A Microlocalização tem se tornado muito presente em aplicações industriais e comerciais ao redor do globo. Sobretudo em países desenvolvidos. Com a tecnologia mobile encarnada na vida das pessoas, o que se percebe é que este conceito estará cada vez mais presente em seu cotidiano.

Shoppings, supermercados, hospitais, aeroportos, e até o prédio onde você trabalha. A busca por soluções que visam localizar pessoas e objetos dentro de ambientes internos se mostrou um grande desafio para os Sistemas de Navegação Global via Satélite (do inglês, GNSS). Isso porque  atingir alta precisão de posicionamento em locais internos é tarefa não trivial devido à complexidade que tais ambientes possuem.

O que é Microlocalização?

A Microlocalização é o processo de localização e navegação de qualquer entidade (pessoas e objetos) em ambientes internos. Igual o GPS, os sistemas de Microlocalização (denominados IPS, Indoor Positioning Systems), podem detectar a direção na qual um dispositivo está se movendo. E em seguida, prever a rota de um usuário baseado em sua direção.

O esforço em se desenvolver tecnologias capazes de calcular o posicionamento e roteamento indoor via smartphones gera uma infinita gama de aplicações. Essas dependem exclusivamente da criatividade de seus desenvolvedores.

Achar o caminho para a plataforma de embarque em um grande aeroporto internacional; encontrar o fast-food mais próximo em um Shopping,; estudar o comportamento de compra de clientes em um supermercado; monitorar a movimentação de trabalhadores remotos em uma indústria.

Felizmente, todos estes cenários já estão presentes na vida de muitas pessoas e corporações. O desenvolvimento de novas tecnologias para Microlocalização apontam para um crescimento cada vez maior de sua utilização.

As soluções para IPS são normalmente baseadas em informações provenientes de múltiplas fontes. Como acelerômetros, giroscópios, magnetômetros, WiFi e Bluetooth. Este método de integração de dados, embora preciso, apresenta alto custo computacional. Isso reflete em um grande consumo de bateria nos dispositivos móveis. Fator crucial para o sucesso de qualquer aplicação.

Outros tipos de métodos são igualmente utilizados, como o WiFi Fingerprinting. Esse faz uso de uma estrutura de rede wireless já existente para construir um rádio mapa baseado nos níveis do sinal de WiFi.

A principal limitação desta técnica é o tempo e o processamento gastos na construção destes mapas. Dentre uma grande variedade de tecnologias à disposição, o foco deste post é no uso dos Beacons BLE como solução para Microlocalização.

Beacon BLE

Beacon é um termo generalista utilizado para descrever qualquer dispositivo que transmite algum tipo de sinal que possa ser recebido por outro dispositivo próximo, como smartphones. BLE (Bluetooth Low Energy).

Por sua vez, é uma tecnologia de rede sem fio de área pessoal usada para transmissão de dados em pequenas distâncias. Como o nome sugere, esta tecnologia foi projetada para aplicações de baixo consumo de energia e baixo custo. Contudo, mantendo a faixa de comunicação/alcance similar ao Bluetooth convencional.

Combinando as duas tecnologias, temos os Beacons BLE. São dispositivos que transmitem pequenos pacotes de dados via BLE com alcance de até 50 metros aproximadamente. Eles contém informações relevantes para Microlocalização, embora também possam ser usados em ambientes externos.

Os Beacons BLE podem ser encontrados na forma de pequenos dispositivos plugados em portas USB, afixados em paredes e prateleiras utilizando pequenas baterias internas, em smartphones, tablets, PCs, etc.

iBeacon

O protocolo desenvolvido pela Apple para Beacons BLE, o iBeacon, utiliza o padrão de pacote de dados que contém quatro informações essenciais: o UUID (Universal Unique ID), Major, Minor, e Tx Power. Os três primeiros dados são usados para identificação de cada Beacon. O Tx Power contém a informação da distância entre o Beacon e o dispositivo receptor, através da medição da potência do sinal transmitido.

Na plataforma Android, uma biblioteca muito utilizada para detecção de Beacons é a Android Beacon Library. Ela provê APIs com as mais diversas funcionalidades para interação com os Beacons.

Um exemplo de utilização da biblioteca é a chamada do método didRangeBeaconsInRegion a cada segundo. Serve para monitoramento dos Beacons toda vez que eles são detectados. Note que com a API fica fácil saber a distância que cada Beacon está em relação ao receptor pelo método getDistance.

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Aplicabilidade

Embora pareça uma tecnologia simples, os Beacons BLE podem ser usados para diversos tipos de aplicações residenciais, comerciais, e industriais.

Daremos aqui um exemplo de aplicação para Microlocalização, em um grande ambiente industrial. A localização das pessoas, em ambientes internos e externos é essencial. Tanto para monitoramento quanto para segurança, ações em situações de emergência, controle de fluxo, e controle de acesso.

Os Beacons BLE, se instalados estrategicamente na indústria, podem prover todas as funcionalidades descritas ao fazer uso da Microlocalização no ambiente fabril. A ideia principal é associar cada Beacon com alguma região específica da fábrica.

Tendo essa tabela de associação entre os IDs do Beacons e localização conhecida à priori, consegue-se facilmente determinar a posição de qualquer trabalhador. É preciso que ele possua um aplicativo em seu smartphone capaz de receber os pacotes de dados que os Beacons continuamente enviam em seu campo de alcance.

Assim, ao se integrar todos os dados recebidos por cada smartphone em um servidor, a possibilidade de monitoramento remoto pode ser facilmente implementada. Inclusive com a utilização de telas atualizadas em tempo real contendo a planta da fabrica e a localização de cada funcionário. Além de um histórico completo contendo o fluxo de trabalhadores a cada hora para cada setor da indústria.

A imagem abaixo ilustra este cenário.

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As aplicações da Microlocalização, como descrito ao longo deste artigo, são vastas e influenciam diretamente indústrias, comércios, e pessoas. Com o passar do tempo, este conceito estará tão impregnado no cotidiano da população, que a existência de um artigo como este será algo obsoleto.

Isso devido à onipresença da tecnologia nos mais variados ambientes internos. Sobretudo, com a utilização de Beacons BLE, que se impõem como uma solução para IPS bem consolidada, elegante e funcional.

Por:Johnathan M Melo Neto