Teoria del posizionamento ottico: se la distanza può essere misurata, allora la posizione può essere determinata. Anche la luce visibile, la luce infrarossa, il laser e altre sorgenti luminose in grado di misurare la distanza tra la sorgente luminosa e i ricevitori possono essere utilizzate per scopi di posizionamento. Hanno una varietà di applicazioni in scenari pratici.

Tecnologia di posizionamento della luce visibile

La tecnologia di comunicazione a luce visibile (VLC) consente la trasmissione di informazioni via Internet. In generale, la tecnologia Light Fidelity utilizza tutti i tipi di luce visibile come sorgente di segnale. Il controller accende e spegne la luce per controllare la comunicazione tra la sorgente luminosa e il ricevitore terminale. Tra queste, la tecnologia di posizionamento a luce visibile basata sui LED è ampiamente utilizzata:

• Metodo di posizionamento LED-ID
• Metodo di posizionamento TOF (Time of Flight)
• Metodo di posizionamento RSSI (Indicazione della forza del segnale ricevuto)

Il metodo di posizionamento LED-ID assegna un ID fisso a ciascun LED. Il ricevitore ne determina quindi la posizione acquisendo le informazioni ID nel segnale. La precisione di questo metodo di posizionamento dipende principalmente dalla disposizione dei LED. Aumentando il numero di LED si può aumentare efficacemente la precisione, ma aumenta anche la complessità dell'algoritmo corrispondente. Può essere utilizzato per la localizzazione di presenza, ad esempio per verificare se un ricevitore si trova in una stanza.

Il metodo di localizzazione TOF utilizza le informazioni orarie dei LED inviate a un ricevitore; la differenza oraria delle informazioni consente la misurazione della distanza, che a sua volta utilizza la triangolazione e altri metodi di posizionamento. La principale difficoltà di questo metodo è che i cronometri del trasmettitore e del ricevitore devono essere rigorosamente allineati. La precisione può arrivare al centimetro.

Il metodo di posizionamento RSSI misura la distanza tra il punto di rilevamento e il LED ricevendo l'intensità del segnale ricevuto. Questo metodo consente di ottenere un posizionamento più accurato senza richiedere cronometri per il trasmettitore e il ricevitore. Ha una struttura semplice ed è facile da realizzare. È un metodo di posizionamento a luce visibile ampiamente utilizzato in ambienti interni.

Il problema principale del posizionamento della luce visibile è che la luce può essere facilmente bloccata e ci sono molte limitazioni nell'uso pratico.

Tecnologia di posizionamento a infrarossi

Esistono due tipi di tecnologia di posizionamento a infrarossi:

Il primo è che il bersaglio da localizzare utilizza un localizzatore IR, che emette un raggio infrarosso modulato. Il raggio infrarosso viene ricevuto da un sensore di posizionamento installato nella stanza.

Il secondo consiste nel coprire lo spazio da misurare con diverse coppie di trasmettitori e ricevitori. I trasmettitori e i ricevitori tessono una rete a infrarossi per localizzare un bersaglio in movimento.

Attualmente è adatto solo per il posizionamento preciso e la registrazione della traiettoria di oggetti semplici in laboratorio e per il tracciamento di robot semoventi indoor.

Posizionamento visivo del computer

Il sistema di posizionamento visivo si divide in due categorie. Una è quella di determinare la posizione del sensore raccogliendo immagini di oggetti in movimento. sensoriIn base alla selezione di diversi punti di riferimento, può essere suddiviso in riferimento a un modello di edificio 3D, immagine, target pre-dispiegato, proiezione del target, riferimento ad altri sensori e nessun riferimento, denominato SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Può anche essere utilizzato per determinare la posizione di un target in un'immagine con un sensore a posizione fissa.

Il riferimento a modelli e immagini di edifici 3D significa confrontarli con il database esistente della struttura edilizia e con le immagini pre-calibrate. Per migliorare la robustezza, il riferimento al target pre-dispiegato utilizza un'immagine specifica (come un codice QR) disposta come punto di riferimento. Il riferimento al target di proiezione consiste nel proiettare il punto di riferimento nell'ambiente interno in base al riferimento al target pre-dispiegato. Il riferimento ad altri sensori consente la combinazione di dati di altri sensori per migliorare la precisione, la copertura o la robustezza.

L'altra categoria prevede l'utilizzo del riconoscimento delle immagini per confrontare le informazioni in tempo reale con quelle del database e quindi eseguire il posizionamento. Lo svantaggio è che l'elaborazione delle immagini richiede molto tempo e offre scarse prestazioni in tempo reale.

La tecnologia SLAM è ampiamente utilizzata nella guida autonoma e nel controllo dei robot.

Vantaggi del posizionamento a infrarossi

• Precisione relativamente elevata
• Localizza il bersaglio in movimento

Svantaggi del posizionamento a infrarossi

• Breve distanza di trasmissione
• Scarsa capacità di penetrazione
• Layout complesso
• Costo elevato

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