一种 GPS 无法企及的定位系统

室内定位系统技术使用无线电、超声波或红外信号,在 GPS 信号被阻挡的地方更精确地跟踪位置

全球定位系统 (GPS) 技术——现在在汽车到手表等各种设备中都能找到——在过去几年中,因其追踪位置的功能而越来越受欢迎。但它也有其局限性——最显著的是,屋顶、墙壁和地板会屏蔽卫星信号,使其无法在室内定位 GPS 接收器。

因此,室内定位系统 (IPS) 应运而生。IPS 制造商设想,这项新兴技术有朝一日可以跟踪在燃烧建筑物内与火焰搏斗的消防员、医院中的患者,甚至是商店货架上被偷走的零售商品。尽管这在某些人中引发了侵犯隐私的担忧,但这项技术本身旨在提供有用的定位服务,以弥补 GPS 的不足。

为什么 IPS 能做到 GPS 做不到的事情?GPS 技术依赖于来自多个卫星的信号,并采用三角测量过程来确定物理位置,精度约为 33 英尺(10 米);目前使用和开发中的最常见的 IPS 形式,采用无线电、超声波或红外信号来确定封闭位置。


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一位前 IBM 研究员表示,依赖无线局域网 (WLAN) 和 Wi-Fi 信号无线电信号系统,比依赖超声波或红外的室内定位系统具有多个优势。“无线局域网的最大优势是该技术相对便宜,并且在许多地方都可用,”多伦多大学分布式系统和自主计算博士生陈进(Jin Chen)说道。他曾在 2003 年作为 IBM 在中国的一名研究员,共同撰写了一篇关于使用 WLAN 进行室内定位系统的论文。

许多企业和家庭已经拥有用于连接笔记本电脑、PDA 和手机的无线网络,而只需添加启用软件即可跟踪这些设备,陈进说。基于 WLAN 的系统还比其他类型的室内定位系统覆盖更大的区域,甚至可以在多个建筑物中工作。

制造 基于超声波 的 IPS 的公司表示,声波比射频波能更准确地定位人员和物体,而射频波会被多个传感器接收到,因此很难确定特定物体与给定传感器的确切距离。“如果您有射频(RF)标签,它会通过其天线发射辐射,”位于挪威奥斯陆的 Sonitor Technologies, AS 首席技术官 Wilfred Booij 说。射频波的准确性在建筑物内会降低,因为波会从金属或陶瓷物体上反射。“如果您有一个非常开放的区域,那么射频的准确性会非常好——在 5 到 10 米[16 到 33 英尺]之间,”他说。“但在像医院这样的复杂建筑物中,准确性更像 15 米[49 英尺]。”

超声波由放置在需要进行跟踪的房间中的麦克风检测。当发射出短波长的超声波信号时,墙壁和门会将信号限制在该房间内。Sonitor 正在尝试通过塑造其探测器的灵敏度来创建“子区域”,从而提高其超声波系统的准确性。

“使用超声波,我们可以更好地控制信号强度,”Booij 说。“可以将麦克风设计为在特定方向上更灵敏。我们可以塑造探测器的灵敏度,使其不是接收房间内的所有信号,而是接收可以特定于特定医生或患者的特定信号。”

到目前为止,Sonitor 已在美国和欧洲的 20 家医院安装了该技术,医生和工作人员使用超声波系统来跟踪患者和医疗设备。其中,匹兹堡大学医学中心 (U.P.M.C.) 自 10 月以来一直在测试不同的 IPS 技术,以创建一个“智能房间”,该房间可以检测到进入的医生或护士,并在床头监视器上显示患者信息。

U.P.M.C. 正在使用 Sonitor 技术来向患者识别他们在住院期间遇到的不同医生、护士和工作人员。其目标是帮助患者跟踪他们的护理人员,如果患者需要多位不同轮班的医生提供全天候护理,这并非易事。每位工作人员都佩戴着一个比寻呼机小的标签,当他们进入智能房间时,该标签会发出 IPS 可以检测到的声音。那里的超声波探测器会读取标签,并通过姓名和职称识别工作人员,并将信息显示在患者床脚的平板显示器上。

在这个试点阶段,标签已分配给医生、护士、护理助理和静脉切开术医师以及膳食接待员和女服务员。U.P.M.C. 有大约 5,000 名附属医生,其中包括 2,300 多名工作人员,预计 IPS 将在患者信息不足且工作过度的医生容易犯错的环境中引入效率、准确性和熟悉度。

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