Indoor 3D Positioning System

Abstract

Dette prosjektet demonstrerer hvordan Bluetooth Direction Finding, en ny funksjon blant Bluetooth Core-spesifikasjonene, kan brukes for å lage et 3D innendørs posisjoneringssystem (IPS). Likevel om et IPS ikke er noe nytt og har sett mye bruk gjennom for eksempel WiFi, er det først gjennom Bluetooth Direction Finne at Bluetooth-enheter virkelig finner sin plass i sporingssystemer. I en tid der de fleste allerede har en enhet med Bluetooth støtte tilgjengelig, smarttelefonen, er et navigasjonssystem for kjøpesentere bare ett av de mange muligheter som blir tilgjengelig gjennom Bluetooth Direction Finding. Nordic Semiconductor ASA har en eksisterende maskinvareløsning som støtter Bluetooth Direction Finding, bestående av nRF52833 Development Kits og utvidelseskort med antennearray. Gjennom avstanden mellom hver antennene er det mulig å beregne en relativ retning til en Bluetooth-overføring. Ved å bruke flere slike enheter for å spore en vanlig tag, kan en 3D posisjon beregnes. Appen ble utviklet gjennom en iterativ prosess, uten å følge noe spesifikk rammeverk på grunn av begrenset omfang og bare ett prosjektmedlem, og er skrevet i JavaScript på React rammeverket. De fleste funksjonene er relatert til mottak og manipulasjon av seriell data og håndtering av bruker interaksjoner, men alt dette påvirker en skalert versjon av systemoppsettet som vises i et 3D visning. Dette gjorde det enkelt å presentere funksjonene og fremgangen under de ukentlige møtene, da det alltid var en visuell effekt relatert til funksjonene. Det endelige produktet, selv om det har mye forbedringspotensial, er solid, og både jeg og kunden er veldig fornøyd. Utenfor hovedfunksjonalitet, som muliggjør visning av en 3D-sanntidsposisjon, er det mange mindre funksjoner som ble lagt til gjennom prosjektperioden, noe som førte til et godt utformet og intuitivt produkt.

This project demonstrates how to utilise Bluetooth Direction Finding, a new feature among the Bluetooth Core specifications, to create a 3D IPS. While an IPS is nothing new and exists in many different shapes and forms like through the use of WiFi, it is through Bluetooth Direction Finding that Bluetooth devices really find their place in location tracking systems. In an age where everyone is already equipped with a Bluetooth supporting device, namely a smartphone, a shopping centre navigation system is just one of the many systems that become possible through Bluetooth Direction Finding. Nordic Semiconductor ASA has an existing hardware solution that supports Bluetooth Direction Finding, consisting of nRF52833 Development Kits and expansion boards with an antenna array. Through the distance between the individual antennas it is possible to calculate the direction of an incoming Bluetooth transmission. By using multiple such devices to track a common tag, a 3D position can be deduced. The App was developed through an iterative process, not adhering to any specific frameworks due to the limited scope and singular project member, and is written in JavaScript on the React framework. Most of its features are related to the receiving and manipulation of serial data and user input handling, yet they all impact a scaled version of the system setup displayed in a 3D view port. This allowed for a simple and concise presentation of the features and progress during the weekly meetings, as there was always a visual effect related to the features. The final product, while definitely leaving room for improvements, is solid and very satisfactory based on mine and most importantly the client’s expectations. Outside of the main functionality, allowing for the display of a 3D real-time position, there are many smaller features added throughout the project period resulting in a generally well-rounded product.