Beltéri pozícionálás

Projekt célja: passzív beltéri látogatási statisztikákat és pozíció adatot gyűjtő rendszer prototípusának kifejlesztése.

A projektünkben egy olyan rendszer prototípusának megalkotását tűztük ki célul, amely lehetővé teszi nagyobb épületekben, beltéri körülmények között a látogatók pozíciójának meghatározását bekapcsolt WiFi és/vagy Bluetooth eszközeik alapján. A vevőállomások a megfigyelt tér adott pontjain elhelyezve figyelik a szabvány WiFi és Bluetooth kommunikációt, illetve listázzák az azonosítható mobil készülékeket és hordozható számítógépeket, míg az adatgyűjtő szoftverrendszer az egyidejű pontszerű megfigyelésekből pozícióadatokat állít elő. A termék a cégünk által gyártott és forgalmazott látogatószámláló rendszerekkel összehangoltan újszerű, épületen belüli mozgást is leíró, látogató követő és látogatói viselkedést elemző statisztikai funkciókat kínál ügyfeleinknek.

A rendszerünk hardver részét kereskedelmi forgalomban kapható eszközök alkotják, ezzel elősegítve az egyszerű, olcsó beszerzést, valamint a rendszerek pótlását és korszerűsítését. A számlálási és követési adatokat egy webes, böngészőből elérhető felületen jelenítjük meg táblázatos, statisztikai formában valamint vizuálisan is (az egyes pozíciók relatív forgalmát „hőtérképen” ábrázoljuk, mely az adattípus megjelenítésének egyik legszemléletesebb módja.

A megoldás felépítése

A rendszer modulárisan épül fel, és két fő logikai komponensből áll:

• Az adatok elsődleges begyűjtését a kereskedelmi forgalomban kapható hardverelemekből összeállított vevőegységek („vevők”, „antennák”) biztosítják, melyeket úgy kell telepíteni, hogy a megfigyelt terület minden részét többszörösen lefedjük.
• Az adatok feldolgozását ezzel párhuzamosan a projekt keretében kifejlesztett speciális központi szoftveres megoldások végzik, melyek az egyes vevők adatainak összevetésével, és összegzésével képesek a látogatói adatok térbeliségének meghatározására is

Technikai és adatvédelmi okokból ezek mellett létezik egy köztes, a vevő egységek oldalán megvalósuló feldolgozási szint is, mely a beérkező adatokat (GDPR szempontok miatt) anonimizálja, valamint a térbeli rekonstrukcióhoz szükséges időbélyeg és metaadatokkal is ellátja.

A rendszer modularitását az adja, hogy a vevők száma a kiépítés helyszínének függvényében skálázható, egyetlen szerver a számítási kapacitás határáig képes tetszőleges típusú és számú vevőegységet kezelni.

A vevőegységek kétféle változatban érhetőek el. Projektünk keretében kifejlesztésre került egy kisebb hatótávolságú szigetvevő és egy nagyobb hatótávolságú peremvevő is. A szigetvevők tapasztalataink szerint önmagukban is elegendő adatot szolgáltathatnak a pozíció adatok számításához, ugyanakkor közelségük okán ezek megfelelő számú telepítése minden helyszínen szükséges is. A perem vevők irányított antennákkal szerelt nagyobb teljesítményű egységek, melyek alkalmasak a pozíciók további pontosítására, ám önmagukban átlagos illetve nagyobb helyszínek esetén nem elégségesek.

A központi szerver egységen egy Linux alapú OS fölött relációs adatbázis, application szerver komponensek, valamint egyedi fejlesztésű szoftverkomponensek működnek, melyek összessége biztosítja a rendszer pozíciómérési funkcionalitását. Ez a központi egységmonitorozza és koordinálja a vevőegységek működését, továbbá fogadja tőlük a nyers vételi adatokat. Ezek alapján egyedi háromszögelési és pozíciószámítási algoritmusaink biztosítják a térképi (számított) pozíciókat.

A rendszer része egy felhasználói felület, amely az application szerveren fölött fut, és ami képes a látogatottsági és pozíció adatok megjelenítésére, hőtérképpel. A felhasználói felület böngészőből elérhető online felület, ami megfelel a modern standardoknak, ugyanakkor biztosítja a kompatibilitást a cégünk hagyományos elvű, kamerás látogatószámláló rendszereivel.

Technológiai háttér

A rendszer működésének elméleti hátterét az a tény adja, hogy napjainkban szinte minden látogató rendelkezik, és magánál hord – egy vagy több bekapcsolt WiFi vagy BT kapcsolattal rendelkező mobil eszközt (ide értve a telefonokat, tableteket, de akár okosórákat, fülhallgatókat is). Ezen eszközök működésük során nyílt rádió csatornán (bárki által fogható módon) sugároznak csomagokat, melyek tartalma ugyan titkos (és számunkra érdektelen), ám a csomagok önmagukban is tartalmaznak az eszközre specifikus azonosító adatokat. Az adott térben sugárzott rádió csomagok összegyűjtésével, az eszköz specifikus azonosító tag-ek szisztematikus gyűjtésével, és rendszerezésével tehát képet kaphatunk a környékbeli eszközökről, és megfelelő körülmények között azok pozícióját is meghatározhatjuk.

WiFi esetén a működés a következőképp szemléltethető: az eszközök bekapcsolt WiFi esetén kapcsolat nélkül is sugároznak ún. „Probe” requesteket, melyeket saját háttér működésükben, az elérhető WiFi hálózatok listázására használnak. Rendszerünk ezek csomagokat passzív módon gyűjti. Az egyes csomagokban tipikusan megtalálható a készülék MAC címe (mely elsődleges azonosító), valamint néhány esetben a készülék által keresett WiFi hálózatok nevei (melyek egyenként ugyan nem informatívak, ám összességük már egy készülék specifikus azonosítónak tekinthető). Ezek alapján tehát az azonos készüléktől érkező csomagok felismerhetők.

A pozícionáláshoz szükséges továbbá a csomag esetén a rögzített jelerősség (RSSI), mely sziget vevőink háromszögelési eljárásainak alapja lett. Illetve ennek párjaként peremvevőinknél a jelet fogó antenna. Projektünkben a jeleket 2,4 Ghz frekvencián figyeljük meg, mivel 5Ghz-en 14 csatorna helyett 165-öt a lehetséges csatornák száma, melyet csak lényegesen komplexebb hardverrel, vagy időosztásban kedvezőtlenebb felbontással lehetne megfigyelni.

Eredmények

Projektünk keretében kifejlesztésre került a megcélzott funkcionalitást biztosító rendszer prototípusa. Felmértük a rendszer kiépítéséhez szükséges alkalmazható rádiós eszközök körét, összeállítottuk a rendszer szoftveres kereteit, valamint létrehoztuk az egyedi funkcionalitást biztosító speciális algoritmusokat. A projekt keretében kiépítettünk egy Pilot rendszert (egy üzleti funkcióval bíró, nagy alapterületű helyszínen), melynek kiépítési és működési tapasztalatait esettanulmány formájában foglaltuk össze.

Eredményeink széles körű terjesztése érdekében részt vettünk a Magyar Bevásárlóközpontok Szövetségének esedékes konferenciáján, valamint rendszerünk tudását és elért eredményeinket szakmai partnereinknek is bemutattuk.

A széles körű terjesztés érdekében ingyenes szoftver formájában tesszük közzé a rendszert megvalósító keret szoftver Windows, desktop rendszerre kialakított verzióját, mely korlátlan ideig használható.