一種 GPS 無法企及的定位系統

室內定位系統技術使用無線電、超聲波或紅外訊號,在 GPS 訊號被阻擋的地方更精確地跟蹤位置

全球定位系統 (GPS) 技術——現在在汽車到手錶等各種裝置中都能找到——在過去幾年中,因其追蹤位置的功能而越來越受歡迎。但它也有其侷限性——最顯著的是,屋頂、牆壁和地板會遮蔽衛星訊號,使其無法在室內定位 GPS 接收器。

因此,室內定位系統 (IPS) 應運而生。IPS 製造商設想,這項新興技術有朝一日可以跟蹤在燃燒建築物內與火焰搏鬥的消防員、醫院中的患者,甚至是商店貨架上被偷走的零售商品。儘管這在某些人中引發了侵犯隱私的擔憂,但這項技術本身旨在提供有用的定位服務,以彌補 GPS 的不足。

為什麼 IPS 能做到 GPS 做不到的事情?GPS 技術依賴於來自多個衛星的訊號,並採用三角測量過程來確定物理位置,精度約為 33 英尺(10 米);目前使用和開發中的最常見的 IPS 形式,採用無線電、超聲波或紅外訊號來確定封閉位置。


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一位前 IBM 研究員表示,依賴無線區域網 (WLAN) 和 Wi-Fi 訊號無線電訊號系統,比依賴超聲波或紅外的室內定位系統具有多個優勢。“無線區域網的最大優勢是該技術相對便宜,並且在許多地方都可用,”多倫多大學分散式系統和自主計算博士生陳進(Jin Chen)說道。他曾在 2003 年作為 IBM 在中國的一名研究員,共同撰寫了一篇關於使用 WLAN 進行室內定位系統的論文。

許多企業和家庭已經擁有用於連線筆記型電腦、PDA 和手機的無線網路,而只需新增啟用軟體即可跟蹤這些裝置,陳進說。基於 WLAN 的系統還比其他型別的室內定位系統覆蓋更大的區域,甚至可以在多個建築物中工作。

製造 基於超聲波 的 IPS 的公司表示,聲波比射頻波能更準確地定位人員和物體,而射頻波會被多個感測器接收到,因此很難確定特定物體與給定感測器的確切距離。“如果您有射頻(RF)標籤,它會透過其天線發射輻射,”位於挪威奧斯陸的 Sonitor Technologies, AS 首席技術官 Wilfred Booij 說。射頻波的準確性在建築物內會降低,因為波會從金屬或陶瓷物體上反射。“如果您有一個非常開放的區域,那麼射頻的準確性會非常好——在 5 到 10 米[16 到 33 英尺]之間,”他說。“但在像醫院這樣的複雜建築物中,準確性更像 15 米[49 英尺]。”

超聲波由放置在需要進行跟蹤的房間中的麥克風檢測。當發射出短波長的超聲波訊號時,牆壁和門會將訊號限制在該房間內。Sonitor 正在嘗試透過塑造其探測器的靈敏度來建立“子區域”,從而提高其超聲波系統的準確性。

“使用超聲波,我們可以更好地控制訊號強度,”Booij 說。“可以將麥克風設計為在特定方向上更靈敏。我們可以塑造探測器的靈敏度,使其不是接收房間內的所有訊號,而是接收可以特定於特定醫生或患者的特定訊號。”

到目前為止,Sonitor 已在美國和歐洲的 20 家醫院安裝了該技術,醫生和工作人員使用超聲波系統來跟蹤患者和醫療裝置。其中,匹茲堡大學醫學中心 (U.P.M.C.) 自 10 月以來一直在測試不同的 IPS 技術,以建立一個“智慧房間”,該房間可以檢測到進入的醫生或護士,並在床頭監視器上顯示患者資訊。

U.P.M.C. 正在使用 Sonitor 技術來向患者識別他們在住院期間遇到的不同醫生、護士和工作人員。其目標是幫助患者跟蹤他們的護理人員,如果患者需要多位不同輪班的醫生提供全天候護理,這並非易事。每位工作人員都佩戴著一個比尋呼機小的標籤,當他們進入智慧房間時,該標籤會發出 IPS 可以檢測到的聲音。那裡的超聲波探測器會讀取標籤,並透過姓名和職稱識別工作人員,並將資訊顯示在患者床腳的平板顯示器上。

在這個試點階段,標籤已分配給醫生、護士、護理助理和靜脈切開術醫師以及膳食接待員和女服務員。U.P.M.C. 有大約 5,000 名附屬醫生,其中包括 2,300 多名工作人員,預計 IPS 將在患者資訊不足且工作過度的醫生容易犯錯的環境中引入效率、準確性和熟悉度。

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