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室内位置信息系统可否成为减缓新冠肺炎的良剂?

发布时间:2021-12-29作者来源:金航标浏览:230

为了防止新冠肺炎的进一步扩散,全世界都在向一种“新常态”转变:大家都在努力保持社交距离并避免人与人之间的接触。早期证据表明,新冠肺炎在室内的传播要比在室外更加猛烈,因此,为了不让办公室和工厂成为新的集中传染地,许多公司已经开始采取措施来监测员工的移动轨迹并追踪接触情况。


要防止感染新冠肺炎,最重要的措施就是与他人保持安全距离并避免接触。但是,在许多情况下很难做到避免与他人接触,例如在办公室和工厂这样的室内场所。因此,需要利用技术手段来实时监测员工之间的接触情况及其移动轨迹,从而保障员工的健康和安全并防止传染扩散,而对于此类技术的需求也与日俱增。


如果是在室外,想要有效地确定人员和物体之间的相对位置,可以采用全球导航卫星系统 (GNSS) 和低功耗蓝牙 (BLE) 测距。而对于室内来说,则可以使用各种不同的无线通信技术(包括Wi-Fi、蓝牙和超宽带 (UWB)*1)来获取位置信息。例如,商业设施已经部署了蓝牙信标*2,以支持通过智能手机向客户提供位置相关信息的服务。但是,蓝牙的定位精度只有大约3到10米左右,且依赖于基础设施的安装。想要追踪传染病接触者,就必须增加信标的数量,以便达到足够的精度。UWB 技术的特色在于高精度定位,但是,在广阔的区域内部署这项技术需要安装大量的无线电收发器和中继器,这样就会产生成本方面的负担。

室内位置信息技术对比

在这种背景下,作为获取室内位置信息的手段,一种利用地磁学*3的解决方案引起了人们的关注。TDK 已经开发了 VENUE,它是一种位置信息解决方案,利用当今智能手机中存在的地磁传感器来显示人员的实时位置。每个室内位置都有一个地磁特征,可用于确定手机的位置。


室内定位有若干种方法,但地磁学通过与惯性导航*4的紧密结合,在精准度、可靠性以及开发和维护成本之间实现了最佳平衡。


TDK 集团旗下子公司 Trusted Positioning Inc.的创始人及现任常务董事 Chris Goodall 说到:“地磁定位的优点在于,它适用于所有大型场地,这些场地的结构会与地球磁场相互作用,这样一来就可以使它成为一种不需要基础设施的室内定位方法,这种方法的精度范围可以达到 2 米内。”


VENUE 无需安装新的设备和终端,只需创建地磁图,地磁图会将室内布局图与具体位置的地磁数据(通过勘测获得)相结合,这样就能降低安装成本,而这也正是 VENUE 的主要优势。利用地磁学进行定位的精度为大约为2米,这对于追踪感染人员的接触者来说已经足够,尤其是在结合使用室内布局图的情况下。另外,通过将地磁信息与来自智能手机内加速度计*5和陀螺仪传感器*6的信息相结合,VENUE 显示的位置精度甚至会更高。


“人们可能会在走路时拿着智能手机,或者也可能会把手机放在口袋或背包里。由于用户的方位会一直变化,所以需要使用惯性传感器来校准行人移动用例中的参数。解决这些问题是轨迹追踪等实际应用所面临的最大挑战,我们的团队为此花费了很多年来创建、保护和完善相关技术。”Goodall 介绍道。

Venue 的功能和特性

Venue 凭借其独有的定位技术:地磁传感器、加速度计和陀螺仪传感器相结合,同时辅以蓝牙和 Wi-Fi,即使在室内也能够精确地获取位置信息。


从 2020 年 8 月开始,位于东京日本桥的 TDK 总部就在使用 VENUE 对员工进行接触者追踪试验。员工们携带安装有一款特殊应用程序的智能手机,并将他们在楼层的位置和移动轨迹与匿名身份识别信息结合在一起。结合室内结构对人的位置进行分析可以更好地跨越墙壁或其他障碍物来识别直接接触者并排除假接触者。如果发现了某位员工感染,将会分析数据以识别出过去两周内与这名员工有过直接接触的人员,并将会采取要求相关人员居家隔离等措施。追踪接触者的过程是自动完成的,并针对复杂的室内空间进行了优化。


这种解决方案不仅能够将那些与感染者有过密切接触的人员识别为直接接触者,还能够将那些不久前曾在感染者所在区域停留过的人员作为潜在的“区域接触者”进行追踪。将位置和经过的时间结合起来进行分析,能够改进室内直接接触者追踪并支持一段时间内的区域接触者追踪,从而实现更加有效的接触者追踪。

在TDK 总部持续进行中的试验=

Venue 在面板上显示某位员工的轨迹数据。

一位员工持续停留的时长和位置可通过热图的形式以可视化方式呈现。

*以上是目前正在开发中的界面的概念图。

由于 VENUE 显示人和物体的位置和历史记录时不仅会使用到员工们的智能手机,而且会使用包含地磁和惯性传感器的特殊标签(正在开发中),所以可以将该产品部署到传染病接触者追踪以外的其他多种不同应用场景。例如,监测员工流动来提升运营效率,或者追踪设备的位置来管理设备的运行状态。TDK 目前正在与多家公司合作提出多种不同解决方案设想,以使用位置信息来改进业务效率。


“当我们在办公室的所有楼层引入开放式座位时,我们决定使用 VENUE 来维护‘实时座位表’。我们可以掌握每个人所在的位置,并希望这将会促进部门间开展踊跃的交流。”(小沼宏行,Sato Corporation 社长)


“到目前为止,我们都一直都在使用 BLE 信标来管理仓库、工厂和工地的员工、物资和设备的移动动轨迹。部署和维护的成本很高,不过我们相信使用 VENUE 对于降低成本(尤其是在大规模设施中)将会非常有效。”(田村敏彦,ZENRIN DataCom 经营企划本部长)


VENUE 也适用于其他模式的接触者追踪,例如,人与机器的接触、人与车辆的接触,以及人与机器人的接触。将来的工作环境预计会因自动化而发生巨大变化,因此,为了防止人机交互造成新的安全风险,VENUE 希望改进所有接触者追踪应用类型的安全性。

监测室内人员和物体的位置预计会有很多不同的应用场景

作为一种室内位置信息解决方案,VENUE 能提供非常精准的位置信息,同时降低基础设施方面的成本。就像过去 GPS 应用于室外定位的发展过程一样,室内定位技术将来有可能会越来越多地出现在我们的日常生活中。


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