিক নির্ণয় করা যায় এবং কয়েকটি অ্যাঙ্কর ব্যবহার করে এর অবস্থান সুনির্দিষ্টভাবে চিহ্নিত করা যায়।
El আঙ্গুলের ছাপ এটি বিশেষত BLE এবং Wi-Fi ব্যবহার করে নির্ভুল অবস্থান নির্ণয়ের জন্য আকর্ষণীয়। প্রথম ধাপে, একটি গ্রিড পয়েন্ট থেকে RSSI (বা এমনকি চৌম্বক ক্ষেত্র)-এর নমুনা নিয়ে পরিবেশ স্ক্যান করা হয়। দ্বিতীয় ধাপে, যখন ডিভাইসটির অবস্থান নির্ণয় করার প্রয়োজন হয়, তখন ক্লাসিফায়ার বা রিগ্রেশন অ্যালগরিদম ব্যবহার করে বর্তমান সিগন্যাল ভেক্টরটিকে ডেটাবেসের সাথে তুলনা করা হয়। এই পদ্ধতিটি সাধারণত শুধুমাত্র তাত্ত্বিক মডেলের উপর ভিত্তি করে তৈরি ট্রাইলেটরেশনের চেয়ে অনেক বেশি নির্ভরযোগ্য, এবং এর মাধ্যমে প্রায় 0.00% নির্ভুলতার সাথে ত্রুটি নির্ণয় করা সম্ভব। 2 মিটার বা তারও কম সু-ম্যাপ করা পরিবেশে, সেই প্রাথমিক ক্রমাঙ্কন প্রচেষ্টার বিনিময়ে।
স্থিতিশীলতা উন্নত করার জন্য, অনেক সিস্টেম অন্তর্ভুক্ত করে কালম্যান ফিল্টার বা অন্যান্য বেসিয়ান ফিল্টার এই সিস্টেমগুলো সেন্সর ডেটা (আরএসএসআই, আইএমইউ, ব্যারোমিটার, ইত্যাদি) একটি মোশন মডেলের সাথে সমন্বয় করে। এটি আনুমানিক অবস্থানের আকস্মিক পরিবর্তন কমিয়ে দেয় এবং ব্যবহারকারীর কাছে পথটিকে অনেক বেশি স্বাভাবিক করে তোলে।
তুলনা: BLE বীকন বনাম Wi-Fi এবং অন্যান্য সিস্টেম
যখন কোনো সংস্থা একটি ইনডোর পজিশনিং সিস্টেম স্থাপন করার কথা বিবেচনা করে, তখন প্রচলিত পদ্ধতি হলো তুলনা করা। BLE, Wi-Fi, UWB বীকন এবং সম্পূর্ণরূপে জড়ত্বীয় বা চাক্ষুষ সমাধানএর কোনো সর্বজনীন উত্তর নেই, তবে কয়েকটি সুস্পষ্ট মাপকাঠি রয়েছে: নির্ভুলতা, পরিধি, খরচ, ব্যবহার, রক্ষণাবেক্ষণ এবং ব্যবহারকারীর অভিজ্ঞতা।
The BLE বীকন খরচ এবং বিদ্যুৎ খরচের দিক থেকে এগুলিই এগিয়ে থাকে: এগুলি খুব সস্তা, সহজে স্থাপন করা যায়, ব্যাটারি চালিত হলে কোনো পাওয়ার ওয়্যারিংয়ের প্রয়োজন হয় না এবং বেশিরভাগ স্মার্টফোনেই এগুলি সমর্থিত। RSSI এবং ট্রাইলেটরেশনের ক্ষেত্রে এদের নির্ভুলতা প্রায় ৩-৪ মিটার, যা উন্নত অ্যালগরিদম এবং ভালো বীকন ঘনত্বের (উদাহরণস্বরূপ, প্রতি ২০০ বর্গমিটারে ৩-৪টি ডিভাইস অথবা জটিল এলাকায় আরও বেশি) মাধ্যমে প্রায় ১-২ মিটার পর্যন্ত উন্নত করা যায়।
অপরদিকে ওয়াই-ফাই একটি সুবিধা গ্রহণ করে অবকাঠামো যা প্রায় সবসময়ই আগে থেকে স্থাপন করা থাকেএর ফলে অতিরিক্ত খরচ কমে আসে। তবে, এতে বেশি শক্তি খরচ হয়, সিগন্যাল কম স্থিতিশীল থাকে এবং iOS-এ ওয়াই-ফাই স্ক্যানিং-এর সুযোগ খুব সীমিত, তাই অনেক আইফোন সলিউশন BLE-এর উপর নির্ভর করে। ওয়াই-ফাই RTT নির্ভুলতা অনেকাংশে বাড়াতে পারে, কিন্তু এর জন্য সামঞ্জস্যপূর্ণ অ্যাক্সেস পয়েন্ট এবং তুলনামূলকভাবে আধুনিক মোবাইল ডিভাইস প্রয়োজন।
UWB হলো বেছে নেওয়ার একটি বিকল্প যখন সেন্টিমিটার-স্তরের নির্ভুলতা প্রয়োজন এবং এই বিনিয়োগ যুক্তিযুক্ত: ওয়্যারহাউস রোবট, এজিভি, হ্যান্ডস-ফ্রি যানবাহন প্রবেশ নিয়ন্ত্রণ, গুরুত্বপূর্ণ সরঞ্জামাদির অতি-সূক্ষ্ম ট্র্যাকিং ইত্যাদি। প্রতি নোডের খরচ এবং নির্দিষ্ট পরিকাঠামোর প্রয়োজনীয়তার কারণে এটি দর্শনার্থী নির্দেশনা বা সাধারণ জিওমার্কেটিংয়ের জন্য প্রথম পছন্দ নয়।
অবশেষে, শুধুমাত্র আইএমইউ, ক্যামেরা বা আলোর উপর ভিত্তি করে তৈরি সমাধানগুলি বিশেষ হার্ডওয়্যারের প্রয়োজন ছাড়াই বিকল্প প্রদান করে, কিন্তু তাদের ব্যবহারিক উপযোগিতা এবং এর দৃঢ়তা অনেক ব্যাপক ব্যবহারের ক্ষেত্রে তারা এখনও আরএফ বিকল্পগুলির থেকে পিছিয়ে আছে।
BLE + Wi-Fi RTT + LPWAN: হাইব্রিড আর্কিটেকচার এবং ব্যবহারের ক্ষেত্রসমূহ
সবচেয়ে শক্তিশালী পদ্ধতিগুলোর মধ্যে একটি যা জনপ্রিয়তা লাভ করছে তা হলো হাইব্রিড সিস্টেমযেগুলো পরিবেশ ও উদ্দেশ্যের ওপর নির্ভর করে বিভিন্ন প্রযুক্তির সমন্বয় ঘটায়। উদাহরণস্বরূপ, এমন লোকেটর রয়েছে যেগুলো পর্যায়ক্রমে বিভিন্ন প্রযুক্তির মধ্যে সমন্বয় সাধন করে। আউটডোর প্রিসিশন জিপিএসঘরের ভেতরে Wi-Fi RTT ও BLE এবং ন্যূনতম শক্তি খরচ করে সার্ভারে ডেটা পাঠানোর জন্য LTE-M, LoRa বা Sigfox-এর মতো স্বল্প-শক্তির নেটওয়ার্ক ব্যবহার করা হয়।
একটি ভাল উদাহরণ এর সমন্বয় স্থানীয় অবস্থানের জন্য BLE বীকন এবং ডেটা প্রেরণের জন্য LoRaWANএই আর্কিটেকচারে, BLE এবং LoRaWAN ব্যবহারকারী ছোট ট্র্যাকারগুলো ভবন জুড়ে স্থাপন করা বীকনগুলোর সংকেত শোনে এবং ট্রাইলেটরেশন বা প্রক্সিমিটি ব্যবহার করে তাদের অবস্থান নির্ণয় করে। এরপর তারা একটি LoRaWAN গেটওয়ের মাধ্যমে স্থানাঙ্ক (অথবা অন্তত নিকটতম বীকনের আইডি) রিপোর্ট করে, যা একটি সম্পূর্ণ ভবন বা ক্যাম্পাসকে কভার করতে পারে। এর ব্যাকএন্ড, যা প্রায়শই ওপেন সোর্স হয়, ডেটা গ্রহণ করে এবং একটি ওয়েব ড্যাশবোর্ডে তা প্রদর্শন করে, যার ফলে ব্যবহারকারীরা প্রায় রিয়েল-টাইমে সম্পদ, ব্যক্তি বা যানবাহন দেখতে পারেন।
এই মডেলটি খুবই আকর্ষণীয়, কারণ এটি প্রয়োজনীয় গেটওয়ের সংখ্যা ব্যাপকভাবে কমিয়ে দেয় এবং LoRaWAN-এর কম বিদ্যুৎ খরচের সুবিধা নিন।এছাড়াও, এই ট্র্যাকারগুলিতে জরুরী অবস্থার জন্য এসওএস বাটন, নড়াচড়া শনাক্ত করার জন্য অ্যাক্সেলেরোমিটার এবং স্থির অবস্থায় কম ডেটা পাঠানোর জন্য ইন্টেলিজেন্ট লজিক যুক্ত করা যেতে পারে, যা ব্যাটারির আয়ু কয়েক মাস পর্যন্ত বাড়িয়ে দেয়।
স্মার্টফোনের ক্ষেত্রে, কিছু ইনডোর নেভিগেশন প্রদানকারীর মতো বাণিজ্যিক সমাধানগুলো একত্রিত করে ওয়াই-ফাই (যেখানে উপলব্ধ), বিএলই, আইএমইউ, ম্যাগনেটোমিটার এবং ব্যারোমিটার অবস্থান ও দিকনির্দেশনার জন্য। অ্যান্ড্রয়েডে, বিদ্যমান ওয়াই-ফাই নেটওয়ার্ক ব্যবহার করে বীকন ছাড়াও কাজ চালানো যায়; আইওএস-এ, যেখানে ওয়াই-ফাই স্ক্যানিং সীমিত, সেখানে এগুলি বিএলই (BLE) এবং সেন্সর ফিউশনের উপর বেশি নির্ভর করে, যা অন্যান্য সিস্টেমের তুলনায় প্রয়োজনীয় বীকনের সংখ্যা ব্যাপকভাবে কমিয়ে দেয়।
ব্লুটুথ আইপিএস বিস্তারিতভাবে: অপারেটিং মোড এবং স্থাপন
ব্লুটুথ-ভিত্তিক ইনডোর পজিশনিং সিস্টেম (ব্লুটুথ আইপিএস) কার্যকারিতার দিক থেকে অন্যতম সুসংহত সমাধান হিসেবে নিজেকে প্রতিষ্ঠিত করেছে। খরচ, ব্যবহার, নির্ভুলতা এবং স্থাপনের সহজতাএটি স্থির অ্যাঙ্কর (বিকন বা সেন্সর) এবং ট্রান্সমিটার হিসেবে কাজ করে এমন ট্যাগ বা মোবাইল ডিভাইস উভয়ের সাথেই কাজ করে।
মোডে BLE সেন্সর দিয়ে অবস্থান নির্ণয়অভ্যন্তরীণ স্থানের চারপাশে স্থির সেন্সর (বিএলই গেটওয়ে) স্থাপন করা হয়। এই সেন্সরগুলো ট্যাগ, মোবাইল ডিভাইস বা পরিধানযোগ্য ডিভাইস থেকে আসা সমস্ত বিএলই ট্রান্সমিশন নিষ্ক্রিয়ভাবে শনাক্ত করে এবং সেগুলোর আরএসএসআই (RSSI) পরিমাপ করে। সিগন্যাল ডেটা একটি কেন্দ্রীয় সার্ভারে পাঠানো হয়, যেখানে একটি পজিশনিং ইঞ্জিন ট্রাইলেটরেশন, ফিঙ্গারপ্রিন্টিং বা উভয়ের সমন্বয়ে স্থানাঙ্ক গণনা করে। এরপর সার্ভারটি অভ্যন্তরীণ মানচিত্রে অবস্থানটি প্রদর্শন করতে পারে এবং অ্যালার্ম, নোটিফিকেশন বা জিওঅ্যানালিটিক্স রিপোর্টের মতো কার্যক্রম চালু করতে পারে।
মোডে বীকন ব্যবহার করে অবস্থান নির্ণয়কার্যপ্রণালীটি উল্টো: বীকনগুলো স্থির থাকে, এবং মোবাইল ডিভাইস (ফোন, ট্যাগ বা ট্র্যাকার) তার শনাক্ত করা বীকনগুলোর উপর ভিত্তি করে নিজের অবস্থান নির্ণয় করে। এর ফলে ইনডোর নেভিগেশন পরিষেবা (মানচিত্রে চলমান সাধারণ "নীল বিন্দু"), প্রক্সিমিটি মেসেজিং (কুপন, অফার, প্রাসঙ্গিক সতর্কতা), এবং ভার্চুয়াল জিওফেন্স তৈরি করা সম্ভব হয়, যা কোনো নির্দিষ্ট এলাকায় প্রবেশ বা প্রস্থানের সময় বিভিন্ন কার্যক্রম চালু করে।
একটি BLE IPS সিস্টেমের সাধারণ স্থাপনের জন্য সতর্ক পরিকল্পনা প্রয়োজন। বীকন বা গেটওয়ে ঘনত্বইনস্টলেশনের উচ্চতা (ছাদ, দেয়াল, খুঁটি), শক্তির উৎস (ব্যাটারি, PoE), এবং রেডিও কনফিগারেশন (বিজ্ঞাপনের ব্যবধান, TX পাওয়ার, চ্যানেল) সবই গুরুত্বপূর্ণ বিষয়। এছাড়াও, রক্ষণাবেক্ষণ এবং সমস্যা সমাধানের সুবিধার্থে পরিবেশের বিস্তারিত মানচিত্র তৈরি করা, সমস্ত অ্যাঙ্করের স্থানাঙ্ক রেকর্ড করা এবং MAC অ্যাড্রেস, UUID ও অন্যান্য প্যারামিটার নথিভুক্ত করা অত্যন্ত জরুরি।
ব্যবহারের ক্ষেত্রে খুবই বৈচিত্র্যময়: হাসপাতাল ও শিল্পক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ সম্পদের ট্র্যাকিং, রোগীর অবস্থান নির্ণয়, শপিং সেন্টার বা বিমানবন্দরে দর্শনার্থীদের নির্দেশনা, জনস্রোত বিশ্লেষণ, কর্মক্ষেত্রের নিরাপত্তা, সীমাবদ্ধ এলাকা নিয়ন্ত্রণ, এবং নৈকট্য বিপণন প্রচারাভিযান।একই অবকাঠামো দিয়ে একই সময়ে এই অ্যাপ্লিকেশনগুলোর অনেকগুলো চালানো যায়, ফলে বিনিয়োগের উপর প্রতিদান বৃদ্ধি পায়।
বাস্তব-জগতের প্রকল্পগুলিতে, উদাহরণস্বরূপ একটি বড় শপিং মলে, ESP32 বা বাণিজ্যিক বীকন ব্যবহার করে BLE সিস্টেম স্থাপন করা হয়েছে। এর কাজ হলো সিগন্যাল সংগ্রহ করা, কালম্যান ফিল্টার প্রয়োগ করা, ট্রাইলেটরেশন ও ফিঙ্গারপ্রিন্টিংয়ের সমন্বয় করা এবং দর্শনার্থীদের একটি অ্যাপ বা এমনকি একটি সাধারণ ডেস্কটপ ইন্টারফেস প্রদান করা, যা তাদের অবস্থান, পথ এবং আগ্রহের স্থানগুলি প্রদর্শন করে। এই সমস্ত কিছুই অর্জন করা হয়... BLE-এর কম বিদ্যুৎ খরচ, আধুনিক মোবাইল ডিভাইসের সাথে সামঞ্জস্যতা, এবং ক্লাউড প্ল্যাটফর্মের সাথে সহজে ইন্টিগ্রেশন।.
পরিশেষে, Wi-Fi RTT, BLE বীকন এবং পরিপূরক প্রযুক্তির সাহায্যে নির্ভুল ইনডোর পজিশনিং ক্রমবর্ধমান সক্ষম হার্ডওয়্যার (ToF সহ চিপ, ব্লুটুথ 5.x/6.0, Wi-Fi RTT AP, হাইব্রিড ট্র্যাকার) এবং বুদ্ধিমান সফ্টওয়্যার (ট্রাইলেটরেশন, ফিঙ্গারপ্রিন্টিং, সেন্সর ফিউশন, কালম্যান ফিল্টার, SLAM)-এর মিশ্রণের উপর নির্ভর করে।
প্রতিটি প্রকল্পের জন্য সঠিক সমন্বয় বেছে নিতে পরিবেশ, প্রয়োজনীয় নির্ভুলতার মাত্রা, বাজেট এবং ডিভাইসগুলোর সীমাবদ্ধতা পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে বিশ্লেষণ করতে হয়, কিন্তু সুখবর হলো যে বর্তমানে অবকাঠামোর জন্য বিপুল অর্থ ব্যয় না করে বা ব্যবহারকারীকে দুর্বোধ্য প্রযুক্তি নিয়ে হিমশিম খেতে বাধ্য না করেই নির্ভরযোগ্য, সম্প্রসারণযোগ্য এবং বেশ নির্ভুল সিস্টেম স্থাপন করা সম্পূর্ণ সম্ভব। এই তথ্যটি শেয়ার করুন যাতে আরও ব্যবহারকারীরা বিষয়টি সম্পর্কে জানেন৷