Conceptual model of the information system for indoor navigation and positioning based on two-dimensional matrix codes

Abstract

In densely populated areas or indoors, the accuracy of GPS signals can be significantly reduced. This is because satellite signals can be obscured by buildings and reflected from them, which creates socalled multi-layer reflections. As a result, the system can incorrectly determine the position, which leads to a significant error. This creates serious problems for indoor navigation, especially if high accuracy is required. Alternative indoor navigation technologies are being actively developed to solve this problem. Since Wi-Fi routers are often found in indoor environments, they can be used to determine location. This allows you to choose the approximate location with an accuracy of several meters. However, this system requires many access points for accurate operation, which is a problem in the case of Lviv Polytechnic National University buildings. There is incomplete or no coverage, large wall thickness, underground passages between buildings, and classrooms in underground rooms. Therefore, there was an objective need to develop a project for the implementation of navigation and positioning in enclosed spaces by developing a mobile application for searching for classrooms and offices, forming and visualizing routes based on two-dimensional matrix codes and taking into account the Location Services indicators overlaid on the plans of the academic buildings of Lviv Polytechnic National University. It is proposed that a QR or Aztec code be used to determine the location and provide brief information about a particular office or classroom of an academic building. The location can also be set manually or determined using data from the saved plans of the university buildings and campus. The Dijkstra algorithm is used to calculate the shortest path. This made it possible to develop a conceptual model of the information system, considering the stakeholders' requirements. В умовах густонаселених районів або в приміщеннях точність сигналів GPS може суттєво знижуватись. Це пов'язано з тим, що супутникові сигнали можуть бути затінені будівлями, а також відображатись від них, що створює так звані багатошарові відображення. В результаті, інформаційна система може неправильно визначити позицію, що призводить до великої похибки. Це створює серйозні проблеми для навігації в закритих приміщеннях, особливо якщо потрібно забезпечити високу точність. Для вирішення цієї проблеми активно розвиваються альтернативні технології навігації для приміщень. Оскільки Wi-Fi маршрутизатори часто є у приміщеннях, можна використовувати їх для визначення місцезнаходження. Це дає змогу визначити орієнтовне місцезнаходження з точністю до кількох метрів. Проте, для точної роботи цієї системи необхідна наявність великої кількості точок доступу, що є проблемою у випадку корпусів Національного університету «Львівська політехніка». Тут покриття є не повним або взагалі відсутнім, через велику товщину стін, підземні переходи між корпусами та наявністю аудиторій у підземних приміщеннях. Тому виникла об’єктивна необхідність розроблення проєкту реалізації навігації та позиціонування в закритих приміщеннях, шляхом розроблення мобільного застосунку для пошуку аудиторій і робочих кабінетів, формування та візуалізації маршрутів на основі двовимірних матричних кодів та з врахуванням показників Location Services, накладених на плани навчальних корпусів Національного університету «Львівська політехніка». Запропоновано для визначення місцезнаходження та подання стислої інформації про певний робочий кабінет чи аудиторію навчального корпусу використовувати QR або Aztec код. Місцезнаходження можна також задавати вручну або визначити як дані зі збережених планів навчальних корпусів та кампусу університету. Для обчислення найкоротшого шляху застосовується алгоритм Дейкстри. Це дало змогу розробити концептуальну модель інформаційної системи з врахуванням вимог зацікавлених сторін.