La prossima technology competition si chiama InLOC

Le tecnologie del positioning, al contrario del pensiero comune, non riguardano solo il mondo all’aria aperta. Ovvero, non sono solo quelle così dette satellitari, bensì un immenso mondo di applicazioni si occupa da molti anni del positioning negli scenari in interni, di ogni tipo e per ogni esigenza.

D’altronde, se è vero che “...l’80% del tempo della nostra vita, la passiamo in spazi al chiuso”, è questa la tecnologia che completa il paradigma della “scienza del dove” che caratterizza il nostro tempo. Nella nota che segue, i riferimenti e le informazioni sul tema.

L'Indoor Positionig

InLOC è la sintesi comunicativa di Indoor Location. Ovvero delle tecnologie, e delle applicazioni e servizi attorno al mondo dell’Indoor Location e Mapping. 

L’idea di sistemi di posizionamento per gli ambienti al chiuso è un’idea abbastanza vecchia. Negli ultimi 30 anni ha spinto diversi attori del settore applicativo e tecnologico a lavorare a prototipi, teorie e tecnologie che fino ad alcuni anni fa ancora non riuscivano a trovare la loro strada applicativa e di interesse commerciale.

Al contrario, con l’avanzare di applicazioni diverse per tecnologie, contesti applicativi, e mercato di riferimento, negli ultimi 10 anni il tema è risorto velocemente, producendo decine di aziende e centinaia di soluzioni che sulla cresta dell’onda andranno verso l’età matura delle tecnologie e applicazioni InLoc.

Ci riferiamo chiaramente al mondo delle applicazioni geospatial, innanzitutto. Ma come vedremo nel seguito dell’articolo, i segmenti applicativi sono decine e decine, e con il nascere della robotica diffusa, la convergenza tra scenari indoor e outdoor diventa vitale per quasi tutte le applicazioni di interesse del mercato.

I sistemi disponibili ad oggi sono tanti e diversamente impiegati. E come sempre quando gli attori sono molti, diventa difficile trovare uno standard e portare la tecnologia alla maturità necessaria alla sua diffusione. Ma evidentemente il settore applicativo comincia a muoversi, se quasi tutti i grandi players IT cominciano ad avere soluzioni proprietarie, in attesa che il mercato globale lanci i suoi segnali di ripresa.

Stiamo parlando delle aziende Big Tech come Apple, Google, Microsoft e altri aggregati di Innovation Company. Ognuna con la propria filosofia ha sviluppato la propria piattaforma, in attesa di presentarsi ai nastri di partenza delle tecnologie di indoor positioning.

Rappresentazione a blocchi del concetto di BorderZone, impiegato nelle tecniche di Indoor Positioning sfruttando il concetto del GeoFencing. Estratto da una tesi di laurea sul tema (5).

Cosa si intende per InLOC?

Ma prima di andare avanti nel discorso, è bene fare una premessa che toglie ogni dubbio su cosa si intende con il temine generale di InLOC, almeno in questo articolo.

InLOC è un termine usato per coniugare tanto le tecnologie e i servizi appartenenti al segmento applicativo del “mapping e servizi LBS” in generale, quanto alle tecnologie più ingegneristiche e di precisione non geografica, ma di natura geo-topografica che si avvicina al concetto di Positioning GPS, almeno per le coordinate planimetriche.
Termine che la maggior parte degli operatori ha mutato in “Indoor GPS“. Esistono poi sistemi di indoor positioning ancora più spinti, con precisione millimetrica e range operativo intorno ai 10-20m. Questi ultimi sistemi sono basati su sistemi ad hoc, e fanno parte della classe dei sistemi di meccatronica, che esulano dalla trattazione in questo articolo.

In fondo poi, “……l’80% del tempo della nostra vita, la passiamo in spazi al chiuso come casa, condomini, lavoro, studio, ambienti commerciali, e ambienti urbani in generale. Ecco perchè l’indoor positioning ci interessa cosi tanto…“.

Il contesto in cui si applica l' InLOC 

Il contesto delle applicazioni InLOC è estremamente variegato dalle esigenze diverse, sia in termini di precisioni che di funzioni e contesti. E se guardiamo bene alla segmentazione applicativa, il range e le diverse applicazioni sono più estese che il GNSS, anche se il massimo di effort in un sistema moderno multi-funzione, si ottiene proprio mettendo insieme tre sistemi per eccellenza nel calcolo di posizioni assolute e relative, ovvero i sistemi IMU, i sistemi InLOC e i sistemi GNSS.

L’uso delle tecnologie InLOC va comunque riportato alle categorie macro come:

• Mapping & FM, ovvero alle soluzioni per i centri commerciali, i grandi mall e le esposizioni e/o servizi di supporto e localizzazione e di Navigation Guide nei grandi HUB per la mobilità, o grandi distributori come Ikea, etc. 

L’insieme delle problematiche e delle tecnologie di un sistema Indoor & Outdoor (5)

• Ingegneria e robotica, sono le applicazioni più immediate, insieme a quelle del successivo punto nella classe Safety, con diverse classi di precisione ed architetture. Per le applicazioni geo-topografiche e di robotica, la precisione disponibile scende fino a 1.5 – 2 cm.
  
  
• Safety e anticollisione, è forse la modalità applicativa tra le più interessanti, e che ad oggi ha generato la maggior parte dei sistemi “critical application” sia indoor che outdoors in ambienti produttivi industriali, ma anche in stabilimenti produttivi per meccanica, edilizia, produzioni ad alto rischio. Il mercato dei sistemi anticollisioni è tra i più ampi, innovativi, e profittevoli di sempre. 
  
  
• Logistica per la gestione di pallets, muletti e scaffalature. In questo settore le applicazioni InLoc puntano anche alle applicazioni di tipo LBS, tipiche per il mapping funzionale in HUB e centri commerciali, e/o uffici pubblici e/o altre numerose applicazioni per la navigazione basata sulla geografia di prossimità. 

Le tecnologie impiegate per i sistemi indoor

Le tecnologie impiegate nelle applicazioni di Indoor Positioning sono per lo più basate su emettitori e ricevitori nel campo delle radiofrequenze, degli ultrasuoni, ma anche nel campo delle applicazioni LIDAR e di tipo visuale come l’analisi di immagine.

Rassegna delle diverse tecnologie impiegate per i sistemi indoor.

In alcuni casi le tecnologie impiegate coincidono anche con l’analisi dei campi magnetici, anche se non sono in genere sistemi generalizzabili.

Andiamo a descrivere velocemente pro e contro delle diverse soluzioni, riproponendo una lettura classica dei segmenti tecnologici, ovvero:

• Tecnologie di prossimità – In genere scelte in funzione dell’applicazione, e comprendono: Tag RFID, BLE, NCF, altro. Si chiama “positioning di prossimità” per il semplice motivo che il sistema mobile (smartphone o altro) si attiva nel momento in cui si posiziona “in prossimità” di un emettitore. I sistemi NFC e RFID sono inoltre sistemi passivi, e pertanto i sistemi beacon non necessitano di alimentazione. Le precisioni non sono spinte e non sono a prova di georeferenziazione, ma piuttosto sono sistemi di validazione della presenza ON/OFF di un sistema.
• Wireless – Si impiega in diverse modalità, ovvero utilizzando le modalità AOA (Angle of Arrival), TOA (Time of Arrival), TDOA (Time Difference of Arrival) o RSSI (Received Signal Strength Indication), impiegando gli hotspot WiFi alla stregua di veri e propri radiofari. In sostanza ogni sistema hotspot ha assegnato delle coordinate e, a partire da questi, si calcola in diverse modalità (Triangolazione o Trilaterazione) la posizione del sistema ricevente. L’impiego del WiFi può spingere le precisioni a 15-30 cm.
  
  
• UWB - Ultra Wide Band è la modalità più in uso per spingere la precisione fino a 3-4 cm.
  
  
• Ultrasuoni – L’uso degli ultrasuoni sembra essere il metodo migliore per raggiungere precisioni sui 2 cm attraverso diverse tecniche di analisi dei dati. È necessario sia avere hardware dedicato impiegato sia come sistemi beacon che come sistemi riceventi. È anche l’unico metodo impiegabile in ambienti marini, dove il posizionamento è di un’importanza vitale per tutti i sistemi robotici.
  
  
• Mix technology – In linea generale, diversi sistemi sfruttano diverse tecnologie impiegate in modalità parallela, sia come elemento di validazione, sia come elemento di affinamento della posizione delle device di ricezione dei segnali. In questi casi si parla spesso di impiego in modalità “geofence”.
  
  
• A-GNSS – Assisted GNSS, è la modalità più usata per impiegare i pochi segnali GNSS che possano penetrare in ambienti non completamente oscurati, come in presenza di aperture e finestre di luoghi indoor.
  
  
• GNSS – È la modalità classica di posizionamento per applicazioni comunemente in vista dei satelliti GNSS. Ovviamente è la tecnologia principale per l’uso in esterno.
  
  
• Visual – È la modalità basata sull’analisi di immagini con diversi metodi, per lo più incentrata sulla ricostruzione geometrica come per la fotogrammetria di nuova generazione. Le tecniche sono in genere miste, e prevedono tanto l’uso dell’approccio SFM, tanto l’applicazione di processi di Visual SLAM.
  
  
• SLAM – È la tecnica impiegata per mettere insieme i dati di sistemi IMU e sistemi Visual.
  
  
• IoT – Riguarda i processi di impiego delle tecniche proprie dell’Internet Of Things, la cui peculiarità spesso è di impiegare diversi sistemi convergenti come Wireless, GNSS ed altre tipologie di segnali e/o radiofrequenze per determinare i diversi livelli di positioning dei sistemi tracciati. 

Convergenza e l’innovazione

La convergenza e l’innovazione sono il motore permanente della realtà tecnologica, e non può essere da meno per il settore dell’IPIN, IPS o  dell’inLOC, come lo chiamiamo noi.

La convergenza infatti è necessaria innanzitutto nei veri scenari operativi, dove il concetto di Indoor e Outdoor  non possono funzionare presi singolarmente, ma devono convergere giocoforza per garantire un numeroso mondo applicativo dove non c’è separazione tra le funzioni indoor e outdoor, ma dove la navigazione e la localizzazione è un continuum spazio-temporale necessario a garantire un approccio di navigazione autonoma e di funzioni prettamente robotiche. 

La navigazione autonoma sarà sempre più necessaria per l’automazione di numerosissime applicazioni e servizi. Innovazione e convergenza non sono quindi fattori facili a fermarsi, e rappresentano la vera centralità della società innovativa del futuro.

Le aziende del Big Tech

Il mercato delle applicazioni InLOC ha un valore enorme se si considera che l’80% del nostro tempo lo passiamo in ambienti interni. Ma non è solo questo il motivo per cui le aziende Big Tech come Google, Microsoft, Apple, ESRI ed altri competitors hanno ognuna le loro applicazioni e ognuno ha i propri marketplace dove far convergere le applicazioni e i dati degli utenti finali in tutte le accezioni possibili. Ma non è questo il luogo dove introdurremo l’utente alle singole applicazioni e tecnologie targate Big Tech, e i lettori dovranno aspettare ancora un po’ per entrare nel vivo delle diverse tecnologie già operative e disponibili per il nascente mercato degli Indoor Positioning Systems (IPS).

Conclusioni

La disponibilità delle tecnologie è la prima fase necessaria per lo sviluppo di applicazioni e servizi. Ma non è la sola fase abilitante allo sviluppo del mercato.

Infatti, come sempre, tra la disponibilità delle tecnologie e la loro diffusione passono diversi anni. Poiché gli utenti devono pian piano avvicinarsi alle facilities che le tecnologie rendono disponibili, devono maturare le capacità e le volontà di scouting e di investimenti da parte degli imprenditori del settore. In sostanza quindi, il trend positivo deve coinvolgere molteplici aspetti, idee ed entusiasmo che non sempre in Italia è cosa all’ordine del giorno, e di fatto sono veramente poche le aziende che portano avanti la bandiera InLOC.

RIFERIMENTI

• 1. Come sempre, wikipedia è il miglior trampolino di lancio per approfondimenti tecnici e storici. Tanto per cominciare conviene dare un’occhiata al mondo complessivo del positioning (Coverage, Technologies,etc.) 
• 2. Un overview sui sistemi IPS (Indoor Positioning System) è quanto di più indicato da vedere, prima di affrontare professionalmente il tema. 
• 3. IPIN – IPIN (Indoor Position Indoor Navigation) è la parola chiave che indica a livello internazionale il segmento di mercato delle Indoor Applications. Prossimo appuntamento a BEIJING in Cina e con uno sguardo all’ultima conferenza tenutasi in Spagna. Un report recente è disponibile qui .
• 4. A state-of-the-art survey of indoor positioning and navigation systems and technologies of Wilson Sakperea , Michael Adeyeye-Oshinb , Nhlanhla B.W. Mlitwac
• 5. Metodi e strumenti per il posizionamento indoor. Tesi di laurea a cura di Tinti Enrica, anno accademico 2013/14.
• 6. Alcuni riferimenti essenziali per comprendere le potenzialità del mercato InLOC. Indoo.rs, www.infsoft.com, kontakt.io, www.skyhook.com, www.polestar.eu.
• 7. L’unica azienda italiana del comparto che si spinge anche fuori dai confini nazionali 
• 8. Progetto in startup sul tema specifico.