室內(nèi)位置信息系統(tǒng)可否成為減緩新冠肺炎的良劑?

為了防止新冠肺炎的進(jìn)一步擴散，全世界都在向一種“新常態(tài)”轉(zhuǎn)變：大家都在努力保持社交距離并避免人與人之間的接觸。早期證據(jù)表明，新冠肺炎在室內(nèi)的傳播要比在室外更加猛烈，因此，為了不讓辦公室和工廠成為新的集中傳染地，許多公司已經(jīng)開始采取措施來監(jiān)測員工的移動軌跡并追蹤接觸情況。

在辦公室和工廠監(jiān)測員工的需求與日俱增

要防止感染新冠肺炎，最重要的措施就是與他人保持安全距離并避免接觸。但是，在許多情況下很難做到避免與他人接觸，例如在辦公室和工廠這樣的室內(nèi)場所。因此，需要利用技術(shù)手段來實時監(jiān)測員工之間的接觸情況及其移動軌跡，從而保障員工的健康和安全并防止傳染擴散，而對于此類技術(shù)的需求也與日俱增。

如果是在室外，想要有效地確定人員和物體之間的相對位置，可以采用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) (GNSS) 和低功耗藍(lán)牙 (BLE) 測距。而對于室內(nèi)來說，則可以使用各種不同的無線通信技術(shù)（包括 Wi-Fi、藍(lán)牙和超寬帶 (UWB)^*1）來獲取位置信息。例如，商業(yè)設(shè)施已經(jīng)部署了藍(lán)牙信標(biāo)^*2，以支持通過智能手機向客戶提供位置相關(guān)信息的服務(wù)。但是，藍(lán)牙的定位精度只有大約3到10米左右，且依賴于基礎(chǔ)設(shè)施的安裝。想要追蹤傳染病接觸者，就必須增加信標(biāo)的數(shù)量，以便達(dá)到足夠的精度。UWB 技術(shù)的特色在于高精度定位，但是，在廣闊的區(qū)域內(nèi)部署這項技術(shù)需要安裝大量的無線電收發(fā)器和中繼器，這樣就會產(chǎn)生成本方面的產(chǎn)生負(fù)擔(dān)。

室內(nèi)位置信息技術(shù)對比

基于地磁學(xué)的位置信息解決方案介紹

在這種背景下，作為獲取室內(nèi)位置信息的手段，一種利用地磁學(xué)*3的解決方案引起了人們的關(guān)注。TDK 已經(jīng)開發(fā)了 VENUE ，它是一種位置信息解決方案，利用當(dāng)今智能手機中存在的地磁傳感器來顯示人員的實時位置。每個室內(nèi)位置都有一個地磁特征，可用于確定手機的位置。

室內(nèi)定位有若干種方法，但地磁學(xué)通過與慣性導(dǎo)航^*4的緊密結(jié)合，在精準(zhǔn)度、可靠性以及開發(fā)和維護(hù)成本之間實現(xiàn)了最佳平衡。

TDK 集團旗下子公司 Trusted Positioning Inc.的創(chuàng)始人及現(xiàn)任常務(wù)董事 Chris Goodall 說到：“地磁定位的優(yōu)點在于，它適用于所有大型場地，這些場地的結(jié)構(gòu)會與地球磁場相互作用，這樣一來就可以使它成為一種不需要基礎(chǔ)設(shè)施的室內(nèi)定位方法，這種方法的精度范圍可以達(dá)到 2 米內(nèi)?！?/span>

VENUE 無需安裝新的設(shè)備和終端，只需創(chuàng)建地磁圖，地磁圖會將室內(nèi)布局圖與具體位置的地磁數(shù)據(jù)（通過勘測獲得）相結(jié)合，這樣就能降低安裝成本，而這也正是 VENUE 的主要優(yōu)勢。利用地磁學(xué)進(jìn)行定位的精度為大約為2米，這對于追蹤感染人員的接觸者來說已經(jīng)足夠，尤其是在結(jié)合使用室內(nèi)布局圖的情況下。另外，通過將地磁信息與來自智能手機內(nèi)加速度計^*5和陀螺儀傳感器^*6的信息相結(jié)合，VENUE 顯示的位置精度甚至?xí)摺?/span>

“人們可能會在走路時拿著智能手機，或者也可能會把手機放在口袋或背包里。由于用戶的方位會一直變化，所以需要使用慣性傳感器來校準(zhǔn)行人移動用例中的參數(shù)。解決這些問題是軌跡追蹤等實際應(yīng)用所面臨的最大挑戰(zhàn)，我們的團隊為此花費了很多年來創(chuàng)建、保護(hù)和完善相關(guān)技術(shù)?！盙oodall 介紹道。

VENUE 的功能和特性

VENUE 憑借其獨有的定位技術(shù)，即使在室內(nèi)也能夠精確地獲取位置信息：地磁傳感器、加速度計和陀螺儀傳感器相結(jié)合，同時輔以藍(lán)牙和 Wi-Fi。

接觸者追蹤應(yīng)用的真實場景試驗已在進(jìn)行中

從 2020 年 8 月開始，位于東京日本橋的 TDK 總部就在使用 VENUE 對員工進(jìn)行接觸者追蹤試驗。員工們攜帶安裝有一款特殊應(yīng)用程序的智能手機，并將他們在樓層的位置和移動軌跡與匿名身份識別信息結(jié)合在一起。結(jié)合室內(nèi)結(jié)構(gòu)對人的位置進(jìn)行分析可以更好地跨越墻壁或其他障礙物來識別直接接觸者并排除假接觸者。如果發(fā)現(xiàn)了某位員工感染，將會分析數(shù)據(jù)以識別出過去兩周內(nèi)與這名員工有過直接接觸的人員，并將會采取要求相關(guān)人員居家隔離等措施。追蹤接觸者的過程是自動完成的，并針對復(fù)雜的室內(nèi)空間進(jìn)行了優(yōu)化。

這種解決方案不僅能夠?qū)⒛切┡c感染者有過密切接觸的人員識別為直接接觸者，還能夠?qū)⒛切┎痪们霸诟腥菊咚趨^(qū)域停留過的人員作為潛在的“區(qū)域接觸者”進(jìn)行追蹤。將位置和經(jīng)過的時間結(jié)合起來進(jìn)行分析，能夠改進(jìn)室內(nèi)直接接觸者追蹤并支持一段時間內(nèi)的區(qū)域接觸者追蹤，從而實現(xiàn)更加有效的接觸者追蹤。

在TDK 總部持續(xù)進(jìn)行中的試驗

VENUE 在面板上顯示某位員工的軌跡數(shù)據(jù)。

一位員工持續(xù)停留的時長和位置可通過熱圖的形式以可視化方式呈現(xiàn)。

*這些是目前正在開發(fā)中的界面的概念圖。

室內(nèi)位置信息服務(wù)帶來新的可能性

由于 VENUE 顯示人和物體的位置和歷史記錄時不僅會使用到員工們的智能手機，而且會使用包含地磁和慣性傳感器的特殊標(biāo)簽（正在開發(fā)中），所以可以將該產(chǎn)品部署到傳染病接觸者追蹤以外的其他多種不同應(yīng)用場景，例如，監(jiān)測員工流動來提升運營效率，或者追蹤設(shè)備的位置來管理設(shè)備的運行狀態(tài)。TDK 目前正在與多家公司合作提出多種不同解決方案設(shè)想，以使用位置信息來改進(jìn)業(yè)務(wù)效率。

“當(dāng)我們在辦公室的所有樓層引入開放式座位時，我們決定使用 VENUE 來維護(hù)‘實時座位表’。我們可以掌握每個人所在的位置，并希望這將會促進(jìn)部門間開展踴躍的交流?！保ㄐ≌?宏行，Sato Corporation 社長）

“到目前為止，我們都一直都在使用 BLE 信標(biāo)來管理倉庫、工廠和工地的員工、物資和設(shè)備的移動動軌跡。部署和維護(hù)的成本很高，不過我們相信使用 VENUE 對于降低成本（尤其是在大規(guī)模設(shè)施中）將會非常有效。”（田村 敏彥，ZENRIN DataCom 經(jīng)營企劃本部長）

VENUE 也適用于其他模式的接觸者追蹤，例如，人與機器的接觸、人與車輛的接觸，以及人與機器人的接觸。將來的工作環(huán)境預(yù)計會因自動化而發(fā)生巨大變化，因此，為了防止人機交互造成新的安全風(fēng)險，VENUE 希望改進(jìn)所有接觸者追蹤應(yīng)用類型的安全性。

VENUE 是一種室內(nèi)位置信息解決方案，能提供非常精準(zhǔn)的位置信息，同時降低基礎(chǔ)設(shè)施方面的成本。就像過去 GPS 應(yīng)用于室外定位的發(fā)展過程一樣，室內(nèi)定位技術(shù)將來有可能會越來越多地出現(xiàn)在我們的日常生活中。

監(jiān)測室內(nèi)人員和物體的位置預(yù)計會有很多不同的應(yīng)用場景

術(shù)語

1   超寬帶：一種利用 20%（或 500 MHz）以上超寬帶寬的無線通信方式。

2   信標(biāo)：一種基于低功耗藍(lán)牙（BLE，一種以低功耗為特色的近程無線技術(shù)）來獲取位置信息的技術(shù)。也指使用這種技術(shù)的設(shè)備。

3   地磁場：地球生成的磁力和磁場。由于地球上每一個位置的地磁場是不同的，因此可以用于識別室內(nèi)及室外兩種位置信息。

4   慣性導(dǎo)航：通過使用加速度計和陀螺儀傳感器來計算速度和距離從而精確確定自身位置的系統(tǒng)。用于汽車和航空器的導(dǎo)航系統(tǒng)。

5   加速度計：檢測物體加速度的傳感器。它可以測量物體的運動和傾斜，并且裝配在很多智能手機中。

6   陀螺儀傳感器：也稱為角速度傳感器。陀螺儀傳感器可以檢測到設(shè)備方位和運動的變化。例如，在數(shù)碼相機和汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中實現(xiàn)圖像畫面的穩(wěn)定。